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Logbuch SONNE 251
Der erste Fahrtabschnitt der Reise unter Fahrtleitung von Prof. Dr. Michael Strasser von der Universität Innsbruck führt die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in die Region des Epizentrums zum Japangraben (Bereich "Leg-A" in der Karte unten). Um die geologischen Spuren des Tohoku-Bebens zu erforschen, werden Teile dieses Tiefseegrabens vermessen und beprobt. Das Beben verursachte dort zahlreiche Rutschungen und verschob ganze Sedimentpakete über 50 Meter weit. Auf dem zweiten Fahrtabschnitt unter Fahrtleitung von MARUM-Wissenschaftler Prof. Dr. Achim Kopf wird ein weiteres Gebiet im Nankaitrog untersucht, in dem regelmäßig starke Erdbeben auftreten (Bereich "Leg-B" in der Karte unten). Mit Hilfe eines Tauchroboters sollen Messinstrumente aus Schlammvulkanen geborgen und detaillierte Vermessungen und Beprobungen am Meeresboden durchgeführt werden. Die gewonnenen Daten und Proben sollen dazu beitragen, die Entstehung und Folgen von Erdbeben in diesem Gebiet besser zu verstehen.
Hier berichten die Forscherinnen und Forscher in einem Logbuch vom Leben und Arbeiten an Bord.
2. November
Ab dann glichen das Arbeitsdeck und die Labore einem Bienenstock, wo alle herumschwirrten und Dinge verstauten, während ein großer japanischer Kran das ganze Stückgut und den ROV-Container von Bord hob und umgekehrt einen Kühlcontainer für unsere Kerne bereitstellte. Unsere japanischen Kollegen sowie das Kieler ROV-Team und die Bremer Wissenschaftler packten alle Proben und anderes Equipment in die jeweiligen Container, weil am Tag darauf in Japan Feiertag ist. Am Abend waren alle erschöpft und nach einem Monat auf See fahren alle müde, aber vom Erfolg der Reise beseelt, nach Hause.
Die eigentliche Forschungsarbeit beginnt dann in etwa 5-6 Wochen, wenn unsere Container in Bremen ankommen und in den Laboren der verschiedenen Institute in Bremen, Innsbruck und Japan weiter analysiert werden.
Der Kühlcontainer wird angeliefert und an Deck gehoben, um dann mit Kernen und anderem Equipment bequem gestaut werden zu können.
Foto: A. Kopf, MARUM
31. Oktober
Nun geht es zum Endspurt der Stationsarbeiten, und dann bald zurück in Richtung Heimat.
30. Oktober
An bislang drei Orten haben wir mit dem „neuen“ Instrument erfolgreich gekernt. Parallel dazu bereitete sich das ROV PHOCA Team auf den letzten Tauchgang der Reise vor. Dazu morgen mehr.
Das neue „Wärmestrom-Kerngerät“, ein an Bord improvisiert gebautes Instrument, vor seinem Einsatz im Kumanobecken.
Foto: A. Kopf, MARUM
28. Oktober
Das Wetter schlägt in Japan derzeit Kapriolen und Sonne und Regen mit wechselnden Winden geben sich die Hand. Daraus resultieren immer nur extrem kurze Gutwetterfenster, von denen wir gestern und heute je eines nutzten, das ROV einzusetzen. Während heute der SmartPlug abgeborgen wurde, schraubte PHOCA gestern den MeBoPlug aus dem Bohrstrang, den das MARUM-MeBo dort im Sommer 2012 setzte. Alle Instrumente funktionierten und lieferten reichhaltig Daten, die den Zusammenhang von Schlammvulkanaktivität und Erdbebentätigkeit erklären könnten.
Der „MeBoPlug“, ein kleines Bohrlochobservatorium, wird vom ROV Team an Walter Menapace und Timo Fleischmann übergeben. Auf der Platine befinden sich 720 Mbyte an Daten des Schlammvulkans, die auf dem Laptop gesichert werden.
Foto: A. Kopf, MARUM
27. Oktober
Weil die Seeluft und Arbeit hungrig machen, mühen sich Andre Garnitz und sein Team um unser leibliches Wohl. Bis über 75 Brötchen werden jeden Tag auf SONNE gebacken, und weil das Team in der Kombüse viele andere Dinge zu tun hat, wird es hierbei von einem Automaten assistiert, der frappierende Ähnlichkeit mit R2D2 hat und auch liebevoll so genannt wird. Die Küche an Bord ist jedenfalls reichhaltig und lecker – man ist an gute Restaurants erinnert und vergisst manchmal, dass man auf einem Arbeitsschiff ist.
Die Messe von FS SONNE ist rund um die Uhr geöffnet, aber zu den Mahlzeiten herrscht besonders großer Andrang.
Foto: A. Kopf, MARUM
26. Oktober
Während die Wissenschaftler dann „entlassen sind“, spielt die SONNE-Besatzung dieses Szenario durch und maskierte Crewmitglieder in voller Sicherheitsmontur wandern über das Deck und durch die Korridore.
Zu diesem Zeitpunkt setzten wir jedoch schon wieder unsere Wärmestrom-Messungen auf Schlammvulkan MV1 fort. Wie aus dem Sedimentkern bereits befürchtet, fanden wir auf diesem Hügel jedoch Karbonatkrusten vor, so dass uns das Gerät einige Male umfiel.
Die Wärmestrommessungen werden von Timo Fleischmann im Labor überwacht.
Foto: A. Kopf, MARUM
25. Oktober
Zu den schwierigsten Aufgaben der Fahrt gehörte, die stellenweise nur sehr kurzen Kerne auf Schlammvulkanen in die Geologie des Nankaitrogs einzubinden. Spannend war nach dem Meeting das Öffnen eines Vortageskerns von Schlammvulkan MV1, der nicht einmal einen Meter lang war und der das Kernrohr fast zerstört hatte, als das Kerngerät in den Meeresboden drang. Nach dem Öffnen zeigten sich kalkhaltige Festgesteine von einigen Zentimetern Dicke, die aus Methangas entstehen und am Meeresboden auskristallisieren. Hierbei frieren sie ihre geochemische Zusammensetzung ein und können so mit den modernen Wässern der Schlammvulkane verglichen werden. Sie sind also Zeugen aus der Vergangenheit und erzählen uns die Geschichte der bisherigen Schlammvulkanaktivität.
Die meisten Karbonatstücke sind Teile von kleinen Schornsteinen, durch die das Gas hinaufwandert und am Meeresboden oxidiert wird. Leider erlauben erst präzise Messungen im Labor zuhause, aus welcher Tiefe das Material genau aus der Subduktionszone aufgestiegen ist.
![Kern am Schlammvulkan MV1, der stark gestört ist und Karbonatklasten (links vom Kern) aufweist. Im Hintergrund arbeiten Jana Molenaar und Jasper Moernaut an einzelnen Proben. Fhoto: A. Kopf, MARUM Kern am Schlammvulkan MV1, der stark gestört ist und Karbonatklasten (links vom Kern) aufweist. Im Hintergrund arbeiten Jana Molenaar und Jasper Moernaut an einzelnen Proben. Fhoto: A. Kopf, MARUM](Binaries/Binary5953/MV1-core.400.jpg)
Kern am Schlammvulkan MV1, der stark gestört ist und Karbonatklasten (links vom Kern) aufweist. Im Hintergrund arbeiten Jana Molenaar und Jasper Moernaut an einzelnen Proben. Foto: A. Kopf, MARUM
![Science meeting in Besprechungsraum neben der Messe von FS Sonne, wo wir in kurzen Vorträgen unser Ergebnisse austauschen und diskutieren. Christian Ferreira berichtet hier von neu gefundenen Methanaustritten. Foto: A. Kopf, MARUM Science meeting in Besprechungsraum neben der Messe von FS Sonne, wo wir in kurzen Vorträgen unser Ergebnisse austauschen und diskutieren. Christian Ferreira berichtet hier von neu gefundenen Methanaustritten. Foto: A. Kopf, MARUM](Binaries/Binary5954/G0570533.400.jpg)
Science meeting in Besprechungsraum neben der Messe von FS Sonne, wo wir in kurzen Vorträgen unsere Ergebnisse austauschen und diskutieren. Christian Ferreira berichtet hier von neu gefundenen Methanaustritten. Foto: A. Kopf, MARUM
24. Oktober
Die Kernarbeiten waren insofern erschwert, weil die Kernlokationen im Kuroshio-Strom stattfanden, der an der Oberfläche um vier Knoten Strömungsgeschwindigkeit erreicht. Somit wird das Kerngerät am Draht stark ausgelenkt und trifft dann einige hundert Meter hinter dem Schiff auf den Meeresboden. Punktgenaue Kernentnahme erfordert somit perfektes Manövrieren auf der Brücke, insbesondere, weil man vor Japan wegen der zahlreichen Seekabel des Tsunamifrühwarnsystems viele Kabeltrassen vermeiden muß. Hinzu kam dann noch ein aufkommendes Tiefdruckgebiet mit Wind von sieben bis acht Windstärken.
Die Kernarbeiten verliefen nichtsdestotrotz erfolgreich, und das wissenschaftliche Team freut sich auf die Auswertung des Materials (und auf eine Partie Tischfußball nach Feierabend).
![Das Pilotboot Shinano holt den japanischen Kolbenlottechniker Ei Hatakeyama ab, der auf einer anderen Mission benötigt wird. Foto: A. Kopf, MARUM Das Pilotboot Shinano holt den japanischen Kolbenlottechniker Ei Hatakeyama ab, der auf einer anderen Mission benötigt wird. Foto: A. Kopf, MARUM](Binaries/Binary5951/IMG-1533.400.jpg)
Das Pilotboot Shinano holt den japanischen Kolbenlottechniker Ei Hatakeyama ab, der auf einer anderen Mission benötigt wird. Foto: A. Kopf, MARUM
![Im Hangar von FS SONNE werden die letzten Kolbenlotkerne beprobt. Nach Feierabend bleibt manchmal Zeit für eine Runde Tischkicker. Foto: A. Kopf, MARUM Im Hangar von FS SONNE werden die letzten Kolbenlotkerne beprobt. Nach Feierabend bleibt manchmal Zeit für eine Runde Tischkicker. Foto: A. Kopf, MARUM](Binaries/Binary5952/G0550530.400.jpg)
Im Hangar von FS SONNE werden die letzten Kolbenlotkerne beprobt. Nach Feierabend bleibt manchmal Zeit für eine Runde Tischkicker. Foto: A. Kopf, MARUM
22. Oktober
Nach kurzer Suche fand PHOCA eines der Observatorien, das über eine Leitung ins tiefe MeBo-Bohrloch Druck- und Temperaturdaten aufzeichnet. Diese Daten geben uns Aufschluss über die Deformation der Gesteine in der Tiefe, insbesondere vor und während Erdbeben. Das Observatorium ist ein kurzer Druckkörper aus Edelstahl, der mit einem Zapfen (hotstab) an die Leitungen im Bohrloch ankoppelt. Dieser Zapfen saß leider so fest, dass er sich vom Tauchroboter nicht lösen ließ. Stattdessen improvisierten die Piloten und schraubten die gesamte MeBo-Bohrstange ab. Diese ist zu lang und zu schwer, um vom ROV direkt zum Schiff transportiert zu werden, so daß ein weiterer Tauchgang nötig wird, das Instrument sicher zu bergen.
![ROV PHOCA findet das MeBoCORK Observatorium, das mittlerweile von Organismen bewachsen ist. Foto: ROV GEOMAR ROV PHOCA findet das MeBoCORK Observatorium, das mittlerweile von Organismen bewachsen ist. Foto: ROV GEOMAR](Binaries/Binary5948/CORK-A.400.jpg)
ROV PHOCA findet das MeBoCORK Observatorium, das mittlerweile von Organismen bewachsen ist. Foto: ROV GEOMAR
21. Oktober
Die genaue chemische Zusammensetzung wird nach der Expedition analysiert und weist uns auf die Tiefe und Temperaturbedingungen der Fluide. Gleichzeitig geben uns auch mitgeschleppte Gesteinsklasten im Schlamm Aufschluss über die geodynamische Entwicklung der Nankai-Subduktionszone.
![Blick in die riesige Kabine des wissenschaftlichen Fahrtleiters, wo Strategien diskutiert und die Stationspläne gemacht werden. Foto: A. Kopf MARUM Blick in die riesige Kabine des wissenschaftlichen Fahrtleiters, wo Strategien diskutiert und die Stationspläne gemacht werden. Foto: A. Kopf MARUM](Binaries/Binary5947/G0450519.400.jpg)
Blick in die riesige Kabine des wissenschaftlichen Fahrtleiters, wo Strategien diskutiert und die Stationspläne gemacht werden. Foto: A. Kopf, MARUM
19. Oktober
Auf dem gashydrathaltigen Schlammvulkan fanden wir verschiedene Sedimenttypen und maßen die Temperatur, um das Zentrum höchster Aktivität (d.h. Ausstrom von Wässern, Gas und Schlamm aus großer Tiefe) zu finden. Es befindet sich im Südwesten des kleinen untermeerischen Bergs.
Offenbar sind auch zahlreiche Organismen von der Dynamik des Schlammvulkans angetan. Ein Oktopus war über unseren Besuch mit hellem Licht weniger erfreut und stellte sich zum Kampf auf.
Oktopus auf dem Schlammvulkan im Kumanobecken, Japan
Foto: ROV GEOMAR
18. Oktober
Wir erreichen nun bei bestem Wetter das Arbeitsgebiet von Abschnitt 251-2, um gleich die gesamte Nacht Wärmestrommessungen über einen Schlammvulkan zu machen.
Wärmestromlanze an Deck von FS SONNE kurz vor dem Einsatz auf dem Schlammvulkan
17. Oktober
Während unserer Fahrt haben wir den gesamten Japan Trench Tiefseegraben zwischen 36° bis 40.3° N kartiert. Sechs 10 Meter lange Kerne konnten erfolgreich aus über 7 Kilometer Wassertiefe gewonnen werden, um die sedimentären Prozesse und Ablagerungsereignisse entlang des gesamten Japan Graben Subduktionszone zu dokumentieren. Ebenfalls haben wir an drei Lokationen entlang des Kontinentalabhangs 5 Meter lange Doppel-Kerne gezogen. Diese Kerne vom Abhang werden in den Schifflabors und später in den Laboren der Forschungsgruppe für Marine Geotechnik am MARUM, Universität Bremen, auf Sedimentfestigkeit und Deformationsverhalten unter Einwirkung dynamischer Spannungen, wie sie bei Großerdbeben wirken, untersucht. Daraus werden wir ableiten können, bei welchen Erdbebenerschütterungen Sediment vom Abhang in den Tiefseegraben transportiert wird. Mit diesen Erkenntnissen werden wir das geologische Archiv vergangener Erdbeben im Japan Graben quantitativ auf die Stärke vergangener Erdbeben analysieren können.
SO251-A Science Party (v.l.n.r. Gauvain Wiemer, Yukihiko Nakano, Dominik Jaeger, Timo Fleischmann, Katarina Bachmann, Marie Rex, Martin Kölling, Christian dos Santos Ferreira, Sebastian Trütner, Karl Lange, Jasper Moernaut, Neeske Lübben, Kazuko Usam, Alex Rösner, Mareike Höhne, Asuka Yamaguchi, Jana Molenaar, Toshyia Kanamatsu, Michael Strasser, Paul Töchterle, Ken Ikehara, Tobias Schwestermann, Jess Hillmann, Toshyia Fujiwara, Matt Ikari, Cecilia McHugh, Tian Sun, Witold Szczucinski, Arata Kioka)
Last but not least haben wir erfolgreich eine Kernlokation der Sonne Ausfahrt SO219A aus dem Jahre 2012 wiederholt. Damals haben wir in den chemischen Analysen des Sedimentporenwassers interessante Anomalien gemessen, die wir als transiente Signale – ausgelöst durch die Ablagerungen durch das Erdbeben von 2011 – interpretierten. Nun, 5 ½ Jahre nach dem Erdbeben, können wir dank erneuter Beprobung des Porenwassers an dieser Lokation die Veränderung studieren und Prozessraten quantifizieren.
Knapp die Hälfte des Science Teams des ersten Fahrtabschnitts ist bereits von Bord gegangen, unter anderem auch Jess Hillmann, die bisher die Logbucheinträge beigetragen hat. Neu an Bord gekommen sind das Geomar ROV – Team, Achim Kopf als Fahrtleiter für den zweiten Abschnitt und weiter Wissenschaftler aus Bremen und internationalen Partnerinstitutionen. Wir machen uns bereit für den zweiten Fahrtabschnitt, der uns ab morgen ins Kumano Becken der Nankai Subduktionszone bringen wird.
12. Oktober
Ein Kernabschnitt wird an Deck dem Kernrohr entnommen.
