Gegenstand der Geomorphologie sind die Oberflächenformen der Erde sowie die Vorgänge, die zu ihrer Bildung, Weiterentwicklung und Zerstörung führen, und zwar stets mit Blick auf einen räumlich-integrativen Ansatz zur Rekonstruktion der Landschaftsgenese. Hierbei steht insbesondere die Erfassung der räumlichen Variabilität von Erosion und Akkumulation von Sedimenten sowie der Dynamik von Formungsvorgängen im Fokus. Die Geomorphologie stellt daher eine Kerndisziplin der Physischen Geographie dar; gleichzeitig existieren fruchtbare Überschneidungen mit der Sedimentologie und der Quartärgeologie. Mittels geomorphologischer Gelände- und Labormethoden lassen sich sowohl retrospektiv-paläogeographische als auch aktuo-geomorphodynamische und prospektive Aussagen zur Landschaftsentwicklung ableiten.
Im Forschungs- und Lehrgebiet Natural Hazard Research and Geoarchaeology – Naturrisiko-Forschung und Geoarchäologie am Geographischen Institut der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (Leitung: Prof. Dr. Andreas Vött ) liegt ein Schwerpunkt in der geomorphologisch-sedimentologischen Erfassung, Analyse und Bewertung extremer Naturereignisse und deren Bedeutung für die Reliefgenese. Hierzu gehören Bergstürze, Sturmereignisse, Hochwasserereignisse entlang von Flüssen, Vulkanausbrüche, Erdbeben und Tsunamis. In alten Kulturlandschaften spielt die stark interdisziplinär ausgerichtete Untersuchung früherer Mensch-Umwelt-Wechselwirkungen eine bedeutende Rolle. Geoarchäologische Leitfragen, die gemeinsam mit den Disziplinen der Archäologie und der Alten Geschichte bearbeitet werden, sind beispielsweise, inwiefern einerseits natürliche Faktoren den Gang der Kultur über die Erde beeinflussten, und andererseits der Mensch durch sein Wirken die natürlichen Gegebenheiten veränderte oder zerstörte. Es bestehen enge Vernetzungen zum M.Sc.-Studiengang Klima- und Umweltwandel, der zum WS 2010/11 am Geographischen Institut der Johannes Gutenberg-Universität Mainz eingeführt wurde.
Gegenwärtige Forschungsschwerpunkte liegen in der Paläotsunami-Forschung und der Bearbeitung geoarchäologischer Fragestellungen im Mittelmeerraum und in Mitteleuropa. Die Arbeitsgruppe verfügt über eine vielseitige Ausstattung an Bohrgeräten und Instrumenten zur topographischen Vermessung und geophysikalischen Prospektion. Gleichzeitig ist ihr das Geo-Labor des Geographischen Instituts zugeordnet, in dem neben geomorphologischen auch geoökologische Analysen betrieben werden.
Einsätze des Direct Push Systems
Mit dem Direct Push System können umfangreiche geophysikalische Informationen über den Untergrund gewonnen werden. Die Detektion von Schichtgrenzen sowie der detaillierte Aufbau des Untergrundes können dabei hoch aufgelöst (2 cm) und zerstörungsfrei erfolgen.
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Der Einsatz verschiedener Sonden ermöglicht die Messung des Elektrischen Widerstands (reziprok – Leitfähigkeit), das Porenvolumen, die Sediment-Festigkeit mittels Spitzendruck sowie den Reibungswiderstand (s.g. Mantelreibung).
Durch die Verwendung eines seismischen Moduls können zudem Informationen über die Wellenausbreitung und das seismische Reflexionsverhalten getroffen werden.
Durch die Auswertung der Parameter kann eine detaillierte Auswertung und Interpretation am untersuchten Standort vorgenommen werden.
Das Direct Push System basiert auf dem Geoprobe 540 MT System (Geoprobe, Salina, KS, USA) welches an ein Nordmeyer System adaptiert ist (Modell RS 0/2.3, Nordmeyer, Peine Deutschland).
CPT (Cone Penetrating Test)
Die CPT Sonde (Cone Penetrating Test, Typ Geotech probe NOVA – Geotech, Askim, Schweden) wird mit einer konstanten Geschwindigkeit von 20 mm/sec in den Untergrund gedrückt. Über ein Tiefenlogger wird die exakte Tiefe millimetergenau bestimmt. Während der Sondierung werden die Parameter Spitzendruck (qc), Mantelreibung (fs) und Porendruck (u) parallel bestimmt. Die Festigkeit, die Korngröße und die Wassersättigung des Sedimentes sind die wesentlichen Faktoren, die die Parameter beeinflussen und in Kombination einen detaillierten Rückschluss auf den stratigraphischen Aufbau des Untergrunds zulassen.
