Neuseeland, 2025 – FS Sonne – Ausfahrt SO311

26.03.2025 – 1.05.2025
Fahrtleitung: Prof. Dr. Wolfgang Bach (Uni Bremen) – PD Dr. Manuel Keith (FAU)

Die Expedition unter Leitung der Universitäten Bremen und der FAU erforscht vulkanische Strukturen im Kermadec-Inselbogen, 250 Seemeilen nordöstlich von Auckland. An Bord der Sonne werden 35 Wissenschaftler, davon 7 aus Erlangen sein. Neben Apparaten für geophysikalische und bathymetrische Untersuchungen steht umfangreiches Gerät zur Probennahme aus der Wassersäule sowie von Fest- und Lockergesteinen zur Verfügung.
Hauptziele der Untersuchung sind:

Georisiken: Verknüpfung vulkanischer Aktivität und calderabildender Prozesse mit der Eruptionsgeschichte
Petrologie: Verständnis der Magmaentwicklung und des damit verbundenen Verhaltens von Metallen im Zusammenhang mit magmatischen und hydrothermale Prozessen
Mineralisationen: Untersuchung der hydrothermalen Ausfällungsprozesse und ihrer Beziehung zur zugrunde liegenden magmatischen Aktivität
Mikrobiologie: Untersuchung der Auswirkungen der magmatisch-hydrothermalen Aktivität auf mikrobiologische Prozesse in der Wassersäule

Logbuch

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- 07.04. Erfolg beim Bohren
  Die MeBo200-Bohrung am Upper Cone der Brothers-Caldera war von Erfolg gekrönt: bei einer Endteufe von 28 Metern konnten insgesamt etwas über 10 Meter an Bohrkern gewonnen werden, ein großer Teil davon an einem Stück. Dafür wurde erst das aufliegende Lockermaterial durchbohrt, darunter konnte dann eine vulkanische Brekzie beprobt werden, die durch hydrothermale Lösungen alteriert und zementiert wurde. Durch Alteration ist ein Großteil der Minerale in Tonminerale umgewandelt worden, die Zwischenräume sind zum Teil mit elementarem Schwefel ausgefüllt, stellenweise ist fein verteilter Pyrit zu sehen.
  Große Kernausbeute (Foto: Fabian Hampel)
- 08.04. Erkundung am Seamount Kibblewhite / spannende Proben von Brothers
  Über Nacht wurde ein Echolotsurvey gefahren, um den in der Nähe liegenden Seamount Kibblewhite zu erkunden. Nachdem über Nacht kartiert wurde, war es das Ziel mittels der CTD in der Wassersäule Spuren hydrothermaler Aktivität zu finden, welche sich durch Trübung des Wassers oder auffälligen Messwertänderungen zeigen würden. Mit dem TV-Greifer wurden anschließend Gesteinsproben an Kibblewhite genommen. Es handelte sich um Pyroklastika in Form von Bims.
  Zurück bei Brothers wurden im Bereich einer hydrothermalen Aufstiegszone an der nordwestlichen Calderawand TVG-Einsätze durchgeführt, und hier gab es ein Highlight: ein lang ersehntes Stück hydrothermaler Stockwerks-Vererzung! Bei dem Wirtsgestein handelt es sich um toniges Material, das von einem Netzwerk aus mehreren Generationen unterschiedlicher Adern durchzogen ist, welche Sulfide wie Sphalerit, Pyrit, Chalkopyrit und Sulfate in Form von Baryt führen. Die unterschiedlichen Adergenerationen zeugen von einer komplexen Entstehungsgeschichte.
  
