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Feld- und Laboruntersuchungen deformativer und metamorpher Prozesse im Zusammenhang mit tertiärer Indentertektonik und der Exhumierung von Hochdruckgesteinen in den Westalpen

Große Störungszonen vor dem apulischen orogenen Indenter im internen Bereich des Westalpenbogens haben sowohl eine NW-SE Verkürzung als auch einen vertikalen Versatz akkommodiert. Diese Störungen deformieren auch Gesteine mit alpidischen Hochdruckparagenesen. Das Hauptziel des Vorhaben ist festzustellen, wie diese Störungszonen zur Exhumierung der Hochdruckgesteine in der Sesia Zone beigetragen haben. Das vorgesehene Arbeitsgebiet eignet sich besonders gut zur Untersuchung von transpressiver Tektonik bei der Exhumierung subduzierter kontinentaler Kruste. Um die Kinematik und thermobarometrische Geschichte der Exhumierung zu rekonstruieren, sieht unser Projekt eine Kombination von strukturgeologischer Feldarbeit und mikrostrukturellen, petrologischen und geochronologischen Laborarbeiten vor. Das vorgesehene Projekt soll zwei wissenschaftliche Mitarbeiter für die Durchführung von struktur-petrologischen und strukturgeochronologischen Studien beschäftigen.

Understanding current patterns of diversity and distribution: How and when did Himalayan faunal elements evolve?

The uplift of the Himalaya-Tibet Orogen (HTO) has significantly influenced the global climate and due to its massive elevations and river incisions it likely played an important role as a speciation pump. However, our understanding of the historical biogeography of species in the HTO is far from being comprehensive, as are details of the spatiotemporal evolution of its uplift. The Himalaya plays a key role in elucidating these processes. Results from the applicant's preliminary work, based on molecular data from amphibians, provide initial indications for a Paleo-Tibetan origin of Himalayan faunal components, challenging the long-held belief of immigration from China-Indochina into the Himalaya. Yet, a comprehensive phylogeographic approach is needed, requiring a systematic sampling from biogeographically important regions and an extended analytical framework to pinpoint patterns of diversification in the Himalaya and adjacent regions and to uncover the relative contribution of in-situ speciation versus colonisation in the HTO. Within the project, the applicant will use four carefully chosen terrestrial model systems (spiny frogs, lazy toads, the Himalayan toad and ground skinks), that are sufficiently phylogenetically old and cover a range of different dispersal abilities and ecological preferences. Using cutting-edge targeted exon capture technology in combination with next generation DNA sequencing and state of the art phylogenetic analysis alternative phylogeographic hypotheses will be tested (immigration, vicariance, out-of-Tibet, Paleo-Tibetan origin) and estimate divergence times. The applicant pursues the following objectives with the study: i) Detailed phylogenetic inventory in areas along the southern slope of the Himalaya and surrounding mountain areas; ii) Reconstructing diversification/colonisation pattern; iii) Providing biological evidences for the time of (primary) uplifts of HTO components. Access to museum samples at the applicant's collaboration partners disposal includes almost all relevant species, guaranteeing fast progress of this project. Data amount and resulting statistical power will allow drawing conclusions in an unprecedented power on colonization history and uplift of the HTO. It will also allow identifying factors important for species diversification and contribute to an understanding of the Tertiary environmental conditions of the HTO.

Untersuchung, Datierung und paläoklimatische Interpretation von lössartigen Talfüllungen am Hoanib-Rivier (Namib-Ostrand/Namibia)

Am Namib-Ostrand sind in verschiedenen Talzügen und in Beckensituationen bis über 10 m mächtige lößartige bzw. schwemmlößartige Ablagerungen anzutreffen, die durch die lokalen ephemeren, zum Atlantik orientierten Abflüsse rezent zerschnitten werden und daher gut aufgeschlossen sind. Besonders mächtig treten diese landschaftsgeschichtlichen Archive am Hoanib und seinen Tributären (NW-Namibia) auf. Vorarbeiten weisen auf eine Bildung während des Jungpleistozäns und Holozäns. Erstmals sollen diese Feinsedimente am Hoanib-Rivier zusammenhängend vom Oberlauf bis in die Küstenwüste sedimentologisch untersucht und datiert werden (OSL, AMS-14C). Damit werden punktuelle, eher zufällig sich ergebende Daten ausgeschlossen und geomorphogenetische sowie hochauflösende Aussagen zur wechselnden Intensität des Sommermonsuns am Namib-Ostrand während des Jungquartärs möglich.

