K√ľste und Schelf
Sedimentdynamik in K√ľsten- und Schelfgebieten
Forscher: Firoz Badesab, Tobias Kulgemeyer, Benjamin Baasch, Wei Leng, Tilo von Dobeneck
Methoden: Umweltmagnetik, Elektromagnetik, Hydroakustik, Sedimentologie
Projekte: MARUM Sedimentdynamik Projekte SD1, SD2, INTERCOAST Projekte IC8 IIC8 II

Themen: Die Magneto- und Schwermineralgehalte sublittoraler Sedimente zeigen meist große räumliche Variabilität. Diese Muster sind Ausdruck der aktuellen Dynamik von Wellen, Gezeiten und Strömungen oder Relikte von Meeresspiegelschwankungen, Gletscheraktivität, Tektonik und menschlichem Eingriff. Mit Methoden der Elektro- und Umweltmagnetik können wir diese Strukturen abbilden und daraus Herkunftsgebiete, Sedimentfazies, Transportwege und Fraktionierungsprozesse ableiten.

Magnetitlagen und -rippel am Orokawa Beach, NZ

Sedimente und Chronologie deglazialer Schmelzwasserausbr√ľche des St.-Lorenz-Eisstroms
Forscher: Wei Leng, Tilo von Dobeneck, Janna Just, Fenna Bergmann, David Piper
Projekte: IGK ArcTrain, Chinese Scholarship Council

√úberblick: Die an den Uferw√§llen des St. Lorenz-F√§chers abgelagerten rotbraunen Plumite scheinen Relikte mehrerer J√∂kulhlaups des Laurentidischen Eisstroms darzustellen, die sich im Deglazial zwischen den Heinrich-Ereignissen 2 und 1 abgespielt haben. In drei neuen Sedimentkernen von der Grand Banks Slope konnten f√ľnf Ereignislagen konsistent nachgewiesen werden. Die Ausdehnung der Sedimentfahnen rund um den St. Lorenz-F√§cher wurden mit sedimentphysikalischen, umweltmagnetischen, granulometrischen und seismo-akustischen Methoden untersucht. Wir legen die ersten C14-Alter der Ausbruchereignisse vor und diskutieren deren Herkunft, Transport und Folgen im Kontext des regionalen Eisr√ľckzugs. Die Ereignislagen weisen systematische Ver√§nderungen in ihren magnetischen Eigenschaften auf; der H√§matitanteil nimmt mit der Zeit zu und der Magnetitanteil ist zeitlich und r√§umlich gradiert. Wir argumentieren, dass diese Plumite aus unverfestigten feink√∂rnigen glaziogenen Ablagerungen im St. Lorenz-Kanal stammen, die wiederkehrende Schmelzwasser¬≠str√∂me erodiert haben. Wir bewerten verschiedene Ereignisszenarien, wie dies in pro- oder subglazialen Seen durch √úberschiebung oder Schmelwassereinstrom vonstatten gegangen sein mag. In einer Provenance- und Transportstudie vergleichen wir Hauptelement- und Magnetomineralgehalte der Ereignislagen mit einer neuen Kollektion aus 80 Referenzproben, die rund um den Golf von St. Lorenz entnommen wurden. Ihren magnetischen Eigenschaften nach sind die Plumite aus einer magnetitreichen Quelle (Granite des Kanadischen Schilds und/oder s√ľdlichen Neufundlands), einer h√§matitreichen Quelle (Appalachian Redbeds), Kalzium-reichen Quelle (fr√ľhpal√§ozoischen Anticosti Kalke) zusammengesetzt.
Ausgewählte Publikationen:

Leng W., von Dobeneck T., Bergmann F., Just J., Mulitza S., Chiessi C., St-Onge G., Piper D. (2018)
Sedimentary and rock magnetic signatures and event scenarios of deglacial outburst floods from the Laurentian Channel Ice Stream
Quaternary Science Reviews, 186, 27 - 46
doi: 10.1016/j.quascirev.2018.01.016



