mar393 - Schwerpunktfach Geochemie/Analytik (Vollständige Modulbeschreibung)
Modulbezeichnung | Schwerpunktfach Geochemie/Analytik |
Modulkürzel | mar393 |
Kreditpunkte | 21.0 KP |
Workload | 630 h |
Einrichtungsverzeichnis | Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) |
Verwendbarkeit des Moduls |
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Zuständige Personen |
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Teilnahmevoraussetzungen | Modul mar360 Basiskompetenzen |
Kompetenzziele | Studierende besitzen nach erfolgreichem Besuch des Moduls vertieftes Wissen VL Grundlagen der molekularen organischen Geochemie
VL Spezielle anorganische Geochemie
VL Meeresgeochemie
VL Gekoppelte Massenspektrometrische Methoden
SE Geochemisches Seminar -über aktuelle Forschungsthemen der organischen und anorganischen Geo- und Meereschemie SE Biogeochemische Stoffwechselprozesse und Stoffkreisläufe über den organischen Kohlenstoffkreislauf und die eng mit diesem assoziierten geochemischen Kreisläufe anderer Elemente (Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel); die an diesen Kreisläufen auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen beteiligten Prozesse; die Biochemie wichtiger Stoffwechselprozesse in geologischen Systemen; die abiotische Genese mikrobieller Substrate; die Bedeutung des mikrobiellen Stoffwechsels für die Stoffflüsse in und den Stoffaustausch zwischen Atmosphäre, Hydrosphäre und Lithosphäre; die Klimarelevanz geobiologischer Stoffwechselprozesse; die Evolution des Lebens im Kontext geobiologischer Stoffwechselprozesse; geeignete Untersuchungsmethoden. VL Organische Isotopengeochemie
VL Anorganische Isotopengeochemie
Vertieftes Wissen über Erosion- und Transportprozesse von Lockersedimenten sowie deren Ablagerung in küstennahen und küstenfernen Bereichen PR/SE Anorganische Geochemie
PR/SE Organische Geochemie
VL+PR/SE Spezielle Meereschemie/Meereschemisches Praktikum
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Modulinhalte | VL Grundlagen der molekularen organischen Geochemie Prozesse, die die molekulare Zusammensetzung organischen Materials in geologischen Systemen steuern, und Anwendungsmöglichkeiten, die aus diesen Kenntnissen resultieren; den strukturellen Aufbau und die physikalischen und chemischen Eigenschaften wichtiger Bestandteile der Biomasse lebender Organismen sowie die chemischen Transformationen, denen diese organischen Verbindungen während der Diagenese und Katagenese unterliegen; molekulare Parameter in der Paläoozeanographie und der Paläoklimatologie; molekulare Parameter bei der Bestimmung der Herkunft organischen Materials, der Ablagerungsbedingungen sowie der geothermischen Reifeentwicklung VL Spezielle anorganische Geochemie Bedeutung des advektiven Porenwasserflusses in Watt-sedimenten, Nährstoff- und Spurenmetallgehalte der Wassersäule und der partikulären Fracht von Wattsystemen im Tiden- und Jahreszyklus, Interpretation von Hauptele¬menten und Spurenmetallen in Auftriebssedimenten und anoxischen Meeresbecken, Paläoproxies in Sedimenten des Arktischen Ozeans, Nutzung von Fe- und Mo-Isotopen bei geochemischen Prozessen. VL Meeresgeochemie Die Erde als Wasser-Planet, Wasserkreislauf (Reservoir-größen und Flussraten), Topographie und Struktur der Ozeane, Hauptionen und Gase im Meerwasser, Begriffe der Phys. Ozeanographie, Spurenmetalle im Meerwasser, Klassifikation von Sedimenten, Transportprozesse, Karbonatgesteine, C- und O-Isotope, Ablagerungsräume Corg-reicher Sedimente und frühdiagenetische Prozesse, S-Isotopie, submarine Hydrothermalsysteme, Mn-Knollen, Datierungsmethoden, anthropogene Aktivität und das marine Ökosystem. VL Gekoppelte Massenspektrometrische Methoden Grundlagen der Massenspektrometrie, Trennprinzipien verschiedener Analysatoren (Sektorfeld-, Quadrupolgeräte, Ion-Trap, Orbi-Trap, FT-ICR); Grundlagen von Ionisie¬rungstechniken, Kopplung mit chromatographischen Verfahren (Gaschromatographie, Flüssigchromatographie): Grundbedingungen, Voraussetzungen, Beschränkungen, massenspektrometrische Aufnahmemodi, Spektren-Bibliotheken, Isotopenverdünnungsanalyse, Probleme des realen Systems, Kopplungstechniken, API-Quellen Anwendungsbeispiele; MS-MS-Techniken; Praktische Übungen an Beispielen. VL Klastische Sedimente: Transport und Ablagerungsräume Vertieftes Wissen über Erosion- und Transportprozesse von Lockersedimenten sowie deren Ablagerung in küstennahen und küstenfernen Bereichen SE Geochemisches Seminar Vorträge und Diskussion über ausgewählte Themen der organischen und anorganischen Geochemie und der Meereschemie SE Biogeochemische Stoffwechselprozesse und Stoffkreisläufe Organischer Kohlenstoffkreislauf und die eng mit diesem assoziierten geochemischen Kreisläufe anderer Elemente (Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel); die an diesen Kreisläufen auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen beteiligten Prozesse; die Biochemie wichtiger Stoffwechselprozesse in geologischen Systemen; die abiotische Genese mikrobieller Substrate; die Bedeutung des mikrobiellen Stoffwechsels für die Stoffflüsse in und den Stoffaustausch zwischen Atmosphäre, Hydrosphäre und Lithosphäre; die Klimarelevanz geobiologischer Stoffwechselprozesse; die Evolution des Lebens im Kontext geobiologischer Stoffwechselprozesse; geeignete Untersuchungsmethoden. VL Organische Isotopengeochemie Isotopensysteme der Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel; Isotopeneffekte physikalischer und chemischer Prozesse; Methoden zur Bestimmung von Isotopenverhältnissen; Einflussfaktoren auf die Kohlenstoffisotopensignatur biogenen organischen Materials; Isotopenfraktionierungsprozesse; Anwendungen in der Klimaforschung, im Umweltmonitoring und in der Exploration fossiler Brennstoffe; spezielle Aspekte der organischen Isotopengeochemie wie z.B. 14C-Datierung, Isotopenmarkierungsexperimente, „Stable Isotope Probing“ oder „Clumped Isotopes“. VL Anorganische Isotopengeochemie Isotopensysteme von radiogenen, stabilen und radioaktiven Metallen und/oder Halbmetallen, die in den marinen Geowissenschaften Anwendung finden; Methoden zur Messung von Isotopenverhältnissen in Meerwasser, marinen Sedimenten und Paläoarchiven; Nutzen dieser Isotopensysteme als Anzeiger für biogeochemische Prozesse im Meer, Herkunft und Eintrag von Material in den Ozean, Zirkulation im heutigen Ozean und in der Vergangenheit. VL Klastische Sedimente: Transport und Ablagerungsräume Vertieftes Wissen über Erosion- und Transportprozesse von Lockersedimenten sowie deren Ablagerung in küstennahen und küstenfernen Bereichen PR/SE Anorganische Geochemie Analyse von marinen Sedimenten, Gesteinen und Wässern, Anwendung verschiedener Aufschlusstechniken, Einarbei¬tung in analytischen Geräte (RFA, ICP-OES/MS, AAS), Optimieren von Geräteparametern, Erkennen von Fehlern, Kontaminationsproblematik bei der Spurenelement¬-bestimmung. Interpretation hinsichtlich Zusammensetzung, Ablagerungsmilieu, Diagenese, Verwitterung und Klima. PR/SE Organische Geochemie Im Rahmen des Praktikums werden Grundoperationen der organisch-geochemischen Analytik an natürlichem Proben¬material (Sedimente unterschiedlicher Herkunft und geolo¬gischer Geschichte) durchgeführt. Nach der Bestimmung von Basis- und Bezugsparametern (Cges, Sges, Corg, Nges, H) werden die organischen Bestandteile in unterschiedlicher Weise isoliert. Schwerpunkte des Praktikums bilden die Auftrennung und Analyse der komplexen Extrakte unter Anwendung klassischer und moderner chromatographischer und spektroskopischer Methoden (Säulenchromatographie, UV-Spektroskopie, Gaschromatographie, Kopplung Gas-chromatographie/Massenspektrometrie). Die Ergebnisse werden quantifiziert und hinsichtlich geochemischer Kriterien (z. B. Ablagerungsmilieu, Reife) interpretiert. Ein wichtiger Aspekt ist das quantitative und kontaminations-freie Arbeiten mit sehr