Sedimentlabor (SedLab)

Die Welt in einem Sandkorn: Rekonstruktion von Erdoberflächenprozessen durch die Größe und Form von Sedimentpartikeln

Im SedLab analysieren wir die Zusammensetzung von Sedimenten durch Messungen ihrer gesamten Korngrößenverteilungen, von wenigen Nanometern bis hin zu mehreren Zentimetern, und die Formen jedes einzelnen Partikels. Diese detaillierten Beschreibungen helfen Wissenschaftlern, die Geschichte der Sedimente offen zu legen, das Verständnis über die Entstehung von Sedimentarchiven zu verbessern und die Prozesse zu quantifizieren, welche Sedimente erzeugen, transportieren und ablagern.

Das SedLab der Geomorphologie-Sektion ist ein voll ausgestattetes Labor für routinemäßig Messungen von großen Probensätzen. Entsprechend der spezifischen Anforderungen von Wissenschaftlern können die Sedimentproben mit standardisierten oder spezialisierten Routinen aufbereitet werden. Im Dialog können wir eine große Breite an spezialisierten Aufbereitungsschritten anbieten oder entwickeln. Wir bieten Wissenschaftlern an, die Aufbereitung entweder im SedLab oder extern durchzuführen, oder uns mit der Aufbereitung zu betrauen.

Neben dem analytischen Teil entwicklen wir auch numerische and statistische Werkzeuge, um die gewonnenen Daten weiter zu untersuchen. Diese Werkzeuge werden dynamisch weiter entwickelt und können an die Bedürfnisse der Nutzer angepasst werden.

Techniker*innen und wissenschaftliche Hilfskräfte

studentische Hilfskräfte und Praktikanten

  • Tamlin Nagel

Probenaufbereitung

Wir besitzen ein voll ausgestattetes Labor, um Sedimentproben an zwei Arbeitsplätzen aufzubereiten, und zwei Computerarbeitsplätze für die Analyse und Auswertung. Das Labor ist mit allen Geräten und Chemikalien für die physikalische und chemische Aufbereitung von Proben ausgestattet: Zentrifugen, Schütteltische, Rotationsschüttler, Abzüge, großdimensionale Trockenschränke, Feinwaagen etc. Die Ausstattung ist ausgelegt für schnelle Prozessierung großer Probenmengen, wie etwa zeitlich hoch aufgelöste Zeitreihen von fluvialer Sedimentfracht oder langen Sedimentkernen.


Particle Analyzer CamsizerXT

Im SedLab steht ein Retsch CamSizer XT bereit, um die Korngrößenverteilungen in 300 Klassen und die Formparameter einzelner Körner zu erfassen. Das Gerät nutzt zwei Präzisionskameras und Hochgeschwindigkeitsbildanalyse, um in Echtzeit die Größe und Form von Partikeln zu erfassen. Die Software berechnet daraus unmittelbar die Evolution der Korngrößenverteilung und mehrere Formparameter. Wir arbeiten mit zwei Sedimentzuführmodulen: einem Freifallschacht und einer Druckluftdispergierzuführung. Die Spannweite der auflösbaren Korngrößen liegt zwischen 1 µm und 3 mm. Durch diese optische Limitierung kann der CamSizer XT die Tonfraktion nur teilweise auflösen und ist daher eher für grobere Sedimente geeignet.


Laserpartikelmesser LA950

Im SedLab arbeiten wir mit dem Horiba/Retsch LA950 Laserpartikelmesser, dessen Messungen auf der korngrößenabhängigen statischen Streuung von Lichtstrahlen beruhen. Streuung kann sowohl mit dem Fraunhofer-Modell als auch der Mie-Theorie abgebildet werden, wobei Letztere eher für kleinere Partikel angemessen ist. Beide Ansätze werden in unseren angepassten Messprotokollen mitgeführt. Bei Laserpartikelmessungen werden nur wenige Milligramm Probenmenge benötigt, und doch kann eine enorme Breite von Korngrößenwerten gemessen werden, in unserem Fall von 10 nm bis 3 cm. Das Gerät ist mit einem Autosampler ausgestattet, um große Probenmengen rund um die Uhr messen zu können.


