Geochemistry of ash from Santorin, Greece

Santorin, am südlichsten Punkt des Kykladenbogens gelegen, ist der einzige noch tätige Vulkan in der südlichen Ägäis. Der Vulkanismus begann vor ca. 1.6 Mio. Jahren. Santorin besteht aus 5 Inseln, die nahezu vollständig aus vulkanischen Gesteinen aufgebaut sind, die im Laufe der Vulkangeschichte aus verschiedenen Eruptionszentren gefördert wurden. Abgesehen von den Laven im N der Hauptinsel Thera, wird der Zentral- und Südteil der Insel in der Hauptsache von den pyroklastischen Förderprodukten des sog. Thera-Vulkans aufgebaut. In der vorliegenden Arbeit waren diese pyroklastischen Serien Ziel der Untersuchungen. Die Ergebnisse daraus können folgendermaßen zusammengefaßt werden: - Die Aufnahme von 14 detaillierten Profilen und deren Korrelierung erbrachte die Einteilung der pyroklastischen Schichten in 5 Haupt-Folgen: T5/1 - Untere Bimsstein-Folge (Bu), T5/2-Mittlere Bimsstein-Folge (Bm), - T5/3, Die Obere Bimsstein-Folge (Bo) wurde dabei nicht weiter berücksichtigt, da sie bereits in zahlreichen Arbeiten untersucht worden ist. - Die als T5/1-3 bezeichneten Serien bestehen aus Aschen, Schlacken, wenigen Bimsstein-Horizonten und untergeordnet Ignimbriten, 'pyroclastic' und 'ash flow'-Ablagerungen, sowie Laharen. Umlagerungen und Bodenhorizonte zeigen die Unterbrechung in der vulkanischen Tätigkeit an. - In den Tg-Folgen konnten jeweils einer oder mehrere Leit-Horizonte gefunden werden, die es ermöglichen die drei Tg-Serien zu unterscheiden und zu korrelieren. - Die Untere Bimsstein-Folge (Bu) wurde in sechs Einheiten unterteilt, die eine Wechselfolge von 'pumice fall' und 'pumice flow'-Ablagerungen bilden. - Mineralogische Untersuchungen zeigen für die 5 Haupt-Folgen nur geringe Unterschiede. Die Bimssteine und Schlacken bestehen überwiegend aus Glas und haben nur wenige Phänokristalle (3-12 Vol.*), wobei der Plagioklas (Andesin-Labradorit) überwiegt; Orthopyroxen (Hypersthen) und Klinopyroxen (diops. Augit) stellen ca. 30% der Einsprengunge. An Akzessorien sind vorhanden: Apatit, Magnetit, Hämatit und sehr selten Hornblende. - Ein Versuch zur Unterscheidung der Gesteine in den einzelnen Schicht-Einheiten war die Bestimmung der Lichtbrechung und der Dichte. Es zeigte sich, daß die Dichte weniger geeignet ist, die Lichtbrechung aber eine schwache Differenzierung widerspiegelt und somit für die Bimssteine und Schlacken, aber auch für die Bimssteine innerhalb des Bu unterschiedliche Werte gefunden wurden - Aus den Korngrößen-Analysen des Asche-Leithorizontes der T5/3-Folge ergaben sich die Lage des Eruptionszentrums und die damals vorherrschende Windrichtung. - Die Oberen Ignimbrite (Ign., im Hangenden der T5/3-Folge) konnten erstmals in 5 Einheiten unterteilt werden. - Die Seltenen Erden-Analysen erbrachten für die einzelnen Folgen in etwa die gleichen SEE-Spektren. - Die geochemischen Untersuchungen von ca. 120 Proben sind in verschiedenen Diagrammen dargestellt. Daraus wird deutlich, daß die T5-Folgen die basischsten Glieder sind. Es handelt sich überwiegend um Quarz-Andesite und Quarz-Latiandesite, während die Bimsstein-Serien (Bu u. Bm) eine quarz-latiandesitische bis rhyodacitische Zusammensetzung haben. Es sind aber alles kalkalkaline Gesteine, die in den Bereich der Kontinentalrand-Andesite gehören. - Es wird angenommen, daß die Gesteine des Thera-Vulkans aus einer Magmakammer stammen. Während Zeiten ± kontinuierlicher, explosiver Tätigkeit wurden die Aschen und Schlacken der T5-Serien gefördert, die gegenüber den Bimsstein-Folgen relativ basisch sind. Während längerer Ruheperioden (Bodenhorizonte am Top der Tc-Folgen) differenzierte die Schmelze in der Magmakammer, vorwiegend durch Kristallfraktionierung. In den paroxysmalen Ausbrüchen wurden dann die sauren, gasreichen Bimssteine des Bu, Bm und Bo gefördert. - Anhand der lithologischen und geochemischen Untersuchungen ließen sich die etwaigen Eruptionszentren, die Ausbruchsmechanismen und der Ablagerungstyp der Schichten herleiten und daraus die Vulkangeschichte rekonstruieren, wie sie in vier Tabellen übersichtlich zusammengefaßt sind. - Schließlich sollen paläomorphologische Karten die einzelnen Stadien des Thera-Vulkans veranschaulichen.