  Hydrothermale Stockwerks-Vererzung (Foto: Erlanger Team an Bord der Sonne)
- 09.04.-10.04 Eine unerwartet weiche Überraschung & die nächste Bohrung
  Das nächste Ziel war ein hydrothermales Feld am nordwestlichen Calderarand, dass mit dem TV-Greifer beprobt wurde. Dabei konnte ein Stück einer 12 Meter hohen, turmförmigen hydrothermalen Struktur gewonnen werden. Entgegen unserer Annahme, dass es sich um massive Sulfide eines inaktiven schwarzen Rauchers handelt, bestanden die Proben aus weichem tonartigen und von Wasser durchtränkten Material. Weitere Untersuchungen zu Hause im Labor sollen Aufschluss über die genauere Zusammensetzung dieser Proben liefern.
  Anschließend wurde MeBo200 auf einer Ebene nahe des Hydrothermalfeldes abgesetzt, um die darunterliegende Fluidaufstiegszone zu beproben. Diese Bohrung lieferte allerdings frisches vulkanisches Gestein.
  Ein Stück des weichen, tonigen Gebildes, das in sich zusammengefallen ist. (Foto: Fabian Hampel)
- 11.04-12.04. Erkundung der Seamounts Rapuhia und Giljanes
  Da das etwas rauere Wetter den Einsatz des MeBos verhinderte, wurden die ca. 40 km westlich gelegenen submarinen Vulkane Rapuhia und Giljanes erkundet. Zuerst wurde eine bathymetrische Karte mittels des Echolots erstellt, daraufhin wurde mit der CTD ein Tow-Yo-Profil gefahren um mögliche Spuren hydrothermaler Aktivität in der Wassersäule zu identifizieren.
- 13.04. Einsatz der Dredge
  
  Der TV-Greifer muss gewartet werden – zum Glück haben wir Bernd an Bord, der uns den Greifer fleißig am Laufen hält – weshalb nun stattdessen eine Dredge eingesetzt wird. Dieses relativ simple Gerät besteht aus einem schweren Metallrahmen und einem weitmaschigen Kettennetz. Zur Probennahme wird es über den Meeresgrund gezogen, wobei Gesteinsproben in dem Netz hängen bleiben.
  
  Über den ganzen Sonntag hinweg wurde die Dredge an verschiedenen vulkanischen Rücken zwischen Brothers und Healy eingesetzt. Dabei konnten diverse Gesteinsproben gewonnen werden, von Bims verschiedener Art über Lava bis hin zu subvulkanischen und plutonischen Gesteinsstücken.
  
  Was die Dredge wohl diesmal hochgebracht hat? (Foto: Fabian Hampel)

30.03. Fleißiges Probennehmen
Am Samstag wurden am Morgen wieder die Wasserbedingungen mittels der CTD gemessen. Das CTD-Gerät besteht aus mehreren Sensoren für u.a. Wassertemperatur, Dichte, Leitfähigkeit und Trübe des Wassers, als auch aus mehreren Behältern, die mit Wasserproben aus der Tiefe gefüllt werden können.
Jan freut sich riesig über Gesteinsproben aus der Tiefsee [Foto: Carlos Guerra Braga]
31.03. Erste (kürzere) MeBo-Bohrung
Neben den üblichen CTD- und TV-Greifer-Probennahmen war nun der erste Einsatz des Bremer Meeresbodenbohrgeräts MeBo200 angesagt. Dieses wurde auf einer ebenen, zuvor mittels der Kamera des TV-Greifers erkundeten Fläche abgestellt, bevor dann der Bohrvorgang starten konnte. Nach einiger Zeit kam es leider zu kleineren technischen Problemen, weshalb MeBo wieder zurückgeholt werden musste. Immerhin gab es jetzt das erste erfolgreich gebohrte Stück Bohrkern, auch wenn der Großteil des Untergrundes aus wenig konsolidierten Sedimenten besteht, die sich nicht gut kernen lassen, weshalb der Kernverlust hoch war.
Über Nacht wird eine Echolotsurvey gefahren um die Bathymetrie, also die Topographie des Meeresgrunds, genauer zu kartieren.

