Clay mineral assemblages in the western Baltic Sea

Surface samples and nine cores from the western Baltic Sea and marginal water bodies were investigated for clay mineral composition. The clay mineral assemblages of recent sediments are rather homogeneous. Variations result mainly from the erosion of different glacial source deposits. High percentages of illite and low kaolinite/chlorite and quartz/feldspar ratios are characteristic for this glacial source. Advection of kaolinite-rich suspensions from the North Sea is believed to account for higher kaolinite/chlorite ratios in the Mecklenburg Bight. A contribution of the rivers Trave and Oder to the western Baltic Sea is indicated by increased smectite values in marginal water bodies. They correspond to increased kaolinite/chlorite and quartz/feldspar ratios. In the main basins the river signal is diluted beyond recognition. Cores from the Arkona, Bornholm and Gotland Basins penetrate through post-Littorina muds and sediments of the Ancylus Lake/Yoldia Sea into Late Glacial sediments of the Baltic Ice Lake. Clay mineral assemblages are characterized by an increase in kaolinite/chlorite ratios from Late Glacial to Holocene sediments, with a distinct shift at each facies change. This allows the distinction and core to core correlation of main lithological units with kaolinite/chlorite ratios. Kaolinite enrichment of Holocene muds corresponds to a brackish-marine facies and may reflect influx of kaolinite-rich suspensions from the North Sea. Cores from the lagoon of the Oderhaff show fluctuations in the contributions of the two main sediment sources: river suspension and glacial deposits during the Late Glacial and Postglacial sequence. Lacustrine sediments, which were deposited prior to 5500 years B.P. are characterized by smectite, kaolinite and quartz from the drainage area of the Oder river. Erosion of coastal and offshore glacial boulder clays with the Littorina transgression supplied a marine component rich in illite, chlorite and feldspars to the brackish muds of the Oderhaff.

Übersichtskarte der Tiefenverhältnisse des Atlantischen Ozeans

1. Die vorliegende neue flächentreue Übersichtskarte der Tiefenverhältnisse des Atlantischen Ozeans ist in erster Linie dazu bestimmt, für die ozeanographische und geologische Bearbeitung des Materials der »Meteor'-Expedition als morphologische Grundlage zu dienen. Sie versucht, unter Berücksichtigung alles erreichbaren Lotmaterials eine Darstellung des Bodenreliefs zu geben, die unter Abschätzung der verschiedenen Wahrscheinlichkeitsgrade der Isobathen-Konstruktion beim heutigen Stand der Forschung als die wahrscheinlichste angesehen wird. Bei aller angewandten Vorsicht und trotz Berücksichtigung ozeanographischer und morphologischer Gesichtspunkte muß diese Darstellung naturgemäß in manchen Teilen noch hypothetisch bleiben; sie kann, abgesehen von den Großformen, das wahre Relief des Tiefseebodens, wie es in den Echolotprofilen erscheint, nur andeuten. 2. Die statistische Bearbeitung des Lotmaterials gibt einen Überblick über den heutigen Stand der Erforschung des Reliefs des Meeresbodens und durch Vergleich mit einer entsprechenden Bearbeitung älteren Materials eine Vorstellung von den in den letzten 23 Jahren erzielten Fortschritten. Die kartographische Darstellung der unbeloteten Eingradfelder läßt die ausgedehnten Gebiete klar hervortreten, in denen die weitere Erforschung der Tiefsee vornehmlich einzusetzen hat. 3. Der atlantische Tiefseeboden weist eine ausgesprochene Becken-Schwellen-Struktur auf; gegenüber dem ersten Versuch eines der Bearbeiter ist der Verlauf der zum Teil bestätigten, zum Teil neu festgelegten Querschwellen verfeinert, so daß auf dieser Grundlage eine etwas erweiterte Gliederung des atlantischen Tiefseebodens gegeben werden kann. 4. Der Verlauf des zentralen Gebirgswalles des Atlantischen Rückens, seine Vorhöhen und seine Gipfelflur werden im einzelnen genauer festgelegt. Die morphologische und ozeanographische Bedeutung der Querschwellen wird gewürdigt. 5. Die Tiefseebecken sind nicht, wie bisher angenommen, durch gewaltig ausgedehnte Ebenheiten gekennzeichnet; sie weisen selbst in den zentralen Depressionen in der Regel eine merkliche Bodenunruhe auf. Die Tiefen von mehr als 6000 m nehmen nicht die großen Flächen ein, die man ihnen auf den bisherigen Darstellungen einräumte. 6. Das über die beiden Tiefseegräben und diese Romanche-Rinne vorliegende Lotmaterial wird diskutiert.

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.

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.

Eddy covariance and environmental data of boreal bogs plant species

In boreal bogs plant species are low in number, but they differ greatly in their growth forms and photosynthetic properties. We assessed how ecosystem carbon (C) sink dynamics were affected by seasonal variations in photosynthetic rate and leaf area of different species. Photosynthetic properties (light-response parameters), leaf area development and areal cover (abundance) of the species were used to quantify species-specific net and gross photosynthesis rates (PN and PG, respectively), which were summed to express ecosystem-level PN and PG. The ecosystem-level PG was compared with a gross primary production (GPP) estimate derived from eddy covariance measurements (EC). Species areal cover rather than differences in photosynthetic properties determined the species with the highest PG of both vascular plants and Sphagna. Species-specific contributions to the ecosystem PG varied over the growing season, which in turn determined the seasonal variation in ecosystem PG. The upscaled growing-season PG estimate, 230 g C/m**2, agreed well with the GPP estimated by the EC, 243 g C/m**2. Sphagna were superior to vascular plants in ecosystem-level PG throughout the growing season but had a lower PN. PN results indicated that areal cover of the species together with their differences in photosynthetic parameters shape the ecosystem-level C balance. Species with low areal cover but high photosynthetic efficiency appear to be potentially important for the ecosystem C sink. Results imply that functional diversity may increase the stability of C sink of boreal bogs.

Sediment rates and structures in Bay of Kiel, Baltic Sea

Density and diversity of bottom fauna population as dependent on sediment types and water depth is largely well known in Kiel Bay. This is in contrast to structures and processes of bioturbation, although generally it has a big influence on the benthic boundary layer and its processes, e.g., the metabolism of the bottom fauna, the mechanical properties, the age dating, and the large field of chemical processes. In the densely inhabited sands and muddy sands of the shallower waters with sediment thicknesses of some decimeters only, bioturbation is usually ubiquitous, and most of the structures left are monotonously of "biodeformational" character. At greater water depths, however, where a sedimentary column of several meters of Holocene is developed, the X-ray radiographs of numerous sediment cores show heterogeneous biogenic structures with regional and stratigraphical differentiation. They are described in terms of ichnofabrics and are interpreted on ethological knowledge of the related macrobenthos species. lmportant organisms creating specific traces include the bivalve Arctica (Cyprina) islandica and the polychaete worm Pectinaria koreni. These species are abundant in Kiel Bay and produce by their crawling-plowing mode of locomotion, a characteristic biogenic stratification, the "plow-sole structure". Other typical biogenic structures are tube traces, which are left by a number of different polychaetes occurring either singly, or as U-pairs mainly in mud sediments. Although sea urchins are rare to absent in Kiel Bay, layers of their characteristic traces Scolicia occur as witness of paleohydrographic events in channel sediments of the central bay. Plow-sole traces, polychaete-tube ichnofabric, Scolicia layers and alternations of laminated and bioturbated layers are considered as building blocks of a future "ichnostratigraphy" of Kiel Bay.