A noninvasive method for measuring the velocity of diffuse hydrothermal flow by tracking moving refractive index anomalies

Diffuse flow velocimetry (DFV) is introduced as a new, noninvasive, optical technique for measuring the velocity of diffuse hydrothermal flow. The technique uses images of a motionless, random medium (e.g.,rocks) obtained through the lens of a moving refraction index anomaly (e.g., a hot upwelling). The method works in two stages. First, the changes in apparent background deformation are calculated using particle image velocimetry (PIV). The deformation vectors are determined by a cross correlation of pixel intensities across consecutive images. Second, the 2-D velocity field is calculated by cross correlating the deformation vectors between consecutive PIV calculations. The accuracy of the method is tested with laboratory and numerical experiments of a laminar, axisymmetric plume in fluids with both constant and temperaturedependent viscosity. Results show that average RMS errors are ∼5%–7% and are most accurate in regions of pervasive apparent background deformation which is commonly encountered in regions of diffuse hydrothermal flow. The method is applied to a 25 s video sequence of diffuse flow from a small fracture captured during the Bathyluck’09 cruise to the Lucky Strike hydrothermal field (September 2009). The velocities of the ∼10°C–15°C effluent reach ∼5.5 cm/s, in strong agreement with previous measurements of diffuse flow. DFV is found to be most accurate for approximately 2‐D flows where background objects have a small spatial scale, such as sand or gravel

Age and growth of leaping grey mullet (Liza saliens (Risso, 1810)) in Minorca (Balearic Islands)

A population of leaping grey mullet (Liza saliens (Risso, 1810) was studied in order to measure seasonal and annual growth rates. The annual growth rates were similar to those reported for other populations from the central Western Mediterranean and intermediate between those living in northern and southern areas. As usual, the growth rate of adult males was slower than that of females. Males reached adulthood in their third summer. Females of the same age showed a moderate gonadal development, but did not ripen until the next summer. Mullets of all ages gained weight only when the water temperature was higher than 20°C. However adults and immature fish showed reduced growth in mid-summer, when that of the juveniles peaked. This difference is not a consequence of the reproductive cost, because the growth rate of immatures was greatly reduced although they did not spawn.

Tough adults, frail babies: an analysis of stress sensitivity across early life-history stages of widely introduced marine invertebrates

All ontogenetic stages of a life cycle are exposed to environmental conditions so that population persistence depends on the performance of both adults and offspring. Most studies analysing the influence of abiotic conditions on species performance have focussed on adults, while studies covering early life-history stages remain rare. We investigated the responses of early stages of two widely introduced ascidians, Styela plicata and Microcosmus squamiger, to different abiotic conditions. Stressors mimicked conditions in the habitats where both species can be found in their distributional ranges and responses were related to the selection potential of their populations by analysing their genetic diversity. Four developmental stages (egg fertilisation, larval development, settlement, metamorphosis) were studied after exposure to high temperature (30°C), low salinities (26 and 22 ) and high copper concentrations (25, 50 and 100 µg/L). Although most stressors effectively led to failure of complete development (fertilisation through metamorphosis), fertilisation and larval development were the most sensitive stages. All the studied stressors affected the development of both species, though responses differed with stage and stressor. S. plicata was overall more resistant to copper, and some stages of M. squamiger to low salinities. No relationship was found between parental genetic composition and responses to stressors. We conclude that successful development can be prevented at several life-history stages, and therefore, it is essential to consider multiple stages when assessing species' abilities to tolerate stress. Moreover, we found that early development of these species cannot be completed under conditions prevailing where adults live. These populations must therefore recruit from elsewhere or reproduce during temporal windows of more benign conditions. Alternatively, novel strategies or behaviours that increase overall reproductive success might be responsible for ensuring population survival.

