Investigation of Manganese nodules in the southern Baltic Sea

Die Genese von Mangan-Eisen-Akkumulaten der Kieler Bucht wurde durch In-situ-Experimente vor allem in Tauchgängen unter Berücksichtigung der hydrographischen und sedimentologischen Gegebenheiten sowie natürlicher Akkumulatvorkommen und Krusten auf künstlichen Substraten untersucht. An den diagenetisch gebildeten Akkumulaten wurden chemische Zusammensetzung, Mineralogie, physikalische Parameter, Morphologie und Internstrukturen untersucht. Wichtige Faktoren für die Entstehung der Mangan-Eisen-Akkumulate sind geringe Sedimentationsraten am Entstehungsort, das Vorhandensein geeigneter Anlagerungskerne sowie ausreichende Zufuhr von gelöstem Mangan und anderen Metallen durch Diffusion aus dem Sediment und durch lateralen Transport im freien Wasser vor allem im Sommer und Frühherbst infolge absinkender Sauerstoffgehalte im Bodenwasser der Rinnen. Die Experimente ergaben eine saisonale Abscheidungscharakteristik der Mangan-Eisen-Oxide in Abhängigkeit von der hydrographischen Jahresentwicklung mit niedrigen Zuwachsraten im Winter und Frühjahr und hohen Werten im Sommer und Herbst. Die 1981 experimentell ermittelte Wachstumsrate liegt im Bereich der südlichen Kieler Bucht (Boknis Eck) bei ca. 20 mm/1000 a. Für das Vorkommen vor Schleimünde wurden in Anlehnung an SUESS & DJAFARI (1977) 30-50 mm/1000 a berechnet. Unter reduzierenden Bedingungen infolge Sedimentüberdeckung können Mangan-Eisen-Akkumulate partiell oder vollständig wieder aufgelöst werden. Für den Verbleib der Akkumulate an der Sedimentoberfläche wird die Bedeutung der Seenelke Metridium senile nachgewiesen.

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.

Pollen records of 11 profiles from Wendland in northern Germany

1) Ingesamt 11 Profile aus sechs Mooren und Seen im Gebiet des Hannoverschen Wendlandes wurden pollenanalytisch untersucht. Die Ablagerungen umfassen den Zeitraum vom Beginn der Älteren Tundrenzeit bis zur Gegenwart. 2) Die Waldgeschichte des Hannoverschen Wendlandes weist teils Merkmale der atlantisch geprägten Gebiete Nordwestdeutschlands, teils solche des kontinental beeinflußten nordostdeutschen Raumes auf und nimmt damit eine Zwischenstellung ein. 3) Die Kiefer wandert zu Beginn der Allerödzeit ein, d.h. später als im mecklenburgisch-märkischen Gebiet und im mitteldeutschen Trockengebiet. Im Verlauf der Allerödzeit bildeten sich hier wie dort lichte Kiefern-Birken-Wälder aus. 4) In der Jüngeren Tundrenzeit fand zunächst nur eine geringe Auflichtung der Wälder statt, und die Kiefer überwog weiterhin. Erst im späteren Verlauf dieser stadialen Phase breitete sich die Birke aus und verdrängte die Kiefer. Der späte Rückgang der Kiefer stellt eine Parallele zu der Entwicklung in Südostmecklenburg und in der Altmark dar. Die Abgrenzung dieser Phasen in der Jüngeren Tundrenzeit ist durch eine 14C-Datierung gesichert. 5) Noch im Atlantikum ähneln die Diagramme aus dem Gartower Talsandgebiet im Osten des Wendlandes in ihren hohen Kiefernanteilen denen der Sandergebiete in Brandenburg. Die Diagramme aus dem Moränengebiet des westlichen Wendlandes schließen dagegen mehr an die der östlichen Lüneburger Heide und des Hamburger Gebietes an. Dieser Unterschied wird auf edaphische Unterschiede zurückgeführt. 6) Seit dem frühen Subboreal glich auch die Vegetation des Gartower Gebietes mehr den buchenarmen Waldgesellschaften auf sauren Sandböden, wie sie im atlantischen Westen vorkommen. Die Kiefern sind fast ganz aus dem Waldbild verschwunden, wobei der rasche Rückgang zu Beginn des Subboreals sicher zu einem wesentlichen Teil vom Menschen beeinflusst worden ist. Die anschließende kiefernarme Zeit dauerte im gesamten Wendland bis zum Beginn der Kieferaufforstungen in der Neuzeit. 7) In allen untersuchten Diagrammen ist etwa seit dem Subboreal eine Besiedlung nachzuweisen. Diese muß im Osten des Wendlandes intensiver gewesen sein als im Westen. Es lassen sich Phasen geringer und intensiver Besiedlung nachweisen. 8) Seit Beginn des Subboreals ist das Waldbild schon so stark vom Menschen beeinflusst, dass die Ausbreitungsgeschichte der Laubwaldarten nicht ohne Berücksichtigung der Siedlungsphasen diskutiert werden kann. Besonders im Westen bestand eine ausgedehnte Lindenphase, die durch eine Siedlungszeit (Bronzezeit) beendet wurde. Beim folgenden Rückgang der Siedlungsintensität breitet sich bevorzugt die Hainbuche aus, die dann bei der nächsten Besiedlungsphase (Eisenzeit) zurückging. Erst danach erfolgte die maximale Rotbuchenausbreitung, die nur im Westteil des Wendlandes bedeutende Ausmaße zeigte, während im Ostteil rot- und hainbuchenreiche Eichenwälder entstanden. 9) Seit Beginn der mittelalterlichen Besiedlung ist dann der Eingriff des Menschen so stark gewesen, dass die edaphisch bedingten Unterschiede zwischen Moränen- und Sandergebieten im Pollenspektrum verwischt wurden. Sowohl die buchenreichen Wälder des westlichen als auch die buchenarmen Wälder des mittleren und des östlichen Teilgebietes müssen zu fast reinen Eichenwäldern geworden sein. 10) Calluna-Heiden sind im östlichen Wendland schon in vorgeschichtlicher Zeit nachzuweisen. Im Mittelalter und in der Neuzeit treten sie im gesamten Wendland auf. Etwa im 18. und 19. Jahrhundert war die Ausdehnung der Heideflächen am größten. Erst danach wurden sie im Zuge der Kiefernaufforstungen bis auf geringe Reste verdrängt. 11) Während in der spätglazialen Vegetation Juniperus auftritt, ist der Wacholder sowohl in vorgeschichtlicher als auch in geschichtlicher Zeit - im Gegensatz zur Lüneburger Heide - wohl niemals ein Bestandteil der anthropogenen Calluna-Heiden gewesen.

