Sedimentology on cores off Filchner Shelf Ice, Weddell Sea, Antarctica

The sediments of 14 box cores and 7 gravity cores, mainly taken directly in front of the Filchner(-Ronne) ice shelf northwest of Berkner Island (Weddell Sea), allowed to distinguish six sediment types. On the one hand,the retreat of the at first grounded and then floated ice from the last glacial maximum is documented. On the other hand,the sediments give an insight into extensive Holocene sediment deposition and remobilization northwest of Berkner Island. The ortho till was deposited directly by the grounded ice sheet and is lacking any marine influence. After floating of the ice shelf, partly very weIl stratified, partly unstratified, non-bioturbated paratill is deposited beneath the ice shelf. Lack of IRD-content in the paratill immediately above the orthotill indicates freezing at the bottom of the ice, at least for a short period after the ice became afloat. The orthotill and paratill contain small amounts of fragmented Tertiary diatoms, which allow the conclusion, that glacial-marine sediments in the accumulation area of the Ronne ice shelf will be eroded and later deposited by ice in the investigation area. Starting of bioturbation and therefore change in sedimentation from paratill to bioturbated paratill,is caused by the retreat of the ice shelf to its actual position. Isostatic uplift of the sea-bed after the Ice Age causes minor water depths with higher current velocities. The fine-fraction is eroding and mean particle-size will increase. Maybe, also isostatic uplift is responsible for repeated great advances of the floated ice shelf as shown in an erosional horizon in some cores containing bioturbated paratill. Postglacial sediment-thicknesses exceed 3 m. Assuming floating of the ice 15.000 YBP, accumulation rates reach nearly 20cm/lOOO years. Following the theories about sediment input in front of wide ice shelves, this was not expected. In the shallower water depths of Berkner Bank, the oscillations of the ice shelf are recorded in the sediments. Sorting and redistribution by high current velocities from beneath the ice up to the calving line, lead to the deposition of the weIl to very weIl sorted sandy till. In front of the calving line the finer fraction will settle down. Remobilization is possible by bioturbation and increasing current-velocity. According to the intensity of mixing of the sandy till with the fine fraction, modified till or muddy till results.

Investigations on two sediment cores from the Arctic Ocean

During the "RV Polarstem"-Expedition ARK VIII/2 sediment samples were obtained at the continental slope of NW-Spitsbergen. Detailed sedimentological and geochemical analysis were carried out at two undisturbed box cores (PS2122-1GKG, PS2123-2GKG) as well as two gravity cores (PS2122-1SL, PS2123-2SL). The following parameters were deterrnined: Organic carbon, nitrogen and carbonate contents, hydrogen index, stable isotopes, ice rafted debris, grain-size distribution and biogenic opal. The main objective of this study was the reconstruction of paleoenvironmental changes off the northwest coast of Spitsbergen during the last glacial/interglacial-cycle, i.e., during the last about 128.000 years. The results of the investigations can be summarized as follows: - During isotope stage 1 (Holocene) and 5.5 (Eemian Interglacial), light stable isotopes (d180: 3.4-2 %o; d13C: 0.26-0.5 %o), increased bioturbation, high content of planktonic foraminifera and biogenic opal and low quantity of ice-rafted material, indicate seasonally ice-free conditions along the northwest coast due to the intfluence of the Westspitsbergen Current. - Additionally, the sediment characteristics of the middle of isotope stage 2 (Last Glacial Maximum) and at the end of stage 3 confirms an inflow of warmer Atlantic water. The highest production of planktonic and benthic foraminifera (N. pachyderma sin., Cassidulina teretis) (CaC03: 10 %) may reflect the expansion of the 'Whalers Bay'-Polynya as a result of the influence of the Westspitsbergen Current. Presumably, occasionally open-ice conditions provide sufficient precipitation to buildup the Svalbard/Barents Ice Sheet. - The time intervals for the glacier advances on Svalbard given by Mangerud et al. (1992), can be correlated with increased accumulation of ice-rafted material in the sediments at the northwest coast of Spitsbergen. Especially during isotope stage 4 and at the beginning of the Last Glacial Maximum (isotope stage 2), a drastically increased supply of coarse terrigenous material occurs. The high accumulation rate (0.18-0.21 g/cm**2/ka) of terrigenous organic carbon is indicated by high C/N ratios (until 16) and low hydrogen index (50 mg HC/gC). In constrast to deep sea sediments in the Fram-Strait (Hebbeln 1992), the glacier advance between 118.000 and 108.000 years B.P. ist documented in the continental slope sediments. - At the end of the Weichselian ice age, the deglaciation at the northwest coast starts with a typical melt-water signal in the stables isotope record (d18O: 3.5 %o; d13C: -0.16 %o) and high contents of gravel (6-13 %). The signal can be assigned to an event at the westcoast of Spitsbergen (core NP90-39), dated to 14.500 years B.P. (Andersen et al. 1993).