Les restes humanes del jaciment epipaleolític de la Balma de Guilanyà (Navés, Solsonès)

Les restes humanes deIs períodes epipaleolític i mesolític estan pobrament representades a la Península Iberica, tot i que existeixen dos jaciments mesolítics excepcional s a Muge, Portugal (Moita do Sebastiao i Cabe~o da Arruda), amb uns 67 individus, i un altre de recentment excavat a Oliva (El Collado, Valencia), on s'han trobat uns 15 individus. EIs primers estan datats entre 7.240 i 6.300 a.P. (Ferreira 1994: 664-674), mentre que el darrer té una datació de 7.640-7.570 a.P (Aparicio 1989). Ambdós jaciments es troben en zones properes a estuaris de rius o a la costa, la qual cosa permetia 1'explotació intensiva de recursos marins molt variats. Aquest tipus d' economia condicionava un tipus de vida força sedentaria i a més a més, va permetre un increment en la densitat de població, que hauria tingut lloc probablement entre el 8.000-7.000 a.e. (Ferreira 1994: 664-674). A Catalunya, s'han excavat fins ara pocs jaciments importants d'aquests periodes (Martín y Vaquer 1995: 35-73), tots d'ells en zones d'interior i corresponents presumiblement a grups petits de caçadors-recol·lectors, força diferents dels posteriors assentaments humans més grans com Muge i Oliva. De tots aquests jaciments, només a la Balma de Guilanya (Naves, Solsones) s'han trobat restes humanes que es puguin atribuir sense cap mena de dubte als nivells epipaleolítics.

Side scan sonar image and geologic interpretation of the Ria de Pontevedra seafloor (Galicia, NW Spain).

High-resolution side scan sonar has been used for mapping the seafloor of the Ría de Pontevedra. Four backscatter patterns have been mapped within the Ría: (1) Pattern with isolated reflections, correlated with granite and metamorphic outcrops and located close to the coastal prominence and Ons and Onza Islands. (2) Pattern of strong reflectivity usually located around the basement outcrops and near the coastline and produced by coarse-grained sediment. (3) Pattern of weak backscatter is correlated with fine sand to mud and comprising large areas in the central and deep part of the Ría, where the bottom currents are weak. It is generally featureless, except where pockmarks and anthropogenic features are present. (4) Patches of strong and weak backscatter are located in the boundary between coarse and fine-grained sediments and they are due to the effect of strong bottom currents. The presence of megaripples associated to both patterns of strong reflectivity and sedimentary patches indicate bedload transport of sediment during high energy conditions (storms). Side scan sonar records and supplementary bathymetry, bottom samples and hydrodynamic data reveal that the distribution of seafloor sediment is strongly related to oceanographic processes and the particular morphology and topography of the Ría.

El Complejo Turbidítico del Carbonífero del Priorat (Tarragona)

Relaciones entre las asociaciones de facies de las tres unidades litoestratigráficas del complejo turbidítico y su asimilación a unidades deposicionales dentro de modelos de sedimentación submarina.

A review of the Tripterygion tripteronotus (Risso, 1810) complex, with a description of a new species from the Mediterranean Sea (Teleostei: Tripterygiidae)

We compared specimens of Tripterygion tripteronotus from 52 localities of the Mediterranean Sea and adjacent waters, using four gene sequences (12S rRNA, tRNA-valine, 16S rRNA and COI) and morphological characters. Two well-differentiated clades with a mean genetic divergence of 6.89±0.73% were found with molecular data, indicating the existence of two different species. These two species have disjunctive geographic distribution areas without any molecular hybrid populations. Subtle but diagnostic morphological differences were also present between the two species. T. tripteronotus is restricted to the northern Mediterranean basin, from the NE coast of Spain to Greece and Turkey, including the islands of Malta and Cyprus. T. tartessicum n. sp. is geographically distributed along the southern coast of Spain, from Cape of La Nao to the Gulf of Cadiz, the Balearic Islands and northern Africa, from Morocco to Tunisia. According to molecular data, these two species could have diverged during the Pliocene glaciations 2.7-3.6 Mya.

Circum-Alpine marine circulation and paleoenvironmental conditions during the Miocene

