Marine Geophysik und Hydroakustik

NICA-BRIDGE, Lakes in Nicaragua

Seismic reconnaissance survey for the ICDP proposal ‘Paleoclimate, Paleoenvironment, and Paleoecology of Neogene Central America: Bridging Continents and Oceans

 

Zusammenfassung

Die beiden größten Seen Mittelamerikas, der Nicaragua-See und der Managua-See, sind im südlichen Zentrum Nicaraguas lokalisiert. Die Lage und die lange Existenz (Pliozän, möglicherweise spätes Miozän) machen die Seen zu vielversprechenden Zielen für wissenschaftliche Bohrungen im Rahmen des International Continental Drilling Program.mehr

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lage der nigaruganischen Seen in Zentralamerika. MAT= Middle American Trench. Der Pfeil zeigt die Richtung des Bewegungsvektors der Cocos Platte an. Die schwarz gestrichelte Linie markiert den geplanten Verlauf des Nigaragua Kanals, der die karibische See mit dem Pazifik verbinden wird und direkt durch den See führt. Die weiß gestrichelte Line markiert die nigaguranische Vertiefung. Die blaue Box zeichnet den tertären Coyol Bogen nach. Die örtlichen quartären Vulkane sind mit Nummern versehen. Alle Vulkane waren vom späten Pleistzän bis Holozäm aktiv und bilden massive Ablagerungen resultierend aus dem explosiven Eruptionen.

Ziele der Bohrkampagne sind daher:

  1. Wiederherstellung und Erweiterung einer neotropischen Paläoklimaaufzeichnung in die Vergangenheit,
  2. Untersuchung marinelakustrischer Wechselwirkungen in der Vergangenheit (Verbindungen zu den Ozeanen), in der jüngsten Vergangenheit und in der Zukunft (Kanalbau),
  3. die Geschichte der lang-andauernden tektonischen und sedimentären Beckenentwicklung (Seeentwicklung),
  4. Arc-Entwicklung und die damit verbundenen Gefahren,
  5. Entschlüsselung der Bedeutung als endemischer Hotspot im Laufe der Zeit,
  6. Untersuchung eines wichtigen paläogeographischen Ereignisses, des großen amerikanischen biotischen Austausches, und
  7. die Fähigkeit, Seismologie, Vulkanologie, Paläoklima, Paläoökologie und Paläoumwelt in einem Projekt zu vereinen.

Um die Ziele zu erreichen haben internationale Wissenschaftler 2018 einen Antrag auf einen Workshop mit dem Ziel einer Bohrkampagne im Rahmen von ICDP zu erarbeiten eingereicht. Der erste Antrag wurde mit der Kritik fehlender seismischer daten zurückgewiesen, da in der Vergangenheit nur spärlich Daten aufgezeichnet wurden. Gründe hierfüboatr sind technische Herausforderungen und ein Untergrund der hauptsächlich aus vulkanischen Material besteht, der eine seismische Kartierung aufgrund des hohen Gehalt an Gasen oder porösen Material sehr schwierig gestaltet. Die 2017 stattfindende Kampagne war jedoch erfolgreich und konnte erste interne Strukturen des Nikaraguasees aufzeigen. daraufhin wurde der Antrag einen Workshop statt finden zu lassen in dieser Runde bewilligt.  

Die seismische Untersuchung wurde vom 17.02 bis zum 03.03.2017 mit Hilfe von Schiffen der nicaraguanischen Marine (siehe Foto in der Mitte) durchgeführt. Als Quelle der Reflexionsseismik wurde eine Micro-GI Gun (0,1 l Primärvolumen) verwendet, die Luft in zwei mobilen Tauchkompressoren erzeugt. Die Energie wurde mit einem 50m langen, 32-kanaligen, digitalen Geometrics GeoEel Streamer aufgenommen. Zwei Profile wurden mit einer größeren Luftkanone geschossen, um Refraktionen mit einem Mini-OBS zu detektieren. Sedimentecholotdaten wurden mit einem Innomar-System aufgenommen. Insgesamt wurden ca. 350 km seismische und Echolotprofile gesammelt.

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Große Teile des Sees zeigen am Boden einen Reflektor mit sehr hohem Impedanzkontrast und negativer Polarität. Jener ist sehr schwer durchdringbar. Er wird höchstwahrscheinlich durch freie (vulkanische) Gase in den Sedimenten in der Nähe des Seebodens verursacht. Es gibt jedoch einige Fenster zum tieferen Untergrund, die deutlich reduzierte Multiplenstärke und teilweise gut geschichtete Sedimentabfolgen aufweisen (siehe obige seismische Sektion; Lage auf der Profilübersicht rot markiert). Sie stellen eine Zwischenschicht aus vulkanisch-plastischen und lakustrischen Sedimenten dar. Die seitliche Akkumulationsrate scheint stark zu variieren. Dies ist auch auf Sedimentecholotdaten sichtbar. Der nächste Schritt ist die vollständige Prozessierung der neu gewonnenen Daten. Besonderes Augenmerk wird auf die Multiplenunterdrückung mit Hilfe von 'Adaptive Surface-Related Multiple Elimination'-Techniken mit VISTA2016 gelegt. Die vollständig aufbereiteten Daten werden zur stratigraphischen Interpretation genutzt. Die Ergebnisse der Messung werden in einen überarbeiteten ICDP-Workshop-Antrag einfließen, der Anfang nächsten Jahres vorgelegt werden soll. Im Erfolgsfall werden wir eine vollständige Vor-Ort-Untersuchung durchführen, die zusätzliche Daten über den Nicaragua-See und auch den Managua-See, der als potenzielles zweites Bohrziel vorgeschlagen wird, erfasst.

Verantwortliche Personen: Sebastian Krastel, Elodie Lebas

Forschungsfahrt:

February - March 2017, Multichannel seismic Survey

Partnerinstitute und beteiligte Personen:

  • Katlina Hagemann (Uni Kiel)
  • Dr. Steffen Kutterolf (Geomar Kiel)
  • Wilfried Strauch (Institutio Nicaragüense de Estudios Territoriales, Managua Nicaragua)

 

Publikationen:

  • S. Krastel, E. Lebas, S. Kutterolf, K. Hagemann, W. Strauch (2017). Seismic reconnaissance survey for the ICDP proposal 'Paleoclimate, Paleoenvironment, and Paleoecology of Neogene Central America: Bridging Continents and Oceans (NICA-BRIDGE)'IODP/ICDP Colloquium, 14-16th March, Braunschweig, Germany