Siebmaschine

Retsch AS 200

End-member-Modellierungs-Analyse (EMMA)

Die Korngrößenverteilungen von Sedimentablagerungen weltweit enthalten wertvolle Informationen über die Quellgebiete, Transportkorridore und Transportprozesse der Sedimentkörner. Diese Informationen werden jedoch verschleiert sobald Sedimente aus mehreren Quellen und Prozessregimen durch gemeinsame Ablagerung gemischt werden. End-member-Modellierungs-Analyse (EMMA) ist ein statistischer Ansatz, um die unterliegenden Transportregime wieder zu entmischen. Das GNU R-Paket EMMAgeo (GitHub) bietet eine ganzheitliche Umgebung für deterministische und robuste EMMA und wird nahezu standardmäßig im SedLab eingesetzt. Weitere Informationen stehen unter  EMMAgeo zur Verfügung.


Grain Size Data Import and Analysis Toolbox

Das grainsize-Paket (GitHub) für die freie Statistik-Software GNU R beinhaltet eine Sammlung von Funktionen, die speziell an die Bedürfnisse des SedLab angepasst sind. Es erlaubt den Import von Messdateien des Horiba/Retsch LA950 und Retsch CamSizer XT. Die Daten können dann visualisiert, konvertiert und analysiert werden. Damit bietet das Paket Zugang zu einem Quasi-Standard für hochauflösende Korngrößendaten in R. Die Daten können auch in R mit weiteren Paketen wie rysgran oder G2Sd bearbeitet werden.

  • PRESSurE
  • Export and Transformation of Organic Matter through River Transport
  • Steinpflaster
  • Origin of Asian Monsoonal Dust Storms (externe Doktorarbeit)

2017

  • Rahaman, W., Wittmann, H., von Blanckenburg, F. (2017): Denudation rates and the degree of chemical weathering in the Ganga River basin from ratios of meteoric cosmogenic 10Be to stable 9Be. - Earth and Planetary Science Letters, 469, pp. 156-169. DOI: http://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.04.001
  • Wittmann, H., von Blanckenburg, F., Mohtadi, M., Christl, M., Bernhardt, A. (2017): The competition between coastal trace metal fluxes and oceanic mixing from the 10Be/9Be ratio: Implications for sedimentary records . - Geophysical Research Letters, 44, 16, pp. 8443-8452. DOI: http://doi.org/10.1002/2017GL074259
  • Roettig, C., Kolb, T., Wolf, D., Baumgart, P., Richter, C., Schleicher, A. M., Zöller, L., Faust, D. (2017): Complexity of Quaternary aeolian dynamics (Canary Islands). - Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology, 472, pp. 146-162. DOI: http://doi.org/10.1016/j.palaeo.2017.01.039
  • Brehme, M., Blöcher, G., Regenspurg, S., Milsch, H., Petrauskas, S., Petrauskas, R., Wolfgramm, M., Huenges, E. (2017): Soft stimulation for solving injectivity problems in a geothermal reservoir, (Proceedings) , 42nd Workshop on Geothermal Reservoir Engineering (Stanford, USA 2017).

2016

  • Dietze, M., Dietze, E., Lomax, J., Fuchs, M., Kleber, A., Wells, S. G. (2016): Environmental history recorded in aeolian deposits under stone pavements, Mojave Desert, USA. - Quaternary Research, 85, 1, pp. 4-16. DOI: http://doi.org/10.1016/j.yqres.2015.11.007
  • Fuchs, M., Dietze, M., Al-Qudah, K., Lomax, J. (2015): Dating desert pavements – First results from a challenging environmental archive. - Quaternary Geochronology, 30, pp. 342-349. DOI: http://doi.org/10.1016/j.quageo.2015.01.001

2015

  • Struck, M., Andermann, C., Hovius, N., Korup, O., Turowski, J., Bista, R., Pandit, H. P., Dahal, R. K. (2015): Monsoonal hillslope processes determine grain size-specific suspended sediment fluxes in a trans-Himalayan river. - Geophysical Research Letters, 42, 7, pp. 2302-2308. DOI: http://doi.org/10.1002/2015GL063360

Laborleiter

Christoff Andermann
Wissenschaftler
Dr. Christoff Andermann
Geomorphologie
Telegrafenberg
Gebäude F, Raum 424
14473 Potsdam
+49 331 288-28822
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Michael Dietze
Wissenschaftler
Dr. Michael Dietze
Geomorphologie
Telegrafenberg
Gebäude F, Raum 427
14473 Potsdam
+49 331 288-28827
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