Site characteristics, and major and trace element composition of sediment cores sampled around the Windmill Islands in 1998

To establish a natural background and its temporal and spatial variability for the area around Casey Station in the Windmill Islands, East Antarctica, the authors studied major and trace element concentrations and the distribution of organic matter in marine and lacustrine sediments. A wide range of natural variability in trace metal concentrations was identified between sites and within a time scale of 9 ka (e.g., Ni 5-37 mg/kg, Cu 20-190 mg/kg, Zn 50-300 mg/kg, Pb 4.5- 34 mg/kg). TOC concentrations are as high as 3 wt.% at the marine sites and 20 wt.% at the lacustrine sites, and indicate highly productive ecosystems. These data provide a background upon which the extent of human impact can be established, and existing data indicate negligible levels of disturbance. Geochemical and lithological data for a lacustrine sediment core from Beall Lake confirm earlier interpretation of recent climatic changes based on diatom distribution, and the onset of deglaciation in the northern part of the Windmill Islands between 8.6 and 8.0 ka BP. The results demonstrate that geochemical and lithological data can not only be used to define natural background values, but also to assess long-term climatic changes of a specific environment. Other sites, however, preserve a completely different sedimentary record. Therefore, inferred climatic record, and differences between sites, can be ascribed to differences in elevation, distance from the shore, water depth, and local catchment features. The extreme level of spatial variability seems to be a feature of Antarctic coastal areas, and demonstrates that results obtained from a specific site cannot be easily generalized to a larger area.

Clay mineraology and grain size composition of surface sediments from South Pacific Ocean

The reconstruction of low-latitude ocean-atmosphere interactions is one of the major issues of (paleo-)environmental studies. The trade winds, extending over 20° to 30° of latitude in both hemispheres, between the subtropical highs and the intertropical convergence zone, are major components of the atmospheric circulation and little is known about their long-term variability on geological time-scales, in particular in the Pacific sector. We present the modern spatial pattern of eolian-derived marine sediments in the eastern equatorial and subtropical Pacific (10°N to 25°S) as a reference data set for the interpretation of SE Pacific paleo-dust records. The terrigenous silt and clay fractions of 75 surface sediment samples have been investigated for their grain-size distribution and clay-mineral compositions, respectively, to identify their provenances and transport agents. Dust delivered to the southeast Pacific from the semi- to hyper-arid areas of Peru and Chile is rather fine-grained (4-8 µm) due to low-level transport within the southeast trade winds. Nevertheless, wind is the dominant transport agent and eolian material is the dominant terrigenous component west of the Peru-Chile Trench south of ~ 5°S. Grain-size distributions alone are insufficient to identify the eolian signal in marine sediments due to authigenic particle formation on the sub-oceanic ridges and abundant volcanic glass around the Galapagos Islands. Together with the clay-mineral compositions of the clay fraction, we have identified the dust lobe extending from the coasts of Peru and Chile onto Galapagos Rise as well as across the equator into the doldrums. Illite is a very useful parameter to identify source areas of dust in this smectite-dominated study area.

Age and chemical composition of magmatic rocks from the Belkovsky Island, New Siberian Islands

The study was inspired by information on Paleozoic andesites, dacites, and diabases on the Belkovsky Island in the 1974 geological survey reports used to reconstruct tectonic evolution of the continental block comprising the New Siberian Islands and the bordering shelf. We did not find felsic volcanics or Middle Paleozoic intrusions in the studied area of the island. Igneous rocks are mafic subvolcanic intrusions including dikes, randomly shaped bodies, explosion breccias, and peperites. They belong to the tholeiitic series and are similar to Siberian traps in petrography and trace-element compositions, with high LREE and LILE and prominent Nb negative anomalies. The island arc affinity is due to continental crust contamination of mantle magma and its long evolution in chambers at different depths. K-Ar biotite age (252+/-5 Ma) of magmatism indicates that it was coeval to the main stage of trap magmatism in the Siberian craton at the Permian-Triassic boundary. The terrane including the New Siberian Islands occurred on the periphery of the Siberian trap province where magmatism acted in rifting environment. Magma intruded into semiliquid wet sediments at shallow depths shortly after their deposition. Therefore, the exposed Paleozoic section in Belkovsky Island may include Permian or possibly Lower Triassic sediments of younger ages than it was believed earlier.

