Geophysikalische Standortuntersuchung für Bohrungen in einem sedimentierten hydrothermalen Flachwassersystem

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Pichler
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2022 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 503751267

Marine Flachwasser-Hydrothermalsysteme (MFWHS) treten im Gegensatz zu Tiefsee-Hydrothermalsystemen in küstennahen Flachwasserbereichen auf, wo sie durch den Austritt reduzierter, heißer hydrothermaler Fluide, die oft Arsen enthalten, einen erheblichen Einfluss auf den Küstenozean haben können. Der Austritt von Fluiden wird in der Regel von einem umfangreichen Ausstoß von hydrothermalen Gasen begleitet. Über die Arsen Konzentrationen in diesen Gasen ist nichts bekannt, obwohl Arsen in hydrothermalen Systemen in die Gasphase partitioniert und bekanntlich auch in vergleichbaren vulkanischen Gasen an Land vorkommt.Marine Flachwasser-Hydrothermalsysteme (MSWHS) treten im Gegensatz zu Tiefsee-Hydrothermalsystemen in küstennahen Flachwasserbereichen auf, wo sie durch den Austritt von reduzierten, heißen hydrothermalen Fluiden einen erheblichen Einfluss auf den Küstenozean haben können. Eines der am besten untersuchten MSWHS befindet sich in der Paleochori-Bucht an der Südseite der Insel Milos, die im Mittelpunkt zahlreicher wissenschaftlicher Studien stand. Doch trotz mehr als 25 Jahren Forschung sind die unterirdischen Prozesse und Mechanismen, die hydrothermale Fluide mit kontrastierenden chemischen Zusammensetzungen in der Paleochori-Bucht erzeugen, nicht völlig klar. Im Gegensatz zu den meisten anderen Standorten ist das MSWHS in der Paleochori-Bucht von Sedimenten (von unbekannter Dicke) bedeckt. Daher reagieren hydrothermalen Fluide mit den Sedimenten, bevor sie mit geringen Raten in das Meerwasser entweichen. Diese Interaktion zwischen Sediment und hydrothermalem Fluid verschleiern das wahre hydrothermale Signal. Daher ist es eine wahrscheinliche Hypothese, dass die Sedimentdicke ein kontrollierender Faktor für die endgültige chemische Zusammensetzung der hydrothermalen Fluide in der Paleochori-Bucht ist. Vor diesem Hintergrund schlagen wir vor, eine geophysikalische Untersuchung der Sedimentbedeckung durchzuführen und eine Karte ihrer Mächtigkeit für die Paleochori-Bucht zu erstellen. Diese Karte kann mit bestehenden Karten der Temperatur- und Elementverteilung in den Porenfluiden der Paleochori-Bucht kombiniert werden, um den Einfluss der Sedimentdicke auf die physikochemische Zusammensetzung der hydrothermalen Fluide zu bewerten. Diese neuen Informationen werden die Grundlage für das Bohren von Sedimentkernen sein, die für die Beantwortung der größeren Fragen und die anschließende Forschung für die Paleochori-Bucht notwendig sind, wie z.B. (1) Ist das MSWHS ein typisches „arc-hosted“ epigenetisches hydrothermales System. Diese Prozesse modulieren die Freisetzungsflüsse von Elementen auf signifikante Weise und müssen verstanden werden, um die Signaturen von tiefer liegenden Reaktionen zu entschlüsseln. (2) Bestimmen die Sedimentdicke und die Fluidflussraten die sedimentgebundenen Reaktionen? (3) Sind die Fluid-Flussraten dort am höchsten, wo Verwerfungsebenen durch das Grundgebirge auftauchen?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Wolfgang Bach