Trace element and isotopic compositions of marine fossils and sediment were analyzed from several Miocene deposits in the circum-Alpine region in order to reconstruct the paleoceanographic and paleoclimatic changes related to sea level changes, basin evolution and Alpine orogeny. To the north and the east the Alps were border by an epicontinental sea, the Paratethys, while to the south the Mediterranean surrounded the uplifting mountains during the Miocene. The thesis mainly focused on sediments and fossils sampled from Miocene beds of these two oceanic provinces. The north Alpine Molasse, the Vienna and Pannonian Basins were located in the Western and Central Paratethys. O-isotope compositions of well-preserved phosphatic fossils in these sediments support deposition under sub-tropical to warm-temperate climate with water temperatures between 14 to 28 °C for the Miocene. δ18O values of fossil shark teeth from different horizons vary similarly to those of the global trend until the end of the Badenian, however the δ18O values show wider range, which indicates local effects iii the sub-basins. The trend of 87Sr/86Sr in the samples roughly agrees with an open ocean environment for the Miocene. Yet a number of samples deviate from typical open ocean compositions with higher ratios suggesting modification of seawater by local and old terrestrial sources. In contrast, two exceptional teeth from the locality of La Moliere have extremely low δ18O values and low 87Sr/86Sr. However, the REE patterns of their enameloid are similar to those of teeth having O and Sr isotopic compositions typical of a marine setting at this site. Collectively, this suggests that the two teeth formed while the sharks frequented a freshwater environment with very low 18O-content and 87Sr/86Sr controlled by Mesozoic calcareous rocks. This is consistent with a paleogeography of high-elevation (~2300m) Miocene Alps adjacent to a marginal sea. The local effects are also reflected in the εNd values of the Paratethyan fossils, which is compatible with input from ancient crystalline rocks and Mesozoic sediments, while other samples with elevated εNd values indicate an influence of Neogene volcanism on the water budget. Excluding samples whose isotopic compositions reflect a local influence on the water column, an average εNd value of -7.9 ± 0.5 may be inferred for the Paratethys seawater. This value is indistinguishable from the Miocene value of the Indian Ocean, supporting a dominant role of ludo-Pacific water masses in the Paratethys. Regarding the Mediterranean, stable C-and O-isotope compositions of benthic and planktonic foraminifera from the Umbria-Marche region (UMC) have an offset typical for their habitats and the changes in composition mimic global changes, suggesting that the regional conditions of climate and the carbon cycle were controlled by global changes. The radiogenic isotope compositions of the fossil assemblages allow for distinction of periods. From 25 to 19 Ma, high εNd values and low 87Sr/86Sr of sediments and fossils support intense tectonism and volcanism, related to the opening of the western Mediterranean. Between 19 and 13 Ma the Mediterranean has εNd values that are largely controlled by incursion of Indian Ocean water. Brief periods of local hinterland control on seawater compositions are indicated by spikes in the εNd record, coinciding with volcanic events and a short sea-level decrease at about 15.2 Ma. Lower 87Sr/86Sr compared to the open ocean is compatible with rapid uplift of the hinterland and intense influx of Sr from Mesozoic carbonates of the western Apennines, while higher 87Sr/86Sr for other sites indicates erosion of old crustal silicate rocks. Finally, from 13 to 7 Ma the fossils have 87Sr/86Sr similar to those of Miocene seawater and their εNd values indicates fluctuating influence of Atlantic, and Indian Ocean or Paratethys sources of seawater entering the Mediterranean, driven by global sealevel changes and local tectonism. RÉSUMÉ DE LA THÈSE Les compositions en éléments traces et isotopiques de fossiles marins et de sédiments on été analysées à partir de nombreux dépôts marins dans la région circum Alpine dans le but de reconstruire les changements paléocéanographiques et paléoclimatiques liés aux changements du niveau marin, à l'évolution en bassins et à l'orogénie alpine. Au nord et à l'est des Alpes, une mer épicontinentale appelée Paratéthys s'est ouverte, alors que plus au sud la mer Méditerranée bordait au Miocène les Alpes naissantes. Le but de cette recherche est de se concentrer sur les sédiments et les fossiles provenant des couches du Miocènes de ces deux provinces marines. Les bassins de la Molasse Alpine du nord, de Vienne et Pannonien étaient situés au niveau de la Paratéthys Occidentale et Centrale. Les compositions isotopiques de l'oxygène de fossiles phosphatés bien préservés dans ces sédiments étayent la théorie d'un dépôt sous un climat subtropical à tempéré chaud avec des températures entre 14 et 28°C pendant le Miocène. Les valeurs δ18O des fossiles sont similaires à la tendance globale jusqu'à la fin du Badénien. Cependant les larges fluctuations en δ18O indiquent des effets locaux au niveau des sous bassins. En outre, deux dents de requin exceptionnelles présentent des valeurs extrêmement basses de δ18O. Ces données suggèrent que ces deux dents se sont formées alors que les requins fréquentaient un environnement d'eau douce avec de faibles valeurs de 18O. Le calcul de la composition isotopique de l'oxygène de cette eau douce permet d'obtenir une estimation de la paléoélévatian moyenne des Alpes du Miocène (~2300m). La tendance 87Sr/86Sr pour ces échantillons concorde approximativement avec un environnement d'océan ouvert au cours du Miocène. Toutefois un nombre d'échantillons dévie des compositions d'océan ouvert typiques, avec des rapports élevés suggérant des modifications de l'eau de mer par des sources locales et terrestres. Les effets locaux sont aussi reflétés au niveau des valeurs en εNd des fossiles