Identifying and interpreting stratification in sedimentary rocks on Mars : insight from Rover and orbital observations and terrestrial field analogs

Sedimentary rocks on Mars provide insight into past aqueous and atmospheric processes, climate regimes, and potential habitability. The stratigraphic architecture of sedimentary rocks on Mars is similar to that of Earth, indicating that the processes that govern deposition and erosion on Mars can be reasonably inferred through reference to analogous terrestrial systems. This dissertation aims to understand Martian surface processes through the use of (1) ground-based observations from the Mars Exploration Rovers, (2) orbital data from the High Resolution Imaging Science Experiment onboard the Mars Reconnaissance Orbiter, and (3) the use of terrestrial field analogs to understand bedforms and sediment transport on Mars. Chapters 1 and 2 trace the history of aqueous activity at Meridiani Planum, through the reconstruction of eolian bedforms at Victoria crater, and the identification of a potential mudstone facies at Santa Maria crater. Chapter 3 uses Terrestrial Laser Scanning to study cross-bedding in pyroclastic surge deposits on Earth in order to understand sediment transport in these events and to establish criteria for their identification on Mars. The final chapter analyzes stratal geometries in the Martian North Polar Layered Deposits using tools for sequence stratigraphic analysis, to better constrain past surface processes and past climate conditions on Mars.

Sedimentary rocks of the Internal Hellenides, Greece: age, source, and depositional setting

Ziel der vorliegenden Dissertation war die Untersuchung der Liefergebiete und Ablagerungsräume sedimentärer Gesteine aus ausgewählten Gebieten der inneren Helleniden Griechenlands. Die untersuchten Sedimente Nordgriechenlands gehören zu den Pirgadikia und Vertiskos Einheiten des Serbo-Makedonische Massifs, zu den Examili, Melissochori und Prinochori Formationen der östlichen Vardar Zone und zur Makri Einheit und Melia Formation des östlichen Zirkum-Rhodope-Gürtels in Thrakien. In der östlichen Ägäis lag der Schwerpunkt bei den Sedimenten der Insel Chios. Der Metamorphosegrad der untersuchten Gesteine variiert von der untersten Grünschieferfazies bis hin zur Amphibolitfazies. Das stratigraphische Alter reicht vom Ordovizium bis zur Kreide. Zur Charakterisierung der Gesteine und ihrer Liefgebiete wurden Haupt- und Spurenelementgehalte der Gesamtgesteine bestimmt, mineralchemische Analysen durchgeführt und detritische Zirkone mit U–Pb datiert. An ausgewählten Proben wurden außerdem biostratigraphische Untersuchungen zur Bestimmung des Sedimentationsalters durchgeführt. Die Untersuchungsergebnisse dieser Arbeit sind von großer Bedeutung für paläogeographische Rekonstruktionen der Tethys. Die wichtigsten Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: Die ältesten Sedimente Nordgriechenlands gehören zur Pirgadikia Einheit des Serbo-Makedonischen Massifs. Es sind sehr reife, quarzreiche, siliziklastische Metasedimente, die auf Grund ihrer Maturität und ihrer detritischen Zirkone mit ordovizischen overlap-Sequenzen vom Nordrand Gondwanas korreliert werden können. Die Metasedimente der Vertiskos Einheit besitzen ein ähnliches stratigraphisches Alter, haben aber einen anderen Ablagerungsraum. Das Altersspektrum detritischer Zirkone lässt auf ein Liefergebiet im Raum NW Afrikas (Hun Superterrane) schließen. Die Gesteinsassoziation der Vertiskos Einheit wird als Teil einer aktiven Kontinentalrandabfolge gesehen. Die ältesten biostratigraphisch datierten Sedimente Griechenlands sind silurische bis karbonische Olistolithe aus einer spätpaläozoischen Turbidit-Olistostrom Einheit auf der Insel Chios. Die Alter detritischer Zirkone und die Liefergebietsanalyse der fossilführenden Olistolithe lassen den Schluss zu, dass die klastischen Sedimente von Chios Material vom Sakarya Mikrokontinent in der West-Türkei und faziellen Äquivalenten zu paläozoischen Gesteinen der Istanbul Zone in der Nord-Türkei und der Balkan Region erhalten haben. Während der Permotrias wurde die Examili Formation der östlichen Vardar Zone in einem intrakontinentalen, sedimentären Becken, nahe der Vertiskos Einheit abgelagert. Untergeordnet wurde auch karbonisches Grundgebirgsmaterial eingetragen. Im frühen bis mittleren Jura wurde die Melissochori Formation der östlichen Vardar Zone am Abhang eines karbonatführenden Kontinentalrandes abgelagert. Der Großteil des detritischen Materials kam von permokarbonischem Grundgebirge vulkanischen Ursprungs, vermutlich von der Pelagonischen Zone und/oder der unteren tektonischen Einheit des Rhodope Massifs. Die Makri Einheit in Thrakien besitzt vermutlich ein ähnliches Alter wie die Melissochori Formation. Beide sedimentären Abfolgen ähneln sich sehr. Der Großteil des detritischen Materials für die Makri Einheit kam vom Grundgebirge der Pelagonischen Zone oder äquivalenten Gesteinen. Während der frühen Kreide wurde die Prinochori Formation der östlichen Vardar Zone im Vorfeld eines heterogenen Deckenstapels abgelagert, der ophiolitisches Material sowie Grundgebirge ähnlich zu dem der Vertiskos Einheit enthielt. Ebenfalls während der Kreidezeit wurde in Thrakien, vermutlich im Vorfeld eines metamorphen Deckenstapels mit Affinitäten zum Grundgebirge der Rhodopen die Melia Formation abgelagert. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die Subduktion eines Teiles der Paläotethys und die anschließende Akkretion vom Nordrand Gondwanas stammender Mikrokontinente (Terranes) nahe dem südlichen aktiven Kontinentalrand Eurasiens den geodynamischen Rahmen für die Schüttung des detritischen Materials der Sedimente der inneren Helleniden im späten Paläozoikum bildeten. Die darauf folgenden frühmesozoischen Riftprozesse leiteten die Bildung von Ozeanbecken der Neotethys ein. Intraozeanische Subduktion und die Obduzierung von Ophioliten prägten die Zeit des Jura. Die spätjurassische und frühkretazische tektonische Phase wurde durch die Ablagerung von mittelkretazischen Kalksteinen besiegelt. Die endgültige Schließung von Ozeanbecken der Neotethys im Bereich der inneren Helleniden erfolgte schließlich in der späten Kreide und im Tertiär.

