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.

Pacific Neogene carbonate accumulation rates

I have compiled CaCO3 mass accumulation rates (MARs) for the period 0-25 Ma for 144 Deep Sea Drilling Project and Ocean Drilling Program drill sites in the Pacific in order to investigate the history of CaCO3 burial in the world's largest ocean basin. This is the first synthesis of data since the beginning of the Ocean Drilling Program. Sedimentation rates, CaCO3 contents, and bulk density were estimated for 0.5 Myr time intervals from 0 to 14 Ma and for 1 Myr time intervals from 14 to 25 Ma using mostly data from Initial Reports volumes. There is surprisingly little coherence between CaCO3 MAR time series from different Pacific regions, although regional patterns exist. A transition from high to low CaCO3 MAR from 23-20 Ma is the only event common to the entire Pacific Ocean. This event is found worldwide. The most likely cause of lowered pelagic carbonate burial is a rising sea-level trend in the early Miocene. The central and eastern equatorial Pacific is the only region with adequate drill site coverage to study carbonate compensation depth (CCD) changes in detail for the entire Neogene. The latitude-dependent decrease in CaCO3 production away from the equator is an important defining factor of the regional CCD, which shallows away from the equatorial region. Examination of latitudinal transects across the equatorial region is a useful way to separate the effects of changes in carbonate production ('productivity') from changes in bottom water chemistry ('dissolution') upon carbonate burial.

Grain size composition of sediment cores from the Weddell Sea, Antarctica

Sedimentary processes in the southeastern Weddell Sea are influenced by glacial-interglacial ice-shelf dynamics and the cyclonic circulation of the Weddell Gyre, which affects all water masses down to the sea floor. Significantly increased sedimentation rates occur during glacial stages, when ice sheets advance to the shelf edge and trigger gravitational sediment transport to the deep sea. Downslope transport on the Crary Fan and off Dronning Maud and Coats Land is channelized into three huge channel systems, which originate on the eastern-, the central and the western Crary Fan. They gradually turn from a northerly direction eastward until they follow a course parallel to the continental slope. All channels show strongly asymmetric cross sections with well-developed levees on their northwestern sides, forming wedge-shaped sediment bodies. They level off very gently. Levees on the southeastern sides are small, if present at all. This characteristic morphology likely results from the process of combined turbidite-contourite deposition. Strong thermohaline currents of the Weddell Gyre entrain particles from turbidity-current suspensions, which flow down the channels, and carry them westward out of the channel where they settle on a surface gently dipping away from the channel. These sediments are intercalated with overbank deposits of high-energy and high-volume turbidity currents, which preferentially flood the left of the channels (looking downchannel) as a result of Coriolis force. In the distal setting of the easternmost channel-levee complex, where thermohaline currents are directed northeastward as a result of a recirculation of water masses from the Enderby Basin, the setting and the internal structures of a wedge-shaped sediment body indicate a contourite drift rather than a channel levee. Dating of the sediments reveals that the levees in their present form started to develop with a late Miocene cooling event, which caused an expansion of the East Antarctic Ice Sheet and an invigoration of thermohaline current activity.

Global compilation of benthic data sets I

Approaches to quantify the organic carbon accumulation on a global scale generally do not consider the small-scale variability of sedimentary and oceanographic boundary conditions along continental margins. In this study, we present a new approach to regionalize the total organic carbon (TOC) content in surface sediments (<5 cm sediment depth). It is based on a compilation of more than 5500 single measurements from various sources. Global TOC distribution was determined by the application of a combined qualitative and quantitative-geostatistical method. Overall, 33 benthic TOC-based provinces were defined and used to process the global distribution pattern of the TOC content in surface sediments in a 1°x1° grid resolution. Regional dependencies of data points within each single province are expressed by modeled semi-variograms. Measured and estimated TOC values show good correlation, emphasizing the reasonable applicability of the method. The accumulation of organic carbon in marine surface sediments is a key parameter in the control of mineralization processes and the material exchange between the sediment and the ocean water. Our approach will help to improve global budgets of nutrient and carbon cycles.