paratéthysiens. Ceci est cohérent avec un apport d'anciennes roches cristallines et de sédiments mésozoïques, tandis que d'autres échantillons avec des valeurs hautes de εNd indiquent une influence d'un volcanisme néogène dans le budget marin. En excluant les échantillons dont les compositions isotopiques confirment une influence locale, une valeur moyenne de εNd de 7.9 t 0.5 peut être déduite pour l'eau de la Parathétys. Cette valeur est semblable à la valeur correspondant à l'Océan Indien durant le Miocène, confirmant un rôle dominant de cet océan dans la Paratéthys. Au niveau de la Méditerranée, les compositions en isotopes stables du Carbone et de l'Oxygène de foraminifères planctoniques et benthique de la région Umbria-Marche présentent un offset typique à leurs habitats. De plus les changements dans leurs compositions suivent les changements globaux, suggérant ainsi que les conditions climatiques régionales et le cycle du carbone étaient contrôlés par des phénomènes globaux. La composition en isotopes radiogéniques d'assemblages fossiles permet une reconnaissance sur trois périodes distinctes. De 25 à 19 millions d'années (Ma), des valeurs élevées de εNd et un faible rapport 87Sr/86Sr dans les sédiments soutiennent l'idée d'une activité tectonique et volcanique intense, liée à l'ouverture de la Méditerranée occidentale. Entre 19 et 13 Ma, la Méditerranée montre des valeurs de εNd qui sont largement contrôlées par une incursion d'eau provenant de l'Océan Indien. En effet, aux alentours de 15,2 Ma, des pics dans l'enregistrement des valeurs de εNd, coïncidant avec des événements volcaniques et de brèves diminutions du niveau marin. Enfin, de 13 à 7 Ma, les fossiles ont des rapports ß7Sr/8fiSr similaires à ceux de l'eau de mer au Miocène. Leurs valeurs de εNd indiquent une influence changeante de l'océan Atlantique, et de l'océan Indien ou des sources d'eau de merde la Parathétys qui entrent dans les bassins méditerranéens. Ce changement est guidé par des modifications globales du niveau marin et par la tectonique locale. RÉSUMÉ DE LA THÈSE (POUR LE GRAND PUBLIC) Les analyses des compositions en éléments traces et isotopiques des fossiles marins sont un outil très utile pour reconstruire les conditions océaniques et climatiques anciennes. Ce travail de thèse se concentre sur les sédiments déposés dans un environnement marin proches des Alpes au cours du Miocène, entre 23 et 7 millions d'années (Ma). Cette période est caractérisée par une tectonique alpine active, ainsi que par des changements climatiques et océanographiques globaux importants. Dans le but de tracer ces changements, les compositions isotopiques du Strontium, du Néodyme, de l'Oxygène et du Carbone ont été analysées dans des fossiles bien préservés ainsi que les sédiments contemporains. Les échantillons proviennent de deux provinces océaniques distinctes, la première est la Mer Méditerranée, et l'autre est une mer épicontinentale appelée Parathétys, qui existait au nord et à l'est des Alpes durant le Miocène. Au niveau de la Parathétys Occidentale et Orientale, les compositions isotopiques d'oxygène de dents de requins confirment un dépôt sous un climat subtropical à tempéré chaud avec des températures d'eau entre 14 et 28°C au Miocène. En outre, deux dents de requins exceptionnelles ont enregistré des compositions isotopiques d'oxygène extrêmement basses. Cela suggère que ces deux dents se sont formées alors que les requins entraient dans un système d'eau douce. Le calcul de la composition isotopique de l'oxygène de cette eau douce permet d'obtenir une estimation de la paléoélévation des Alpes au Miocène qui est aussi élevée que celle d'aujourd'hui. La tendance isotopique du Strontium pour ces échantillons concorde approximativement avec un environnement d'océan ouvert. Cependant un certain nombre d'échantillons indique des modifications de l'eau de mer par des sources terrestres locales. Les effets locaux sont aussi visibles au niveau des compositions isotopiques du Néodyme, qui sont en accord avec un apport provenant de roches cristallines anciennes et de sédiments du Mésozoïque, alors que d'autres échantillons indiquent une influence volcanique néogène dans le budget marin. A l'exclusion des échantillons dont les compositions correspondent à une influence locale, les compositions isotopiques du Néodyme de la Parathétys sont très similaires aux valeurs de l'Océan Indien, montrant ainsi un rôle important des masses d'eau IndoPacifiques dans cette région. Au niveau de la Méditerranée, les compositions en isotopes stables du Carbone et de l'Oxygène de foraminifères planctoniques et benthique de la région Umbria-Marche présentent un offset typique à leurs habitats. De plus, les changements dans leurs compositions suivent les changements globaux, suggérant ainsi que les conditions climatiques régionales et le cycle du carbone étaient contrôlés par des phénomènes globaux. La composition en isotopes radiogéniques d'assemblages fossiles permet une reconnaissance sur trois périodes distinctes. De 25 à 19 Ma, des rapport isotopiques élevés pour le Néodyme et faibles pour le Strontium dans les sédiments et les fossiles soutiennent l'idée d'une activité tectonique et volcanique intense, liée à l'ouverture de la Méditerranée occidentale. Entre 19 et 13 Ma, la Méditerranée présente des rapports isotopiques du Néodyme qui sont largement contrôlés par une incursion d'eau provenant de l'Océan Indien. En effet, aux alentours de 15,2 Ma, des pics dans l'enregistrement des valeurs des isotopes du Néodyme coïncident avec des événements volcaniques et de brèves diminutions du niveau marin. Finalement, de 13 à 7 Ma, les fossiles ont des rapports isotope Strontium similaires à ceux de l'eau de mer au Miocène. Les rapports isotopiques du Néodyme indiquent une influence changeante de l'océan Atlantique, et de l'océan Indien ou des sources d'eau de mer de la Parathétys qui entrent dans les bassins méditerranéens. Ce changement est guidé par des modifications globales du niveau marin et par la tectonique locale.

