Marine Geotechnik

Das MeBo-Bohrlochobservatorium (Typ PTTi) besteht aus einem zyllindrischen Druckgehäuse aus Edelstahl (800 mm Länge, 76 mm Durchmesser), einem Datenlogger, einer Stromversorgung und den installierten Sensoren. Das System ist für eine Betriebsdauer von mehreren Jahren ausgelegt, je nach Häufigkeit der Aufzeichnungen und zusätzlicher Sensorlast, unter einem maximalen Druck, der einer Wassertiefe von 2000 m entspricht. Das Gerät ist an einem Bohrstrang befestigt, um ungestörte Messungen zu gewährleisten und gleichzeitig von ROVs fast jeder Größe abrufbar zu sein.

Um eine geochemische Zeitreihe erfassen zu können, wurden in der Vergangenheit Osmo-Sampler entwickelt und erfolgreich eingesetzt (Jannasch et al., 2003). Sie dienen dazu, eventuelle Fluidströme oder geochemische Transienten zu erfassen (z.B. Solomon et al., 2010). Die Osmo-Sampler haben zwei 2ML1 ALZET®-Membranen, die mit Zweikomponenten-Epoxid (Hysol ES1902) am Gehäuse befestigt sind. Die Enden der Behälter für destilliertes Wasser und gesättigtes Salz (nicht-jodiertes Kochsalz, NaCl) sind mit einem einzigen O-Ring abgedichtet und werden mit einem Gewindestift fixiert. Mit dieser Konfiguration können 73 ml/Jahr bei 20°C gepumpt werden. Die Pumpe ist an 300 m Teflonschläuchen mit kleinem Durchmesser angeschlossen, die 170 ml fassen (1,19 mm Innendurchmesser und 2,0 mm Außendurchmesser). Die Schläuche wurden 5 Tage lang mit 10 %iger HCl gefüllt, bevor sie mit 18,2 M Ohm Wasser gespült wurden. So kann dieser Probenehmer zwei Jahre lang bei 20 °C eingesetzt werden und noch länger eine kontinuierliche Aufzeichnung führen, wenn die Temperatur im Bohrloch kühler als 20 °C ist.

Die MeBo Tracer-T-Sonde wurde in der Arbeitsgruppe Marine Geotechnik entwickelt und besteht im Wesentlichen aus zwei Hauptteilen. Unterhalb des Griffs für das ROV, mit dem das Instrument später (d.h. nach dem Ausbringen) manipuliert werden kann, befindet sich eine Einheit mit Zeitschaltuhr und Motor, die den unteren Stopfen des zweiten, unteren Teils des Instruments abschraubt.

Für ein Strömungsexperiment kann das Reservoir mit Lösungen konservativer Tracer (Schwefelhexafluorid, Xe, Kr, Ne, Ar, He oder Fluoreszenzfarbstoffe) oder reaktiver Tracer wie Cäsiumchlorid, isotopisch markiertes C, Ester, um nur einige zu nennen, ausgestattet werden. Das Reservoir enthält auch einen MTL-Logger, so dass die Temperatur durchgehend aufgezeichnet werden kann.

Es handelt sich um ein Langzeit-Datenerfassungssystem, das unter anderem den In-situ-Porendruck und den Temperaturgradienten aufzeichnet. Es wurde am MARUM für den Einsatz in Tiefen von bis zu 4 und 6 km entwickelt. Das Stahlträgersystem besteht aus einer 5,5 Meter langen Lanze, einer Grundplatte und einem Turm, der als Gehäuse für die Datenerfassungselektronik dient. An der Lanzenspitze befindet sich der Zugang für das Porenwasser, das über ein dünnes Druckrohr zum Drucksensor geleitet wird. Der Temperaturgradient wird über eine 6 Meter lange Thermistorschnur aufgezeichnet, die an der Außenseite der Lanze angebracht ist. Zusätzlich werden der absolute Wasserdruck und die Temperatur des Bodenwassers gemessen.