Grain-size and bulk and clay mineralogy of ODP Leg 204 sediments

We present grain size, granulometric statistical parameters, and calcium carbonate content of sediment samples from the summit and east and west flanks of southern Hydrate Ridge (Sites 1244-1250). These data are compared with magnetic susceptibility measurements from the same intervals. Bulk and clay mineralogy from Sites 1244 (east flank), 1247 (west flank), and 1250 (summit) are also presented. The integration of these data allows us to characterize the main sedimentary facies and composition of the Quaternary age sediments from southern Hydrate Ridge.

Interstitial water chemistry, Deep Sea Drilling Project, Leg 96

On Leg 96 of the Deep Sea Drilling Project (DSDP), holes were drilled in Orca and Pigmy basins on the northern Gulf of Mexico continental slope and on the Mississippi Fan. The holes on the fan encountered interbedded sand, silt, and mud deposited extremely rapidly, most during late Wisconsin glacial time. Pore-water chemistry in these holes is variable, but does not follow lithologic changes in any simple way. Both Ca and SO4 are enriched in the pore water of many samples from the fan. Two sites drilled in the prominent central channel of the middle fan show rapid SO4 reduction with depth, whereas two nearby sites in overbank deposits show no sulfate reduction for 300 m. Calcium concentration decreases as SO4 is depleted and Li follows the same pattern. Strontium, which like Li, is enriched in samples enriched in Ca, does not decrease with SO4 and Ca. Potassium in the pore water decreases with depth at almost all sites. Sulfate reduction was active at the two basin sites and, as on the fan, this resulted in calcium carbonate precipitation and a lowering of pore water Ca, Mg, and Li. The Orca Basin site was drilled through a brine pool of 258? salinity. Pore-water salinity decreases smoothly with depth to 50 m and remains well above normal seawater values to the bottom of the hole at about 90 m. This suggests constant sedimentation under anoxic hypersaline conditions for at least the last 50,000 yr.

CaCO3 content, terrigenous components, foraminifera abundance and age of sediment core MD95-2006, Barra Fan, UK

Lithology, lithic petrology, planktonic foraminiferal abundances, and clastic grain sizes have been determined in a 30 m-long core recovered from the Barra Fan off northwest Scotland. The record extends back to around 45 kyr B.P., with sedimentation rates ranging between 50 and 200 cm/kyr. The abundance of ice-rafted debris indicates 16 glacimarine events, including temporal equivalents to Heinrich events 1-4. Enhanced concentrations of basaltic material derived from the British Tertiary Province suggest that the glacimarine sediments record variations in a glacial source on the Hebrides shelf margin. Glacimarine zones are separated by silty intervals with high planktonic foraminifera concentrations that reflect an interstadial circulation regime in the Rockall Trough. The results suggest that the last British Ice Sheet fluctuated with a periodicity of 2000-3000 years, in common with the Dansgaard-Oeschger climate cycle.

