Wissenschaftliche Wochenberichte von der Sonne

In der vierten Arbeitswoche begannen wir mit den ventgeologischen Untersuchungen auf dem nordöstlichen Sachalin-Schelf und -Kontinentalhang. Zunächst wurden die vorhandenen bathymetrischen Karten durch eine ausgedehnte Kartierung mit dem Simrad ergänzt. Das Untersuchungsprogramm konzentrierte sich dabei auf die aktiv entgasenden Gebiete. Das erste Mal auf dieser Fahrt behinderte schlechteres Wetter mit Windstärken bis 8 unsere Stationsarbeit, und wir konnten die letzte vorgesehene Kolbenlotstation zunächst nicht fahren. Im Anschluss an die nächtliche Kartierung der Lavrentyev-Störung, die in Teilen bisher nur vermutet werden konnte und jetzt klar in der Morphologie herauskommt, konnte diese Station aber erfolgreich mit 24,30 m Kerngewinn nachgeholt werden. In den Sedimenten auf dem Sachalin-Schelf fanden wir in den Kernen zahlreiche Karbonatkonkretionen. Diese traten nicht nur an den Fuidaustrittsstellen, sondern auch in den nicht durch Gasaustritte gekennzeichneten Gebieten auf. In einem Kern trat sogar Glendonit, die Pseudomorphosen nach Ikait, auf. Diese mineralischen Ausfällungen entstehen um den Gefrierpunkt in Anwesenheit erhöhter organischer Substanz im Sediment. Am nördlichen Hang von Sachalin haben wir drei Gebiete genauer untersucht, in denen die Hydroakustik den Aufstieg von Gasblasen durch die Wassersäule anzeigte. In allen drei Gebieten (Obzhirov Flare, Chaos Area and Kitami) konnten wir Sedimentkerne mit massiven Gashydratschichten gewinnen. Nachdem der Freitag, der 13., seinem Namen alle Ehre gemacht und uns beidem Versuch die Gashydratschichten zu durchteufen unsere bisher erste und einzige "Banane" bei einem 6 m langen Kastenlot bescherte hatte, kam danach erstmalig der Hydrocorer der Kollegen aus Wladiwostok zum Einsatz. Mit nur 300 kg Gewicht ermöglicht dieses Lot einen Kerngewinn in gröberen Sedimenten durch eine simple Unterdruck-Kammer am Lotkopf, die beim Eindringen in das Sediment aktiviert wird und gleichsam den zu gewinnenden Kern in den Liner zieht. Die hydrat-haltigen Sedimenthorizonte erstreckten sich jeweils über mehrere Kernmeter. Weiterhin gelang es uns, aktive Fluidaustritte, die durch das Vorkommen von Bakterienmatten gekennzeichnet sind, mit dem Video-geführten TV-Multicorer zu beproben. Mit dem TV-Greifer konnten wir zudem große Mengen an Karbonatkonkretionen bergen. Auffallend war die große Variationsbreite der Karbonatkonkretionen von scheibenförmigen, teilweise lagig aufgebauten Formen bis hin zu traubenartig verbackenen Gebilden und "Verklumpungen" mit zahlreichen Calyptogena-Schalen und großen Gastropodengehäusen. Alle diese Konkretionen bestehen aus Hochmagnesium-Kalzit. Daneben wurden aber zum ersten Mal auch Konkretionen aus Aragonit gefunden, die in ihrer Struktur sehr denjenigen vor Oregon gleichen. Mit Hilfe dieser Proben können wir die Herkunft des Methans, die Fluidaufstiegsraten und den mikrobiellen Methanumsatz im Sediment bestimmen. Zudem können wir die Geschichte der einzelnen Ventlokationen an Hand der sehr vielfältigen Mineralisationen rekonstruieren. An einer der Ventlokationen, dem Obzhirov Flare (54°26´N/144°04´E), führten wir ein umfangreiches Programm zur Beprobung und Vermessung der Wassersäule mit einer sogenannten JoJo-CTD durch. Wir haben die CTD nicht nach jedem Einsatz wieder nach oben geholt, sondern gleich viermal hintereinander das untere Wassermassenstockwerk an je ca. 300 m voneinander entfernt liegenden Stationen beprobt. Mit dieser sehr effektiven Methode gelang es uns den sehr heterogenen Methanplume, der sich hier über eine Fläche von ca. 1 km2 erstreckt, detailliert zu kartieren. Mit der Parasound-Software, die uns die Universität Bremen freundlicherweise zur Verfügung gestellt hat, konnten wir den Methanplume sehr gut abbilden und darin die zur Beprobung durchfahrende CTD im hydroakustischen Bild sehen. Die ersten Ergebnisse zeigen, dass das Methan in zwei Tiefenstockwerken angereichert vorkommt. Die Bodenwasserkonzentration zwischen 660 m und 600 m Wassertiefe nimmt vom Zentrum des Flares mit Konzentrationen von bis zu 6000 nl/l zum Rand der untersuchten Fläche auf 200-600 nl/l ab. Das darüberliegende Wasserstockwerk (550-500 m) zeigt Methankonzentrationen zwischen 70 und 150 nl/l. Die höheren Wasserstockwerke zeigen keine stabile Zusammensetzung mehr. Generell zeigen die Methankonzentrationen auf dem Sachalin-Schelf mit 900-1200 nl/l erhöhte Methananomalien. Die Arbeiten auf dem Sachalin-Schelf konnten alle erfolgreich am Sonntag, den 15.8., um 2:30 Bordzeit abgeschlossen werden. Nach kurzem Transit begann dann die Arbeit im Deruginbecken um 04:00 mit der Vermessung. Wir haben mit dem Fotoschlitten bereits mehrere Profile über die Barithügel gefahren und dabei viele aktive Baritschlote, die durch schneeweiße, blumenkohlartige, ballgrosße Strukturen gekennzeichnet sind, beobachtet. Sowohl die TV-gesteuerten Multicorer- als auch die Fernsehgreifer-Einsätze waren alle erfolgreich.