Rekonstruktion der pleistozänen und holozänen Landschafts- und Klimageschichte im Umfeld des Fedtschenkogletschers

Das Forschungsvorhaben soll beitragen zur Rekonstruktion der pleistozänen und holozänen Landschafts- und Klimageschichte des Muksu-Tals bis hinauf zum Fedtschenkogletschers im Pamir-Gebirge, sowie jener der umgebenden Täler wie Sauksay und Balandkijk. Insbesondere interessiert uns die Klärung offener Fragen bezüglich (i) des Ausmaßes der jüngeren Schwankungen der Fedtschenkogletscherzunge (ii) der Lage der tiefsten Eisrandlagen und (iii) des Nachweises mehrerer weit ins Tal reichender spätpleistozäner Gletschervorstöße. Hierzu werden verschiedene Methoden der absoluten und relativen Alterdatierung von glazialen Ablagerungen eingesetzt wie Radiocarbonanalysen, Thermolumineszenzanalysen, Bestimmung kosmogener Nuklide sowie glazialmorphologische, bodengeographische, pollenanalytische, dendrochronologische und lichenometrische Untersuchungen. Umfangreiche Erfahrungen aus den dem Pamir nördlich angrenzenden Gebieten (NW-Tienshan, Alai-Kette und Hissar-Gebirge) zeigen, daß dieser Ansatz gut geeignet ist zur Gliederung der holozönen und spätpleistozänen Vergletscherung in den genannten zentralasiatischen Gebirge. Zudem konnten wir interglaziale Bodenbildungen nachweisen und fanden Hinweise auf eine intensive mittelpleistozäne Vergletscherung.

Leistungsoptimierte Lithium-lonen Batterien

Der schnelle Fortschritt der elektronischen Geräte erhöht die Nachfrage nach verbesserten Li-Ionen Batterien. Kommerziell erhältliche Li-Zellen nutzen meist Lithiumkobaltoxid für die positive Elektrode. Doch gerade dieses Material ist ein Hindernis für eine weitere Optimierung, insbesondere für eine Kostensenkung. Vor allem für größere Anwendungen wie Hybrid- oder Elektrofahrzeuge müssen alternative Materialen erforscht werden, die billiger, sicherer und umweltverträglicher sind. Daher wird im ISEA derzeit ein neues Forschungsprojekt ins Leben gerufen und die dafür benötigte Infrastruktur geschaffen. Die Forschung wird sich auf die Untersuchung geeigneter Übergangsmetalloxide und Polyanionen konzentrieren, die besonders gut zur Einlagerung von Li-Ionen geeignet sind. Es werden neue Herstellungsverfahren unter Verwendung wässriger Precurser-Substanzen untersucht, die Verbindungen mit überlegenen Eigenschaften erzeugen und außerdem leicht an eine Massenproduktion angepasst werden können. Ziel der Arbeiten ist, preisgünstiges Elektrodenmaterial zu entwickeln, das eine spezifische Energie von über 200 Wh/kg und eine Leistungsdichte von 400 W/kg aufweist. Außerdem werden Arbeiten im Bereich der physikalisch-chemischen Charakterisierung der neuen Materialien stattfinden sowie elektrochemische Analysen der gesamten Zellen- und Batteriesysteme durchgeführt. Das elektrodynamische Verhalten der neuen Zellen wird u. a. mit Hilfe der elektrochemischen Impedanzspektroskopie analysiert, um präzise und zuverlässige Algorithmen für ein späteres Batteriemonitoring im realen Betrieb zu finden.