Composition of sediments from the north-west African continental margin

Entlang dreier Profile vom NW-afrikanischen Kontinentalrand wurden Oberflächensedimente aus Wassertiefen zwischen 39m und 1514m auf ihre Zusammensetzung der Sandfraktion, auf ihre Gehalte an Karbonat und organischer Substanzen sowie auf ihre mineralogische Zusammensetzung hin untersucht. 1) Die auf dem Schelf und dem oberen Hang abgelagerten Sedimente (<500m) zeichnen sich durch hohe Sandgehalte (>70%) und durch hohe Grob/Fein-Verhältnisse aus. Unterhalb dieses Bereiches nimmt der Einfluß von Strömungen, die die Ablagerung von wesentlichen Mengen an Feinmaterial oberhalb 500m verhindern, ab, wie die starke Abnahme des Sandgehaltes, des Quarz/Glimmer und des Grob/Fein-Verhältnisses zeigen. Die Sedimente aus diesen Wassertiefen werden zum großen Teil aus Partikeln der Siltfraktion aufgebaut. Mit zunehmender Tiefe ist auch eine Zunahme der Tonfraktion zu beobachten, wobei höhere Tonanteile (>10%) erst in Tiefen unterhalb von 1200m auftreten. 2) Die quantitative Komponentenanalyse der Sandfraktion zeigt, daß der karbonatische Anteil fast ausschließlich biogener Herkunft ist. Er besteht zum wesentlichen Teil aus planktonischen Komponenten, vorwiegend Foraminiferen und mengenmäßig nur sehr untergeordnet auftretenden Pteropoden. Das opalkieselige Plankton (Diatomeen, Radiolarien) ist nur in geringen Mengen in den untersuchten Proben vorhanden. Auch das Benthos stellt nur eine untergeordnete Komponente der Sandfraktion dar. Vor allem der Anteil von Foraminiferen und Mollusken nimmt mit zunehmender Wassertiefe relativ deutlich ab. Die übrigen benthonischen Komponenten sind im Sediment nur in geringen Anteilen vertreten. 3) Hauptsedimentbildner im Profil Nouakchott sind die nichtbiogenen, terrigen-detritischen Sandkomponenten. Sie bestehen vorwiegend aus Quarz und mit zunehmender Wassertiefe aus Kotpillen bzw. Kotpillenaggregaten. Je nach Tiefe treten vor allem Glimmer (>1000m) und Glaukonit (<800m) hinzu. Die restlichen Komponenten treten nur gelegentlich und in äußerst geringen Mengen im rezenten Oberflächensediment auf. 4) Quarz wird als Windstaub mit dem NE-Passat und vor allem durch den "Harmattan" aus der Sahara heraustransportiert und vorwiegend über dem Schelfbereich sedimentiert. Windstaubmaterial besteht primär weitgehend aus Siltkorngrößen, die vor Nouakchott über die Schelfkante hinaustransportiert werden und zu einer Grobsiltanreicherung am mittleren Hang führen. 5) Das Verhältnis zwischen den karbonatischen Biogenkomponenten und den nichtbiogenen Partikeln spiegelt sich deutlich in der Karbonatverteilung sowohl des Gesamtsedimentes als auch der Sandfraktion wider. Relativ hohe Karbonatgehalte vor Cap Leven im Norden stehen sehr geringen Anteilen von Nouakchott gegenüber. Mit zunehmender Wassertiefe ist eine deutliche Abnahme des Karbonatanteils zu verfolgen. 6) Die Tatsache, daß das Profil Cap Blanc im Bereich des ganzjährigen Auftriebs liegt, spiegelt sich nicht in der Zusammensetzung der Sandfraktion wider. Südlich der Zone des ganzjährigen Auftriebs weisen verschiedene Parameter (Radiolarien, Diatomeen, Verhältnis von Radiolarien zu planktonischen Foraminiferen, Benthos/Plankton-Verhältnis der Foraminiferen) trotz abnehmender Auftriebsintensität eher steigende Werte auf. Dies ist wesentlich auf eine infolge des Nährstoffeintrages durch Flußzufuhr bedingte Verschiebung der maximalen Primärproduktion weit in südliche Richtung zurückzuführen. 7) In den aufgeführten Parametern zeigen sich von Profil zu Profil sehr deutliche fazielle Unterschiede, obwohl der großklimatische Hintergrund im gesamten Untersuchungsgebiet etwa gleich ist. Vor Cap Leven bildet sich eine Fazies, die im wesentlichen aus planktonischen Foraminiferen besteht, während das Sediment vor Nouakchott zum überwiegenden Teil aus nichtbiogenen Komponenten aufgebaut wird. Im Übergangsbereich vor Cap Blanc bildet sich eine Mischfazies, die keinerlei Prägung durch das Auftriebsgeschehen erhält. Die Ursachen dieser faziellen Unterschiede werden auf fehlenden Terrigeneinfluß vor Cap Leven einerseits und hohe Terrigenanlieferung vor Nouakchott andererseits zurückgeführt. 8) Die Zusammensetzung und Verteilung der rezenten Grobfraktionssedimente am Kontinentalrand vor Nw-Afrika wird somit im wesentlichen als Ergebnis einer Überprägung der Biogenanlieferung durch nichtbiogene Komponenten angesehen. Wesentlicher steuernder Faktor ist demnach das hier vorherrschende Windsystem.