Manganese nodules mesozoic deep-sea deposits off some Indonesian Islands

Concretions of manganese have been discovered by the geological expedition to the islands of the Timor group in 1910-1912 in triassic and jurassic deep-sea deposits, on the Island of Timor, and also well developed in similar jurassic deposits on the island of Rotti, and previously, in 1894, the author noticed them in abysmal deposits of the pre-cretaceous probably jurassic Danau formation, occurring in West and East Borneo. On the island of Rotti nodules of manganese were found in several localities in siliceous limestones, marls, siliceous and calcareous clayshales along with concretions and nodules of chert of jurassic age, full of tests of radiolaria.

Ecological investigations in the wadden area off Borkum, East Frisian Islands, Germany

Die Bodentiergemeinschaft des Wattenmeeres ist von Frühjahr bis Herbst eines jeden Jahres durch extrem hohe Dichten von Jungtieren charakterisiert. Die Kenntnisse über die Ansiedlung von fplanktischen Larven im Wattenmeer, sowie die Dynamik postlarvaler Stadien sind aufgrund der üblicherweise verwendeten, großen Siebmaschenweiten gering. Gerade aber diesen Altersstadien kommt möglicherweise eine besondere Stellung im Energiefluß des Wattenmeeres zu. An 5 Stationen (von NWL bis HWL, B1-B5) im Rückseitenwatt der ostfriesischen Insel Borkum wurden 1986 Ansiedlung, räumliche Verteilung, Wachstum, Mortalität und Produktion der Altersklasse 0 von Macoma balthica, Mya arenaria und Cerastoderma edule untersucht. Um die Ansiedlung der planktotrophen Larven dieser Arten zu beschreiben, wurden ihre Dichten in Plankton und Bodenproben miteinander verglichen. Die Untersuchungen zur Dynamik der benthischen Stadien wurden mit zwei in der Probenfläche und der Siebmaschenweite unterschiedlichen Probenserien durchgeführt. Die Drift postlarvaler Stadien wurde durch bodennahe Planktonfänge innerhalb des Eulitorals nachgewiesen. Parallel zu den Untersuchungen an der Endofauna wurden das Vorkommen und die Größe epibenthischer Räuber im Untersuchungsgebiet erfaßt. Die Hauptansiedlung von M. balthica- und M. arenaria-Larven erfolgte nahezu gleichzeitig Ende Mai/Anfang Juni. Die meisten Larven beider Arten gingen an der prielnächsten (tiefsten) Station (B1) zum Bodenleben über, gefolgt von der nächst höher gelegenen Station B2. Während frühe Bodenstadien von M. arenaria nicht im oberen Bereich des Watts (B3,B4) gefunden wurden, ist eine geringfügige Erstansiedlung von M. balthica in diesem Gebiet nicht auszuschließen. Ein die Ansiedlung limitierender Einfluß der relativ dichten Mya arenaria-Siedlung an den Stationen B1 und B2 sowie der Alttiere von M. balthica konnte nicht festgestellt werden. Die Ähnlichkeit des Ansiedlungsprozesses bei beiden Arten, die sich im Zahlenverhältnis Larvenangebot zu Anzahl der ersten Bodenstadien widerspiegelt, kann ein Hinweis auf eine überwiegend passive Ansiedlung der Larven am Boden sein. Der Ort der Hauptansiedlung von C. edule wurde durch den Transekt nicht erfaßt. Die Station B2 war zwar durch ein Herzmuschelfeld charakterisiert, dieses war aber nach zwei Eiswintern nahezu vollständig eliminiert. Der Abundanz der planktischen Larven zufolge war der Hauptansiedlungszeitraum ebenfalls Ende Mai/Anfang Juni. Zu dieser Zeit wurden nur vereinzelt frühe Bodenstadien an den Stationen B1 und B2 gefunden, keine an den Stationen B3 und B4. Während die frühen postlarvalen Stadien von M. arenaria überwiegend am Ort der Ansiedlung blieben, verbreiteten sich die von M. balthica bis in den oberen Bereich des Untersuchungsgebietes (B3-B5). Analog zu der Besiedlung dieser Gebiete durch postlarvale M. balthica wurde die im Verlauf des Untersuchungsjahres stattfindende Kolonisierung der Station B1 durch C. edule ebenfalls postlarvalem Transport zugeschrieben. Demzufolge spielt bei beiden Muschelarten postlarvaler Transport eine wichtige Rolle bei der Besiedlung von Habitaten. Planktonfänge innerhalb der bodennahen Wasserschicht bestätigten, daß im Untersuchungsgebiet M. balthica die am stärksten verdriftende Muschelart war, gefolgt von C. edule. Mortalität, Wachstum, mittlere Biomasse, Produktion und P/B-Verhältnis wurden für M. balthica an den Stationen B1, B3 und B4 sowie für M. arenaria an der Station B1 bestimmt. Wachstum und damit auch Produktion beider Arten erwiesen sich hier - wie an den höher gelegen Stationen (nur M. balthica) - als durch größenselektiven Feinddruck beeinflußt. Der Effekt postlarvalen Transports auf Wachstum wird diskutiert. Übergreifend über die auf Artebene diskutierten Ergebnisse wird die Bedeutung der Dispersion postlarvaler Stadien und die Wirkung epibenthischen Feinddrucks im Wattenmeer erörtert. Der Vergleich postlarvalen Transportes mit der Dispersion planktischer Larvenstadien, der Dispersion von Meiofauna und der Mobilität adulter Stadien der Makrofauna verdeutlicht, daß es sich hierbei um eine Strategie handeln kann, innerhalb eines unvorhersagbaren Biotops freiwerdende Ressourcen zu nutzen und dadurch Konkurrenz zu vermeiden. Es wird die Hypothese aufgestellt, daß Initialansiedlung und Immigration einerseits sowie Feinddruck und Emigration andererseits einen Regelkreis darstellen, der in verschiedenen Teilbereichen des Watts mit unterschiedlicher Geschwindigkeit abläuft.

