LIAG
 

Towuti Drilling Project

Abb. 1: Auf der Übersichtskarte Indonesiens ist der auf Zentral-Sulawesi liegende Lake Towuti (2.5°S, 121.5°E) markiert. Die Ausschnittsvergrößerung einer topographischen Karte zeigt drei der Seen des Malili lake systems. Lake Towuti liegt stromabwärts des Lake Matanos und des deutlich kleineren Lake Mahalona (Russel et al., 2014).

Der auf Sulawesi (Indonesien) liegende Lake Towuti (Abbildung 1) ist Teil des Malili lake systems, dass aus fünf, tektonisch entstandenen Seen besteht und auf ein Alter von 1 – 2 Myr geschätzt wird. Der See liegt in ophiolitischem Ausgangsgestein und ist von Lateritböden umgeben, aus denen eisenreiche Sedimente in den See eingetragen werden.
In einem Forschungsprojekt des Internationalen Kontinentalen Bohrprogrammes (ICDP) wird die geologische- und evolutionsbiologische Entwicklung des Sees untersucht. Das Lake Towuti Drilling Project (TDP) wird neben ICDP von folgenden Institutionen finanziell unterstützt: US National Science Foundation, DFG, Swiss National Science Foundation, Brown University, Genome British Columbia und Ministry of Research, Technology, and Higher Education (RISTEK).
Mit dem TDP wird eine Reihe von ICDP Projekten fortgesetzt, in denen die Sedimente von bis zu > 1 Millionen Jahre bestehender Seen erforscht werden, um das Verständnis vergangener Klimadynamik zu verbessern und die Prognosen zukünftiger Klimaentwicklungen zu präzisieren. Die Tropen spielen für das globale Klima eine enorm wichtige Rolle, insbesondere der „Warm Pool" im westlichen Pazifik und die dort ablaufenden Zirkulationsprozesse in Atmosphäre und Ozean. Nur sehr wenige Untersuchungen wurden jedoch bisher an kontinentalen Sedimentarchiven aus dieser wichtigen Region durchgeführt. In Abbildung 2 sind die bisherigen ICDP Projekte in tropischen- und subtropischen Gebieten auf einer Karte des (maximal) ausfällbaren Niederschlagswassers dargestellt.

Abb. 2: Jahresmittel der ausfällbaren Niederschlagsmenge in den Tropen und Subtropen. Die Lokationen vergangener ICDP Projekte sind mit Kreisen markiert (Russel et al., 2012).
Abb. 3: Karte der Mächtigkeit der feinkörnigen Sedimentfazies im Lake Towuti, in der die drei Bohrlokationen des TDP markiert sind. Gebiete mit geringerer Sedimentmächtigkeit sind durch WNW-ESE verlaufende Hochlagen des Ausgangsgestein verursacht, die durch Störungen begrenzt sind (Russel et al., 2012).

Der Lake Towuti wird von einer multinational zusammengesetzten Gruppe aus Wissenschaftlern im TDP untersucht, die vielfältige Disziplinen wie Geologie, Mikrobiologie, Palynologie und Geophysik vereint. Von Mai bis Juli 2015 wurde am Lake Towuti eine Bohrkampagne durchgeführt und hierbei 1000 m Sedimentkerne an drei, bis zu 200 m tiefen Punkten mit einem hohen Kerngewinn von über 95 % erbohrt (Abbildung 3). Die Sektion Bohrlochgeophysik & Gesteinsphysik des LIAG hat an den Sites 1 und 2 einen umfassenden Datensatz mit folgenden Sonden gewonnen: Spektrales Gamma Ray (SGR), magnetische Suszeptibilität (SUSZ), spez. elektrischer Widerstand, Dipmeter, akustischer Borehole Televiewer, Sonic, Kaliber sowie Salinität und Temperatur. Als erstes Tool wurde die SGR eingesetzt, mit der Messdaten durch das Bohrgestänge aufgezeichnet werden können und somit die Standfestigkeit der Bohrung während der Messung gewährleistet ist. Alle weiteren Sonden wurden abschnittsweise im offenen Bohrloch unterhalb des Bohrgestänges gefahren. Hierzu werden die Bohrstangen sukzessive gezogen und die Sonden nacheinander eingesetzt; vor jedem weiteren Meßabschnitt wurden demnach die Sonden aus der Bohrung entfernt und nach dem Ziehen des Gestänges wieder auf die Messtiefe gefahren. Die Site 3 konnte, aufgrund wiederholter Ausfälle der Bohranlage und den dadurch verursachten Verzögerungen der Kernbohrungen, nicht geophysikalisch vermessen werden.
Die initiale Auswertung der Bohrlochmessdaten an Site 1 zeigt eine deutliche Änderung in der Datencharakteristik der SGR bei einer Sedimenttiefe von 103 m unter Seeboden. Erste lithologische Interpretationen deuten auf den Übergang von einer initialen, vermutlich fluviatilen Phase des Lake Towuti, hin zu feinkörnigen lakustrinen Sedimenten an dieser Tiefe hin. Auffällige, schmale Spitzen in der SUSZ (z.B. bei 70 m) werden als Tephralagen interpretiert, die wichtige Markerhorizonte für die stratigraphische Einordnung der Sedimente darstellen. Initiale sedimentologische Analysen bestätigen, dass die erbohrten Sedimente die geologische Vergangenheit mindestens der letzten 600 ka umfassen.
Die Bohrkerne wurden nach Minneapolis (Minnesota, US) in das, für die gekühlte Lagerung von Sedimenten ausgelegte, Kernlager “LacCore” transportiert und dort innerhalb von zwei mehrwöchigen Kernparties (Nov. 2015 und Jan. 2016) geöffnet, beschrieben und beprobt. Als zusätzlichen Untersuchungsaspekt werden vom LIAG petrophysikalische Messungen mittels Nuclear Magnetic Resonanz (NMR) an Sedimentproben durchgeführt um, z.B. Änderungen in Porosität und Permeabilität zu ermitteln. Hierzu wurden die unterschiedlichen lithologischen Einheiten der Sites 1 und 2 beprobt.
Für die, in der Sektion Bohrlochgeophysik & Gesteinsphysik geplanten, wissenschaftlichen Arbeiten wurden DFG-Mittel beantragt über deren Bewilligung bis März 2016 entschieden wird.

Abb. 4: Arbeiten der Messingenieure Thomas Grelle und Jan-Thorsten Blanke auf der Bohrplattform der Firma DOSECC. Das „DEEP Lake Drilling System“ wurde für Seebohrungen entwickelt und bereits in mehreren ICDP Projekten weltweit eingesetzt (Foto: Russel).
 

Projektleitung

Dr. Henrike Baumgarten

Laufzeit

2015 - 2018

Förderung

Deutsche Forschungsgemeinschaft
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