AG Petrologie der Ozeankruste

Raum 5350

Fachbereich Geowissenschaften
Universität Bremen
Klagenfurter Straße 2
28359 Bremen

Tel.: +49 421 218 65404
Fax: +49 421 218 65429
Email: diehl@uni-bremen.de

Alexander Diehl


Dissertation

Energetische und chemische Dynamik von mittelozeanischen und mit Inselbögen assoziierten Hydrothermalsystemen

Das Projekt „Magma-hydrothermale Wechselwirkung an Inselbögen“ zielt darauf ab, die gekoppelten, energetischen und chemischen Transportprozesse in der magmatisch-hydrothermalen Schnittstelle von Inselbögen zu erfassen. Dazu sollen neben der Analyse von Phasenvergesellschaftungen in vulkanischen Gesteinen und hydrothermalen Bildungen auch Analysen der Fluidzusammensetzungen von aus Quellen austretenden Fluiden und Volatilen hinzugezogen werden. Weiterhin werden thermobarometrische Analysen von Flüssigkeitseinschlüssen in hydrothermalen Mineralen zur Rekonstruktion der physikalischen Bedingungen mit geochemischen Massenbilanzen stabiler Isotopen (O, Sr) zur Abschätzung des integrierten Fluidmassenflusses, verwoben. Die Analytik wird durch Betrachtung ausgewählter geophysikalischer Beobachtungen begleitet, welche magmatische und hydrothermale Prozesse charakterisieren, begleitet. Das übergeordnete Ziel besteht darin, Inselbogen-Systeme hinsichtlich ihrer energetischen und chemischen Eigenschaften zu klassifizieren und die magmatisch-hydrothermalen Prozesse in den Gesamtzusammenhang des Systems Erde zu stellen. Die neu gewonnenen Erkenntnisse liefern nicht nur einen wichtigen Beitrag zur langzeitlichen chemischen Entwicklung des Ozeans und der ozeanischen Lithosphäre, sondern bilden auch den Grundstein für weiterführende interdisziplinäre Ansätze. Neben metallogenetischen Prozessen und potentiellen Tiefsee-Bergbauvorhaben stehen die Hydrothermalaktivitäten in direktem Zusammenhang zu der Bereitstellung von Mikronährstoffen (zB. Fe) für in der Wassersäule lebender Mikroorganismen.



Aufgabengebiete

Hydrothermalsysteme am Kermadec-Inselbogen

  • Bergung und Untersuchung von hydrothermalen Fluiden, Präzipitaten und magmatischen Gesteinen an bereits fernerkundeten vulkanischen Zentren des Kermadec-Inselbogens.
  • Nutzung der Gesteins- und Fluidanalysen für energetische und geochemische Massenbilanzen zur Klärung des Energie und Massentransports zwischen den beprobten magmatischen und hydrothermalen Systemen.


Hydrothermalsysteme am ultra-langsam spreizenden Gakkel-Rücken

  • Beprobung von hydrothermalen Quellen und hydrothermal beeinflussten Sedimenten am Karasek Seamount.
  • Mikrothermometrische Untersuchungen an hydrothermalen Präzipitaten des Karasik Seamounts, zur Rekonstruktion der hydrothermalen Entwicklung eines ultra-langsam spreizenden Rückens.
  • Umsetzung der thermobarometrischen Ergebnisse zusammen mit Resultaten geophysikalischer Untersuchungen in einem numerischen geothermischen Modell.


Geothermische Modellierung der ozeanischen Lithosphäre

  • Entwicklung eines numerischen Ansatzes zur Einschätzung sowohl allgemeiner lithosphärischer Temperaturen, also auch regionaler Szenarien unter Berücksichtigung magmatischer und hydrothermaler Prozesse.
  • Berechnung des hydrothermalen Energietransportes durch Wärmeaufnahme des hydrothermalen Fluides und Bezugnahme zum hydrothermalen Fluid-Massentransport.
  • Globale Abschätzungen zum energetischen Beitrag hydrothermaler Zirkulation am Gesamtbudget des lithosphärischen Energieverlusts.


Methoden

  • Probennahme von vulkanischen Gesteinen und hydrothermalen Präzipitaten (ROV-grab, Kastengreifer).
  • Probennahme von an Quellen austretenden hydrothermalen Flüssigkeiten und Gasen (ROV,IGT).
  • Entnahme, Verarbeitung und Analyse von Flüssigkeitsproben hydrothermaler Fahnen (GC).
  • Schwerelot-Beprobung hydrothermaler Umgebungen mit anschließender Analyse von sichtbaren Präzipitaten sowie Entnahme von Porenwässern.
  • Mikroskopische Untersuchungen an vulkanischen Gesteinen und hydrothermalen Mineralvergesellschaftungen gekoppelt mit weiterer Analytik (LA-ICPMS, ESM).
  • Präzise gas- und fluidchemische Analysen von hydrothermalen Flüssigkeiten und Gasen (GC).
  • Mikrothermometrische Untersuchungen von Phasenübergängen in Flüssigkeitseinschlüssen hydrothermaler Minerale.
  • Durchführung von Strontium- und Sauerstoffisotopenanalysen (TIMS) und Umsetzung in geochemischen Massenbilanzen.
  • Numerische Modellierung komplexer geothermischer Szenarien unter Berücksichtigung ausgewählter geophysikalischer Indizien.
  • Reaktionspfadmodellierung unter Berücksichtigung thermischer und geochemischen Daten.