Biomass and stable isotope composition of plankton in five size fractions along a zonal transect (24°N) from the Canary Islands to Florida in January-March 2011

The spatial variability of biomass and stable isotopes in plankton size fractions in the upper 200 m was studied in a high spatial resolution transect along 24°N from Canary Islands to Florida (January - March 2011) during Leg 8 of the Malaspina-2010 expedition (http://www.expedicionmalaspina.es) to determine nitrogen and carbon sources. Plankton samples were collected by vertical tows of a microplankton net (40 mm mesh size) and a mesoplankton net (200 mm mesh size) through the upper 200 m of the water column. Sampling was between 10:00 and 16:00 h GMT. Plankton was separated into five size fractions (40 - 200, 200 - 500, 500 - 1000, 1000 - 2000 and > 2000 mm) by gentle filtration of the samples by a graded series of nylon sieves (2000, 1000, 500, 200 and 40 mm). Large gelatinous organisms were removed before filtration. Aliquots for each size fraction were collected on pre-weighed glass-fibre filters, dried (60°C, 48 h) and stored in a desiccator before determination of biomass (dry weight), carbon and nitrogen content and natural abundance of stable carbon and nitrogen isotopes ashore. Vertical advection of waters predominated in lateral zones while the central Atlantic (30-70°W) was characterized by a strong stratification and oligotrophic surface waters. Plankton biomass was low in the central zone and high in both eastern and western sides, with most of the variability due to either large (>2000 µm) and small plankton (<500 µm). Carbon isotopes reflected mainly the advection the deep water in lateral zones. Stable nitrogen isotopes showed a nearly symmetrical spatial distribution in all fractions, with the lowest values (delta15N <1per mill) in the central zone, and were inversely correlated to carbon stable isotopes (delta13C) and to the abundance of the nitrogen-fixer Trichodesmium. Diazotrophy was estimated to account for >50% of organic nitrogen in the central zone, and even >30% in eastern and western zones. The impact of diazotrophy increased with the size of the organisms, supporting the wide participation of all trophic levels in the processing of recently fixed nitrogen. These results indicate that atmospheric sources of carbon and nitrogen prevail over deep water sources in the subtropical North Atlantic and that the zone influenced by diazotrophy is much larger than reported in previous studies.