Sedimentology of surface samples from the Weddell Sea, Antarctica

Mineralogical and granulometric properties of glacial-marine surface sediments of the Weddell Sea and adjoining areas were studied in order to decipher spatial variations of provenance and transport paths of terrigenous detritus from Antarctic sources. The silt fraction shows marked spatial differences in quartz contents. In the sand fractions heavy-mineral assemblages display low mineralogical maturity and are dominated by garnet, green hornblende, and various types of clinopyroxene. Cluster analysis yields distinct heavy-mineral assemblages, which can be attributed to specific source rocks of the Antarctic hinterland. The configuration of modern mineralogical provinces in the near-shore regions reflects the geological variety of the adjacent hinterland. In the distal parts of the study area, sand-sized heavy minerals are good tracers of ice-rafting. Granulometric characteristics and the distribution of heavy-mineral provinces reflect maxima of relative and absolute accumulation of ice-rafted detritus in accordance with major iceberg drift tracks in the course of the Weddell Gyre. Fine-grained and coarse-grained sediment fractions may have different origins. In the central Weddell Sea, coarse ice-rafted detritus basically derives from East Antarctic sources, while the fine-fraction is discharged from weak permanent bottom currents and/or episodic turbidity currents and shows affinities to southern Weddell Sea sources. Winnowing of quartz-rich sediments through intense bottom water formation in the southern Weddell Sea provides muddy suspensions enriched in quartz. The influence of quartz-rich suspensions moving within the Weddell Gyre contour current can be traced as far as the continental slope in the northwestern Weddell Sea. In general, the focusing of mud by currents significantly exceeds the relative and absolute contribution of ice-rafted detritus beyond the shelves of the study area.

Composition of sedimentary rocks from the Shapkina River valley, Bolshezemelskaya Tundra

A facies-genetic and stratigraphic subdivision of the Quaternary sequence in the Shapkina River valley has been accomplished. The riverbank shows outcrops of three glacial complexes with different mineralogical-petrographic compositions and structural characteristics, which can be correlated and stratificated. Datings of intermoraine horizons (alluvial, marine, lacustrine, and lacustrine-boggy sediments) have been based on palynological and paleomicrotheriological data. The Middle Neopleistocene section can be divided into two till horizons corresponding to two autonomous glaciations (Pechora and Vychegda). They are separated by a member of subaqueous Rodionov sediments. The Pechora till formed in the course of glacier motions from the northeast. Glacial horizons are mainly composed of the Vychegda till transported from the Northwest terrigenous provenance. Lithology of the Upper Neopleistocene Polyarnyi till testifies to its formation in the upper course of the river from material transported from the Northeast terrigenous-mineralogical provenance in the upper course of the river and from the Fennoscandian glaciation center in the lower course of the river. The paper presents the first lithological investigation and substantiation of genesis of various facies of Neopleistocene intermoraine marine sediments (sediments of the beach and fore-beach zones and shallow-water shelf).

Investigation of sediment core PS2556 from Bellingshausen Sea, Antarctica

Die Rekonstruktion der glaziomarinen Sedimentationsprozesse am antarktischen Kontinentalrand des westlichen Bellingshausenmeeres erfolgte durch die sedimentologische Auswertung eines 962 cm langen Schwerelotkernes aus 3594 m Wassertiefe. Der Kern wurde während des Fahrtabschnittes ANT-XI/3 mit dem FS "Polarstern" vom Scheitel einer Sediment- "Drift" gezogen. An dem Sedimentkern wurde eine lithologische Beschreibung, sowie sedimentologische Untersuchungen und sedimentphysikalische Messungen durchgeführt. Anhand der Ergebnisse konnten signifikante Änderungen in der Zusammensetzung und Struktur der Sedimente erkannt, und drei Faziestypen unterschieden werden. Die Faziestypen charakterisieren jeweils glaziale oder interglaziale Zeiträume. Der größte Teil der Sedimentabfolge gehört der Laminitfazies an. Dabei handelt es sich um feinlaminierte Sedimentabschnitte, die vorwiegend aus feinkörnigen, terrigenen Komponenten zusammengesetzt sind. In die feinlaminierten Abschnitte sind vereinzelte, wenige Milimeter bis Zentimeter mächtige Siltlagen eingeschaltet. Die biogenen Anteile sind gering, Anzeichen für Bodenleben fehlen völlig. Die Manganfazies wird von authigen gebildeten Mangankonkretionen dominiert, die jeweils diskrete Lagen bilden. Dabei handelt es sich zum einen um Mikromanganknollen und -krusten und zum andern um manganhaltige Gangfüllungen. Biogene und terrigene Anteile sind in diesem Faziestyp unbedeutend. Die Biogenfazies ist von strukturlosen und stark bioturbierten Sedimenten gekennzeichnet. In diesen Sedimentabschnitten ist der hohe Anteil an Eisfracht (IRD) und die erhöhten Gehalte an Kalziumkarbonat und Opal in der Sandfraktion markant. Die stratigraphische Einordnung des Sedimentkernes erfolgte über die von Grobe & Mackensen (1992) entwickelte Lithostratigraphie, mit deren Einheiten die Faziestypen des Sedimentkernes korreliert werden konnten. Dabei ergaben sich zwei mögliche Altersmodelle und ein Basisalter von ca. 250.000 Jahren. Anhand der stratigraphischen Fixpunkte wurden Sedimentationsraten des Gesamtsedimentes und Akkumulationsraten des Kalziumkarbonates, des Biogenopals und des organisch gebundenen Kohlenstoffes berechnet. Dabei wurde gezeigt, daß lediglich das Kalziumkarbonat und der Biogenopal als Anzeiger für biologische Produktion dienen können, wobei Lösungsprozesse in der Wassersäule und im Sediment eine große Rolle spielen. Der Gehalt an organisch gebundenem Kohlenstoff ist in dem Sedimentkern nur erhaltungsbedingt zu erklären. Die Sedimentationsprozesse der einzelnen Faziestypen sind von den Eisverhältnissen, der biologischen Produktion, dem gravitativen Transport und der Umlagerung durch Meeresströmungen abhängig. Die Auswirkung der einzelnen Faktoren ist jeweils unterschiedlich ausgeprägt und wirkt sich spezifisch auf die einzelnen Parameter aus. In den Glazialen hatte ein Vorstoß des Schelfeises über die Schelfkante zur Anlieferung großer Sedimentmassen geführt, die über gravitativen Transport den Kontinentalhang hinunter transportiert wurden. Die Feinfracht wurde über parallel zum Kontinentalhang laufende Konturströme westwärts transportiert und in der Larninitfazies der Driftkörper abgelagert. Am Ende der Glaziale kam es zur Sedimentation der Manganfazies. Die geringen Sedimentationsraten am Kamm der Sedimentdrift kamen aufgrund reduzierter Intensität der Konturströme und fehlender Umlagerung von Schelfsedimenten in Folge rückschreitender Schelfeisrnassen zustande. In den Interglazialen kam es durch den aufsteigenden Meeresspiegel zum Aufschwimmen des Schelfeises. Der damit verbundene Abbau der Eisrnassen über dem Schelf, hatte eine hohe Sedimentation von IRD zur Folge. Mit fortschreitendem Interglazial kam es in Zeiten nur saisonaler Meereisbedeckung zu verstärkter biologischer Produktion und zur Sedimentation biogenen Materials.