Foto: GEOMAR, Sonne SO242-2 — © GEOMAR, Sonne SO242-2

Mineral resources

Explore and understand

The Marine Mineral Resources Strategy Group is a discussion and priority-setting forum for research into marine mineral deposits (manganese nodules, massive sulphides, ferromanganese crusts, phosphorites), their resource potential and all other aspects of deep-sea mining, including environmental impact assessments. Our aim is to contribute to a better understanding of these resources in one of the least understood areas of the world.

Research priorities

The group focuses on the exploration of various marine mineral deposits (manganese nodules, massive sulphides, iron-manganese crusts, phosphorites) and analyses of their resource potential. Looking to the future, one research focus is the investigation of possible environmental impacts of deep-sea mining. The strategy group sees itself as an “honest broker” and sees its contribution in the unbiased dissemination of information to all stakeholders.

Distribution of Marine Mineral Resources

Resource research at regional level – setting up predictive models of possible mineral deposits (predictive mapping)
Production of geological maps of the deep sea
Global resource assessment and standardisation of work protocols taking into account numerical modelling.

Experiment on the seafloor. Image taken during cruise SO242/2 in the DISCOL area at 4100 m depth by ROV KIEL 6000. The Investigations were part of the JPIOceans project "Ecological Aspects of Deep-Sea Mining". |

Environmental consequences of deep-sea mining

Comprehensive assessment of the potential environmental impact of deep-sea mining
Establishment and control of environmental protection zones in the deep sea (Areas of Particular Environmental Interest)
Development of standards and guidelines for environmental assessment and the establishment of innovative technologies in the exploration of potential mining areas, pilot mining tests and potential mining activities
Development of environmentally friendly, zero-waste processing methods for manganese nodules and iron-manganese crusts
Legal control and monitoring of deep-sea resources

Stakeholder exchange

Advising politics and the economy
Public relations work in a wide range of media; taking into account social aspects and involving society in the issue of deep-sea mining with the aim of providing unbiased information to all stakeholders (honest broker).
Comparative assessment of the environmental impacts of deep-sea mining and other metal-extracting processes, such as land mining and recycling.

Current research work

Research projects and research cruises are the key activities that enable scientists to explore the unique world of deep-sea mineral deposits and their ecosystems. Below is a list of the most important research cruises planned for 2023:

Route guidance: Carsten Rühlemann (BGR)

Period: April/May 2023

Research objective: Exploration work on manganese nodule deposits including environmental investigations in BGR’s licence area in the Pacific.
Route guidance: Philipp Brandl (GEOMAR)

Period: June/July 2023

Research objective: Relationship between geodynamics, magmatism and deposit formation in the New Ireland Basin, Papua New Guinea (incl. ROV Kiel 6000).
Route guidanceSolveig Bühring (MARUM)

Period: Aug/Sept 2023

Research objective:
Exploration of hydrothermal systems in the Mediterranean Sea as a continuum from shallow systems near Milos to deep systems in the Aegean Sea.
Route guidance: Nico Augustin (GEOMAR)

Period: Oct/Nov 2023

Research objective:
Exploration along the central Red Sea Rift (incl. ROV Kiel 6000).
Route guidance: Martin Engels (BGR)

Period: Nov/Dec 2023

Research objective: Relationship between magmatism, fault systems, the formation of OCCs and hydrothermal systems using the example of the 25°S OCC in the Indian Ocean.

KaBa secondary user project
Head: Andrea Koschinsky, Constructor University Bremen: Biogeochemical investigations of the hydrothermal plume of the Kairei field

Further information

Members

Dr. Christian Müller leitet seit 2017 den Fachbereich „Marine Rohstofferkundung“ an der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Hannover. Nach seiner Promotion im Fach Geophysik an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel wechselte er zur BGR und forschte dort zunächst zu Gashydraten und zum strukturgeologischen Aufbau aktiver und passiver Kontinentränder. Danach befasste er sich mehrere Jahre mit den geologischen Potenzialen zur CO2-Speicherung in Deutschland. Aktuell stehen das Vorkommen und die Nutzung mariner mineralische Rohstoffe (Manganknollen und polymetallische Sulfide) sowie marine strukturgeologische und geophysikalische Untersuchungen in der Nord- und Ostsee und im Nordatlantik im Fokus seiner Arbeiten.

