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.

(Table 1) C1 - C8 volatile compounds in sediments from DSDP Leg 63 Holes

Low-temperature diagenetic reactions (less than 50°C) are held responsible for the generation of small amounts of C1-C8 hydrocarbons (less than 100 ng hydrocarbon/g dry weight of sediment) at outer continental shelf Deep Sea Drilling Project Sites 468 and 469 (sub-bottom depths 415 m and 454 m, respectively). In contrast, Site 471 shows an exponential rise in hydrocarbon yields at depths greater than 500 meters. The high yields of C4-C8 hydrocarbons (up to 30 ng hydrocarbon/g dry weight of sediment) in this area of high geothermal and volcanic activity suggest the penetration of an active petroleum-generating zone. Similar arguments apply to Site 467, where relatively high levels (up to 3 µg hydrocarbon/g dry weight sediment) occurred in very shallow (250-600 m) sediments.

Sm-Nd, Rb-Sr, and He isotopic composition and hydrocarbon gases in rocks and minerals from the Markov Deep, Mid-Atlantic Ridge rift valley

The paper presents characteristics of the Nd and Sr isotopic systems of ultrabasic rocks, gabbroids, plagiogranites, and their minerals as well as data on helium and hydrocarbons in fluid inclusions of the same samples. Materials presented in this publication were obtained by studying samples dredged from the MAR crest zone at 5°-6°N (U/Pb zircon dating, geochemical and petrological-mineralogical studies). It was demonstrated that variations in the isotopic composition of He entrapped in rocks and minerals were controlled by variable degrees of mixing of juvenile He, which is typical of basaltic glass for MAR (DM source), and atmospheric He. Increase in the atmospheric He fraction in plutonic rocks and, to a lesser degree, in their minerals reflects involvement of seawater or hydrated material of the oceanic crust in magmatic and postmagmatic processes. This conclusion finds further support in positive correlation between the fraction of mantle He (R ratio) and 87Sr/86Sr ratio. High-temperature hydration of ultrabasic rocks (amphibolization) was associated with increase in the fraction of mantle He, while their low-temperature hydration (serpentinization) was accompanied by drastic decrease in this fraction and significant increase in 87Sr/86Sr ratio. Insignificant variations in 143Nd/144Nd (close to 0.5130) and 87Sr/86Sr (0.7035) in most of gabbroids and plagiogranites as well as the fraction of mantle He in these rocks, amphibolites, and their ore minerals indicate that the melts were derived from the depleted mantle. Similar e-Nd values of gabbroids, plagiogranites, and fresh harzburgites (6.77-8.39) suggest that these rocks were genetically related to a single mantle source. e-Nd value of serpentinized lherzolites (2.62) likely reflects relations of these relatively weakly depleted mantle residues to another source. Aforementioned characteristics of the rocks generally reflect various degrees of mixing of depleted mantle components with crustal components (seawater) during metamorphic and hydrothermal processes that accompanied formation of the oceanic crust.

Concentration of C2-C6 hydrocarbon gases in dry sediments of ODP Sites 180-1109 and 180-1115

Low molecular weight hydrocarbon (LMWH) distributions were examined in sediments from Sites 1109 and 1115 in the western Woodlark Basin using purge-trap thermal adsorption/desorption gas analysis. A number of different hydrocarbon components >C1, which were not detected during shipboard gas analysis, were detected at both sites using the purge-trap procedure. Concentrations of ethane, propane, and butane remained relatively low (<100 pmol/g) throughout Site 1109 and had no consistent trend with depth. In contrast, the longer-chain components increased in concentration with depth. Hexane concentrations rose to 716 pmol/g at the base of the site with a concomitant increase in both 2-methyl- and 3-methylpentane. At Site 1115, concentrations of ethane, propane, butane, and isobutylene + 1-butene remained low (<60 pmol/g) throughout the site and again had no consistent trend with depth. 2-Methylpentane, 3-methylpentane, and hexane concentrations had a subsurface maximum that coincided with sediments containing abundant plant-rich material. The LMWH downhole profiles plus low in situ temperatures suggest that the LMWH components were formed in situ by low-temperature biological processes. Purge-trap analysis has indicated the presence of some unexpected deep low-temperature bacterial reactions, which demonstrates that further analysis of LMWH may provide valuable information at future Ocean Drilling Program sites.

Main components and isotopic composition of gases from mineral waters of the Taman Peninsula and Caucasus

Helium isotope composition as an indicator of the mantle-derived component was studied in gases from mineral springs, stratal waters, and mud volcanoes developed west of the Teberda River valley (10 objects) and two springs in the central segment of the Greater Caucasus orogen between the active El'brus and Kazbek volcanoes. In the western segment of the orogen ratios of 3He/4He = R_corr vary from 46x10**-8 to 114x10**-8 (from 0.33 to 0.81 R_atm, where R_atm = 1.4x10**-6 is the atmospheric ratio). They are substantially lower relative to ratios in the vicinity of El'brus and Kazbek and close to those in samples from the central segment (from 70x10**-8 to 134x10**-8 (from 0.50 to 0.96 R_atm), as well as to ratios previously recorded in the Caucasian Mineral Waters (CMW) area. Moreover, concentration of 3He in them is notably higher than its crustal radiogenic level characteristic of mud volcanoes in the Taman Peninsula, where 3He/4He varies from 1.4x10**-8 to 2.8x10**-8 (from 0.01 to 0.02 R_atm). Nitrogen-methane gas from northern piedmonts of the western Caucasus also contains nonatmogenic components including radiogenic 40Ar (40Ar/36Ar = 900), excessive nitrogen (~87% of total N2 concentration in sample) and mantle He. These data specify distribution of mantle derivates along the orogen strike and age of intrusive magmatic activity in its different segments.