Phylogenie afrikanischer, pilzzüchtender Termiten

Termiten der Unterfamilie Macrotermitinae besitzen in den Savannen Afrikas und Asien eine große ökologische und ökonomische Bedeutung. Diese Termitengruppe züchtet Pilze, durch die sie ein breiteres Nahrungsspektrum nutzen kann. Aufgrund der geringen morphologischen Differenzierung sind die taxonomischen Verhältnisse dieser Termitengruppe ungesichert und deren Phylogenie unklar. Anhand von Sequenzen des mitochondrialen Gens Cytochromoxidase II erfolgt für die Macrotermitinae eine phylogenetische Analyse und, gestützt durch eine Erfassung historischer, tektonischer sowie klimatischer Ereignisse, eine Datierung allopatrischer Speziation.

Interdisziplinaere Untersuchungen im Schwarzen Meer, Mittelmeer und vor der Westkueste Afrikas: organisch-chemische Altersdatierung

Entwicklung der Methode zur Altersbestimmung anhand der natuerlichen Umwandlung von Links- in Rechts-Aminosaeuren. Analyse von Kohlenwasserstoffen und Carbonsaeuren als Diogeneseindikatoren. Untersuchung von Zuckern und Aminozuckern sowie Aminosaeuren zur Charakterisierung von Palaeoenvironment und Sedimentationsbedingungen.

Rapide Klimaänderungen während des letzten Eiszeitzyklus

Rapide Klimaänderungen während des letzten Eiszeitzyklus.

Untersuchung von Entwicklungsstadien der Inkohlung bei Torf und Braunkohlen auf ihren Gehalt an polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAH)

Zur Anreicherung und Isolierung von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (= PAH) wurde ein PAH-spezifisches Anreicherungsverfahren entwickelt. In mehreren Proben (Weichbraunkohle, Garsdorf; Matt- und Glanzbraunkohle, Bogovina und Banovici) wurde der Gehalt an Fluoranthen, Pyren, Benzofluoranthene, Benzo(e)pyren, Benzo(a)pyren, Perylen, Benzi(ghi)perylen u.a. bestimmt. Die Identitaet dieser Verbindungen wurde mit der GC-MS-Kombination bestaetigt. Die gaschromatographisch bestimmten Gehalte lagen z.B. fuer Benzo(a)pyren zwischen 0.07 und 0.20 mg/kg Kohle. In erheblich hoeheren Konzentrationen wurden 6 weitere Verbindungen isoliert, deren UV- und Massenspektren auf substituierte PAH hindeuten. Ebenso werden Torfproben aus Hoch- und Niedermooren auf ihren Gehalt an PAH untersucht und der Versuch unternommen, zwischen dem PAH-Gehalt einer Torfschicht und ihrem Alter Korrelationen herzustellen.

Untersuchungen zur Genese schleswig-holsteinischer Binnendünen

In Schleswig-Holstein gibt es eine große Zahl von Binnendünen und Flugsandgebieten. Sie wurden in verschiedenen Publikationen schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts beschrieben. Deutungsversuche über ihre Genese schlossen sich an. Eine systematische Untersuchung fehlt bisher, vor allem im Hinblick auf ihr Alter herrscht noch keine Einigkeit. Zwar ist allgemein akzeptiert, dass sie im Spätglazial und Frühholozän entstanden sind, über ihre weitere Entwicklung, vor allem seit dem Eingriff des Menschen in den Landschaftshaushalt, besteht noch Unsicherheit. Es gibt deutliche Hinweise auf eine Umgestaltung seit der römischen Eisenzeit, als man mit der Verhüttung von Raseneisenerz begann und großflächig Wälder rodete. Im Mittelalter und während des dreißigjährigen Krieges mag es Aktivitätsphasen äolischer Umlagerung gegeben haben, auch hierfür gibt es Indizien. Sicher hat die Kolonisation der Heidegebiete Jütlands seit Ende des 18. Jahrhunderts die Auswehung von Sanden und Ackerland begünstigt, und auch heute treten hin und wieder Sandstürme auf den Sanderflächen besonders im Landesteil Schleswig auf. Erste Vorarbeiten haben ergeben, dass in verschiedenen Binnendünen mächtige fossile Podsole erhalten sind. An einem Beispiel konnte ein Boden datiert werden. Die Fortsetzung der Untersuchungen hat zum Ziel, Anhaltspunkte für den Landschaftswandel auf den Sandern, in den ehemaligen Schmelzwasserrinnen und dem Elburstromtal zu finden.

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