Settlement characteristics of quartz grains on certain sediment surface forms of tidal beaches along the Baltic and Wadden Sea

Sind in einem Sediment, das unter dem Einfluß einer Strömung abgelagert wurde, richtungsanzeigende Indikatoren vorhanden, so werden sie je nach den momentanen Bedingungen, die zur Zeit der Sedimentation herrschten, ein mehr oder weniger gutes Abbild der Strömungsverhältnisse liefern. Zahlreich sind Strömungsanzeiger organischen Ursprungs, wie z. B. Molluskenschalen u. a. Doch auch anorganische Partikel in Psephiten und Psammiten lassen häufig in ihrer Lagerung eine Abhängigkeit von der Strömungsrichtung erkennen: sie sind "geregelt". Die Autoren der verschiedenen Arbeiten, in denen Regelungen in klastischen Sedimenten untersucht wurden, gingen von der Tatsache aus, daß viele Sedimentpartikel statistisch gesehen keine Kugelform, sondern eine längliche Gestalt besitzen. Die langen Achsen dieser länglich geformten Sedimentkörner werden im folgenden als "Langachsen" bezeichnet. In Sanden sind es vor allem Quarzkörner von annähernd zylindrischer oder ellipsoidischer Form ("Langquarze"), die geeignet sind, durch die Lage ihrer Langachsen strömungsbedingte Regelungen anzuzeigen. Mit der Orientierung solcher Langquarze in marinen und fluviatilen Sanden haben sich bisher vorwiegend amerikanische Autoren befaßt. So untersuchten z. B. Dapples & Rominger (1945) die Sandsohle eines künstlichen Gerinnes. Sie stellten fest, daß die Hauptorientierungsrichtung der Langquarze mit der Strömungsrichtung des fließenden Wassers zusammenfiel. Dabei zeigte das spitze Ende tropfenförmiger ("polarer") Quarze stromab und das stumpfe Ende stromauf. Nanz (1955) maß die Langachsenrichtungen von Langquarzen in Sanden des nassen und trockenen Strandes von Texas und Florida und fand, daß sich diese Achsen vorwiegend parallel zur Auf- und Ablaufrichtung der Wellen und damit senkrecht zum Streichen der Strandlinie einregeln. Curray (1956 b) beobachtete die gleiche Regelung. Er wies ferner darauf hin, daß in Strandwällen und Strandhaken die bevorzugte Richtung der Langquarze senkrecht zum Streichen des Sedimentkörpers liegt. Zahlreiche weitere Autoren beschäftigten sich ebenfalls mit den Fragen der Langquarzregelung, so Schwarzacher (1951), Griffith & Rosenfeld (1953), Vollbrecht (1953), Rusnak (1956), Wendler (1956), Sriramadas (1957). Ganz allgemein war das Ergebnis aller dieser Untersuchungen, daß die aus einer Strömung abgelagerten Langquarze eine Regelung parallel zur Strömungsrichtung zeigen. Eigene Untersuchungen und Überlegungen ergaben, daß die bisher veröffentlichten Ergebnisse und die an sie angeschlossenen Vorstellungen z. T. bestätigt werden können, jedoch z. T. auch erheblich modifiziert werden müssen.

