Der Ozeanboden

Der Cluster arbeitet an der quantitativen Abschätzung der Flüsse von Kohlenstoff und anderen Elementen und an der Entwicklung von Modellsystemen, die multidisziplinäre Beobachtungen in eine globale Synthese des Kohlenstoffkreislaufs integrieren. Die bisher untersuchten Prozesse reichen von der Akkumulation organischer Materie in Sedimenten am Ozeanboden über die Emission verschiedener Verbindungen an hydrothermalen Quellen und kalten Quellen bis hin zu tektonisch gesteuerten Elementflüssen. Wir haben den Fluss der organischen Materie in den Sedimenten des Ozeanbodens verfolgt und die Auswirkungen mikrobieller Prozesse auf den Kohlenstofffluss und die Zusammensetzung der organischen Materie aufgezeigt.

Hydrothermale Systeme sind reaktive Grenzflächen zwischen dem Ozeanboden und der Wassersäule, wobei die Flüsse über diese Grenzfläche den Haushalt von Nährstoffen und unterschiedlichen Kohlenstoffarten im Ozean beeinflussen. Die derzeitigen Abschätzungen der hydrothermalen Flüsse über den Ozeanboden sind grob und haben sich in den letzten drei Jahrzehnten kaum verbessert. Wir haben erste wichtige Schritte zur Verbesserung dieser Situation unternommen, indem wir die chemischen und isotopischen Zusammensetzungen von mehr als 6000 Wasserproben aus allen Arten von geologischen Verhältnissen in den Ozeanen zusammengestellt haben. Diese Datenbank ermöglicht zum ersten Mal die Schätzung hydrothermaler Flüsse, die für verschiedene Grundgebirgszusammensetzungen, Ausbreitungsraten und Sedimentdicken aufgelöst werden.

Wir haben vollständig gekoppelte Modelle entwickelt, mit denen Mantelschmelze, Magmaeinlagerung, lithosphärische Verformung und hydrothermale Zirkulation untersucht werden können und die es nun ermöglichen, Prozesse im Beckenmaßstab zu simulieren und die Rolle der variablen Spreizungsrate und des Meeresspiegels zu untersuchen. Die Implementierung der hydrothermalen Strömung in diese Modelle ist der Schlüssel zu den laufenden Fortschritten bei der Einbeziehung von Wasser-Gesteins-Reaktionen und chemischen Flüssen in diese Simulationen.