Magnetominerale als Marker f√ľr K√ľstenentwicklung in der Bay of Plenty, NZ (abgeschlossen)
Forscher: Firoz Badesab, Tobias Kulgemeyer, Hendik M√ľller, Karin Bryan, Tilo von Dobeneck
Projekte: Internationales Graduiertenkolleg INTERCOAST Projekte IC8 I, IC8 II

√úberblick: Magnetische Eisenminerale sind weit verbreitete sediment√§re Marker in √Ąstuar-, K√ľsten- und Schelfsystemen. Eine Kombination von umweltmagnetischen, sedimentologischen und numerischen Methoden wurde zur Identifizierung von Magnetitanreicherungen sowie der Untersuchung ihrer Formationsprozesse in einem komplexen K√ľstensystem verwendet. Magnetische Messungen an 245 Oberfl√§chensedimentproben in und bei Tauranga Harbour
Ausgewählte Publikationen:

Badesab F., von Dobeneck T., Bryan K., M√ľller H., Briggs R., Frederichs T., Kwoll E. (2012)
Formation of magnetite-enriched zones in and offshore of a mesotidal estuarine lagoon: An environmental magnetic study of Tauranga Harbour and Bay of Plenty, New Zealand
Geochemistry Geophysics Geosystems, 13
doi: 10.1029/2012GC004125

Badesab F., von Dobeneck T., Briggs R., Bryan K., Just J., M√ľller H. (2017)
Sediment dynamics of an artificially deepened mesotidal coastal lagoon: An environmental magnetic investigation of Tauranga Harbour, New Zealand
Estuarine, Coastal and Shelf Science, 149, 240 - 251
doi: 10.1016/j.ecss.2017.06.017

Sedimentverteilung auf dem NW Iberischen Schelf (abgeschlossen)
Forscher: Benjamin Baasch, Vera Bender, Hendrik M√ľller, Thomas Frederichs, Tilo von Dobeneck
Projekte: MARUM Sedimentdynamik SD1, SD2, EUROPROX Projekt 12b

√úberblick: Der relativ schmale (25-50 km) NW-Iberische Kontinentalschelf verf√ľgt angesichts hochenergetischer Sedimentationsbedingungen und geringer Akkumulationsraten √ľber eine Vielfalt an Sedimenttypen und -mustern. Auf zwei Schiffsexpeditionen mit FS Poseidon (2008) und FS Meteor (2010) wurden mehrere quer zum Schelf verlaufende Elektromagnetik- (Neridis II und III) und Sedimentkernprofile aufgenommen, um die vier bedeutendsten Sedimentfazies geophysikalisch zu klassifizieren und ihre Verteilung auf dem gesamten Galizischen Schelf in Meteraufl√∂sung zu kartieren, wobei ein besonderer Fokus auf den √úbergangsbereichen lag. Unterschieden werden konnten: (1) eine Schlammfazies aus feink√∂rnigen, haupts√§chlich holoz√§nen Hochstandsedimenten der Fl√ľsse Duero und Mi√Īo, abgelagert in zwei k√ľstenparallelen Schlammg√ľrteln, (2) eine Mischsandfazies, bestehend aus aufgearbeiteten siliziklastischen und karbonatischen Reliktsanden und kennzeichnend f√ľr moderaten Sedimentationsbedingungen, (3) eine Glaukonitfazies aus sp√§tmioz√§nen Reliktsanden auf dem Au√üenschelf markiert den Sedimenationsstillstand, (4) eine Kiesfazies aus Bioklasten und Siliziklasten markiert Tiefstand-K√ľsten und Sturmablagerungen. Alle diese Fazies konnten mithilfe der EM-Daten durch graphische Gegen√ľberstellung von magnetischen Suszeptibilit√§t und Porosit√§t (aus Leitf√§higkeit) einfach identifiziert werden, ein klarer Beleg f√ľr das Potential einer EM-basierten Sedimenklassifikation. Zwischen den Sedimenteinheiten befinden sich of mehrere hundert Meter bereite √úbergangsmileus, die im Diagramm zwischen die Hauptfazies fallen. Gr√∂√üere Sedimentstrukturen und -wellen zeichnen sich deutlich in den Porosit√§ts- und Suszeptibilit√§tsprofilen ab und weisen auf eine Ablagerung von feinsedimenten in Tr√∂gen sowie eine Glaukonit- und Magnetitanreicherung an der Str√∂mung ausgesetzten R√ľcken hin.
Ausgewählte Publikationen:

Baasch B., M√ľller H., von Dobeneck T., Oberle F. (2017)
Determination of grain-size characteristics from electromagnetic seabed mapping data: A NW Iberian shelf study
Continental Shelf Research, 140, 75 - 83
doi: 10.1016/j.csr.2017.04.005

Baasch B., M√ľller H., von Dobeneck T. (2018)
Predictive modelling of grain size distributions from marine electromagnetic profiling data using end-member analysis and a radial basis function network
Geophysical Journal International, ggy152 - ggy152

doi: 10.1093/gji/ggy152

Baasch B., M√ľller H., Oberle F., von Dobeneck T. (2014)
Inversion of marine multifrequency electromagnetic profiling data: a new approach to resolve surficial sediment stratification
Geophysical Journal International, 200, 438 - 451
doi: 10.1093/gji/ggu406

CSEM Kartierung des S√ľ√üwasseraustritts in der Eckernf√∂rder Bucht (abgeschlossen)
Forscher: Hendrik M√ľller, Kai Hamer, Wiebke Nehmiz, Tilo von Dobeneck
Projekt: RCOM/MARUM Sedimentationsprozesse Projekt C1

√úberblick: Untermeerische Grundwasseraustritte an der K√ľste k√∂nnen die hydaulischen und geochemischen Bedingungen im Meeresboden massiv ver√§ndern. Controlled Source Electromagnetic Imaging bietet einen innovativen Doppelansatz, S√ľ√üwasserquellen am Meeresboden nachzuweisen, einerseits an der herabgesetzten elektrischen Leitf√§higkeit des Porenwassers, also der Salinit√§t, und andererseits an der verringerten magnetischen Suszeptibilit√§t des Sediments, d.h. diagenetischen L√∂sung von Eisenoxiden. Der neu entwickelte EM Profiler Neridis II konnte dieses Konzept erstmals bei der hochaufl√∂senden Vermessung von S√ľ√üwasseraustritten in der Eckernf√∂rder Bucht (SW Ostsee) umsetzen. EM Profile liefern ein scharfes und aufschlussreiches Abbild der aktiven Austrittsstellen und der infolge fehlenden Sauerstoffzutritts reduzierten Oberfl√§chensedimente. Unsere Daten belegen dass (1) S√ľ√üwasser den Porenraum Holoz√§ner Decksedimente sowohl diffusiv wie fokussiert durchdringt, (2) Pockmarken in Zusammenhang mit S√ľ√üwasseraustritt, ausged√ľnnter Schlickdicke √ľber Sandaufw√∂lbungen, erh√∂hter Porosit√§t, feineren Korngr√∂√üen, und anoxischen Bedingungen stehen, (3) die Abreicherung an Eisenmineralen, insbesondere Magnetit, unter Pockmarken weiter fortgeschritten ist aufgrund erh√∂hter Konzentrationen an organischen und sulfidischen Reaktionspartnern, und (4) S√ľ√üwasseradvektion die magnetische Suszeptibilit√§t des Sediments durch eine Kombination von Porenwasserinjektion (Verd√ľnnung) und Magnetitreduktion (Abbau) verringert. Das Leitf√§higkeit vs. Suszeptibilit√§t Diagramm zeigt Variationen der Litho- und Hydrofazies in detaillierter Weise an.

Prozesse an submarinem S√ľ√üwasseraustritt

M√ľller H., von Dobeneck T., Nehmiz W., Hamer K. (2011)
Near-surface electromagnetic, rock magnetic, and geochemical fingerprinting of submarine freshwater seepage at Eckernförde Bay (SW Baltic Sea).
Geo-Marine Letters, 31(2), 123-140
doi: 10.1007/s00367-010-0220-0

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