Geochemistry of ash from Santorin, Greece

Santorin, am südlichsten Punkt des Kykladenbogens gelegen, ist der einzige noch tätige Vulkan in der südlichen Ägäis. Der Vulkanismus begann vor ca. 1.6 Mio. Jahren. Santorin besteht aus 5 Inseln, die nahezu vollständig aus vulkanischen Gesteinen aufgebaut sind, die im Laufe der Vulkangeschichte aus verschiedenen Eruptionszentren gefördert wurden. Abgesehen von den Laven im N der Hauptinsel Thera, wird der Zentral- und Südteil der Insel in der Hauptsache von den pyroklastischen Förderprodukten des sog. Thera-Vulkans aufgebaut. In der vorliegenden Arbeit waren diese pyroklastischen Serien Ziel der Untersuchungen. Die Ergebnisse daraus können folgendermaßen zusammengefaßt werden: - Die Aufnahme von 14 detaillierten Profilen und deren Korrelierung erbrachte die Einteilung der pyroklastischen Schichten in 5 Haupt-Folgen: T5/1 - Untere Bimsstein-Folge (Bu), T5/2-Mittlere Bimsstein-Folge (Bm), - T5/3, Die Obere Bimsstein-Folge (Bo) wurde dabei nicht weiter berücksichtigt, da sie bereits in zahlreichen Arbeiten untersucht worden ist. - Die als T5/1-3 bezeichneten Serien bestehen aus Aschen, Schlacken, wenigen Bimsstein-Horizonten und untergeordnet Ignimbriten, 'pyroclastic' und 'ash flow'-Ablagerungen, sowie Laharen. Umlagerungen und Bodenhorizonte zeigen die Unterbrechung in der vulkanischen Tätigkeit an. - In den Tg-Folgen konnten jeweils einer oder mehrere Leit-Horizonte gefunden werden, die es ermöglichen die drei Tg-Serien zu unterscheiden und zu korrelieren. - Die Untere Bimsstein-Folge (Bu) wurde in sechs Einheiten unterteilt, die eine Wechselfolge von 'pumice fall' und 'pumice flow'-Ablagerungen bilden. - Mineralogische Untersuchungen zeigen für die 5 Haupt-Folgen nur geringe Unterschiede. Die Bimssteine und Schlacken bestehen überwiegend aus Glas und haben nur wenige Phänokristalle (3-12 Vol.*), wobei der Plagioklas (Andesin-Labradorit) überwiegt; Orthopyroxen (Hypersthen) und Klinopyroxen (diops. Augit) stellen ca. 30% der Einsprengunge. An Akzessorien sind vorhanden: Apatit, Magnetit, Hämatit und sehr selten Hornblende. - Ein Versuch zur Unterscheidung der Gesteine in den einzelnen Schicht-Einheiten war die Bestimmung der Lichtbrechung und der Dichte. Es zeigte sich, daß die Dichte weniger geeignet ist, die Lichtbrechung aber eine schwache Differenzierung widerspiegelt und somit für die Bimssteine und Schlacken, aber auch für die Bimssteine innerhalb des Bu unterschiedliche Werte gefunden wurden - Aus den Korngrößen-Analysen des Asche-Leithorizontes der T5/3-Folge ergaben sich die Lage des Eruptionszentrums und die damals vorherrschende Windrichtung. - Die Oberen Ignimbrite (Ign., im Hangenden der T5/3-Folge) konnten erstmals in 5 Einheiten unterteilt werden. - Die Seltenen Erden-Analysen erbrachten für die einzelnen Folgen in etwa die gleichen SEE-Spektren. - Die geochemischen Untersuchungen von ca. 120 Proben sind in verschiedenen Diagrammen dargestellt. Daraus wird deutlich, daß die T5-Folgen die basischsten Glieder sind. Es handelt sich überwiegend um Quarz-Andesite und Quarz-Latiandesite, während die Bimsstein-Serien (Bu u. Bm) eine quarz-latiandesitische bis rhyodacitische Zusammensetzung haben. Es sind aber alles kalkalkaline Gesteine, die in den Bereich der Kontinentalrand-Andesite gehören. - Es wird angenommen, daß die Gesteine des Thera-Vulkans aus einer Magmakammer stammen. Während Zeiten ± kontinuierlicher, explosiver Tätigkeit wurden die Aschen und Schlacken der T5-Serien gefördert, die gegenüber den Bimsstein-Folgen relativ basisch sind. Während längerer Ruheperioden (Bodenhorizonte am Top der Tc-Folgen) differenzierte die Schmelze in der Magmakammer, vorwiegend durch Kristallfraktionierung. In den paroxysmalen Ausbrüchen wurden dann die sauren, gasreichen Bimssteine des Bu, Bm und Bo gefördert. - Anhand der lithologischen und geochemischen Untersuchungen ließen sich die etwaigen Eruptionszentren, die Ausbruchsmechanismen und der Ablagerungstyp der Schichten herleiten und daraus die Vulkangeschichte rekonstruieren, wie sie in vier Tabellen übersichtlich zusammengefaßt sind. - Schließlich sollen paläomorphologische Karten die einzelnen Stadien des Thera-Vulkans veranschaulichen.

Iron and phosphorus speciations in DSDP Leg 92 sediments

We present a detailed study of the co-diagenesis of Fe and P in hydrothermal plume fallout sediments from ~19°S on the southern East Pacific Rise. Three distal sediment cores from 340-1130 km from the ridge crest, collected during DSDP Leg 92, were analysed for solid phase Fe and P associations using sequential chemical extraction techniques. The sediments at all sites are enriched in hydrothermal Fe (oxyhydr)oxides, but during diagenesis a large proportion of the primary ferrihydrite precipitates are transformed to the more stable mineral form of goethite and to a lesser extent to clay minerals, resulting in the release to solution of scavenged P. However, a significant proportion of this P is retained within the sediment, by incorporation into secondary goethite, by precipitation as authigenic apatite, and by readsorption to Fe (oxyhydr)oxides. Molar P/Fe ratios for these sediments are significantly lower than those measured in plume particles from more northern localities along the southern East Pacific Rise, and show a distinct downcore decrease to a depth of ~12 m. Molar P/Fe ratios are then relatively constant to a depth of ~35 m. The Fe and P speciation data indicate that diagenetic modification of the sediments is largely complete by a depth of 2.5 m, and thus depth trends in molar P/Fe ratios can not solely be explained by losses of P from the sediment by diffusion to the overlying water column during early diagenesis. Instead, these sediments are likely recording changes in dissolved P concentrations off the SEPR, possibly as a result of redistribution of nutrients in response to changes in oceanic circulation over the last 10 million years. Furthermore, the relatively low molar P/Fe ratios observed throughout these sediments are not necessarily solely due to losses of scavenged P by diffusion to the overlying water column during diagenesis, but may also reflect post-depositional oxidation of pyrite originating from the volatile-rich vents of the southern East Pacific Rise. This study suggests that the molar P/Fe ratio of oxic Fe-rich sediments may serve as a proxy of relative changes in paleoseawater phosphate concentrations, particularly if Fe sulfide minerals are not an important component during transport and deposition.