Distribution, genesis and age of the Schlagwasser breccia (Warstein anticline, Rhenish massif)

The name "Schlagwasser breccia" is a synopsis of several debris flows in the Warstein area, which can be derived from the Warstein carbonate platform and the Scharfenberg reef. Though only locally developed, the breccia is important for the understanding of paleogeography and sedimentology in the Eastern Sauerland. Considering this breccia some gravitational-resedimentary slide movements between a high, consisting of reef carbonates, and a basin with flinz beds can be pointed out. From the uppermost Middle Devonian to the lowermost Lower Carboniferous several slides yielded the sedimentary components building up the 30 to 50 m thick polymict breccia. Some breccias were redeposited repeatedly as can be verified by different conodont maxima in single samples. Supplying area was the western part of the Warstein high, from which the slide masses glided off to the East and Southeast, more seldom to the West and Westsouthwest. All conodont zones from the upper Middle Devonian up to the lowermost Carboniferous could be identified in the Schlagwasser breccia. Therefore, an uninterrupted continuous sedimentation must have been prevalent in the supplying area; today this area nearly is denuded of flinz beds and cephalopod limestones. The slide masses spread transgressively to the East up to a substratum consisting of different units as massive limestone, flinz beds and cephalopod limestone; they are overlapped by Hangenberg beds, alum schists and siliceous rocks of the Lower Carboniferous. Parts of the substratum were transported during the progress of the slide masses. Proximal and distal parts of the flow masses can be distinguished by the diameter of the pebbles. Graded bedding and banking structures are marked only rarely. Way of transport was up to 3 km. Differently aged slide masses do not always overlap, but are placed side by side, too. Usually the slide masses do not spread out upon a greater area during sedimentation, but form closely limited debris flows. Synsedimentary fracturing and tilting of the reef platform, epirogenetic movements and seaquakes caused the slides. The entire formation period of the breccia includes about 20 millions of years. The longevity of the events points to solid paleomorphological situations around the eastern margin of the carbonate platform.

Selected Devonian/Carboniferous boundary profiles in the Sauerland area (Rhenish massif)

Selected sections, containing Devonian/Carboniferous boundary beds, are described from the northern and northeastern margin of the Rhenish massif, especially from the Seiler region near Iserlohn and the Warstein area. These sections are from prospecting trenches, quarries and road cuts. The dominantly carbonate sequences were investigated in regard to the development of conodonts. The Devonian/Carboniferous boundary could be placed precisely in both areas by means of the phylogenetic transition from Siphonodella praesulcata to S. sulcata. Compared investigations lead to the following conclusions: - The basal part of the Hangenberg limestone is heterochronous. - The Devonian/Carboniferous boundary lies distinctly below the Hangenberg limestone, i. e. at the same stratigraphical level as the Stockum limestone. - The Imitoceras limestone lens of Stockum and the Stockum limestone represent a special facies within the Hangenberg schists. 80th belong either to the praesulcata- and sulcata-zone or are restricted only to the sulcata-zone. - Protognathodus kuehni appears together with Siphonodella sulcata. Where S. sulcata is lacking, P. kuehni may be considered as a valid index conodont indicating the beginning of the Carboniferous. - The upper part of the Wocklum beds, following above the Wocklum limestone, usually consists up to the lower Carbonilerous boundary in a more or less consistent facies, that of the Hangenberg schists. Only in the section 01 the northeastern wall of the eastern Provincial Quarry at Drewer and in the road profile Rüthen - Nuttlar, the Devonian/Carboniferous boundary is to be placed in a continuous carbonate sequence. - The eastern Provincial Quarry at Drewer is therefore proposed as a new candidate section for the Devonian/Carboniferous boundary stratotype. - In many places the carbonates at the Devonian / Carboniferous boundary and the Hangenberg limestone are characterized by an impoverished conodont fauna. - Using platform conodonts, biofacies models are developed, permitting to conclude on the position of the respective setting 01 sedimentation area, either close to a rise or a basin.

Neptunian dikes and their fillings in carbonates of the Warstein area (northeastern Rhenish massif)

Neptunian dikes and cavities as weil as their fillings are described from Middle to Upper Devonian carbonates of the Warstein area. The genesis of the pre-Upper Carboniferous dikes is due to pre-orogenic synsedimentary tensional movements. Lifting, subsidence and tilting caused joints and cracks, which are enlarged to dikes and cavities on submarine conditions. The post-Upper Carboniferous dikes are based on the orogenesis during Upper Carboniferous time, causing numerous tectonical divisional planes in the sediments. Along these planes a far-reaching karstification took place since mesozoic time. According to their size the cavities are subdivided into macro-, mega- and microdikes. With the exception of one macrodike all the others are limited to the massive limestone. Megadikes especially occur in Upper Devonian cephalopod limestone and in the Erdbach limestone, microdikes can be found in all carbonatic rocks. The dikes follow pre-orogenic, tectonical and sedimentary divisional planes and are orientated to ac-, bc- as well as bedding planes and diagonal directions. The fillings happened down from above either in a solitary event or repeatedly in long-lived dikes during a span of several ten millions of years. More seldom the fillings took place laterally or upside from beneath. The dikes contain - without regard to autochthonous conodont faunas - older and/or younger mixed faunas, too. Occasionally they were used as life district by a trilobite fauna adapted to the dikes. The dikes represent sedimentary pitfalls and conserve sediments eroded in other places. Therefore, by aid of the fillings, it can be demonstrated, that stratigraphic gaps are not absolutely due to primary interruptions of sedimentation, but were caused by reworking. Some dikes contain the distal offsets of slides and suspension streams. Relations between condensation and development of dikes could not be derived in the Warstein area. However, an increase of the frequency of dikes towards east to the eastern margin of the Warstein carbonate platform could be pointed out. This margin is a slope, persisting more than 10 millions of years, between a block and a basin. Evidently cracks and dikes, which were caused by settlements, slides and earth quakes, occured there frequently. The Warstein dikes and cavities, caused by karstification, are filled with terrestrial Lower Cretaceous, marine Upper Cretaceous and terrestrial Pleistocene to Holocene sediments. Tertiary sediments could not be detected.

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.

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.