Forschungsinteressen:

Exploration mariner mineralischer Rohstoffvorkommen

Umweltauswirkungen eines zukünftigen Tiefseebergbaus

Geologischer Aufbau und Energierohstoffpotenziale der Kontinentränder

Marine seismische Messverfahren und Methodenentwicklung

Geologische Potenziale der CO₂-Speicherung

Website
Andrea Koschinsky ist Professorin für Geowissenschaften an der Constructor University Bremen und Mitglied des Forschungszentrums MARUM, der DFG-Senatskommission für Erdsystemforschung, des Beirats der DeepSea Mining Alliance und Co-Vorsitzende der KDM Strategiegruppe Marine Mineralische Rohstoffe. Ihr Hauptforschungsinteresse gilt der Umweltgeochemie, insbesondere der Analyse, chemischen Speziierung und (bio-)geochemischen Zyklen von Spurenmetallen in Meerwasser, Mischkristallreaktionen, Metall-Biota-Wechselwirkungen und den Eigenschaften und dem Verhalten hydrothermaler Flüssigkeiten. Im Bereich der Tiefseebergbauforschung beschäftigt sie sich mit der chemischen Zusammensetzung, Entstehung und dem Ressourcenpotenzial mariner mineralischer Lagerstätten sowie den mit ihrer Ausbeutung verbundenen Umweltauswirkungen.

Forschungsinteressen:

(bio-)geochemischer Kreislauf von Spurenmetallen im Meerwasser

Entstehung und Ressourcenpotenzial mariner mineralische Lagerstätten

Umweltauswirkungen des Tiefseebergbaus

„solid-solution reactions“

Geo-Bio-Schnittstellen in marinen Systemen

Website
Christian Borowski begann als Doktorand an der Univ. Hamburg im Rahmen des bahnbrechenden In-situ-Experiments DISCOL, das die Auswirkungen des Tiefseebergbaus auf benthische Gemeinschaften untersuchte. Diese Arbeit setzte er als Postdoc im Nachfolgeprogramm ATESEPP am Alfred-Wegener-Institut für Meeres- und Polarforschung fort. Spätere Arbeiten umfassten die Erforschung chemosynthetischer hydrothermaler Schlotsymbiosen und der Dynamik der mikrobiellen Methanbildung und -degradation in organisch-reichen Kontinentalrandsedimenten. Seine aktuelle Arbeit am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie beschäftigt sich mit chemosynthetischen Symbiosen an Tiefseequellen und -quellen, mit Schwerpunkt auf der Nutzung von Nahrungsressourcen durch symbiotische Bakterien, den phylogenetischen Beziehungen von Wirten und Symbionten sowie der genetischen Konnektivität zwischen geografisch getrennten symbiotische Populationen auf dem Mittelatlantischen Rücken.

Forschungsinteressen:

Ökologie von Tiefsee-Hydrothermalquellen und Kohlenwasserstoffquellen

Genetische Konnektivität von wirbellosen Tiefseetieren und ihren bakteriellen Symbionten

Phylogenie und Funktion von Tier-Bakterien-Symbiosen

Auswirkungen des Tiefseebergbaus auf benthische Gemeinschaften

Website
Dr. Philipp A. Brandl ist ausgebildeter magmatischer Petrologe und Geochemiker mit vielfältigen Forschungsinteressen, die von der Vulkanologie und der Evolution magmatischer Systeme bis hin zur Geodynamik und Erzlagerstättenforschung reichen. Seine Forschung konzentriert sich auf kritische Metalle und Halbmetalle in submarinen magmatisch-hydrothermalen Systemen. Die in seiner Forschung verwendeten Methoden umfassen Petrologie, geochemische und raumbezogene Analysen sowie Modellierung. Er promovierte an der FAU Erlangen-Nürnberg und verbrachte zwei Jahre als Postdoktorand der Alexander von Humboldt-Stiftung an der renommierten Australian National University in Canberra, bevor er seine aktuelle Position als Forscher in der Marine Mineral Resources Group an der GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel.

Forschungsinteressen:

Kritische Metalle in magmatisch-hydrothermalen Systemen

Zeitliche Entwicklung magmatischer Systeme

Geodynamische Kontrollen für Georessourcen

Geologie und Erkundung des Meeresbodens

Ozeanischer Vulkanismus

Website
Sebastian Fuchs ist Geochemiker, Mineraloge & Explorationsgeologe für Erzlagerstätten und stellvertretender Leiter des Arbeitsbereichs „Marine Geologie / Exploration“ an der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe. Sein Arbeitsschwerpunkt liegt in der lagerstättenkundlichen Betreuung der deutschen Explorationslizenz für Massivsulfidvorkommen im Indischen Ozean (INDEX), als auch in der Erforschung und Bewertung von Erzlagerstätten in Südamerika und Südafrika zur Rohstoffsicherung an Hochtechnologie-, Edel- und Buntmetallen. Seine Forschung konzentriert sich auf die Bildung und Alteration von Erzlagerstätten, den hydrothermalen Transport und Anreicherung von Metallen, Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen, der Modellierung von Lagerstättenprozessen- und Ressourcen.
Sebastian hat Mineralogie/Geologie an der Universität Leipzig und „Economic Geology“ (Lagerstättenkunde) an der University of the Free State, Südafrika studiert. Er promovierte 2015 an der McGill University im Bereich hydrothermale Geochemie/ Lagerstätten. Sebastian war außerdem als Explorations/ Minengeologe für Bergbauunternehmen tätig.

