Das Projekt "Hydrothermale Fluide am Mittelatlantischen Rücken (15 N und 4-11 S) als Medien für den Transport von Energie und Masse von der Kruste in die Hydro- und Biosphäre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Sektion Geowissenschaften, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. Die vorgeschlagenen Arbeiten befassen sich mit der Rolle von hydrothermalen Fluiden für den Transport von Material und Energie von der ozeanischen Kruste in die ozeanische Wassersäule, in die Biosphäre und in die mineralische Ebene. Es handelt sich um eine Fortsetzung der Arbeiten aus den ersten beiden Teilen des SPP-Projektes. Die Zeitreihenstudien werden sich dieses Mal stärker auf den südlichen MAR konzentrieren, da die bisherigen Daten die einzigartige Rolle der dort neu entdeckten jungen post-eruptiven Systeme dargelegt haben, in denen wir die höchsten bisher in Hydrothermalfluiden gemessenen Temperaturen gefunden haben. Der Vergleich des ultramafischen Logatchev-Feldes mit den basaltischen Systemen bei 5 S ermöglicht eine Abschätzung der entsprechenden Rolle der beiden Systemtypen für den jeweiligen Elementeintrag. Die Teilnahme an vier weiteren Forschungsfahrten wird die notwendigen Proben zur Charakterisierung der anorganischen und organischen Fluidgeochemie, verschiedener chemischer Spezies in den Fluiden und ihrer Rolle für Geo-Bio-Schnittstellen liefern. Weiterhin werden Sieden und Phasenseparation und die Charakterisierung der superheißen (464 Grad C) überkritschen Dampfphase in den 5 Grad S-Fluiden untersucht. Die geochemische Kartierung der Plumes wird um die numerische Modellierung von Wärme und Massentransport von den Vents in die ozeanische Wassersäule erweitert.
Das Projekt "The Influence of Phase Separation on the Ca isotope Composition and Fluxes in Hydrothermal Systems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IFM-GEOMAR Leibniz-Institut für Meereswissenschaften durchgeführt. Calcium (Ca) ist ein Schlüsselelement zum Verständnis der geochemischen Geschichte der Ozeane und des globalen Klimas auf langen geologischen Zeitskalen, weil Ca ein wesentlicher Bestandteil der kontinentalen Verwitterung ist und mit dem Kohlenstoffkreislauf interagiert. Von ebenso quantitativer Bedeutung sind die Veränderungen des Ca-Flußes aus den mittelozeanischen Rücken was deren Beitrag zur Ca-Konzentrations- und Isotopenbilanz des Meerwassers angeht. Die hydrothermale Aktivität an den mittelozeanischen Rücken führt zu einer chemischen Modifikation während der Wechselwirkung zwischen Meerwasser und Gestein, der Bildung von Ca-reichen Mineralen und der Phasenseparation. Im Rahmen des Schwerpunktprogramms SPP 1144 wurde im Teilprojekts 'CARLA Ca Isotopenverhältnisse (ä44/40Ca) in Fluidproben des Logatchev Hydrothermalfeldes (15 Grad N/45Grad W) untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass Ca Isotope im hydrothermalen Endglied bei der Bildung von Anhydrit bei Temperaturen von bis zu 300 Grad Celsius fraktionieren. Am Logatchev Hydrothermalfeld findet hydrothermale Aktivität ohne Anzeichen von Phasenseparation im Untergrund statt. Im Hinblick auf die nachgewiesene Ca Isotopenfraktionierung bei hohen Temperaturen, stellt sich die Frage wie die Ca Isotopenzusammensetzung in phasenseparierten Fluiden vorliegt. Dies ist wichtig, da eine Ca Isotopenfraktionierung während der Phasenseparation eine Überprüfung des derzeitig angenommenen Ca Umsatzes in Hydrothermalsystemen erfordert. Phasenseparation führt zur Bildung einer niedrigsalinen Gasphase und einer hoch-salinen wäßrigen Phase. Letztere ist an Metallkationen angereichert, wobei experimentelle Studien und theoretische Modellrechnungen ergeben haben, dass Ca in wässriger NaCl-Lösung bei unter- und überkritischen Bedingungen in Chlor-Komplexen verschiedener Zusammensetzung vorliegen. Die unterschiedliche Komplexierung der Ca-Aquokomplexe kann zu einer starken Ca-Isotopenfraktionerung bei der Phasenseparation führen.