Expeditionen

Fahrt-und Landexpeditionsteilnahmen

  • 31.05.2018 - 28.06.2018: SO263: Nördlicher Tonga-Bogen; Suva (Fidschi) - Suva (Fidschi)
  • 22.12.2016 - 21.01.2017: SO253: Kermadec-Bogen; Nouméa (Neukaledonien) - Auckland (Neuseeland)
  • 09.09.2016 - 23.10.2016: PS101 / ARK XXX-3: Karasik-Seeberg (Gakkelrücken, Arktischer Ozean) bei 86°N 60°O; Tromsø (Norwegen) - Bremerhaven
  • 09.02.2015 - 23.02.2015: Geländearbeit im Oman Ophiolite Komplex
  • 05.07.2014 - 03.08.2014: PS86 / ARK XXIII-3: Aurora Sea Mount im Arktischen Ozean bei 82°N, 6°W; Tromsø (Norwegen) - Tromsø



Wissenschaftlicher Werdegang

  • 2009 - 2012: B.Sc. Geowissenschaften an der Universität Bremen
    • 2012: Bachelorarbeit: "Geochemische Untersuchungen an hydrothermalen Bildungen aus dem Arnsteinvulkan,Ostsauerland - Rekonstruktion des Temperaturmilieus anhand einer mikrothermometrischen Studie und einer Sauerstoffisotopenanalyse"
  • 2012 - 2015: M.Sc. Geowissenschaften an der Universität Bremen
    • 2015: Masterarbeit: "Formation temperatures of epidote veins in the Wadi Gideah section, Oman Ophiolite: Constraints on cooling of the ocean crust"
  • 2015 - heute: Doktorand in der Arbeitsgruppe "Petrologie der Ozeankruste" an der Universität Bremen



Veröffentlichungen

  • Bieseler B, Diehl A, Jöns N, Lucassen F, Bach W (akzeptiert): Constraints on cooling of the lower ocean crust from epidote veins in the Wadi Gideah section, Oman Ophiolite. Geochemistry, Geophysics, Geosystems
    | doi:10.1029/2018GC007679 |
  • Walter M, Albers E, Bäger J, Diehl A, German C, Hand KP, Horn M, Köhler J, McDermott J, Molari M, Steinmacher B, Wegener G, Wischnewski L, Mertens C, Sültenfuß J, Hoppmann M, Damm E, Bach W, Seewald J (2017): Physical oceanography and biogeochemistry of hydrothermal plumes, in: Boetius A, Purser A (eds.) The expedition PS101 of the Research Vessel POLARSTERN to the Arctic Ocean in 2016. Reports on Polar and Marine Research 706, 63–80.
    | doi:10.2312/BzPM_0706_2017 |
  • Diehl A, Albers E, German CR, Hand KP, Bach W (2017): Geology and hard rock petrology, in: Boetius A, Purser A (eds.) The expedition PS101 of the Research Vessel POLARSTERN to the Arctic Ocean in 2016. Reports on Polar and Marine Research 706, 41–50.
    | doi:10.2312/BzPM_0706_2017 |
  • Dziadek R, Gohl K, Diehl A, Kaul N (2017): Geothermal heat flux in the Amundsen Sea sector of West Antarctica: New insights from temperature measurements, depth to the bottom of the magnetic source estimation, and thermal modeling. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 18(7), 2657-2672.
    doi:10.1002/2016GC006755 |
  • Longpre MA, Klügel A, Diehl A, Stix J (2014): Mixing in mantle magma reservoirs prior to and during the 2011-2012 eruption at El Hierro, Canary Islands. Geology 42(4), 315-318.
    doi:10.1130/G35165.1 |



Konferenzbeiträge

  • Diehl A, Kleint C, Bach W, Strauss H, de Ronde C, Koschinsky A (2017): Contrasting styles of hydrothermal activity in the Southern Kermadec Arc. GeoBremen 2017, Bremen (Poster).
  • Bieseler B, Diehl A, Jöns N, Bach W (2017): Constraints on cooling of the lower ocean crust from epidote veins in the Wadi Gideah section, Oman Ophiolite. GeoBremen 2017, Bremen (Poster).
  • McDermott J, Albers E, Bach W, Diehl A, German C, Hand K, Koehler J, Seewald J, Walter M, Wegener G, Wischnewski L (2017): Geochemistry, physics, and dispersion of a Gakkel Ridge hydrothermal plume, 87°N, 55°30’E. Goldschmidt Konferenz 2017, Paris, Frankreich (Poster).
  • Marcon Y, Purser A, Diehl A, Albers E, Türke A, McDermott J, German C, Hand K, Schlindwein V, Dorschel B, Wegener G, Boetius A, Bach W (2017): Geological settings of hydrothermal vents at 6°15’W and 55°30’E on the Gakkel Ridge, Arctic Ocean. Goldschmidt Konferenz 2017, Paris, Frankreich (Poster).
  • Türke A, Bach W, Boetius A, Diehl A, German C, Köhler J, Mertens C, Monien P, Prause S, Sueltenfuss J (2017): Dissolved-particulate exchange in the proximal hydrothermal plume at the Aurora Vent Field, Gakkel Ridge, Arctic Ocean. Goldschmidt Konferenz 2017, Paris, Frankreich (Poster).
  • Bieseler B, Diehl A, Jöns N, Bach W (2015): Constraints on cooling of the lower ocean crust from epidote veins in the Wadi Gideah section, Oman Ophiolite. IODP/ICDP Kolloquium, Bonn, Deutschland (Poster).
  • Boetius A, Bach W, Borowski C, Diehl A, German CR, Kaul NE, Koehler J, Marcon Y, Mertens C, Molari M, Schlindwein VSN, Türke A, Wegener G, and Science Party of RV POLARSTERN Expedition Aurora PS86 (2014): Exploring the habitability of Ice-covered waterworlds: The deep-sea hydrothermal system of the Aurora Mount at Gakkel Ridge, Arctic Ocean (82°54’ N, 6°15W, 3900 m). American Geoscience Union, Fall Meeting 2014, San Franzisko, USA.