Die Forschungsaktivitäten unserer Arbeitsgruppe richten sich auf das Verständnis von Tektonik, Vulkanismus, Bildung hydrothermaler Schlote und damit verbundener Metallablagerungen, sowie deren Zusammenspiel in den vielfältigen Regionen des Ozeans. Die geologische Kartierung des Meeresbodens spielt dabei eine zentrale Rolle in unserem weitgefächerten Spektrum geologischer Disziplinen, denn sie verknüpft geophysikalische Untersuchungen in der Tiefsee mit den labortechnischen und geochemischen Analysen von Probenmaterial.

Messungen von Satelliten geben uns einen weltweiten Eindruck über die Topographie des Meeresbodens, allerdings in einer Auflösung, in der nur ganze Bergketten, tiefe Gräben oder große, isoliert stehende Vulkane sichtbar sind. Von Schiffen aus kann eine bessere Auflösung von rund 50 m erreicht werden (d.h., ein Objekt von der Größe eines Fußballstadions wäre sichtbar), da hier im Schnitt nur eine Wassersäule von 4000 m „durchblickt“ werden muss.

Eines der wichtigsten Hilfsmittel zur Erkundung des Meeresbodens in hunderten bis tausenden Metern Wassertiefe ist die schiffsgestützte Bathymetrie. Je nach System und Wassertiefe können mit modernen Fächerecholoten bis zu 9 km breite Streifen des Meeresbodens mit einer Genauigkeit von 30-70 m kartiert werden. Auch sind Geschwindigkeiten von 8-10 Knoten (15-18 km/h) möglich, was die kartierbare Fläche innerhalb einer begrenzten Zeit deutlich erhöht. Trotzdem sind gerade einmal 10% des Meeresbodens auf diese Weise kartiert. Zum Vergleich, an Land können Satelliten Höhenunterschiede von wenigen Zentimetern ausmachen. Etwas genauer geht es aber auch unter Wasser mit Hilfe Autonomer Unterwasserfahrzeuge (Autonomous Underwater Vehicle - AUV). Diese "fliegen" missionsspezifisch wenige Meter bis 200 m über dem Meeresboden und erreichen so eine Genauigkeit von 2-5 m. Bei einer Geschwindigkeit von 3 Knoten (5.5 km/h) und einer Tauchdauer von maximal 20 Stunden ist die kartierbare Fläche jedoch deutlich begrenzt. Das GEOMAR verfügt mit dem AUV "Abyss" über eines der leistungsfähigsten AUVs weltweit.

Weitere wichtige Methoden sind das Seitensicht-Sonar und die Intensität der Rückstreuung des Echolots. Diese Techniken geben uns Hinweise auf die Art des Untergrundes am Meeresboden, z.B. ob es sich um frisches magmatisches Gestein handelt oder weiches Sediment, das sich über Jahrtausende hinweg ablagert. In Zusammenarbeit mit unseren Kollegen am GEOMAR nutzen wir darüber hinaus zahlreiche andere geophysikalische Verfahren wie z.B. Gravimetrie, Seismologie & aktive Seismik, und Elektromagnetik.

Satelliten, Schiffe, Roboter – warum betreiben wir so einen Aufwand für eine riesige, strukturlose Ebene aus Sediment? Tatsächlich zeigt die Tiefsee eine erstaunliche Vielfalt an geologischen Strukturen, darunter Vulkane, Lavaströme, Hügel und Täler, Bergketten, große Gräben und tiefe Spalten. Wir kartieren den Meeresboden, denn seine Formen geben uns Aufschluss über große und kleine plattentektonische Bewegungen, vulkanische Prozesse, hydrothermale Quellen oder auch die Lebensräume von Tiefseelebewesen. Dazu schauen wir uns die vielfältigen Formen des Meeresbodens genau an, kombinieren sie mit Informationen von Probenmaterial und direkten Beobachtungen (z.B. von Robotern und bemannten Tauchbooten) und erstellen „geologische Karten“ vom Meeresboden.