The mysteries of deep-sea sediments

— Deutscher Text folgt unten —

We as geochemists are excited about sediments… and pore water! If you think it is all the same in the deep-sea, you are wrong. The sediments are very diverse and studying this diversity is also the purpose of our cruise.

We can already see and feel this – oh yes: “feel the mud” – when we start sampling the MUC cores. Just by “spooning” the sediment, we feel if it is liquid (on top), very sticky, or soft. If it is sticky we already get nervous in the cool room: will there be sufficient pore water for our analyses? We take very good care of our sediment and appreciate every cm. We sample in the cool room at 4°C to keep the in-situ deep-sea temperature, sometimes in an oversized plastic bag (glove bag) filled with nitrogen to prevent oxidation of anoxic samples. It is hard to move in there and just by trying to put the spoon with sediment into the vial it looks like a mud explosion in the bag when not paying attention to every tiny move.  Three hours later, after centrifuging and filtering, we look at our precious 5 mL pore water and would do anything to protect it after all this effort for a few mL! If you believe it or not, you can do a lot with these 5 mL: nutrient measurements, trace metal measurements, with a few mL more you can get nice rare earth elements distributions. This helps us to understand organic degradation processes and trace metal cycling on the ocean floor.

But besides the pore water that we analyze at home, the cores already reveal stories during sampling. Foraminifera (forams) are scattered on top and sometimes also appear as clear white, coarse spots at depth in the cores. This is always a nice surprise in the midst of the brown mud. Some special deposition must have occurred here in the past. Sometimes we find rocks that must come from a different world – definitely not deep-sea “home-grown”. Deep-sea sediment also allows for a variety of food associations: chocolate pudding, cappuccino, ice cream. And if you look at the colors, it is not all uniform, light brown, greyish-brown, dark brown, brown with dark smears – chocolate pudding and afterwards a cappuccino.

We are definitely as fascinated about our sediments as the biologists are about their animals .
(Photos by MUC Team (Liner, left) and Nico Fröhberg (Foraminifera, right))
Sediment samples from different depths in the core (top to bottom: left to right in the photo) from three work areas (North to South: top to bottom in the photo).
Photo by Timm Schoening

And the combination of biologists and geochemists on a cruise is perfect. We like to get rid of the animals as soon as possible when they sit on top of our cores – the biologists are happy to come to the cool room and pick them up.

by Melanie Schnohr und Sophie Paul

Die Mysterien von Tiefsee-Sedimenten

Wir als Geochemiker sind fasziniert von Sedimenten… und Porenwasser! Wenn ihr denkt, dass alles in der Tiefsee das gleiche ist, liegt ihr falsch. Es gibt viele verschiedene Sedimente und diese Unterschiede zu studieren ist auch Ziel unserer Ausfahrt.

Wir können diese Unterschiede sehen und fühlen – oh ja: „fühl den Schlamm“ – wenn wir die Beprobung des MUC-Kerns starten. Schon beim „löffeln“ des Sediments, fühlen wir, ob es flüssig (oben), sehr fest oder weich ist. Wenn es fest ist, werden wir schon im Kühlraum nervös: Werden wir genug Porenwasser für unsere Analysen bekommen?

Wir sind sehr vorsichtig mit unserem Sediment und schätzen jeden cm wert. Wir nehmen die Proben im Kühlraum bei etwa 4°C, um sie in Tiefsee-Temperatur zu beproben, manchmal auch in einer großen, mit Stickstoff gefüllten Plastiktüte (Glovebag), um eine Oxidierung von anoxischen Proben zu vermeiden (Verschmutzung der Probe durch den Sauerstoff in der Luft). Es ist schwierig, sich darin zu bewegen und wenn man nicht aufpasst, während man versucht, die Zentrifugenröhrchen mit Sediment zu befüllen, sieht es nach einer Schlammexplosion in dem Glovebag aus. Drei Stunden später, nach dem Zentrifugieren und Filtrieren, sehen wir unsere wertvollen 5 mL Porenwasser an und würden alles tun um sie nach all dem Aufwand zu verteidigen. Ob ihr es glaubt oder nicht, man kann so viel mit diesen 5 mL machen: Nährstoffe messen, Spurenmetallanalytik, und mit ein paar mL mehr bekommen wir schöne Seltene Erden Muster.

Außer den Porenwasser-Ergebnissen, die wir größtenteils erst nach Laboranalysen zu Hause bekommen werden, erzählen die Kerne schon kleine Geschichten während der Probennahme. Foraminiferen (Forams) liegen verstreut auf der Oberfläche und manchmal bilden sie auch weiße, grobkörnige Stellen in tieferen Kernschichten. Das ist immer eine schöne Überraschung in der Mitte des braunen Matsches. Vor langer Zeit müssen sie dort irgendwie abgelagert oder hin transportiert worden sein. Manchmal finden wir Steine, die aus einer anderen Welt kommen – definitiv nicht ursprünglich aus der Tiefsee.

Tiefsee-Sediment bietet auch reichlich Optionen für kulinarische Assoziationen: Schokopudding, Cappuccino, Eiscreme. Und wenn man sich die Farben ansieht, ist nicht alles gleich: Hellbraun, graubraun, dunkelbraun, braun mit dunklen Schlieren – Schokopudding und dann Cappuccino.

Wir sind von unserem Sediment mindestens so begeistert wie die Biologen von ihren Tieren. Und die Kombination von Biologen und Geochemikern auf der Ausfahrt ist perfekt. Wir werden die Tiere gerne möglichst schnell los, falls wir sie mal auf unseren MUC-Kernen aus Versehen aus der Tiefsee gerissen haben, und die Biologen holen sie interessiert im Kühlraum ab.

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