Forschungsinteressen:

Bildung von hydrothermalen Erzlagerstätten im Meer und an Land

Geochemie und Mineralogie von Erzlagerstätten

Mobilität und Verteilung von Metallen in hydrothermalen Systemen

Lagerstättenmodellierung – und evaluierung

Mikro- und Nanoanalytik zur Erforschung von mineralischen Rohstoffen

Website
Matthias Haeckel ist mariner Biogeochemiker am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Er studierte Chemie und promovierte im Jahr 2000 in Geologie/ Paläontologie an der CAU Kiel. In seiner Forschung kombiniert er Feldforschung auf See mit numerischer Modellierung und Hochdruckexperimenten, um frühe diagenetische Prozesse und deren Veränderung durch die anthropogene Nutzung des Ozeans – z.B. Methanhydrat sowie Öl- und Gasförderung, CO2-Speicherung, Tiefseebergbau – unter dem Meeresboden zu verschränken und zu quantifizieren. Seit 2015 koordiniert er das große europäische Verbundprojekt MiningImpact zu den Umweltrisiken und -auswirkungen des Tiefseebergbaus.

Forschungsinteressen:

Umweltauswirkungen des Tiefseebergbaus

Kalte Quellen und Gashydratsysteme

CO2-Speicherung unter dem Meeresboden

Mariner Kohlenstoffkreislauf

Website
Manuel Keith ist Geochemiker und Lagerstättenkundler am GeoZentrum Nordbayern der Friedrich-Alexander-Universität (FAU) Erlangen-Nürnberg. Seine Forschung konzentriert sich auf die Interaktion von magmatischen und hydrothermalen Systemen und die daraus resultierenden Folgen für die Anreicherung von kritischen Metallen in mineralischen Lagerstätten der Erdkruste. Diese Fragestellungen werden vor allem durch mineralogische und geochemische Untersuchungen bearbeitet, wobei insbesondere die Mikroanalytik und Isotopengeochemie eine zentrale Rolle spielen.

Manuel Keith hat an der FAU promoviert bevor er als Postdoktorand an der University of Leicester in Großbritannien und anschließend als wissenschaftlicher Assistent in der Angewandten Geochemie an der TU Berlin tätig war. Seit Juni 2021 leitet er eine FAU-Nachwuchsforschergruppe, die sich mit der Anreicherung kritischer Metalle in der Erdkruste beschäftigt.

Forschungsinteressen:

Mineralogie und Geochemie von Massivsulfiden

Anreicherung kritischer Metalle durch hydrothermale Prozesse

Metallquellen für hydrothermale Fluide in der ozeanischen Kruste

Entwicklung von marinen Sulfidlagerstätten durch Raum und Zeit

Kritische Metalle auf der Mikro- und Nanoebene

Website
Dr. Charlotte Kleint ist marine Geochemikerin am Zentrum für marine Umweltwissenschaften (MARUM), Universität Bremen. Sie studierte „Marine Geosciences“ an der Universität Bremen und promovierte 2016 an der Jacobs University Bremen (heute Constructor University).

Ihre Forschung konzentriert sich auf die geochemische Zusammensetzung von hydrothermalen Fluiden sowie deren Plumes. Der Hauptfokus ihrer Forschung gilt der Speziierung und dem Transport von Spurenmetallen in der Wassersäule, sowie Metall-Biota-Wechselwirkungen.

Forschungsinteressen:

Geochemische Fluidzusammensetzung von Flach- und Tiefsee-Hydrothermal-quellsystemen

Stabilisierung und Transport von hydrothermal gewonnenen Metallen in der Wassersäule

Spurenmetallflüsse im Ozean

Organische und anorganische Komplexbildung von Spurenmetallen

Website
Dr. Thomas Kuhn ist der Leiter des Projektes „Exploration mariner Sulfidvorkommen im Lizenzgebiet im Indischen Ozean (INDEX)“ an der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Hannover. Nach seiner Promotion in mariner Geologie an der Freien Universität Berlin arbeitete er als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TU Bergakademie Freiberg und am GEOMAR Kiel, bevor er 2010 an die BGR wechselte. Dort beschäftigte er sich zunächst mit der geologischen Exploration von Manganknollen in der Clarion-Clipperton-Zone im Nordost-Pazifik bis hin zur Lagerstättenbewertung im deutschen Lizenzgebiet. Neben den geologischen Arbeiten spielte dabei auch die Aufbereitung und Extraktion der Metalle aus den marinen Rohstoffen eine wichtige Rolle. Nach seinem Wechsel in das INDEX-Projekt interessiert er sich, neben den Managementaufgaben im Projekt, für die 3-dimensionale Ausbreitung und das Ressourcenpotenzial der Sulfidvorkommen am und im Meeresboden.