01-02.04. Drill, MeBo, drill!
Nach noch einer TV-Greiferfahrt an einer Rückenstruktur zwischen den Seamounts Healy und Brothers gibt es wieder weitere Gesteinsproben, die diesmal reicher an Phänokristen sind. Eine undichte Stelle an einer Batterie des TV-Greifers konnte schnell behoben werden.
MeBo200 soll nun mehrere Tage in der südwestlichen Caldera des Brothers-Seamounts am Meeresboden verbleiben, und einen möglichst langen und vollständigen Bohrkern erbohren. Über den gesamten nächsten Tag bleibt MeBo dabei am Meeresgrund und bohrt fleißig mehrere Meter in die Tiefe.
Wir haben wieder eifrig mit dem TV-Greifer Proben vom Meeresgrund geholt. Der TV-Greifer ist aus aufgebaut wie eine Baggerschaufel an einem Drahtseil, die die kameragesteuert gezielt Proben vom Meeresboden nehmen kann. Diesmal vor allem typische Dazite des Brothers-Seamounts, feinkörnige dunkle Vulkanite mit nur wenigen mit dem bloßem Auge sichtbaren Kristallen.
MeBo200 taucht ab [Foto: Niklas Mönnich]
03.04. Ende der ersten Bohrung
Am nächsten Tag muss der Bohrvorgang abgebrochen werden. Es wird schwierig, den Bohrstrang zu ziehen, das lose Sediment, welches die oberste Schicht des Untergrundes bildet, fällt in das Bohrloch und blockiert das Bohrgestänge, der Widerstand beim Herausziehen ist erhöht.
Das Begutachten der Coreliner, in denen sich die gebohrten Kerne befinden, ist wie Geschenkeöffnen: erst an Bord des Schiffes beim Öffnen der Liner kann gesehen werden, ob überhaupt ein Kern gewonnen werden konnte. Der Kernverlust variiert deutlich, je nachdem, in was für einem Untergrund gebohrt wurde. Dennoch wurden einige Abschnitte an festen, zusammenhängenden Bohrkernen gewonnen, zum Teil sogar mit sichtbaren hydrothermalen Alterationsbereichen.
Begutachtung des Bohrkerns [Foto: Fabian Hampel]
04.04. Greifen bei Healy
Nun ist der Seamount Cotton dran, um mit dem TV-Greifer beprobt zu werden. Relativ zügig gelingt es uns, eine große Lava-Probe zu bergen.
Ersatzweise wurde über die nächsten Tage mehrere CTD-Tow-yos gefahren. Tow-yo kommt von „Tow“ fürs Ziehen der CTD hinter dem Schiff und „yo“ fürs wiederholte absenken und heben des Geräts, wie die Bewegung eines Jo-Jos. Dadurch kann ein Längsprofil durch die Wassersäule aufgenommen werden, um beispielsweise die Ausdehnung von unterschiedlichen Wasserschichten oder hydrothermalen Plumes zu bestimmen.
05.04. Etwas stärkerer Seegang
Ein Ausläufer eines Tiefdruckgebietes hat unser Arbeitsgebiet erreicht, und auch wenn der schlimmste Teil des Sturms an uns vorbeigezogen ist, wurde der Seegang doch merklich stärker. Dies hat einigen ein wenig Schwierigkeiten bereitet, weil das Schiff spürbar stärker schaukelte und zeitweise Wellen auf das Achterdeck geflossen sind. Dennoch war das nur eine vorübergehende Erscheinung, am Abend war die See wieder ruhig.
06.04. MeBo wieder im Einsatz
MeBo200 ist wieder im Einsatz und wurde nun auf dem Upper Cone des Brother-Seamounts abgesetzt, dessen Oberfläche glücklicherweise flach genug ist. Auch liegt nicht so viel lockeres Material auf der Oberfläche, wie zu Beginn befürchtet, das Gestein ist recht fest, was auf einen guten Bohrkern hoffen lässt.