HPT (Hydraulic Profiling Tool)
Das HPT (Hydraulic Profiling Tool) Direct Push System wird von einer Wasserpumpe mit einer Durchflussrate von ca. 250 ml/min gespeist. Während die Sonde hydraulisch in den Untergrund gedrückt wird, werden der Wasserdruck als auch der Leitungsdruck im 2 cm Abstand bestimmt. Weiterhin lassen sich der Grundwasserspiegel bestimmen als auch die Porosität des Sedimentes.
Die Sonde besitzt am unteren Ende 4 linear angeordnete Elektroden, diese wird Standardmäßig mit einer Wenner- oder Dipol-Dipol Konfiguration zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit angesteuert. In einem Abstand von 2 cm wird aus dem Verhältnis von eingespeister Stromstärke und gemessener Potentialdifferenz die elektrische Leitfähigkeit bestimmt.
OIP System
Das OIP System (Optical Image Profiler) bietet die Möglichkeit, durch den Einsatz einer aktiven Beleuchtungsquelle und eines CMOS-Detektors Bilder in Echtfarben zu erstellen. Die Bilder werden dabei mit einer konstanten Widerholrate von 30 B/s erzeugt und alle 2 cm gespeichert.
Analyse der Direct Push Daten
Die Klassifikation und die Kombination der geophysikalischen Parameter des Direct Push Systems mit geschlossenen Bohrungen lassen eine umfangreiche und übertragbare Interpretation zu. Am Beispiel (siehe Abb. 3) treten besonders deutlich stratigraphische Wechsel und der Eintrag von grobklastischen Sedimenten hervor. Die Methodenkombination erlaubt eine sichere, schnelle und non-invasive Erkundung der Untergrundstrukturen und deren Interpretation.
Das Direct Push System kann durch eine Vielzahl an Sonden für unterschiedlichste Fragestellungen eingesetzt werden und sichert schnelle und belastbare wissenschaftliche Daten.
Einsatzspektrum und Kooperation
Der Vorteil des Direct Push-Systems sind die hohe Zeiteffizienz, die non-invasive und zerstörungsfreie Prospektion und vom Grundwasser unabhängiges Arbeiten. Das System kann mit diesen Möglichkeiten zu vielfältigen wissenschaftlichen Fragestellungen zum Einsatz kommen:
- Baugrunduntersuchungen
- Archäologische Fragestellungen
- Grundwasserdetektion
- Landschaftsveränderungen (Paläogeographie)
- Aufbau des oberflächennahen Untergrundes
- Bestimmung von vertikalen und lateralen Veränderungen im Untergrund
- Bodenuntersuchungen
Kooperationsanfrage
Bezüglich Anfragen zur Unterstützung von wissenschaftlichen Projekten und Kooperationen wenden Sie sich gerne an Prof. Dr. Andreas Vött.
Die Erforschung des Heiligtums von Olympia blickt auf eine lange Tradition, seine Einbettung in das regionale Umfeld ist hingegen noch nicht umfassend untersucht. Mit dem Olympia-Projekt wurde eine systematische landschaftsarchäologische Erkundung (2015-2018) initiiert. Die Aktualisierung bisheriger Forschungen, eine erstmalige Charakterisierung der Siedlungsstrukturen, die Sichtbarmachung einer in extremem Maße sakralisierten Landschaft wie auch massive Veränderungen der (Paläo-)Umwelt im Umland von Olympia sind erste Ergebnisse. Im Zentrum der Fortsetzungsphase (2019-2022) stehen deren detaillierte Auswertung, die Korrelierung der Mythistorie und allgemeinen Geschichte sowie die Klärung von Fragen zur Paläoumwelt.
Ab 2026 strebt die Forschungsgruppe FOR 5837 | TORF die systematische multidisziplinäre Untersuchung und räumlich-zeitliche Rekonstruktion der mittelalterlichen Küstenlandschaft Nordfrieslands (Schleswig-Holstein, Deutschland) an, die 1362 n. Chr. während einer schweren Sturmflut versank.
Im Rahmen des LANDGRABEN-Projekts sollen die Eingriffe der Römer in die Fließgewässerstruktur entlang des Landgrabens im Hessischen Ried, einer Grenzregion des Römischen Reichs, für die Zeit zwischen Christi Geburt und dem 5. Jh. n. Chr. rekonstruiert werden.
Das Verbundprojekt Weschnitz Fluvioscape untersucht die Weschnitzaue auf ihrem Weg zu einer fluvialen Anthroposphäre, die maßgeblich vom Kloster Lorsch (UNESCO-Welterbe, Bundesland Hessen) und seinen weltlichen Nachfolgern geprägt wurde.
MULTI-MAREX, koordiniert von Prof. Dr. Heidrun Kopp (GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel), entwickelt ein Real-Labor zur Untersuchung geomariner Extremereignisse wie Erdbeben, Vulkanismus und Tsunamis im zentralen Mittelmeerraum.
Informationen zu laufenden DFG Forschungsprojekten finden Sie auch im Informationssystem GEPRIS der Deutschen Forschungsgemeinschaft.