Distribution and Lithology of Sedimentary Rocks in Montana and Adjacent Areas

The general features of the sedimentary rocks in a region, their distribution, and the relationships of these rocks to other rocks of the area and of adjacent areas, are some of the things in which most geologists are interested, for reasons of general curiosity or for obtaining a better understanding of their specific prob­lems

Composition of sedimentary rocks from the Mountainous Crimea and the Northwestern Caucasus

Detailed data obtained on chemistry of sedimentary rocks from the Mountainous Crimea and the Northwestern Caucasus that were dated at the Cenomanian/Turonian boundary and formed during Oceanic Anoxic Event 2 make it possible to calculate dissolved oxygen concentration in bottom waters of the sedimentation basin. Enrichment factors of trace elements in black shales are revised and an explanation is suggested for genesis of the rocks with regard for unusual climatic changes.

Analysis of ferromanganiferous sedimentary rocks from Timor

Seven manganese nodules, eight ferromanganiferous shales from the Cretaceous Wai Bua Formation of Timor, and a pelagic limestone with four ferromanganese enriched layers from the Middle Eocene of Timor have been analysed. The nodules are compared with modern deep-sea nodules, and the ferromanganiferous shales are contrasted with relatively shallow marine manganiferous shales. The conclusion is reached that these rocks from Timor were probably deposited in a bathypelagic environment. There is a total absence of any indication that volcanic material has contributed to these deposits. The chemical composition of the ferromanganiferous rocks are discussed and some indications of biogenic influences are noted. The Middle Eocene pelagic limestone is compared with a similar modern sediment described from the Easter Island Rise in the Pacific.