Heavy and light minerals in turbidites from DSDP Hole 19-183, the Aleutian abyssal plain

The Aleutian abyssal plain is a fossil abyssal plain of Paleogene age in the western Gulf of Alaska. The plain is a large, southward-thinning turbidite apron now cut off from sediment sources by the Aleutian Trench. Turbidite sedimentation ceased about 30 m.y. ago, and the apron is now buried under a thick blanket of pelagic deposits. Turbidites of the plain were recovered at site 183 of the Deep Sea Drilling Project on the northern edge of the apron. The heavy-mineral fraction of sand-sized samples is mostly amphibole and epidote with minor pyroxene, garnet, and sphene. The light-mineral fraction is mostly quartzose debris and feldspars. Subordinate lithic fragments consist of roughly equal amounts of metamorphic, plutonic, sedimentary, and volcanic grains. The sand compositions are arkoses in many sandstone classifications, although if fine silt is included with clay as matrix, the sand deposits are feldspathic or lithofeldspathic graywacke. The sands are apparently first-cycle products of deep dissection into a plutonic terrane, and they contrast sharply with arc-derived volcanic sandstones of similar age common on the adjacent North American continental margin. The turbidite sands are stratigraphically remarkably constant in composition, which indicates derivation from virtually the same terrane through a time span approaching 20 m.y. Comparison of Aleutian plain data with the compositions of coeval sedimentary rocks from the northeast Pacific margin shows that the Kodiak shelf area includes possible proximal equivalents of the more distal turbidites. Derivation from the volcaniclastic Mesozoic flysch of the Shumagin-Kodiak shelf is unlikely; more probably the sediments were derived from primary plutonic sources. The turbidites also resemble deposits in the Chugach Mountains and the younger turbidites of the Alaskan abyssal plain and could conceivably have been derived from the coast ranges of southeastern Alaska or western British Columbia. The Aleutian plain sediment most likely was not derived from as far south as the Oregon-Washington continental margin, where coeval sedimentary deposits are dominantly volcaniclastic.

Slope stability analyses based on sediment cores of the Ligurian Margin, Southern France

Submarine slope failures of various types and sizes are common along the tectonic and seismically active Ligurian margin, northwestern Mediterranean Sea, primarily because of seismicity up to ~M6, rapid sediment deposition in the Var fluvial system, and steepness of the continental slope (average 11°). We present geophysical, sedimentological and geotechnical results of two distinct slides in water depth >1,500 m: one located on the flank of the Upper Var Valley called Western Slide (WS), another located at the base of continental slope called Eastern Slide (ES). WS is a superficial slide characterized by a slope angle of ~4.6° and shallow scar (~30 m) whereas ES is a deep-seated slide with a lower slope angle (~3°) and deep scar (~100 m). Both areas mainly comprise clayey silt with intermediate plasticity, low water content (30-75 %) and underconsolidation to strong overconsolidation. Upslope undeformed sediments have low undrained shear strength (0-20 kPa) increasing gradually with depth, whereas an abrupt increase in strength up to 200 kPa occurs at a depth of ~3.6 m in the headwall of WS and ~1.0 m in the headwall of ES. These boundaries are interpreted as earlier failure planes that have been covered by hemipelagite or talus from upslope after landslide emplacement. Infinite slope stability analyses indicate both sites are stable under static conditions; however, slope failure may occur in undrained earthquake condition. Peak earthquake acceleration from 0.09 g on WS and 0.12 g on ES, i.e. M5-5.3 earthquakes on the spot, would be required to induce slope instability. Different failure styles include rapid sedimentation on steep canyon flanks with undercutting causing superficial slides in the west and an earthquake on the adjacent Marcel fault to trigger a deep-seated slide in the east.