Mineralcomposition of beach sediments from the area "Fähre Großenbrode-Kliff Wulfen" on Fehmarn

Um die Insel Fehmarn und an der Nordküste Wagriens wurden rund 2500 Strand-, Flachwasser- und Seesandproben zum Erkennen der Materialtransportwege sedimentpetrographisch untersucht. Für die Schwermineralbestimmung wurde hauptsächlich die Fraktion 0,2-0,1 mm herangezogen, da diese für die vorliegenden Sedimente charakteristisch ist. Da die Mineralzusammensetzung der Sedimente im gesamten Untersuchungsgebiet gleich ist, also nirgends örtlich sog. Leitminerale zugeführt werden, wurden bei der Auswertung der Analysenergebnisse die hydrographischen Verhältnisse der westlichen Ostsee und die Abhängigkeit des Sedimentes von der Kraft des bewegten Meerwassers beachtet. Bezüglich der Abhängigkeit des transportierten Materials von der Wasserkraft werden drei voneinander abweichende Systeme, nämlich der Strand, die Brandungszone und das tiefere Wassergebiet, erkannt. Am Strand ist die angewandte Untersuchungsmethode sowohl an langgestreckten Küsten als auch in stark untergliederten Ufergebieten zum Erkennen der Sandwanderbahnen geeignet. Erosion und Neuzuführung von Material auf dem Transportwege zeigen das gleiche mineralische Bild, und eine Entscheidung, welcher dieser beiden Fälle tatsächlich vorliegt, kann nur im Gelände getroffen werden. Die Korngrößenanalyse allein ist zur Beantwortung vorliegender Fragestellungen nicht brauchbar, weil durch gegebene hydrographische Bedingungen die Korngröße in Transportrichtung sowohl abnehmen als auch zunehmen kann. In Strandgebieten mit veränderter natürlicher Beschaffenheit der Sedimente und an Küsten mit ausgedehnten vorgelagerten materialliefernden Abrasionsflächen ist die Grenze der Methode aufgezeigt. Höfte, Haken und Sandinseln zeigen jeweils typische mineralische Zusammensetzungen ihres Strandes, aus welchen die Entstehung der betreffenden Anlandungsformen abgeleitet werden kann. Quer über die Brandungszone weisen die Sedimente auf engem Raum wechselnde Mineralzusammensetzung auf, aus der auf die örtlichen hydrographischen Verhältnisse geschlossen werden kann. Zum Vergleich sedimentpetrographischer Ergebniswerte sind nur Sande, die unter gleichen Ablagerungsbedingungen entstanden sind, geeignet. Zum Erkennen der Materialwanderwege wurden entweder Sandproben von den Riffkämmen oder aus den Rinnen zwischen zwei Sandanhäufungszonen untersucht. In beiden Fällen wurden die Transportrichtungen erkannt. In Gebieten, in denen die Strandsanduntersuchungen negativ verliefen, ließen die Riffsandproben Schlüsse auf die Materialschüttungsrichtungen zu. An exponierten Küsten mit mehreren wirksamen Windrichtungen darf jedoch nicht von dem einen auf das andere Wandersystem geschlossen werden. Eine Umkehr der Materialvertriftung zwischen Flachwasser und Strand kann vorliegen. Im tieferen Wasser ist es möglich, mit gleicher Methode unter Berücksichtigung der Morphologie des Meeresgrundes die Materialschüttungsrichtung zu erkennen. Zur Sedimentuntersuchung auf Linienprofilen sind nur Proben gleicher Wassertiefe geeignet; die Sonderung des Materials nach der Tiefe muß beachtet werden. Aus den ermittelten sedimentpetrographischen Werten lassen sich eine Reihe von Beziehungen ablesen, die zur Deutung der Mineralgesellschaft und für die Auswertung der Untersuchungsergebnisse herangezogen werden können. Als regionales Ergebnis der vorstehenden Untersuchung kann eine Karte der Küsten Fehmarns und Nordoldenburgs vorgelegt werden, in der die Sandwanderungswege am Strand, in der Flachwasserzone und in den daran anschließenden tieferen Wassergebieten dargestellt sind.