Forschungsinteressen:

Mineralogie und Geochemie von marinen mineralischen Rohstoffen

Bewertung des Ressourcenpotenzials der Vorkommen

Aufbereitung und Metallurgie der Erze

Entwicklung von Bohr- und Abbautechnologien

Website
Klaas Meyn ist Meeresbiologe für Ökologie der Megafauna an Hydrothermalen Systemen bei INES – Integrated Environmental Solutions. Er promovierte am Deutschen Zentrum für Marine Biodiversitätsforschung des Senckenberg Forschungsinstitut in Wilhelmshaven über die Megafauna in und um Hydrothermale Systeme im Indischen Ozean. Ein Schwerpunkt seiner Arbeit liegt auf der ökologischen Auswertung von Foto- und Videobildmaterial als nicht-invasive Monitoring Methode zum Erfassen, charakterisieren und modellieren der Megafauna in der Tiefsee. Dabei geht es vor allem um die Untersuchung der Artengemeinschaften an aktiven und inaktiven Hydrothermalfeldern, sowie einem Vergleich mit der nicht hydrothermal beeinflussten benthischen Tiefsee Megafauna. Die Ziele dieser Forschung sind die Erfassung der Artenvielfalt, deren Verbreitung und das Erkennen von Faktoren, die die Vielfalt in diesen Gebieten kontrollieren und erhalten.

Forschungsinteressen:

Megafauna in Hydrothermalen Systemen

Erfassung und Charakterisierung von Artengemeinschaften

Habitatkartierung, Ökologische Auswertung und Habitatmodellierung

Minimal invasive Monitoring Methoden mittels Foto- und Video Auswertungen

Statistische Auswertung und funktionelle Ökologie

Website
Sven Petersen promovierte im Jahr 2000 an der Universität Freiberg, nachdem er mehrere Jahre in Deutschland und Kanada an hydrothermalen Systemen am Meeresboden gearbeitet hatte. Er blieb bis 2004 in Freiberg, bevor er zum GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel wechselte. Seine Forschung konzentriert sich auf das Verständnis der Prozesse, die hydrothermale Systeme am Meeresboden mit der Zeit bilden und verändern. Er verbrachte über 36 Monate auf See, um alle Ozeanbecken zu erforschen. Wesentliche Ziele seiner Forschung sind das Verständnis der Evolution und der chemischen und mineralogischen Variabilität sowie des Ressourcenpotenzials von submarinen Massivsulfiden und anderen marinen mineralischen Lagerstätten. Zur Suche und Bewertung dieser Mineralvorkommen setzt er mobile Bohrtechniken und verschiedene geophysikalische Methoden sowie autonome Unterwasserfahrzeuge ein.

Forschungsinteressen:

Bildung und Entwicklung mariner mineralischer Lagerstätten

globale Bewertungen des marinen Ressourcenpotenzials

Mineralogie und Geochemie von Massivsulfiden am Meeresboden

Entwicklung von Explorationstechnologien

Website
Sylvia Sander ist Helmholtz Distinguished Professor for Marine Mineral Resources am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel mit einer gemeinsamen Berufung an die Christian-Albrechts-Universität Kiel. Ihr Forschungsinteresse gilt der Speziation und Toxizität von Spurenmetallen im marinen Ökosystem, insbesondere in und um hydrothermale Quellen. Bevor sie 2017 als Sektionsleiterin des Marine Environmental Studies Laboratory in Monaco zur Internationalen Atombehörde (IAEA) kam, war sie als Research Associate Professorin und Direktorin des NIWA/Research Center for Oceanography an der University Otago/Neuseeland tätig. Sie hat ihr Studium an der Technischen Universität Kaiserslautern abgeschlossen.

Forschungsinteressen:

Spurenmetall-Speziation in und um marine mineralische Ressourcen

Biogeochemie von hydrothermalen Quellen und Plume

Bioverfügbarkeit von Metallen

Anthropogene Metallkontamination

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Former members with advisory Functions

Dr. Karsten Haase
Prof. Dr. Peter Halbach
Prof. Dr. Mark Hannington
Dr. James Hein
Dr. Terue Cristina Kihara
Dr. Hermann Kudrass
Dr. Ulrich Schwarz-Schampera

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If you have any questions or suggestions regarding the Mineral Resources Strategy Group, please feel free to contact the co-chairs, Andrea Koschinski and Christian Müller.

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