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.

Oxygen isotope composition of planktonic foraminifer Globigerinoides ruber in sediment core GeoB1413 from the eastern edge of the South Atlantic central gyre

Die Paläozeanographie versucht die Klimageschichte des Quartärs zu rekonstruieren und die Zusammenhänge zwischen Klimaänderungen und ozeanischer Zirkulation besser zu verstehen. Ein wichtiges Hilfsmittel stellen die planktischen Foraminiferen dar. Die Analyse planktischer Foraminiferengemeinschaften hat gezeigt, daß die Verbreitung dieser Protozoa durch die Umweltbedingungen in den Oberflächenwasserströmen bestimmt wird (BoLTOVSKOY, 1969; CIFELLI& BENIER, 1976; OTIENS, 1991). Durch ihre Ablagerung und Erhaltung am Meeresboden speichern sie diese Informationen und bilden einen Indikator für Wassermassen und Oberflächenwassertemperaturschichtung. Zeitliche und räumliche Veränderungen der Faunenvergesellschaftungen und der Verhältnisse stabiler Sauerstoff- und Kohlenstoffisotope einzelner Foraminiferenarten haben damit einen maßgeblichen Beitrag zur Kenntnis der spätquartären Temperatur- und Zirkulationsänderungen der Oberflächenströme geliefert (SHACKLETON & OPDYKE, 1973; BE et al., 1976; RUDDIMAN & McooYRE, 1976; VINCENT & BERGER, 1981; CLIMAP, 1981; RA VELO et al., 1990). Mit Hilfe der planktischen Foraminiferen soll diese Arbeit einen Beitrag zur Rekonstruktion der spätquartären Ozeanographie des Südatlantiks liefern. Die Oberflächenströme des Südatlantiks sind das Bindeglied im Wärmeaustausch zwischen niederen und hohen Breiten. Durch den Südäquatorialstrom (SEC) werden warme Wassermassen, die sich aufgrund der hohen Sonneneinstrahlung im tropischen Atlantik gebildet haben, in den Nordatlantik transportiert. Die Wärme wird im Nordatlantik unter Bildung des Nordatlantischen-Tiefenwassers (NADW) an die Atmosphäre abgegeben. Durch dieses Ereignis wird maßgeblich das nordeuropäische Klima beeinflußt (BROECKER & DENTON, 1989). Die Intensität des SEC wird durch den saisonal variierenden SE-, NE-Passat gesteuert, der hauptsächlich durch die Präzession der geneigten Erdachse bzw. durch die Insolation auf der Nordhalbkugel kontrolliert wird (Mc OOYRE et aI., 1989; MOLFINO & Mc INTYRE, 1990). Der SEC fließt entlang des Äquators von Ost nach West und kalte, nährstotfreiche, tiefere Wassermassen (Südatlantisches-Zentralwasser (SACW)) steigen vor allem im Osten auf und erzeugen das hochproduktive äquatoriale Auftriebsgebiet. Im Osten ist der Temperaturgradient in der Wassersäule steiler, und die Thermoklinentiefe nimmt von Ost nach West zu. Die Lage der Thermokline ist damit ein wesentlicher Faktor, der den Wärmehaushalt im Atlantik mitbestimmt. So wird z. B. im äquatorialen Auftriebsgebiet und im Auftriebsgebiet des küstennahen Benguela-Stroms, wo die Thermoklinentiefe durch aufsteigende kalte Wassermassen gering ist, eine Wärmezunahme von 100 W/qm im Wärmehaushalt erreicht (PETERSON & STRAMMA, 1991). Zur spätquartären Rekonstruktion des Wärmeflusses und der Oberflächenzirkulation im Südostatlantik ist es daher wichtig, auch die zeitlichen und räumlichen Veränderungen tieferer Wasserschichten (bis 300 m) zu erfassen.

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.

Grain size and heavy mineral analysis of Sander in Schleswig-Holstein, Germany

Die Sandergebiete sind von 5 Zentren her geschüttet, den Gletschertoren bei Flensburg, Frörup/Översee, Idstedt/Lürschau, Schleswig, Owschlag. Die Körnung der Schmelzwassersande nimmt mit zunehmender Entfernung von den Gletschertoren zunächst schnell, von Medianwerten über 1 mm auf Medianwerte um 0,4 mm in 10 km, dann langsam bis auf Medianwerte unter 0,2 mm in 30 km Entfernung ab. Sortierung und Symmetrie der Sande steigen entsprechend. Aus den Kornverteilungen lassen sich die Fließgeschwindigkeiten bei der Ablagerung ablesen. Sie sind geringer gewesen, als es die mächtigen und verbreiteten Akkumulationen erscheinen lassen. Bereits in 6 km Entfernung vom Eisrand flossen die Schmelzwässer als träge Bäche (0,3 m/sec) ab. In den Gletschertoren traten stoßweise extreme Fließgeschwindigkeiten auf, waren aber nur in geringem Maße am Gesamtaufbau der Sander beteiligt. Die Verbreitung der Würmsande paßt sich den Formen einer älteren Landschaft an. Sie läßt sich im behandelten Gebiet mit Hilfe der Schwermineralanalyse deutlich gegenüber den rißzeitlichen Ablagerungen abgrenzen, da die Verteilungen in den verschiedenaltrigen Sedimenten unterschiedlich sind. Vor Allem das Hornblende/Epidotverhältnis (Hornblendezahl nach STEINERT) ist ein gutes Kriterium. Da rißzeitliche Ablagerungen von den Schmelzwässern aufgearbeitet wurden, und zudem die Hornblenden im Laufe des Transportes stark abrollen, verwischen sich die Unterschiede in weiter Entfernung vom Eisrand. Schmelzwassersande der Würmvereisung sind vor Allem im Norden des Arbeitsgebietes weit nach Westen, bis an die nordfriesischen Inseln, geschüttet worden. Die Schmelzwässer benutzten als Durchlässe zu den Senken des Eemmeeres an der Westküste Täler in rißzeitlichen Hochgebieten. Die Wassermengen wurden hier gebündelt, sodaß sich auf den Eemablagerungen im Anschluß an die Durchlässe "Sekundärsander" ausbreiteten. Die Mächtigkeit der anstehenden Würm-Sandergebiete beträgt bis zu 20 m, meistens zwischen 10 und 15 m. An der Westküste sind die Schmelzwasserablagerungen von marinem Alluvium überdeckt. Teile der morphographisch als junge Sanderebenen erscheinenden Gebiete bestehen in Wirklichkeit aus rißzeitlichen, von jungen Schmelzwässern allenfalls oberflächlich umgearbeiteten Ablagerungen der älteren Vereisung. So ist der westliche und südwestliche Teil des Schleisanders schon während der Rißvereisung aufgeschüttet.