Geochemistry and microfossil content of surface sediments from the Equatorial Atlantic in samples 207 to 310 from the Meteor expedition in 1925

Als Alfred Merz mich aufforderte, die sedimentpetrographische Bearbeitung der "Meteor"-Expedition zu übernehmen, schwebte mir von vornherein als Ziel vor, die Sedimente nicht nur in größerer Zahl als bisher und im Zusammenhang mit den übrigen Wissenschaften vom Meer nach den bisherigen Untersuchungsmethoden zu beschreiben. Es war mir klar, daß neue Ergebnisse nur zu erwarten waren, wenn die Untersuchung der Sedimente und damit ihre Beschreibung auf Grund vertiefter und neuer Methoden unternommen wurde. Ich erhoffte von einer solchen verfeinerten Beschreibung auch ein klareres Bild der Abhängigkeit der Sedimente von ihrer Umwelt. Wir werden diese Abhängigkeit nur verstehen, wenn wir die allgemeinen Gesetzmäßigkeiten herausarbeiten können. Diese werden dann auch eine Anwendung auf andere Sedimente ermöglichen. Für solche Untersuchungen sind Tiefseesedimente günstig, weil wir bei ihnen relativ einfache Bildungsumstände haben, einfacher jedenfalls, als es in der Flachsee im allgemeinen der Fall ist, ungünstig aber, weil diese Umwelteinflüsse weniger bekannt und schwerer zu erforschen sind und die Auswahl der Untersuchungspunkte nicht nach sedimentpetrographischen Gesichtspunkten erfolgen konnte. Die ersten Jahre nach der Rückkehr von der Expedition wurden deshalb auf methodische Untersuchungen verwandt. Insbesondere kam es mir darauf an herauszubekommen, wie die feinsten Bestandteile der Sedimente zusammengesetzt sind. Diese "tonigen" Bestandteile bilden nicht nur den wesentlichen Anteil der Roten Tone und der Blauschlicke, wir finden sie auch, durch Kalk verdünnt, in den Globigerinenschlämmen wieder. Sie sind von der Wissenschaft bisher recht stiefmütterlich behandelt worden. Die Ausarbeitung der Methoden, die gerade auf diesem Gebiet Neuland betreten mußte, ließ sich nicht rasch erzwingen. Es kam hinzu, daß ich mir in Rostock erst meine Arbeitsmöglichkeiten schaffen mußte. Ich habe hier der Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaft und der Mecklenburgischen Regierung für ihre Unterstützung mit Apparaten und Personal wärmstens zu danken. Ferner mußte als Vorbedingung für die Deutung der Sedimente zunächst festgestellt werden, zu welchen geologischen Zeiten sie gebildet worden sind und wie groß ihre Bildungsgeschwindigkeit überhaupt ist. Diese Untersuchungen hat W. Schott mit Hilfe der Foraminiferenfaunen als Notgemeinschaftsstipendiat durchgeführt. Diese Vorarbeiten, insbesondere der Ausbau der Methoden, hatten den Nachteil, daß die Veröffentlichung der Ergebnisse nicht so rasch erfolgen konnte, wie ich es selbst gewünscht hätte. Bald nachdem die Darstellung der Methoden und die Foraminiferenuntersuchungen als erste Lieferung erschienen waren, stellte es sich als notwendig heraus, eine beträchtliche Kürzung des restlichen Teiles vorzunehmen. Das hat zur Folge, daß die erste Lieferung breiter dargestellt ist als die Ergebnisse. Als die Nachricht von der Kürzung und dem notwendigen raschen Abschluß des Werkes mir bekannt wurde (Januar 1935), mußte eine Reihe von Untersuchungen eingestellt werden, insbesondere mikroskopische Untersuchungen, die besonders viel Zeit und in der Darstellung viel Raum beanspruchen. Deshalb ist systematisch nur das Guinea-Becken durch V. Leinz und das Kapverden-Becken durch O. E. Radczewski untersucht worden.

