Characteristics and distribution of Neogene turbidites at ODP Site 108-657

Numerous and variable silty-sandy siliciclastic turbidites were observed in Neogene pelagic sediments (late Miocene to Holocene) at Site 657: (1) thick-bedded, coarse-grained and thin-bedded, fine-grained turbidites; and (2) turbidites composed of eolian dune sand and shallow-water bioclasts or of fluvial-sand or mixed sandy component assemblages. The stratigraphic distribution of these turbidites indicates five periods during which climatic conditions and material sources change. Turbidite occurrence prior to 6.2 Ma (late Miocene) is sparse; the deposits contain coarse and fine-grained turbidites with quartz grains of eolian or mixed origin suggesting the existence of arid conditions at about 8.5 and 6.5 Ma. A coarse-grained turbidite of fluvial origin, recording a humid climate, occurs at about 6.2 Ma. During the early Pliocene, turbidites are frequent (15/Ma); they contain only fine-grained sequences comprising material of mixed origin, which indicates a more humid climate perhaps. The late Pliocene starts with rare coarse-grained turbidites of wind-transported sand while the uppermost Pliocene deposits show a higher frequency of fine-grained sequences (10/0.7 Ma) composed mainly of fluvial material. During the early Pleistocene, similar high turbidite frequency was observed (20/1.3 Ma) but with a total lack of eolian supply. During the last 0.7 Ma, the frequency decreases and the sequences are characterized by highly variable sediment components that could be related to strong variations of climatic conditions. The sedimentary characteristics of turbidites are mainly controlled by sediment source and climate. The frequency must be influenced by sea-level variations, by cyclic processes of climatic origin, and possibly by variations in the continental slope morphology. Clay mineral assemblages suggest a south Saharan source of terrigenous material during the late Miocene and the Pliocene and a northwest Saharan source during the Pleistocene.

High resolution color reflectance and hematite and goethite record of ODP Hole 184-1143A in the South China Sea

Precipitation has a larger variability than temperature in tropical monsoon regions, thus it is an important climate variable. However, reconstructions of long-term rainfall histories are scarce because of the lack of reliable proxies. Here we document that iron oxide minerals, specifically the ratio of hematite to goethite (Hm/Gt), is a reasonable precipitation proxy. Using diffuse reflectance spectrophotometry, we measured samples from Ocean Drilling Program (ODP) 1143 drilling site (9°21.72'N, 113°17.11'E, 2777 m water depth) for hematite and goethite, whose formation processes are favored by opposing climate conditions. In order to determine the content of hematite and goethite we produced a set of calibration samples by removing the iron oxides to generate the natural matrix to which hematite and goethite in known percentages were added. From these calibration samples we developed a transfer function for determining hematite and goethite concentration from a sample's spectral reflectance. Applying this method to ODP 1143 sediments (top 34 m of a 510 m core with sampling interval of 10 cm) we were able to reconstruct a continuous precipitation history for SE Asia of the past 600 kyr using the Hm/Gt ratio as a proxy of the precipitation variability of Asian monsoon. The reliability of this Hm/Gt proxy is corroborated by its consistency with the stalagmite delta18O data from South China. Comparing long-term Hm/Gt records with the surface temperature gradient of equatorial Pacific Ocean, we found that monsoon precipitation and El Niño are correlated for the last 600 kyr. The development of El Niño-like conditions decreased SE Asia precipitation, whereas precipitation increases in response to La Niña intensification

Composition of suspended matter and bottom sediments from the Atlantic Ocean and its seas

The book summarizes data on distribution and composition of sedimentary material suspended in waters of the Atlantic Ocean and its seas. Results of observations of Soviet and foreign expeditions are given. Distribution of suspended matter in sections across the ocean, as well as in the most studied seas are shown. New data on grain size, mineral and chemical composition of suspended matter are published. Summary of history of investigation of bottom sediments from the Atlantic Ocean from the first scientific cruises to the present is done. A brief description of sediment types in the ocean and a detailed description of Mediterranean Sea sediments are given.

Heavy and light minerals at DSDP Leg 67 Holes

Heavy and light minerals were examined in 29 samples from Sites 494, 498, 499, 500, and 495 on the Deep Sea Drilling Project Leg 67 Middle America Trench transect; these sites represent lower slope, trench, and oceanic crust environments off Guatemala. All samples are Quaternary except those from Hole 494A (Pliocene) and Hole 498A (Miocene). Heavy-mineral assemblages of the Quaternary sediments are characterized by an immature pyroxene-amphibole suite with small quantities of olivine and epidote. The Miocene sediments yielded an assemblage dominated by epidote and pyroxene but lacking olivine; the absence of olivine is attributed to selective removal of the most unstable components by intrastratal solution. Light-mineral assemblages of all samples are predominantly characterized by volcanic glass and plagioclase feldspar. The feldspar compositions are compatible with andesitic source rocks and frequently exhibit oscillatory zoning. The heavy- and light-mineral associations of these sediments suggest a proximal volcanic source, most probably the Neogene highland volcanic province of Guatemala. Sand-sized components from Site 495 are mainly biogenic skeletons and volcanic glass and, in one instance (Section 495-5-3), euhedral crystals of gypsum.

Composition of bottom sediments from the Guinea Basin

Geomorphology of the Guinea Basin is described along with sediments from cores collected on the abyssal plain, within the abyssal hill zone, and in the eastern part of the Chain Fracture Zone. Stratigraphic differentiation of deep-sea sediments was based on diatom analysis, geochemical and lithological data. Holocene and Pleistocene were identified by these criteria. The lower boundary of Holocene is was found from a marked decrease in CaCO3 concentration and total diatom count. Mineral and chemical compositions are given for coarse silt fraction of various Late Pleistocene sediments. It is shown that this facial complex is determined by tectonic position of the Guinea Basin.