Globale räumlich-zeitliche Klimavariabilität im Holozän (GHOST) [Global Holocene Spatial and Temporal Climate Variability]

Verbindung mariner Paläotemperatur-Kurven mit dreidimensionaler, gekoppelter Atmosphäre-Ozean Modellierung [Integrating marine multiproxy temperature estimates and three-dimensional coupled atmosphere/ocean modelling] Das Projekt war ein Beitrag zur Untersuchung des Klimas des Holozäns. Es basierte auf zwei Standbeinen: Der Heranziehung von weltweit verfügbaren, unbearbeiteten, aktualisierten und neu zusammengestellten marinen multiproxy Temperaturrekonstruktionen einerseits und der Verwendung von gekoppelten Zirkulationsmodellen für Atmosphäre und Ozean andererseits. Das Modell arbeitete mit relativ geringer Auflösung und Rechenzeit und ist für transiente Simulationen des Paläoklimas angepaßt. Für eine möglichst große globale Abdeckung der Zeitserien von Klimaproxies wurden Sedimentdaten herangezogen, die eine geringe aber dennoch höchstmögliche zeitliche Auflösung im Bereich von 50 bis 200 Jahren besitzen. Sowohl Datenrekonstruktion als auch gekoppelte Klimamodellierung erzeugten dreidimensionale Datensätze, zwei räumliche Dimensionen auf der Erdoberfläche, sowie die Zeit als dritte Dimension. Raumzeitliche Muster wurden im Rahmen des Projektes untersucht. Die eingehende Analyse rekonstruierter wie der Modell-Daten sollte einerseits das Verständnis für Klimaänderungen verbessern, die in Proxydaten gefunden werden und andererseits eine Validierung der Klimavariabilität im Modell ermöglichen. Die Musteranalyse ergab Einblicke in die Mechanismen, die zur Heterogenität von Erwärmung und Abkühlung im Holozän beitragen. Die Weiterführung der Klimasimulationen des Holozäns in die Zukunft der nächsten Jahrhunderte diente einer besseren Abschätzung der zukünftigen Klimaänderung.