Hauptziel des TERRACLIME-Projekts ist es, die Reaktionen des terrestrischen Systems auf Klimaänderungen der Nordhemisphäre während des letztglazialen Zyklus (LGZ) anhand neuer Löss-Paläoboden-Sequenzen (LPS) aus Remagen-Schwalbenberg (Mittelrheintal, Deutschland) zu rekonstruieren.
Bezüglich Anfragen zur Unterstützung von wissenschaftlichen Projekten und Kooperationen wenden Sie sich gerne an Prof. Dr. Andreas Vött.
Institut für Geographie, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Arbeitsgruppen Prof. Dr. S. Fiedler & Prof. Dr. A. Vött Überblick / Beschreibung
Das GEOLabor (Geomorphologie und Bodenkunde) nutzt spezielle analytische Verfahren aus der Geochemie und Bodenkunde, um geoforensische Spuren zu identifizieren und geoarchäologische Fragestellungen zu bearbeiten. Zudem werden spezielle Protokolle für organochemische Analysen entwickelt, beispielsweise zur Identifizierung von Biomarker-Signalen in Boden- und Sedimentproben. Es werden Konzentrationen spezifischer geochemischer Elemente sowie bodenphysikalische und pedogenetische Parameter gemessen.
Geoforensische und geoarchäologische Proben dienen in vielen sensiblen Fällen als Beweismittel, z. B. in Zusammenarbeit mit Landes- und Bundeskriminalämtern sowie Denkmalpflegeämtern. Die analytischen Verfahren werden präzise an die Forschungsfragen und das Probenmaterial angepasst. Dabei werden strenge Routinen eingehalten, um das Risiko von Verunreinigungen auszuschließen.
Das GEOLabor besteht seit 2010 und wird gemeinsam von Prof. Dr. Sabine Fiedler und Prof. Dr. Andreas Vött geleitet. In den Jahren 2013 und 2014 wurde die Einrichtung vollständig renoviert und an die gemeinsamen Forschungsschwerpunkte der beiden Verantwortlichen angepasst.
Ausstattung (Auswahl)
- AHF-Säureaufschlussgerät
- Drucktopf-pF-Messanlage Spezialanfertigung (Porenkapazitäts- und Kf-Messung)
- Fließinjektionsanalyse (FIA_5000)
- Fotometer (Specord 50)
- Fotoanlage für Bodenproben und Sedimentkerne (Eigenanfertigung)
- Horizontalschüttler-Anlagen (Gerhardt)
- ICP-OES Spectro Arcos
- Kernsäge mit Schwingschleifer (Spezialanfertigung)
- Köhnapparatur (Spezialanfertigung)
- Suszeptibilitätsmessgerät (Bartington MS2K)
- Mikrowellen-Aufschlussgerät (Anton Paar Multiwave Pro)
- Polarisationsmikroskop (Zeiss)
- Röntgenfluoreszenzanalysator (Thermo Niton XL3t 900S GOLDD)
- Rotationsverdampfer mit Vakuumpumpe und Kühlsystem (verschiedene Modelle)
- Sandbäder
- Scheibler-Apparatur (Scheibler-Dietrich-Apparatur)
- Soxhlet-Geräte (Spezialanfertigung)
- Spektrophotometer (Konica Minolta CM 600d)
- Zentrifugen (verschiedene Modelle)
- Gaschromatographen und Massenspektrometer (Agilent Technologies, Perkin Elmer)
- Eh/pH-stat Inkubator
Wissenschaftliches Personal
Wissenschaftliche Leitung und Steuerung des GEOLabors:
- Dr. Hanna Hadler (Leitung GEOLabor, Arbeitsgruppe Prof. Dr. A. Vött)
Technisches Personal:
- Dipl.-Ing. (FH) Gerlinde Borngässer (Arbeitsgruppe Prof. Dr. A. Vött)
- Christine Schnöll, Chemielaborantin (Arbeitsgruppe Prof. Dr. A. Vött)
- Stefanie Klassen, CTA (Arbeitsgruppe Prof. Dr. S. Fiedler)
Öffnungszeiten / auch während der vorlesungsfreien Zeit: Tom Haseloer
Öffnungszeiten / auch während der vorlesungsfreien Zeit: Tom Haseloer
Inhaltliche und wissenschaftsgeschichtliche Schwerpunkte zu Lehrveranstaltungen der AG Geomorphologie
Die AG Geomorphologie bietet Lehrveranstaltungen im Rahmen folgender Studiengänge an:
- Geographie (Bachelor of Science, Bachelor/Master of Education)
- Klima- und Umweltwandel – Angewandte Erdsystemwissenschaften (Master of Science)
- Geowissenschaften (Bachelor of Science)
Informationen zu aktuellen Lehrveranstaltungen entnehmen Sie bitte folgender Seite:
