Texture, geochemistry, isotope composition, petrography and epoch at DSDP Site 93-603

Abundant Fe-Mn carbonate concretions (mainly siderite, manganosiderite, and rhodochrosite) were found in the hemipelagic claystones of Site 603 on the eastern North American continental rise. They occur as nodules, micronodules, or carbonate-replaced burrow fills and layers at a subbottom depth of between ~ 120 (Pliocene) and 1160 m (Albian-Cenomanian). In general, the Fe-Mn carbonate concretions form from CO3- produced by the microbiological degradation of organic matter in the presence of abundant Fe + or Mn + and very low S- concentrations. However, there is also some evidence for diagenetic replacement of preexisting calcite by siderite. The carbon isotope composition of diagenetic Fe-Mn carbonate nodules is determined by CO2 reduction during methanogenesis. Carbonate nodules in Cretaceous sediments at sub-bottom depths of 1085 and 1160 m have distinctly lower d13C values (- 12.2 and - 12.9 per mil) than Neogene siderites, associated with abundant biogenic methane in the pore space (-8.9 to 1.7 per mil between 330 and 780 m depth). Since no isotopic zonation could be detected within individual nodules, we assume that the isotopic composition reflects more or less geochemical conditions at the present burial depth of the carbonate nodules. Carbonates did not precipitate within the zone of sulfate reduction (approximately 0.01 to 10 m), where all of the pyrite was formed. The oxygen isotope composition indicates precipitation from seawater-derived interstitial waters. The d18O values decrease with increasing burial depth from + 5.1 to - 1.2 per mil, suggesting successively higher temperatures during carbonate formation.

Physical properties of deep sea sediments

Erstmals quantitativ bearbeitete Rutschungen aus dem Tiefseebereich des äquatorialen Ostatlantiks liegen auf Hängen von 0,4 Grad und 0,7 Grad - das ist sehr viel flacher als die für statische Rutschungsauslösung benötigte kritische Hangneigung (14 Grad bis 16 Grad ). Im Gegensatz zu Flachwassergebieten kann bei Wassertiefen von über 4000 m natürlich der Einfluß von Wellenwirkung und Tidenhub auf die Hangstabilität vernachlässigt werden. Die Sedimentationsraten sind in diesem Bereich zur Bildung eines Porenwasserüberdruckes vielfach zu niedrig. Nach den Hangstabilitätsanalysen bilden hier Erdbeben den wirksamsten Auslösemechanismus für die Rutschungen. Dies gilt auch für Rutschungen an den Kontinentalrändern von Nordwest- und Westafrika sowie für das europäische Nordmeer und für Rutschungen im nördlichen Fidji-Becken. Das Alter der besonders gut datierten Rutschungen vom nordwestafrikanischen Kontinentalrand und der Tiefsee des äquatorialen Ostatlantiks schwankt zwischen 16,000 J.v.h. und 18,000 J.v.h. sowie etwa 130,000 J.v.h.. Es handelt sich dabei um Phasen des Beginns besonders starker Meeresspiegelschwankungen. Ein Vergleich der Meeresspiegelkurve mit dem Alter älterer Rutschungen zeigt ebenfalls eine Parallele mit Zeiten von Regressionen und Transgressionen. Durch die Meeresspiegelschwankungen werden isostatische Vertikalbewegungen des Tiefseebodens von bis zu 30 m bewirkt, die Spannungen in den Lithosphärenplatten erzeugen. Sie allein sind jedoch nicht groß genug, um Brüche in intakten Plattenbereichen zu verursachen. Entlang alter, ehemals aktiver Transform-Bruchzonen (Fracture Zones) können jedoch die aufgebauten Spannungen eher wieder abgebaut werden. Dabei entstehen kleinere Erdstösse und führen zur Auslösung von Rutschungen. Ein Vergleich der Verbreitung von Transform-Störungen und Rutschungen vor Norwegen, Nordwest- und Westafrika sowie vor dem südlichen Afrika zeigt, daß in diesen Gebieten Rutschmassen tatsächlich besonders häufig entlang und in der Verlängerung von Fracture Zones auftreten. Modellrechnungen, die mit typischen Werten für Hangwinkel (0,5 Grad bis 3 Grad) von Tiefseeböschungen und passive Kontinentalränder sowie für häufig ermittelte Scherfestigkeitsgradienten im Sediment (0,5 kPa/m bis 1,7 kPa/m) durchgeführt wurden, ergaben, daß in Gebieten mit normal konsolidierten Sedimenten (ohne Porenwasserüberdruck) nur Erdbeben Rutschungen ausgelöst haben können.