Composition of recent pelagic sediments from the South Pacific

Lithologic, grain size, chemical and mineral compositions of recent bottom sediments from the South Pacific are reported in the paper.

Grain size percentiles and Mk values of coastal sediments from Schleswig Holstein, western Baltic Sea

In einer Fülle sedimentpetrographischer Arbeiten wird versucht, aus der Korngrößenverteilung und der Mineralzusammensetzung von Sanden Schlüsse auf ihre Herkunft, ihre Transportrichtung oder ihr Ablagerungsmilieu abzuleiten, die für die Lösung geologischer und ebenso auch wasserbaulicher Probleme nötig sind. Diese Literatur steckt noch voller Widersprüche und Fehlschlüsse. In der vorliegenden Arbeit wird daher versucht, den Mechanismus des Sandtransports vom Grundsätzlichen her besser verständlich zu machen. Das geschieht anhand zweier ausgewählter und eingehend untersuchter Beispiele aus dem Küstenbereich der westlichen Ostsee unter Einbeziehung der Erfahrungen an vielen Vergleichsproben aus verschiedensten Sedimentationsräumen. Unentbehrlich für das Verständnis der transportbedingten Veränderungen an den Sanden ist das sog. 'Äquivalenzprinzip' (Abschnitt 2). Es stellt fest, daß es in einem von einer Strömung transportierten Sediment immer Körner zwar verschiedener Korngröße, aber auch entsprechend verschiedener Dichte und/oder Kornform gibt, die miteinander transportiert und abgelagert werden, weil unter den herrschenden hydraulischen Bedingungen diese Eigenschaften einander voll kompensieren. In Abschnitt 3 wird kurz die von Rittenhouse angegebene Methode geschildert, mit der man an natürlichen Sedimenten unter der sehr allgemein gehaltenen 'Äquivalenzbedingung' gleicher Transportierbarkeit bestimmen kann, welches Korngrößenverhältnis ein bestimmtes Verhältnis der Dichten kompensieren kann. Die von Rittenhouse am Beispiel von Flußsanden gefundene Funktion zwischen der Dichte der Körner und ihrem Äquivalenzverhältnis gegen Quarzkörner wird hier als erste Näherung auch für die Transportverhältnisse von Strandsanden zugrunde gelegt. In Abschnitt 6 wird gezeigt, daß das auch gerechtfertigt ist. In Abschnitt 4 wird eine allgemein brauchbare Methode abgeleitet, mit der man nicht nur unter stark vereinfachenden Annahmen, sondern auch an Sanden mit realen, stets komplexen Korn-größenverteilungen die Folgen des Äquivalenzprinzips für die Verteilung von Mineralen verschiedener Dichte berechnen kann. Für jede Serie von Sanden, deren Korngrößenverteilungen entlang des Transportweges eine bestimmte, von den Transportbedingungen abhängige Entwicklung durchmachen, ergibt sich damit eine Kurvenschar, die beschreibt, wie sich die Mengen von Mineralien mit verschiedenen Dichten in den einzelnen Korngrößenklassen dabei ändern müßten, vorausgesetzt, daß sie im gesamten Korngrößenbereich gleich verfügbar wären. Diese Kurvenschar ist die 'Charakteristik' des betreffenden Transportfalles. Durch den Vergleich zwischen den nach der Charakteristik in den einzelnen Klassen zu erwartenden Mineralmengen mit den in dem betrachteten Transportfall tatsächlich gefundenen läßt sich deren relative, d. h. auf die Menge des Quarzes bezogene 'Verfügbarkeit' berechnen. Sie wird durch die sog. 'hydraulischen Verhältnisse' (Rittenhouse) ausgedrückt, die im Gegensatz zu den 'Klassenverhältnissen' von der Korngrößensonderung beim Transport unabhängig und nur von der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials bestimmt sind, solange beim Transport allein das Äquivalenzprinzip wirksam ist. In den untersuchten Fällen von Sandtransport an zwei Strandabschnitten der westlichen Ostsee (Abschnitt 5) zeigte dieser Vergleich (Abschnitt 6), daß die beobachtete Verteilung von Schwermineralen nicht allein durch Transportsonderung unter Gültigkeit des Äquivalenzprinzips erklärt werden kann, sondern daß dabei offenbar auch mechanische Zerkleinerung der Körner während des Transports mitgewirkt haben muß. Nur ein solcher, von der Transportsonderung unabhängiger Effekt kann als Transportrichtungs-Kriterium benutzt werden, wenn die Entwicklung der Korngrößenverteilungen allein keine Entscheidung erlaubt. Wie die Beispiele zeigen, läßt sich Klarheit über die bisher noch sehr umstrittene Frage nach dem Ausmaß der transportbedingten mechanischen Zerkleinerung von Sandkörnern nur gewannen, wenn in Zukunft versucht wird, bei der Bearbeitung natürlicher Beispiele den Einfluß der stets vorhandenen Transportsonderung auf Veränderungen des Mineralbestandes unter Anwendung des Äquivalenzprinzips rechnerisch auszuschalten. Über dieses wesentlichste Ergebnis hinaus erlauben die dargestellten Zusammenhänge auch eine kritische Stellungnahme zu den oben erwähnten allgemeinen Problemen und führen zu methodischen und sachlichen Verbesserungsvorschlägen für weitere Untersuchungen an klastischen Sedimenten.