Palynology of sediment profiles from 30 lakes in Germany

Dieser Datensatz beinhaltet 70 Pollenprofile und begleitende sedimentologische Daten aus 30 Seen in Deutschland, die im Verlauf der 70er und 80er Jahre vom NlfB gekernt und analysiert wurden. Der Datenatz wurde im Rahmen des im folgenden beschriebenen Teilprojektes des DFG-Schwerpunktprogrammes "Wandel der Geo-Biosphäre" von Prof. Dr. Josef Merkt der wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Verfügung gestellt. Im Projekt "Laminierte Seesedimente als Archive für Untersuchungen der Änderungen von Umweltbedingungen während Spätglazial und Holozän" wurden die laminierten Abschnitte von Sedimentprofilen aus oberschwäbischen, nordschweizerischen und norddeutschen Seen, die die letzten 15 000 Jahre umfassten, mikroskopisch ausgewertet. Ziel war es für Deutschland eine jahrgenaue Chronologie nach Kalenderjahren aufzustellen. Poster: Kleinmann, A, Merkt, J, Müller, H, Küster, H (1998) Holocene lake-level changes in Germany. Institute of Geobotany, University Hannover & Geological Survey of Lower Saxony, Hannover. (pdf hdl:10013/epic.31687.d001 280kB) Einführung: Die meisten Seen in Deutschland bestehen seit mehr als 15 000 Jahren und sind seit Jahrtausenden attraktiv für menschliche Besiedlung. In den Seeablagerungen ist die Geschichte der Umwelt nahezu ungestört und hoch aufgelöst konserviert. Pflanzliche und tierische Reste, wie z. B. Blütenstaub, Birkenfrüchte, Bucheckern, Algen, Wasserflöhe, Käfer, Muschelkrebse und Rädertierchen können Auskunft über die Entwicklung der Flora und Fauna, über Wärme- und Kälteperioden seit der letzten Eiszeit bis heute geben. Weitere Zeugen sind z.B. klastischer Eintrag (wie Sand), vulkanische Aschen, chemische Ausfällungen und eine jahreszeitliche Schichtung, die nur unter Sauerstoffausschluß entsteht. Ist der Seegrund belüftet, leben dort Tiere, die die oberen Zentimeter des Seebodens zur Nahrungssuche durchwühlen und dabei diese Schichtung zerstören. Ist der Seegrund ganzjährig unbelüftet, bleiben die klastischen Partikel, die organischen Reste, die chemischen Fällungen wie Siderit und Kalzit in der Reihenfolge liegen wie sie abgesunken sind. Die Reihenfolge spiegelt den Ablauf der Jahreszeiten wider: Goldalgen fallen im Frühjahr und die Mehrheit der Kieselalgen im Frühsommer und Sommer auf den Seeboden. Eisenkarbonat und Kalk werden im Sommer ausgeschieden, die klastischen und organischen Partikel sedimentieren im Winter. Die Jahresschichten liefern das zeitliche Gerüst in dem sich Klimaumschwünge, Seespiegeltiefstände und andere Ereignisse der Paläoumwelt jahrgenau fassen lassen. Auch die Landnutzung durch den Menschen ist aus Seeablagerungen abzulesen, wie z. B. erster Ackerbau, Rodungshochphasen in der Römerzeit und im Mittelalter, Aufforstung Anfang des 19. Jahrhunderts, bronzezeitliche und jüngere Erzverhüttungen, Industrialisierung, sogar Atombombentests und das Reaktorunglück von Tschernobyl 1986. Diese deuten das umwelt-wissenschaftliche Potential der Seesedimente an. Wesentliche Antworten, die in Seesedimenten stecken und entschlüsselt werden, sind die auf Fragen nach Klimaänderungen und ihren Folgen. Neben den bekannten vulkanischen Aschenlagen Laacher Tuff aus der Eifel, Saksunarvatn Tuff aus Island und Kilian/Vasset Tuff aus dem Massif Central werden weitere gesucht, da sie trennscharfe Leithorizonte sind und zur absoluten zeitlichen Korrelation von See zu See dienen. Daneben können regional unterschiedliche Vegetationsentwicklungen über isochrone Tephralagen einander zugeordnet werden. Mit der Erfassung möglichst vieler Sedimentparameter können Kriterien gefunden werden, mit denen die natürlichen von den anthropogenen Umweltveränderungen zu unterscheiden sind. Klimatisch unruhige Zeitabschnitte wie der Übergang Alleröd/Jüngere Tundrenzeit vor 12700 Kalenderjahren, der Übergang Spätglazial/Holozän vor 11560 Kalenderjahren und die 120 Jahre später einsetzende vorübergehende Abkühlung, die Rammelbeekphase, wurden analysiert, um Dauer, Verlauf und Folgeerscheinungen kennenzulernen. Als Methoden wurden eingesetzt: Mikrofaziesanalyse mit Dünnschliffen, Pollenanalyse, Mikrofaunauntersuchungen, anorganisch und organisch geochemische Analysen, Isotopenanalyse (delta13C, delta18O, AMS an terrestrischen Makroresten).