Permian-Triassic of the Tethys: Carbon isotope sudies

Profiles of carbon isotopes were studied in marine limestones of Late Permian and Early Triassic age of the Tethyan region from 20 sections in Yugoslavia, Greece, Turkey, Armenian SSR, Iran, Pakistan, India, Nepal, and China. The Upper Permian sections continue the high positive values of 13C previously found in Upper Permian basins in NW Europe and western USA. In the more complete sections of Tethys it can now be demonstrated that the values of 13C drop from the Murgabian to the Dzhulfian Stages of the Upper Permian, then sharply to values near zero during the last two biozones of the Dorashamian. These levels of 13C sample the Tethys Sea and the world ocean, and equal values from deep-water sediments at Salamis Greece indicate that they apply to the whole water column. We hypothesize that the high values of 13C are a consequence of Late Paleozoic storage of organic carbon, and that the declines represent an episodic cessation of this organic deposition, and partial oxidation of the organic reservoir, extending over a period of several million years. The carbon isotope profile may reflect parallel complexity in the pattern of mass extinction in Late Permian time. Des profils isotopiques du carbone ont été établis dans des calcaires marins d'âge tardi-permien à  éo-triasique répartis dans 20 endroits du domaine téthysien: Yougoslavie, Grèce, Turquie, République d'Arménie, Iran, Pakistan, Inde, Népal et Chine. Les profils établis dans le Permien supérieur montrent les mêmes valeurs positives de 13C observées antérieurement dans des bassins de même âge en Europe occidentale et dans l'ouest des USA. Dans les profils les plus complets de la Téthys, il est maintenant établi que les valeurs de 13C décroissent depuis le Murgabien jusqu'au Dzhulfien (Permien supérieur) pour devenir proches de zéro dans les deux dernières biozones du Dorasharmen. Ces valeurs de 13C sont caractéristiques de la Téthys et de l'Océan mondial; elles s'appliquent à toutes les profondeurs d'eau, comme en témoignent les valeurs fournies par des sédiments de mer profonde à Salamis (Grèce). Nous formulons l'hypothèse que les hautes valeurs de 13C sont la conséquence du stockage du carbone organique au Paléozoïque supérieur et que leur décroissance traduit un arrêt épisodique de cette sédimentation organique, accompagné d'une oxydation partielle de la matière organique s'étendant sur une période de plusieurs Ma. L'influence parallèle des phénomènes d'extinction massive à le fin du Permien se refléterait également dans les profils isotopiques du carbone.