Schwermineraltabelle

Die Altersbestimmung von Sedimentärgeschieben, die nicht durch ihren Fossilgehalt hinreichend gekennzeichnet sind, ist nur auf dem Wege eines petrographischen Vergleiches mit bekannten Geschieben oder dem anstehenden Vorkommen der betreffenden Gesteine möglich. In vielen Fällen Iäßt zwar schon das makroskopische Bild sichere Aussagen zu, wie z. B. ein fossilfreier roter Orthocerenkalk oder ein Juraoolith ohne Schwierigkeiten erkannt und damit auch richtig eingestuft werden können. Zuweilen ist dieser makroskopische Vergleich aber doch recht unsicher und Iäßt keine eindeutige Entscheidung zu. Hier können mikroskopische Methoden mit Aussicht auf Erfolg weiterhelfen. Im Laufe der letzten Jahrzehnte hat sich zur Kennzeichnung klastischer Sedimente die Untersuchung der spezifisch schweren Minerale in zunehmendem Maße bewährt, wobei einmal das Auftreten bestimmter Minerale in einzelnen Schichtgruppen, zum andern das relative Mengenverhältnis gleicher Minerale in verschiedenen Ablagerungen herangezogen wurde. Eine Übertragung dieser Methoden auf die Geschiebeforschung ist bisher noch nicht versucht worden, obwohl hier gerade ein dankbares Objekt vorliegt, da auch sehr geringe Mengen von Untersuchungssubstanz eine hinreichende Charakterisierung des Schwermineralbestandes gestatten, also auch kleine und kleinste Geschiebe der Untersuchung zugänglich sind.

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.

Distribution of microorganisms in recent sediments of Kiel Bay

Die angewandte Mikropaläontologie bestimmt heute im wesentlichen das Alter eines Gesteins mit Hilfe von Faunenvergesellschaftungen. Aus der Zusammensetzung der Fauna, aus dem Einsatz oder Fehlen bestimmter Gattungen und Arten, aus den Mineralien, die das Gestein aufbauen, aus dem ganzen Bild, das eine aus einem Gestein herausgeschlämmte Fauna dem Bearbeiter gibt, läßt sich das Alter dieses Gesteins festlegen. Will man aber verschiedene Bohrungen, vor allem auch räumlich weit voneinander getrennter Gebiete, miteinander parallelisieren, so liegt das Kernproblem der Mikropaläontologie in der Frage, ob es sich bei verschiedenen Faunen tatsächlich um Alters- oder nur um Faziesunterschiede handelt. Da die Grundlagen der mikropaläontologischen Arbeitsweise zum weitaus größten Teil auf den Ergebnissen von Untersuchungen fossiler Faunen beruhen, müssen zu ihrer Unterbauung Untersuchungen an recentem Material folgen. Besonders spielt das Ineinandergreifen mariner und brackischer Sedimente in der angewandten Mikropaläontologie eine große Rolle. Auf Grund der Tatsache, daß ein großer Teil von Gattungen und Arten der Foraminiferen an der Wende Kreide/Tertiär ausstirbt und neue an ihre Stelle treten, stellt Glässner (1948) die Behauptung auf, daß die aktualistisch gewonnenen Ergebnisse für vortertiäre Faunen nur eine geringe Bedeutung besitzen. Auch seien vortertiäre, brackische Foraminiferen nicht bekannt (Glässner 1948, S. 191). Hiltermann (1948) konnte aber bereits im nordwestdeutschen Malm brackische, d. h. in Brackwasser eindringende Foraminiferen nachweisen. Auf jeden Fall behalten aktualistische Unterlagen ihren Wert für das Tertiär und Quartär. Die Faunen, die in recenten, brackischen Sedimenten nebeneinander auftreten, sind in einem Bohrprofil in einem Gestein übereinander zu erwarten. Gelingt es, die Beziehungen einer recenten Fauna zu ihrer Umwelt zu klären, dann können umgekehrt aus fossilen, ihnen gleichen oder ähnlichen Faunen Rückschlüsse auf die Entstehungsbedingungen von Gesteinen gezogen werden. Unter Umständen können der Verlauf einer Transgression, Küstennähe, die Höhe des Salzgehaltes des Meerwassers, die vorherrschenden Temperaturen u. a., aus ihnen abgelesen werden. Die Ostsee ist ein klassisches Brackwassergebiet der Erde. Ihr westlicher Teil, die Kieler Bucht, wurde erst in jüngster geologischer Zeit vom Meer überflutet. Nach Tapfer (1940) begann hier die flandrische Transgression erst etwa um 7500 v. d. Zw. mit dem Erreichen des heutigen Meeresniveaus. Seit dieser Zeit erst entstehen neue Küstenformen, wird der Meeresboden umgelagert und bilden sich marine und brackische Absätze in diesem Gebiet.