4. Wochenbericht der Forschungsfahrt Nr. SO195 des FS SONNE

7. Januar bis 15. Februar 200

Grevemeyer, Ingo

German

OceanRep

4. Wochenbericht der Forschungsfahrt Nr. SO195 des FS SONNE 7. Januar bis 15. Februar 2008  Zu Beginn der vierten Expeditionswoche wurden am Freitag, den 01.02., und Samstag, den 02.02.2008, insgesamt vier Wärmestromstationen parallel zum Tiefseegraben, ca. 30 km westlich von der Deformationsfront abgearbeitet. Die Stationen waren so ausgewählt worden, dass sie oberhalb und südlich der Kollisionszone lagen, wo der Louisville Rücken im Tonga Tiefseegraben subduziert wird. Ziel dieser Arbeiten war es, laterale Änderungen im Wärmestrom und hydrogeologischen System abzubilden. Das durch tektonische Erosion zerklüftete Gebiet verhinderte an mehreren Stellen erfolgreiche Messungen, da die Sonde nicht in den Meeresboden eindringen konnte. Trotzdem konnten an einigen Positionen erfolgreiche Messungen durchgeführt werden. In der Nacht von Samstag auf Sonntag fuhr FS SONNE in Richtung SE das dritte refraktions- und weitwinkelseismische Profil P03 an. Entlang dieses Profils soll die Krustenstruktur des Louisville Rückens aus seismischen Messungen abgeleitet werden. Insgesamt 35 Ozeanbodenseismometer (OBS) und Ozeanbodenhydrophone (OBH) wurden entlang einer 215 sm langen Linie ausgelegt. Nach nur 20 Stunden waren alle Geräte ausgelegt und der erste Schuss fiel am Montag, den 04.02.2008, um 10:30 Uhr Ortszeit.   Anfang Februar zog der Zyklon Gene von Fidschi in südliche Richtung. Am 04.02. änderte der Zyklon jedoch seine Richtung und begann sich in östliche Richtung zu bewegen. Obwohl der Zyklon inzwischen zu einem tropischen Sturm herabgestuft wurde, ging von dem Sturmtief eine Gefahr für das Schiff aus, denn Starkwinde und stürmische See mit Wellen von über 5 m Höhe wurden vorher gesagt. Der Kurs von SONNE entlang von P03 führte direkt auf das Zentrum des Sturmtiefs zu. Aus diesem Grund musste am Nachmittag des 05.02. um 16 Uhr das Profil abgebrochen werden. Seismikstreamer und Kanonen wurden an Deck genommen und SONNE lief in nördlicher Richtung ab, um den Abstand zu Gene zu vergrößern. Während wir in nördlicher Richtung fuhren, blieb das Magnetometer im Wasser, um neben der Kartierung des Meeresbodens und der Messung des Schwerefelds, auch das Magnetfeld der Erde aufzuzeichnen. Am 06.02.2008 zog das Sturmtief nördlich von Roul Island vorbei und begann, in südöstlicher Richtung zu ziehen. Inzwischen hatte der Wind auf über 16 m/s zugenommen und SONNE lief bis zum frühen Morgen des Donnerstag (07.02.2008) in Richtung Nord. Am Donnerstagmorgen hatte der Wind auf unter 10 m/s abgenommen. Ein starker Schwell aus südlicher Richtung zeigt jedoch deutlich, dass die Entscheidung nach Norden abzulaufen richtig gewesen ist. Auf Grund der nördlichen Position des Schiffes entschieden wir uns dazu, geothermische Messungen im Bereich der Bohrung 841 des Ocean Drilling Programs  (ODP) bei 23°20’S/174°17’W durchzuführen. Insgesamt 6 Messungen wurden entlang eines Profils im Abstand von 0.4 sm durchgeführt. An allen Punkten war ein Eindringen der Sonde möglich.  Im Anschluss an die Messungen fuhr SONNE wieder das Seismikprofil P03 an. Nach 20 Stunden wurde das nördlichste OBH erreicht. Um 23 Uhr Ortszeit war am Freitag die  Bergung der 6 nördlichsten OBH und OBS abgeschlossen. Nach einem Transit von knapp 9 Stunden soll gegen 8 Uhr das Profil am Samstag den 09.02. fortgesetzt werden.   An Bord der SONNE sind alle wohl auf und  es grüßt für alle Fahrtteilnehmer  Ingo Grevemeyer                                                             8. Februar 2008 - 26°21’S / 173°51’W 

4. Wochenbericht SO195

3. Wochenbericht der Forschungsfahrt Nr. SO195 des FS SONNE

7. Januar bis 15. Februar 200

3. Wochenbericht der Forschungsfahrt Nr. SO195 des FS SONNE 7. Januar bis 15. Februar 2008   In der Mitte der dritten Expeditionswoche fand ein begrenzter Personalwechsel in Nuku’alofa, Tonga statt. Der Fahrtleiter des ersten Abschnitts, Prof. Flüh, sowie vier weitere Wissenschaftler haben das Schiff verlassen, während 11 neue Wissenschaftler aus Kiel, Bremen, Oxford und Durham auf FS SONNE eingestiegen sind. Nach einem kurzen Aufenthalt verlief die SONNE den Hafen am 25. Januar 2008 gegen 15 Uhr, nahm Kurs auf das nur ca. 180 sm südlich liegende Arbeitsgebiet und beendete die Anfang der dritten Woche begonnenen Arbeiten entlang des seismischen Profils P02. Entlang dieser Linie waren vor dem Zwischenstopp auf Tonga 40 Ozeanbodenseismometer (OBS) und Ozeanboden-hydrophone (OBH) ausgelegt und mit einem 80-Liter Luftpulser-Array überschossen worden. 18 Geräte wurden noch am Ende des ersten Abschnitts geborgen, während die übrigen 22 Instrumente bis 10 Uhr am Montag den 28. Januar 2008 von uns an Bord genommen wurden. Nach einer Kartierung des Meeresbodens seewärts der Subduktionszone mit dem Fächerecholot EM120 und Gravimetrie fanden am Dienstag die ersten geothermischen Messungen auf der in die Subduktionszone einfahrenden Platte statt. Am Dienstag um ca. 22 Uhr waren sieben erfolgreiche Messungen durchgeführt worden und die Sonde wurde zurück an Deck gebracht.   Im Anschluss fuhr SONNE südwärts, um seismologische Langzeitstationen zu bergen, welche seit Juli 2007 die Erdbebenaktivität in einer sog. seismischen Lücke registriert haben. Die seismische Lücke ist assoziiert mit der Subduktion der Louisville Vulkankette im Tonga Tiefseegraben. Die Louisville Kette ist neben der Hawaii Kette die morphologisch längste Hotspot-Vulkan-Kette auf der Erde. Ein besonderes Charakteristikum der Subduktion des Louisville Rückens ist eine 200-300 km lange seismische Lücke. Diese Lücke deutet darauf hin, dass der Inselbogen und die hereinkommende Platte miteinander gekoppelt sind und diese Zone als potentielle Quellregion für ein katastrophales Überschiebungserdbeben angesehen werden kann. Besonders interessant ist, dass der gekoppelte Bereich um ein vielfaches breiter ist als der typische Durchmesser der Kuppen der Louisville Kette. Das bedeutet, dass die seismogene Kopplung nicht nur durch die Vulkankegeln selbst verursacht wird, sondern u.U. auch durch den die Vulkane umgebenen Schuttfächer oder die Hotspotschwelle (bzw. der durch die Auflast der Vulkane elastisch deformieren Lithosphäre). Darüber hinaus zeigen geologische Hinweise, dass die Subduktion des Louisville Rückens zur Erosion des Inselbogens beiträgt. Inwieweit die Vulkankegel selber erodiert werden ist bislang wenig untersucht und verstanden. Des weiteren ist zu erwarten, dass die tektonische Interaktion zwischen den Guyots der Louisville Kette und dem Kontinentalhang zu Änderungen im hydrogeologischen System führen, vor allem lateral, da sich die Kollisionsfront zwischen Tonga Graben und Louisville Kette systematisch nach Süden verschiebt und somit unterschiedliche Stadien der Interaktion entlang der Subduktionszone auftreten. Diese Fragen stehen im Mittelpunkt der 40 Tage dauernden Forschungsarbeiten auf SO195. Alle seismologischen Langzeitstationen konnten bis 21:30 Uhr am 31. Januar geborgen werden.    An Bord sind alle wohl auf und  von Bord der SONNE grüßt für alle Fahrtteilnehmer  Ingo Grevemeyer                                                             1. Februar 2008 - 25°5’S / 175°27’W 