Unsere Untersuchungen am Barite Mound und dem Clam Hill dauern noch an. Die letzten Tage war das Wetter uns sehr freundlich gesinnt und wir konnten für etliche Stunden Sonne auf SONNE erleben, darunter sehr beeindruckende Farben am Abend- und frühen Morgenhimmel. Die Lufttemperatur steigt aber nicht über 12°. Gestern abend bekamen wir mit einer zweimaligen, tiefen Überfliegung eines russischen Aufklärers erstmals "Besuch". Dank aller, Kapitän, Chief und Crew läuft unser Arbeitsprogramm exzellent auf Erfolgskurs. Alle an Bord sind wohl auf.

Herzliche Grüße von Bord
Christian Dullo, Nicole Biebow, Klaus Wallmann, Anatoly Obzhirov und Boris Baranov

SO178 - 4th Weekly report, August 11-17, 2004

In the fourth week of our working program, we began ventgeological investigations on the northeastern Sakhalin shelf and slope. First of all, the existing bathymetrical maps were supplemented by extended mapping with the Simrad echosounder. The investigations concentrated on active gas venting sites. For the first time during this cruise, bad weather with wind-forces up to 8 hindered our work so that the last planned piston corer station could not be carried out. This station was successfully repeated with a core recovery of 24.30 m length subsequent to night mapping of the so-called Lavrentyev fault. The existence of this fault has partly been an assumption so far. Now, its morphology is clearly visible on the Simrad records. In the sediment cores recovered from the Sakhalin shelf, we found numerous carbonate concretions. They occurred not only at fluid venting sites here, but also in areas without gas venting. In one core, there was even glendonite, a pseudomorphose of ikaite. Such mineral precipitates occur in sediments with an increased content of organic material at a temperature around the freezing point. On the northern slope of Sakhalin we investigated more detailedly three areas in which hydroacoustic records displayed gas bubbles rising in the water column. In all three areas (Obzhirov flare, Chaos area, and Kitami) we recovered sediments cores containing massive gas hydrate
layers.Friday 13th was a black day: our try to penetrate the gas hydrate layer with a 6 m long kasten corer resulted in the recovery of our first and up to now only "banana". Afterwards we deployed the hydrocorer of our colleagues from Vladivostok for the first time. With a weight of only 300 kg the hydrocorer is able to sample coarse sediments. It is equipped with a simple low-pressure chamber at its head which is activated during sediment penetration and pulls the sediments into the liner. The hydrate-containing sediment layers extended over several core meters. With the video-controlled TV-multicorer, we successfully sampled active fluid vents which are characterized by bacterial mats. Large amounts of carbonate concretions were gained with the TV grab. The variety of carbonate concretions was strikingly broad here ranging from slice-like, partly layered to grave-like, lumpy formations containing numerous Calyptogena and gastropodes shells. All of these concretions consist of high-magnesium calcite. Apart from that we found for the first time aragonite concretions. Their structure is very similar to those off Oregon. These samples help us to determine the origin of methane, fluid rising velocities and the microbial methane cycle in the sediment. Analyses of the very diverse mineralisations will help to reconstruct the history of the single vent locations.At one of the venting sites, the Obzhirov flare (54°26`N/ 144°04`E), we ran an extensive program for water-column measurements and sampling, the so-called "Yo-yo CTD". We thereby did not heave the CTD after each deployment on board, but sampled the deep water layer four times in a row at different stations located about 300 m from one another. With this very effective method we successfully mapped in detail this very heterogeneous methane plume extending here over an area of about 1 km2. Thanks to the Parasound software which the Bremen University kindly put to our disposal we could display the methane plume very well and even detect the sampling CTD on the hydroacoustic image. Preliminary results indicate that methane occurs in increased concentrations in two layers: the bottom-water concentration in a depth of 600-660 m decreases from the center of the flare from 6,000 nl/l to 200-600 nl/l at the margin of the investigated area. The methane concentration in the above-lying water layer amounts to 70-150 nl/l. The upper water layers do not figure any stable concentrations. The Sakhalin shelf is in general characterized by methane anomalies of 900-1,200 nl/l. The work on the Sakhalin shelf was successully finished on Sunday, August 15th, at 02:30 a.m. ship time. After a short transit we started our work in the Derugin Basin at 04:00 a.m. with mapping. We have run several profiles across barite mounds with a TV sled and thereby observed many active barite chimneys which are characterized by white, cauliflower-like structures as large as a ball. Video-controlled multicorer as well as TV grab deployments were all successful. Our investigations on Barite Mound and Clam Hill are still going on. During the last days the weather was fine, we enjoyed several hours of bright sunshine including impressive sunrises and sunsets. Air temperature, nevertheless, does not exceed 12°C. Yesterday evening we were "visited" for the first time by a low-flying Russian reconnaissance plane. Thanks to everyone aboard, captain Papenhagen, chief and crew our work is going on successfully. Everyone aboard is fine.Best wishes from SONNE Christian Dullo, Nicole Biebow, Klaus Wallmann, Anatoly Obzhirov, und Boris Baranov