Earliest known use of marine resources by neanderthals

Numerous studies along the northern Mediterranean borderland have documented the use of shellfish by Neanderthals but none of these finds are prior to Marine Isotopic Stage 3 (MIS 3). In this paper we present evidence that gathering and consumption of mollusks can now be traced back to the lowest level of the archaeological sequence at Bajondillo Cave (Málaga, Spain), dated during the MIS 6. The paper describes the taxonomical and taphonomical features of the mollusk assemblages from this level Bj19 and briefly touches upon those retrieved in levels Bj18 (MIS 5) and Bj17 (MIS 4), evidencing a continuity of the shellfishing activity that reaches to MIS 3. This evidence is substantiated on 29 datings through radiocarbon, thermoluminescence and U series methods. Obtained dates and paleoenvironmental records from the cave include isotopic, pollen, lithostratigraphic and sedimentological analyses and they are fully coherent with paleoclimate conditions expected for the different stages. We conclude that described use of shellfish resources by Neanderthals (H. neanderthalensis) in Southern Spain started ~150 ka and were almost contemporaneous to Pinnacle Point (South Africa), when shellfishing is first documented in archaic modern humans.

Effects of total fishing prohibition on the rocky fish assemblages of Medes Islands marine reserve (NW Mediterranean)

Visual scuba diving censuses were used to assess the effects of fishing prohibition on abundance and size structure of littoral fish populations by comparing the same benthic communities inside and outside the protected area of Medes Islands (NE Catalonia, Spain). The total number of species found was 43 in the reserve and 44 outside, but the mean value of species richness per sampling station was significantly higher in the protected area. However, diversity, heavily affected by the presence or absence of large schools of pelagic species, showed no significant differences between sites. The prohibition of fishing for 6 years is the first factor affecting the qualitative and quantitative structure of fish populations ('reserve effect'), and depth is the second factor. Thus, except in the cases of Serranus cabrilla and Mullus surmuletus, all other vulnerable species are highly sensitive to the protection measures. The size structure of all vulnerable species was found to be absolutely different at the reserve sites than in the unprotected zones, and the modal size classes of size frequency distributions were always higher in the reserve than outside. The reserve effect was significantly responsible of the differences observed in this change on size structure. Some highly vulnerable species, such as Epinephelus guaza and Sciaena umbra, have only been found in the protected area. Others, such as Sparus aurata, Diplodus cervinus and Dicentrarchus labrax, were much more frequent inside the reserve.

The population dynamics of Halecium petrosum and Halecium pusillum (Hydrozoa, Cnidaria), epiphytes of Halimeda tuna in the nortwestern Mediterranean

Halecium petrosum and Halecium pusillum on the alga Halimeda tuna from Tossa de Mar, northeastern Spain, were studied. Asexual reproduction of H. petrosum, by stolonisation, occurred throughout the year except for July and August. Asexual reproduction of H. pusillum, by planktonic propagules, occurred throughout the year. Sexual reproduction was limited to the autumn in H. petrosum and spring in H. pusillum. The growth rates of colonies of both species were rapid but declined with increased size. Mean colony size over two consecutive two week periods increased approximately five-fold and three-fold for H. petrosum, and six-fold and four-fold for H. pusillum. Mortality was estimated to be high for both species, especially in summer. The maximum life span of colonies (ramets) of both species was estimated to be only eight weeks. Consequently most colonies do not reproduce sexually. The absence of reproduction of H. petrosum in summer, when the turnover of algal thalli was greatest, probably contributed to the summer decline in its abundance. In both species the genet (clone) survives for unknown, possibly very long, periods by asexual reproduction which facilites colonisation of other substrata.