03 – 23.03. Ein weiter Hinflug
Am Freitagnachmittag ging es endlich los: alles ist fertig gepackt, für die Erlanger Gruppe bestehend aus Manuel, Jan, Alica, Nils, Bernd, Fabian und Hans beginnt es mit einer langen Flugreise (ca. 30 h), nach Wellington in Neuseeland mit kurzen Zwischenstopps in Singapur und Auckland.
Das wissenschaftliche Equipment, welches per Container vorrausgeschickt wurde, befindet sich zum größten Teil schon auf dem Forschungsschiff Sonne.
24.03. Jetlag und Sightseeing in Wellington
Nach der ersten Nacht haben sich die meisten schon an die 12 Stunden Zeitverschiebung gewöhnt, bei Zeigeruhren muss man nicht einmal etwas umstellen.
25.03. Das letzte mal festen Boden unter den Füßen
Früh am Morgen ging es für alle Beteiligten aus Erlangen und Bremen vom Hotel zum Forschungsschiff Sonne. Mit 116 m Länge und 20 m Breite ist die Sonne eines der größten Forschungsschiffe der Welt, für diese Reise wird sie mit 30 Besatzungsmitgliedern und 34 wissenschaftlichen Teilnehmern aufbrechen.
Wir konnten nun auch unsere Kammern beziehen und am Abend gab es die letzte Gelegenheit für einen Landgang bevor wir am nächsten Tag ausgelaufen sind.

FS Sonne im Hafen von Wellington (Foto: Fabian Hampel)

26.03. Abfahrt!
Pünktlich nach dem Mittagessen war es dann so weit, die Reise konnte mit bestem Sonnenschein beginnen. Einige neugierige Delfine haben die Sonne aus dem Hafen raus begleitet. Nach ein Sicherheitseinweisung gab es das erste und nun täglich stattfindende wissenschaftliches Treffen, bei dem es Kurzvorträge aller Arbeitsgruppen geben wird und der Arbeitsfortschritt sowie die Wetterentwicklung besprochen wird.
27.03. Der Küste entlang nach Norden
Nach der ersten Nacht auf See haben die meisten sich nun an den Aufenthalt auf See gewöhnt, zum Glück gab es keine schwereren Fälle von Seekrankheit. Am Donnerstag ging es den ganzen Tag entlang der Küste von Neuseeland in Richtung Norden. Wir haben in der Zeit damit begonnen, unsere Labore zu beziehen und einzurichten, und den Arbeitsablauf zu planen.

28.03. Gerätetests
Das Arbeitsgebiet wurde am Freitag erreicht, nun war die Sonne zum ersten Mal „auf Station“. Zuerst wurde ein TV-Greifer Test durchgeführt, der kamerageführt Proben vom Meeresboden nehmen kann. Das Mebo200-Team hat zudem allen anderen eine Besichtigung ihrer Anlage ermöglicht.
Am Abend wurden mittels einer CTD-Sonde (Conductivity, Temperature, Density) Wasserproben genommen und das Echolot kalibriert, hierfür war die genaue Schallgeschwindigkeit im Wasser nötig.
Über Nacht wurde mit dem Fächerecholot eine genaue bathymetrische Karte des Healy Vulkans aufgenommen, welche als Grundlage für spätere Beprobung diente.
29.03. Erste Gesteine aus der Tiefsee
Nun wird es ernst: gelingt es, mit dem TV-Greifer Proben an Bord zu bringen und den Meeresboden für den Einsatz Mebo200 (Meeresbodenbohrgerät) zu erkunden? Zuerst wurde der Greifer über den seitlichen Schiebebalken abgelassen, bis er in ca. 1600 m Tiefe schließlich den Grund erreicht. Über mehrere Stunden wurden mehrere Plateaus erkundet um später das Mebo200 abzusetzen. Außerdem wurde das Bohrloch der IODP-Bohrung 2018 wiedergefunden. Schließlich wurde mit dem Greifer ein erstes Gesteinsstück gegriffen: ein größeres Stück eines schwarzen Rauchers, welcher an Bord gebracht und anschließend im Labor weiterverarbeitet wurde.