Geophysikalischen und geologische Untersuchungen am Palinuro Seamount

• Antragsteller: Dr. Sebastian Hölz
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers ; Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 366335859

• Erstellungsjahr: 2020

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen der Ausfahrt POS509 wurden im Februar 2017 geophysikalische und geologische Untersuchungen am Palinuro Seamount im vorher geplanten / beantragten Umfang erfolgreich durchgeführt. Schwerpunkt der Untersuchungen waren – für den marinen Bereich – neuartige elektromagnetische / elektrische Experimente: 1. Eigenpotentialmessungen (SP), 2. transient elektromagnetische (TEM) Messungen mit dem koinzidenten Spulensystem MARTEMIS mit einer theoretischen Eindringtiefe von ca. 30-40m, 3. Coil2Dipole Messungen, bei denen der MARTEMIS Spulensender als Quelle dient und stationäre EM Empfänger die horizontalen E-Felder messen. Diese Anordnung hat, je nach Sender-Empfänger Geometrie, eine höhere Eindringtiefe von ca. 120m und liefert komplementäre Daten zu den TEM Messungen. Weiterhin wurden Messungen mit einer Wärmelanze (280cm) durchgeführt und Proben mit einem Schwerelot (220cm) genommen. In den EM-Daten konnten im Bereich einer bereits bekannten Massivsulfidvererzung Anomalien nachgewiesen werden, wodurch die prinzipielle Anwendbarkeit der Methoden zur Detektion von sedimentbedeckten Vererzungen im marinen Umfeld nachgewiesen wurde. In SP-Daten wurden weiterhin Anomalien in Bereichen gemessen, in denen bisher keine hydrothermale Aktivität vermutet worden war. In der nachfolgenden Probennahme konnten dann im Sedimentkern hydrothermale Alterationen nachgewiesen werden, so daß der Mehrwert der geophysikalischen Messungen eindrucksvoll demonstriert werden konnte. Für die Coil2Dipole Konfiguration wurde nach Erstellung eines geeigneten 1D Codes zunächst gezeigt, daß für Schichten mit erhöhter Leitfähigkeit signifikante Änderungen in Messungen zu erwarten sind, während resistive Schichte mit dieser Konfiguration quasi nicht detektiert werden können. 3D Modellierungen der tatsächlich gemessenen Daten legen nahe, daß die Ausdehnung der Vererzung am Palinuro Seamount ausgedehnter sein muss, als aus den bisherigen Bohrungen bekannt ist. Im Rahmen von 1D Inversionen eines Teildatensatzes konnte SW der an der Oberfläche anstehenden Vererzung in größerer Tiefe ein ausgedehnter, sehr guter Leiter detektiert werden. An einer weiterführenden Auswertung und Interpretation wird z.Z. noch gearbeitet. Nach der Prozessierung der TEM-Daten zeigte sich, daß diese durch einen zunächst unbekannten Einfluss stark verzerrt waren. In Testmessungen an Land und durch Modellierungen mit einem FEM-Code konnte gezeigt werden, daß diese Verzerrungen durch leitfähige Anbauteile am Spulenrahmen verursacht worden sind. Die Modellierungen zeigen auch, daß die Verzerrungen als statisch angenommen werden können, d.h. sie werden nicht von der Leitfähigkeit des Untergrundes beeinflusst. Die Verzerrungen lassen sich somit prinzipiell anhand von Kalibrationsmessungen bestimmen und dann als statischer Offset korrigieren. Bei großen Verzerrungen ist diese Korrektur allerdings numerisch ungünstig. Für die tatsächlichen Messdaten liefert die Bestimmung der Verzerrung aus Kalibrationsmessungen und deren Korrektur z.Z. eine Verbesserung für die quantitative Interpretation, allerdings sind die resultierenden Modelle noch immer nicht vollständig plausibel.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2017): RV Poseidon Fahrtbericht / Cruise Report POS509 - ElectroPal 2: Geophysical investigations of sediment hosted massive sulfide deposits on the Palinuro Volcanic Complex in the Tyrrhenian Sea, Malaga (Spain) – Catania (Italy) 15.02.-03.03.2017. Geomar Report, N. Ser. 039, 63pp.
  Hölz, S., ed.
  (Siehe online unter https://doi.org/10.3289/GEOMAR_REP_NS_39_2017)
• (2018): Martemis – A New EM Tool for the Detection of Buried Seafloor Massive Sulfides. Talk during 24th International EM Induction Workshop, Helsingør, Denmark, 13–20 Aug 2018
  Hölz, S., Haroon, A., Reeck, K. & Jegen, M.
  
• (2018): Quantification and reduction of platform immanent bias factors on frequency and time domain coil data. 24th International EM Induction Workshop, 13.-20.08.2018, Helsingør, Denmark
  Reeck, K., Müller, H. & Hölz, S.
  
• Effects of metallic system components on marine electromagnetic loop data. Geophysical Prospecting, 68 (7), 2254-2270
  Reeck, K., Müller, H., Hölz, S., Haroon, A., Schwalenberg, K. & Jegen, M.
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1111/1365-2478.12984)
• Electromagnetic experiments for the detection and characterization of seafloor massive sulfides: two case studies from the Mediterranean and Northern Mid- Atlantic Ridge. EGU General Assembly 2020, Online, 4–8 May 2020, EGU2020-19308
  Hölz S., Haroon A., Reeck K. & Jegen M.
  (Siehe online unter https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-19308)