Stable O and H isotopic composition of hydrous minerals as proxies for paleoclimate and -topography : application to the European Alps

The isotopie composition of clay minerals can be used to gain information on paleoaltitude, -topography and -climate during the time of their formation, as they form in isotopie equilibrium with ambient water, which has an isotopie composition that is determined by previous rain-out. In this thesis, the usability of this approach is evaluated for sample material from both the North Alpine Foreland Basin and internal parts of the European Alps. The isotopie composition of precipitation is determined by the air temperature and the extent of previous rain-out, which in turn is affected by the distance to the point of origin of the water vapor and the condensation conditions. An orographic barrier leads to uplift and adiabatic cooling of air masses and thereby enhances rainfall with a characteristic depletion in heavy 0 and H isotopes. Processes such as evaporation and mixing of water with different origin affect the isotopie composition further on the surface. Clay minerals are hydrous phyllosilicates that can form during weathering or pedogenesis in isotopie equilibrium with the present water and inherit its isotopie composition with a characteristic fractionation. If their isotopie composition was preserved after formation and the necessary parameters are known, it is possible to calculate the isotopie composition of the ambient water and thereby reconstruct climatic and topographic conditions during their formation. Due to the hygroscopic behavior of the sample material, analytical procedures needed to be modified to allow an analysis of the oxygen and hydrogen isotopie composition of the hydroxyl water built into their crystal structure and not the one of recently adsorbed water. In order to determine typical 5lsO and 8D values of meteoric water and minerals in the weathering environment in high Alpine regions, samples of surface water and soils from the valley of Visp in the Swiss Alps were studied that were collected along a transect with varying altitudes and host rock lithologies. The actual aim to attempt the reconstruction of Alpine paleoelevations was addressed by the analysis of sediments deposited under marine and terrestrial conditions during the Miocene and Oligocene, which were sampled from different locations in Switzerland, Germany and Austria. Further bentonite and fault gouge clay samples were used as reference material from low and high elevations. Results show that the isotopie composition of clay minerals can be influenced by several factors, such as the mode and site of their formation, possible isotope exchange (which is evident for 8D values), the samples' mineral composition (such as the presence of detrital material) and the deposition environment. With a consideration of these parameters and limitation to certain sample material, conclusions are drawn on the isotopie composition of the water from which the clay minerals formed. Most of the obtained values lie in the same range as has been reported in literature for foreland precipitation. The reconstruction of paleoelevation might be possible for selected sites with a geographical setting close to the Alpine chain or for intramontane basins. - La composition isotopique des argiles, qui se forment typiquement en contact avec des eaux superficielles, peut être utilisée pour obtenir des informations sur la paléoaltitude, la paléotopographie et le paléoclimat pendant leur création. La composition en isotopes stable (oxygène et hydrogène) des eaux de pluie est déterminée par l'altitude, la température, la distance depuis le lieu d'évaporation et par le taux de précipitation. Certains processus comme l'évaporation, l'interaction avec des minéraux et le mélange d'eaux d'origines variées peuvent aussi changer la composition des eaux de surface. Les argiles sont des pliyllosilicates hydratés qui sont crées par l'altération des roches au contact de ces eaux de surface et ils acquièrent une composition isotopique qui est soumise à un certain fractionnement. L'objectif de cette thèse est d'évaluer si l'effet de l'altitude des Alpes, est détectable dans la composition isotopique des sédiments du bassin d'avant-pavs pendant le Miocène. Après avoir établi la procédure analytique, des compositions isotopiques typiques de régions de hautes altitudes ont été determine sur les eaux de surfaces (rivières) et sur des échantillons de sols, le long d'une coupe dans la valée de Visp, dans les Alpes Suisses. Une reconstruction des paléoaltitudes Miocènes Alpines a ensuite été mené par l'analyse de sédiments marins et terrestres en utilisant des échantillons d'âges variés et provenant de Suisse, d'Allemagne et d'Autriche. Les résultats montrent que la composition isotopique des échantillons est impactée par de multiples facteurs, tels que le mode de et le lieu de formation. un possible échange isotopique tardif (surtout pour 5D). leur composition minéralogique et l'environnement de leur sédimentation. Après un examen prudent de ces paramètres, et en se limitant à un certain assortiment d'échatillons, on peut tirer des conclusions sur la composition isotopique des eaux originelles pour en déduire l'effet du climat et de la topographie.

État dans lequel les ingénieurs hydrographes de la Marine ont trouvé les passes et la rade intérieure du bassin d'Arcachon en 1826 ; État dans lequel M. P. Monnier ingénieur hydrographe de la marine a trouvé les passes et la rade intérieure du bassin d'Arcachon dans les mois de juin et juillet 1835

Échelle(s) : [1:50 000], échelle de deux milles marins [= 7,5 cm], échelle de quatre mille mètres [= 8 cm]