Foto: Sebastian Tütner
In den vergangenen Logbuch-Beiträgen haben wir den gesamten Workflow der Kernuntersuchung an Bord beschrieben, aber eine weitere sehr wichtige Gruppe arbeitet an Bord – das Hydroakustik-Team. Wir werden nächstes Mal mehr über ihre Arbeit berichten!
10. Oktober
Foto: Tobias Schwestermann
Mareike Höhne, Marie Rex und Sebastian Tütner untersuchen die physikalischen Eigenschaften der Sedimente im Labor. Foto: Tobias Schwestermann
8. Oktober
Dr. Martin Kölling und Paul Töchterle bringen die Rhizonen an, um Proben des Porenwassers aus dem Kernsegment zu nehmen. Foto: Jess Hillman
6. Oktober
Die Proben vom Meeresboden werden mit einem Kolbenlot gewonnen. Dieses Gerät besteht aus einem sehr schweren (1,1 Tonnen!) Gewicht am oberen Ende verbunden mit einem 10 Meter langen Metallrohr. Im Metallrohr steckt ein durchsichtiges Plastikrohr – Liner genannt. Nach erfolgreicher Probennahme ist dieser Liner dann mit der Probe vom Meeresboden – dem Kern – gefüllt. Ist der Kern erst einmal sicher an Deck, wird ein striktes Verfahren befolgt, um sicherzustellen, dass er korrekt beschriftet wird und alle Proben katalogisiert werden. Zunächst wird der Liner mit dem Kern aus dem Metallrohr herausgezogen und in ein Meter lange Abschnitte zerteilt, die mit Kunststoffkappen verschlossen werden.
![](Binaries/Binary5933/image2.400.jpg)
Der erste Kern kommt an Bord.
Foto: Sebastian Trütner
Heute Morgen dann waren die Wellen über vier Meter hoch. Dennoch waren wir gespannt darauf, den Kern zu öffnen und mit der Arbeit zu beginnen. Jeder Abschnitt des Kerns wird der Länge nach in zwei Hälften geteilt: Eine ist die Arbeitshälfte, die wir für geotechnische Messungen und Probenahmen verwenden, die andere ist die Archivhälfte zur Beschreibung der Sedimentologie. Wir werden ausführlicher über die geochemischen, geotechnischen und sedimentologischen Untersuchungen hier an Bord in den nächsten Logbucheinträgen berichten. Jetzt sind wir erst einmal damit beschäftigt, eine Menge schönen Schlamm zu untersuchen!
Dienstag, 4. Oktober
Alle Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind nun sicher an Bord und wir hatten genügend Zeit, unsere Labore vorzubereiten und erste Diskussionen zu wissenschaftlichen Zielen zu führen. Unsere Fahrtzeit ist verkürzt und ein Teil der Ausrüstung fehlt, doch „Not macht erfinderisch“: So versuchen wir nun, Prioritäten zu setzen und zu improvisieren, um alle unsere Ziele zu erreichen, was zu einer Reihe neuer Verfahren führte, um Proben vom Meeresboden zu sammeln und zu verarbeiten. Heute starteten wir mit einer „Mini-Konferenz“, auf der mehrere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Kurzvorträge über ihre vorherigen Forschungen in diesem Gebiet hielten. Dies war eine wertvolle Einführung für die weniger Erfahrenen unter uns und führte zu einigen interessanten Diskussionen neuer Forschungskonzepte.
Die einzig verbleibende Hürde zwischen uns und unserem Untersuchungsgebiet ist das bevorstehende Eintreffen von Taifun Chaba, der laut Vorhersage den Japan-Graben am 5. Oktober passieren soll. Wir werden ein Auge auf Vorhersage und Seegang haben und unseren Kurs so planen, dass wir dem Schlimmsten fern bleiben. Trotzdem könnten wir es mit den Auswirkungen der stürmischen See zu tun bekommen, weshalb sich unsere Schiffsärztin Anke bestens auf mögliche seekranke Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vorbereitet hat!
![](Binaries/Binary5931/log2.400.jpg)
FS SONNE verlässt den Hafen von Yokohama, im Hintergrund die Bay Bridge
Foto: Jess Hillmann
![](Binaries/Binary5930/Log1.400.jpg)
Das Forschungsschiff SONNE im Hafen von Yokohama
Foto: Jess Hillmann