Sedimentology and age determinations on core PS2813-1

Die Rekonstruktion des Einflusses von Strömungen und glazialmarinen Prozessen auf das Sedimentationsgeschehen am Kontinentalhang der Antarktischen Halbinsel im westlichen Weddellmeer basiert auf sedimentologischen und geophysikalischen Daten eines Kolbenlotkerns. Der Sedimentkern wurde während des Fahrtabschnitts ANT-XIV/3 mit dem FS "Polarstern" aus einer mächtigen Levee-Struktur eines Rinnen-Rückensystems gewonnen. Es wurden sedimentologische sowie sedimentphysikalische Untersuchungen an dem Kernmaterial durchgeführt. Die texturellen Änderungen im Kern und die Variationen der gemessenen Parameter ermöglichen eine lithofazielle Gliederung und stratigraphische Einstufung der Sedimentabfolge. Die untersuchten Sedimente umfassen den Zeitraum der vier letzten Klimazyklen bis heute und repräsentieren die Ablagerungsbedingungen von mehr als 340 000 Jahren. Vier Faziestypen wurden unterschieden, die sowohl glaziale als auch interglaziale Ablagerungsräume charakterisieren. (1) Die überwiegend groblaminierten Sedimentabfolgen wurden der Laminitfazies zugeordnet. Unter glazialen Umweltbedingungen kam es infolge schwacher Bodenströmungen zur Ablagerung feinkörniger, laminierter, strömungsbetonter Sedimente. (2) Strukturlose, sehr homogene Sedimentabfolgen des Kems beschreiben einen weiteren, den Kaltzeiten zugeordneten, Faziestyp, der durch geringe Variationen in den Sedimenteigenschaften charakterisiert ist. (3) Kernabschnitte, die weitgehend strukturlos sind bzw. leichte Bioturbationen und relativ viel eistransportiertes Material aufweisen, wurden als IRD-Fazies bezeichnet. Sie repräsentiert den Übergang vom Glazial zum Interglazial, in dem sich das Schelfeis und die Meereisbeckung zurückzogen. In den Sedimenten kam es infolge der gesteigerten Kalbungsrate zur Anreicherung der Eisfracht. (4) Die relativ biogenreichen, hellen Ablagerungen wurden der interglazialzeitlichen Karbonatfazies zugeteilt. Der signifikant erhöhte Anteil planktischer Foraminiferen weist auf eine gesteigerte Bioproduktivität im Oberflächenwasser hin, die aus verstärkten jahreszeitlichen Schwankungen der Meereisbedeckung resultiert. Die betrachteten Sedimentationsprozesse, wie biologische Produktivität, Umlagerungsprozesse durch Meeresströmungen, gravitativer Sedimenttransport und Eistransport, sind das Abbild komplexer Wechselwirkungen aus Meeresspiegelschwankungen, Änderungen ozeanographischer Bedingungen und der Vereisungsdynamik. Das Sedimentationsgeschehen im Untersuchungsgebiet wurde folglich durch die Variationen der vorherrschenden Umweltbedingungen bestimmt. Im Glazial kam es unter einer geschlossenen Meereisbedeckung zur Ablagerung feinkörniger, geschichteter Sedimente. Vorwiegend Turbiditströmungen kontrollierten das Sedimentationsgeschehen innerhalb des betrachteten Rinnen-Rückensystems. Unter dem Einfluß der Coriolis-Kraft und wahrscheinlich einer Konturströmung wurden die suspendierten, feinkörnigen Partikel aus dem zentralen Bereich der Rinne verdriftet und über dem nördlichen Uferwall abgelagert. Höherenergetische gravitative Prozesse beeinflußten das Sedimentationsgeschehen episodisch und sind durch gut sortierte Ablagerungen mit erhöhten Gehalten im Mittel- bis Grobsiltbereich dokumentiert. Höhere Sedimentationsraten in den Glazialen trugen verstärkt zur Bildung des Uferwalls bei. Die Ablagerungen der ebenfalls glazialzeitlichen homogenen Fazies belegen unterschiedliche Ablagerungsbedingungen und eine Verschiebung der dominierenden Prozesse. Während des Übergangs vom Glazial zum Interglazial nahm die Bodenwasserbildungsrate durch das Aufschwimmen des Schelfeises zu, wodurch die Strömungsintensität gesteigert wurde. Eine verstärkte Eisbergaktivität wird durch die Anreichung des IRD-Materials dokumentiert. Während interglazialer Zeiten ermöglichten offen-marine Bedingungen im Südsommer eine leicht erhöhte biologische Produktivität, so daß der Ablagerungsraum durch die Sedimentation biogener Komponenten verstärkt beeinflußt wurde.

Investigations on sediment coring site PS1823 in the Riiser-Larsen Sea, Southern Ocean

Physical and sedimentological investigations were carried out on a 14 m long gravity core and a 0.5 m long box core from 4440 m water depth off Queen Maud Land, East-Antarctica. Strongly bioturbated hemipelagic muds of predominantly terrigenous origin and a very small biogenic part build up the 'Normal-Facies'. Several sandy to silty layers are inserted in the 'Normal-Facies'. These layers are seperated by lithology, structure and the investigated parameters of this study and are interpreted as turbidites. The source area for the turbidity currents is supposed to be at the uppermost continental margin, close to the shelf break and there is evidenee for this gravity transport within the erosive Ritscher-Canyon, which extends close to the core position. The distribution of biogenic components indicates an age of 1.3 million years or more, with an average sedimentation rate of about 1 cm/1000 years. Early diagenetic proeesses caused water loss by compaction, errosion and dissolution of biogenic components and precipitation and recrystallization of manganese micronodules. Cyclic fluctuations of the sediment-parameters within the 'Normal-Facies' enable the distinction of a 'Glazial'- and an 'Interglazial'-Facies. The 'Glazial'-Facies reflects glacial sedimentary conditions and shows a dark olive gray colour, high susceptibility, low silt/clay-ratios, only a few biogenic components and the regular occurence of interrelated turbidite layers. In contrast, the 'Interglazial'-Facies is dominated by a light olive or olive-brown colour, low susceptibility, high silt/clay-ratios and an increased number of biogenic components. This facies corresponds to interglacial conditions. Three main processes are supposed to have been responsible for the observed facies changes: (1) the bottom water mass circulation, (2) the gravity transport by turbidity currents and (3) the biogenic surface production. These processes are related to the quaternary climatic changes. The extension of the ice shelves directed the gravity transport to the deep sea and the formation of Antarctic Bottom Water, which in turn influenced the silt/clay-ratios in the sediment record. Fluctuations in sea ice coverage controlled the biogenic surface production.