kleinen Substanzmengen. VL+PR/SE Spezielle Meereschemie / Meereschemisches Praktikum Chemische Ozeanografie mit Schwerpunkt organische Biogeochemie: Eintrag, Produktion, Umsetzung und Abbau von organischem Material in Wassersäule und Oberflächensediment, Prozesse an der Grenze Wasser/Sediment, Porenwasserchemie, frühdiagenetische Umsetzungen, Photochemie; Spezielle Ozeanografie und Biogeochemie ausgewählter mariner Systeme: z.B. Nordsee mit Wattenmeer, Ostsee, Ästuare, Fjorde, Polarmeere, Schwarzes Meer, Totes Meer, Hydrothermalsysteme, ozeanische Wüsten, Probenahme und Probenvorbehandlung für Wasser- und Porenwasserproben, Extraktion von gelöstem organischen Material, Bestimmung der Konzentrationen von gelöstem organischen Kohlenstoff und gelöstem Stickstoff. Charakterisierung der molekularen Zusammensetzung des gelösten organischen Materials mittels ultrahochauflösender Massenspektrometrie (FT-ICR-MS). Analyse der Datensätze mit multivariaten statistischen Methoden. |
Literaturempfehlungen | Wird in den Veranstaltungen bekannt gegeben. |
Links | |
Unterrichtssprache | Deutsch |
Dauer in Semestern | 2 Semester |
Angebotsrhythmus Modul | jährlich |
Aufnahmekapazität Modul | unbegrenzt |
Hinweise | 21 KP | VL; Ü; SE; PR | 2. und 3. FS | Wilkes |
Modulart | je nach Studiengang Pflicht oder Wahlpflicht |
Lehr-/Lernform | Sommersemester: VL Grundlagen der molekularen organischen Geochemie VL Meeresgeochemie VL Gekoppelte massenspektrometrische Methoden (2 SWS, 3 KP) PR/SE Anorganische Geochemie (4 SWS, 6 KP) PR/SE Organische Geochemie (4 SWS, 6 KP) VL Spezielle Meereschemie (2 SWS, 3 KP) PR/SE Meereschemisches Praktikum (4 SWS, 6 KP) VL Klastische Sedimente: Transport und Ablagerungsräume (2 SWS, 3 KP) Wintersemester: VL Spezielle anorganische Geochemie (2 SWS, 3 KP) SE Biogeochemische Stoffwechselprozesse und Stoffkreisläufe (2 SWS, 3 KP) VL Organische Isotopengeochemie (2 SWS, 3 KP) VL Anorganische Isotopengeochemie (2 SWS, 3 KP) ganzjährig: SE Geochemisches Seminar (1 SWS, 1 KP) Hinweis: Studierende, die das Forschungsprojekt- und/oder Abschlussmodul im Bereich Geochemie anstreben, wird dringend empfohlen mindestens ein einschlägiges Praktikum und die zugehörigen fachverwandten Vorlesungen des geochemischen Schwerpunktes im Vorfeld zu belegen. |
Prüfung | Prüfungszeiten | Prüfungsform |
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Gesamtmodul | Die Festlegung des Termins der mündlichen Prüfung erfolgt individuell mit den Lehrenden. Die zweite Prüfungsleistung wird jeweils zu Beginn der entsprechenden Veranstaltung bekannt gegeben. |
2 benotete Prüfungsleistungen 1) Eine mündliche Prüfung im Umfang von max. 45 Minuten durch zwei in dem Schwerpunktfach lehrenden Prüfungsberechtigten, die nicht die benotete Prüfungsleistung nach 2) bewertet haben. Die mündliche Prüfung findet nach Ableistung der erforderlichen Kreditpunkte statt. UND 2) Referat, Hausarbeit, Klausur, fachpraktische Übung nach Maßgabe der Lehrenden in einem Gebiet bzw. Veranstaltung, die nicht Gegenstand der mündlichen Prüfung ist. Die Festlegung der Prüfungsleistung erfolgt mit dem Lehrenden zu Beginn der Lehrveranstaltung, in deren Rahmen sie erbracht wird. Aktive Teilnahme Aktive Teilnahme umfasst z.B. die regelmäßige Abgabe von Übungen, Anfertigung von Lösungen zu Übungsaufgaben, die Protokollierung der jeweils durchgeführten Versuche bzw. der praktischen Arbeiten, die Diskussion von Seminarbeiträgen oder Darstellungen von Aufgaben bzw. Inhalten in der Lehrveranstaltung in Form von Kurzberichten oder Kurzreferat. Die Festlegung hierzu erfolgt mit dem Lehrenden zu Beginn des Semesters bzw. zu Beginn der Veranstaltung. Beide Prüfungsleistungen nach 1) und 2) müssen mindestens mit „ausreichend“ benotet werden und werden mit jeweils 50% für die Gesamtnote des Moduls gewichtet (siehe §13(3) PO). |
Lehrveranstaltungsform | VA-Auswahl |
SWS | 4 |
Angebotsrhythmus | WiSe |
Workload Präsenzzeit | 56 h |