Grain size distribution and percentiles of the sand component from sediments obtained in the southern Great Belt, Baltic Sea

Im Sedimentationsraum der südwestlichen Ostsee verdient der nordöstliche Teil der Kieler Bucht besonderes Interesse. Dort öffnet sich die wichtigste Verbindung zwischen Ostsee und Nordsee. Von den Austauschvorgängen, durch welche diese Meeresräume aufeinander Einfluß nehmen, ist gerade jenes Gebiet entscheidend betroffen. Die Beobachtung der Dynamik des Austausches, die Beobachtung der Transportlast, welche von den Wassermassen bewegt wird, und schließlich auch die Beobachtung der Beziehungen, welche sich zwischen dem Zusammentreffen von Wassermassen unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften und der Sedimentbildung ergeben, läßt deshalb vor allem dort wesentliche Hinweise zum Verständnis der Sedimentationsvorgänge in der südlichen Ostsee erhoffen. In der vorliegenden Arbeit wurden an 49 Durchschnittsproben die Korngrößenverteilungen und Schwermineralgehalte von Sedimenten aus dem Südausgang des Großen Beltes untersucht. 1. Es wurden sechs in sich morphologisch etwa gleichwertige Gebiete ausgegliedert, die jeweils durch Sedimente mit ähnlichen Korngrößenverteilungen ausgezeichnet sind. Nach Lage, Typ und genetischer Ausdeutbarkeit fügen sich diese Gebiete dem von O. PRATJE (1939, 1948) gegebenen Modell der Sedimentationszonen gut ein. 2. Innerhalb dieser Gebiete ergibt sich für Sande in mehr als 20 m Wassertiefe südwärts gerichteter Transport. Oberhalb dieser Tiefe läßt sich stellenweise nordwärts gerichteter Transport nachweisen. 3. Der Schwermineralgehalt der Sedimente bleibt immer unter zwei Prozent. Die höchsten Anteile (1,7 bzw. 1,9%) werden in den Sedimenten der Tiefen Rinne und der ufernahen Bereiche des Großen Beltes angetroffen. 4. Die Korngrößenverteilungen der Sedimente werden nach der Lage der Modi in bis zu drei (Kies-, Sand-, Silt-) Komponenten zerlegt. Die Beteiligung der Silt-Komponente wird entscheidend von der Salzgehaltssprungschicht beeinflußt. 5. Es bestehen offensichtlich Zusammenhänge zwischen der Schlicksedimentation und der Salzgehaltsschichtung auch in der weiteren südlichen Ostsee.

(Table 1) Composition of bottom sediments and pore waters from the West Africa shelf

Organic and mineral phosphorus (P_org and P_min) have been determined in pore waters of terrigenous, biogenous, as well as weakly phosphatic and phosphatic sediments from the shelf of the West Africa (in 30 samples). Concentrations of P_min in the pore waters have been examined in close relation to grain size and chemical composition (amounts of P and N_org) of solid phase of the sediments. It has been demonstrated that among sands and coarse silts, maximum concentrations of P_min (up to 1.7 mg/l) in the pore waters have been observed in weakly phosphatic and phosphatic sediments rich in organic matter of the highly productive shelf of the Southwest Africa. Concentrations of P_min in the pore waters are most clearly associated with contents of N_org in the solid phase of the sediments (correlation coefficient R = 0.71) and P_org in the pore waters (R = 0.78).

(Table 1) Bulk and grain density, porosity, and p- and s-wave velocity characteristics of ODP Hole 163-990A sediments

Seismic velocities in rocks are influenced by the properties of the solid, the pore fluid, and the pore space. Cracks dramatically affect seismic velocities in rocks; their influence on the effective elastic moduli of rocks depends on their shape and concentration. Thin cracks (or fractures) substantially lower the moduli of a rock relative to the effect of spherical voids (or vesicles), and lower moduli are reflected by lower P- and S-wave velocities. The objective of this research is to determine the types and concentrations of cracks and their influence on the seismic properties of subaerially erupted basalts drilled from Hole 990A on the Southeast Greenland margin during Ocean Drilling Program Leg 163. Ellipsoidal cracks are used to model the voids in the rocks. The elastic moduli of the solid (grains) are also free parameters in the inverse modeling procedure. The apparent grain moduli reflect a weighted average of the moduli of the constituent minerals (e.g., plagioclase, augite, and clay minerals). The results indicate that (1) there is a strong relationship between P-wave velocity and porosity, suggesting a similarity of pore shape distributions, (2) the distribution of crack types within the massive, central region of aa flows from Hole 990A is independent of total porosity, (3) thin cracks are the first to be effectively sealed by alteration products, and (4) grain densities (an alteration index) and apparent grain moduli of the basalt samples are directly related.

Tabelle II. Anzahl der bestimmten Knochen und Knochenbruchstücke von Barsbek

Frühgeschichtliche Funde von Haustieren sind im norddeutschen Raum recht selten, wie eine Zusammenstellung der bisher erschienenen Literatur zeigt. Gehl (1930) nahm eine erste Bearbeitung stein- und eisenzeitlicher Hunde vor, die eine recht große Übereinstimmung zu gleichaltrigen Tieren Dänemarks aufwiesen. Studien neolithischer Tierknochen aus dem Satrupholmer Moor von Herre (1949) erbrachten ihre besondere Wichtigkeit für Fragen der Abstammung des Hausrindes. Die Tierreste von Haithabu, die z. Z. im Institut für Haustierkunde der Universität Kiel bearbeitet werden, entstammen Schichten des 8. bis 14. Jahrhunderts. Gleichaltrige Reste aus dem mittelalterlichen Hamburg wurden von Herre (1950) eingehend analysiert. Diese kurze Übersicht läßt deutlich werden, daß aus den Jahrhunderten um Christi Geburt aus unserem Raum nichts bekannt ist. Es war daher außerordentlich erfreulich, daß bei Grabungen in der Nähe von Barsbek 544 Knochenreste aus jener Zeit geborgen wurden. Sie helfen somit, eine große Lücke in unserem Wissen über die damalige Haustierwelt in Norddeutschland zu schließen.