Wie sieht es im Untergrund eines schwarzen Rauchers aus? Wie sind diese ungewöhnlichen Phänomene genau entstanden? Auf diese Fragen hatten Wissenschaftler bisher keine endgültige Antwort parat. Mithilfe eines neu entwickelten, ferngesteuerten Bohrgerätes des Britischen Geologischen Dienstes (BGS) ist es Forschern des IFM-GEOMAR nun gelungen neue Einblicke in die geologisch aktiven Zonen am Mittelatlantischen Rücken zu gewinnen.
Erste Analysen der Bohrkerne zeigen, dass die Erzlagerstätten, die an diesen mineralhaltigen Quellen entstehnen, nur eine sehr geringe Mächtigkeit besitzen und zudem durch geologische Prozesse im Untergrund ständig umgelagert werden. Dies ist vor allem für Rohstoffgeologen von Bedeutung, da die Erze dieses Vorkommens als besonders kupfer- und goldreich gelten.
In mehrerlei Hinsicht war die kürzlich zu Ende gegangene Expedition mit dem Forschungsschiff Maria S. Merian ein Abenteuer, das den Wissenschaftlern feuchte Hände bereitete. Für Fahrtleiter Sven Petersen vom IFM-GEOMAR war es die erste Reise auf dem neuen Forschungsschiff Maria S. Merian, dazu kam als zentrales Untersuchungsinstrument der "Rockdrill2", ein mobiles Tiefseebohrgerät des Britischen Geologischen Dienstes, das erstmalig eingesetzt wurde.
Mit diesem Gerät können maximal 15 Meter lange Bohrkerne aus Tiefen von bis 3.000 Metern gewonnen werden. Im Untersuchungsgebiet, dem so genannten Logatchev Hydrothermalfeld am Mittelatlantischen Rücken, bestand es in 3.050 Meter seine Feuertaufe. "Als wir die ersten Erprobungen im Flachwasser erfolgreich hinter uns gebracht hatten, wurde der Pulsschlag schon ruhiger", erzählt Petersen. "Natürlich brauchte auch die routinierte Crew vom BGS ein paar Versuche, dann aber gelangen uns auch erfolgreiche Beprobungen im Untersuchungsgebiet", so Petersen weiter.
Schwierige geologische Bedingungen
Doch neue Überraschungen ließen nicht lange auf sich warten. "Die geologischen Bedingungen am Mittelatlantischen Rücken erwiesen sich allerdings als sehr schwierig. Wider Erwarten war der Untergrund zum größten Teil nicht fest, sondern bestand aus losem, kiesartigem Material, das nur sehr schwer erbohrt werden konnte", berichtet Petersen. Insgesamt konnten an neun Stellen Bohrungen durchgeführt werden, bei denen eine maximale Bohrtiefe von 10,5 Meter erreicht wurde.
Neben ersten Ergebnissen zu den Erzlagerstätten konnten die Wissenschaftler wichtige Informationen zur Ausdehnung der hydrothermalen Aktivität in dieser Region und zur Entstehung der weltweit einzigartigen "Smoking Crater" – Vertiefungen im Meeresboden, in denen die schwarzen Raucher aktiv sind – gewinnen.
Die neuen Erkenntnisse zeigen, dass die bislang genutzten Theorien zur Entstehung dieses Phänomens revidiert werden müssen. Der Einsatz des neuen Bohrgerätes war somit ein voller Erfolg und hat die hohen Erwartungen an das Projekt erfüllt.
Auch Gesteine und mikrobiologische Probleme untersucht
Zusätzlich zu den mit dem Bohrgerät genommenen Proben haben die Wissenschaftler Sedimentkerne gezogen und die Nebengesteine entlang des Mittelatlantischen Rückens untersucht. Detaillierte Vermessungen des Untersuchungsgebietes am Mittelatlantischen Rücken ergänzten die Probennahmen.
Neben rein geologischen Problemen haben die Wissenschaftler an Bord auch mikrobiologische Fragestellungen untersucht. Die neuen Ergebnisse sollen zum besseren Verständnis der an Hydrothermalsysteme gebundenen Mikroorganismen beitragen. Die mikrobiologischen Proben bedurften besonders sorgfältiger Behandlung: sie wurden bereits an Bord eingefroren oder präpariert, um sie für die Untersuchungen im Heimatlabor haltbar zu machen.
Mit dem Eintreffen der Proben in Kiel beginnen nun die detaillierten und zeitaufwändigen Laboranalysen, um den Proben noch mehr Geheimnisse zu entlocken.
(idw – Leibniz-Institut für Meereswissenschaften, 24.01.2007 – DLO)