3. Wochenbericht SO195

5. Wochenbericht der Forschungsfahrt Nr. SO195 des FS SONNE

7. Januar bis 15. Februar 200

5. Wochenbericht der Forschungsfahrt Nr. SO195 des FS SONNE 7. Januar bis 15. Februar 2008  Am Morgen des 09.02.200 um 8 Uhr begann die letzte Expeditionswoche mit dem Ausbringen der Luftkanonen, um das in der vierten Woche Wetter bedingt abgebrochene Seismikprofil P03 fortzusetzen. P03-2 hatte eine Länge von 70 sm, sodass das gesamte Profil P03 über den Louisville Rücken eine Profillänge von 195 sm hatte. Gegen 22 Uhr Ortszeit viel der letzte Schuss und die Kanonen wurden geborgen. Sechs Instrumente waren bereits in der vierten Expeditionswoche ausgelöst und sicher an Bord genommen worden. Im Anschluss wurden die 29 verbleibenden Stationen von P03 an Bord genommen. Da eine Vielzahl der Stationen in Wassertiefen von über 5200 bis 5800 m lag, dauerte die Bergung aller Stationen knapp 38 Stunden. Die Datenqualität von P03 gehört zu den besten Datensetzen, welche jemals am IFM-GEOMAR registriert  wurden. Seismische Einsätze sind generell bis in eine Entfernung von über 140 km vom seismischen Empfänger registriert worden, wobei Stationen am südlichen Ende der Linie seismische Einsätze bis in 340 km Entfernung aufgezeichnet haben. Diese Daten werde uns in die Lage versetzen, sowohl die Krustenstruktur des Louisville Rückens als auch die Tiefenstruktur des Erdmantels abzubilden. Am Montag den 11.02.2008 sollten nach einem kurzen Transit geothermischen Messungen auf einem erloschenen Vulkankegel des Louisville Rückens durchgeführt werden. Leider erlaubte der harte Charakter des Meeresbodens kein Eindringen der Wärmestromlanze in den Boden, so dass die Station nach nur zwei Stunden abgebrochen werden musste.  Im Anschluss fand eine letzte magnetische Vermessung des Tonga Inselbogens statt. Das Profil verlief  parallel zum Tiefseegraben, ca. 40 km landwärts der Deformationsfront, und hatte das Ziel, laterale Änderungen in der Stärke des Magnetfelds über der Kollisionszone zwischen Louisville Rücken und dem Inselbogen zu untersuchen. Eine prominente magnetische Anomalie korrespondiert mit der Kollisionszone und deutet darauf hin, dass hier ein Vulkankegel unter dem Inselborgen subduziert wurde. In den letzten 22 Stunden der wissenschaftlichen Arbeiten wurden zwei geothermische Stationen entlang des Seismikprofils P02 abgearbeitet. Auch hier hatte die Gruppe der Universität Bremen Probleme, mit der Wärmestromssonde in den Meeresboden einzudringen. Ein Mal wurde die Sonde so beschädigt, dass sie zur Instandsetzung an Bord genommen werden musste. Bei über 5000 m Wassertiefe ging wertvolle Messzeit verloren. An mehreren Punkten konnten jedoch erfolgreiche Messungen durchgeführt werden, so dass es möglich ist, laterale Änderungen im Wärmestrom über den Inselbogen abzuleiten. Am Morgen des 13.02.2008 wurden um 6:39 Uhr Ortszeit die Stationsarbeiten beendet und FS SONNE nahm Kurs in Richtung Suva. Beim Erreichen der Hoheitsgewässer von Fidschi wurden gegen 22 Uhr am Mittwoch den 13.02.2008 die wissenschaftlichen Arbeiten eingestellt. Am Freitagmorgen wird SONNE um 8 Uhr den Lotsen treffen und in den Hafen von Suva, Fidschi, einlaufen. Eine wissenschaftliche Reise mit vielen Erfolgen, aber auch Wetter bedingten Verlust an Arbeitstagen, findet dann ihr Ende.   An Bord der SONNE sind alle wohl auf und  es grüßt für alle Fahrtteilnehmer  Ingo Grevemeyer                                                           14. Februar 2008 - 19°40’S / 179°42’E 

4. Wochenbericht SO195

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