(Table 1) Frequency of wind direction reportings and duration of wave action in Mittelgrund, Eckernfoerder Bay, Germany

A detailed survey of the Mittelgrund in Eckernförde Bay shows slope breaks at 10-12 m and 15-16 m water depth. They are thought to be mainly the result of marine abrasion. Utilizing records from the Edgerton mud-penetrator, a map of holocene sediment thickness has been drawn. From the pattern of bottom echos 4 types of stratification can be recognized. An interpretation of them is attempted, as they are supposed to serve as models for other transgression contacts.

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.

Postglacial deposition of sand in the Eckernfoerder Bay, western Baltic Sea

At the NW-slope of Eckernforder Bay (Western Baltic) between 14 and 21 m water depth 7 sand cores were taken with a vibrocorer. The cores were between 85 and 250 cm long. The sand was analysed for grain size distribution, proportions of organic carbon and carbonate, and contents of microfossils. The radiometric age and stable carbon isotope ratios were determined on organic material from 14 sample. With regard to benthic foraminifera and other microorganisms four different types of depositional conditions could be distinguished: Types 1 and 2: two types of offshore sand areas. Type 3: lagoon and nearshore. Type 4: subaerial or limnic. Using sedimentological and geochemical parameters two formation areas could be distinguished with the aid of a discriminant analysis: offshore (types 1 and 2) and nearshore (types 3 and 4). A juxtaposition of core sections indicated two distinct profiles. Their ages fit into the picture of the assumed postglacial sea-level rise. The lagoon- and nearshore sands are interpreted as the result of sea-level stagnation at 17-18 m below present sea-level. The accumulation rates of the sand in the offshore areas are, with a maximum of 0.15 mm/yr., an order of magnitude smaller than in the mud areas, located several hundred metres away.

Grain size distribution and percentiles of the sand component from sediments obtained in the southern Great Belt, Baltic Sea

Im Sedimentationsraum der südwestlichen Ostsee verdient der nordöstliche Teil der Kieler Bucht besonderes Interesse. Dort öffnet sich die wichtigste Verbindung zwischen Ostsee und Nordsee. Von den Austauschvorgängen, durch welche diese Meeresräume aufeinander Einfluß nehmen, ist gerade jenes Gebiet entscheidend betroffen. Die Beobachtung der Dynamik des Austausches, die Beobachtung der Transportlast, welche von den Wassermassen bewegt wird, und schließlich auch die Beobachtung der Beziehungen, welche sich zwischen dem Zusammentreffen von Wassermassen unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften und der Sedimentbildung ergeben, läßt deshalb vor allem dort wesentliche Hinweise zum Verständnis der Sedimentationsvorgänge in der südlichen Ostsee erhoffen. In der vorliegenden Arbeit wurden an 49 Durchschnittsproben die Korngrößenverteilungen und Schwermineralgehalte von Sedimenten aus dem Südausgang des Großen Beltes untersucht. 1. Es wurden sechs in sich morphologisch etwa gleichwertige Gebiete ausgegliedert, die jeweils durch Sedimente mit ähnlichen Korngrößenverteilungen ausgezeichnet sind. Nach Lage, Typ und genetischer Ausdeutbarkeit fügen sich diese Gebiete dem von O. PRATJE (1939, 1948) gegebenen Modell der Sedimentationszonen gut ein. 2. Innerhalb dieser Gebiete ergibt sich für Sande in mehr als 20 m Wassertiefe südwärts gerichteter Transport. Oberhalb dieser Tiefe läßt sich stellenweise nordwärts gerichteter Transport nachweisen. 3. Der Schwermineralgehalt der Sedimente bleibt immer unter zwei Prozent. Die höchsten Anteile (1,7 bzw. 1,9%) werden in den Sedimenten der Tiefen Rinne und der ufernahen Bereiche des Großen Beltes angetroffen. 4. Die Korngrößenverteilungen der Sedimente werden nach der Lage der Modi in bis zu drei (Kies-, Sand-, Silt-) Komponenten zerlegt. Die Beteiligung der Silt-Komponente wird entscheidend von der Salzgehaltssprungschicht beeinflußt. 5. Es bestehen offensichtlich Zusammenhänge zwischen der Schlicksedimentation und der Salzgehaltsschichtung auch in der weiteren südlichen Ostsee.

Fragmentation and dissolution of benthic foraminifera in Kiel Bight, Baltic Sea, Germany

Early diagenetic ultrastructural alterations of benthic foraminifers of the genera Elphidium and Ophthalmina from the shallow water sediments of the Kiel Bight were investigated by scanning electron microscopy. Pure solution patterns were deduced from supplementary experiments.//Several carbonate destroying processes can be specified by ultrastructural patterns of the shell surfaces. Based on these patterns three zones are established, each showing different mechanisms of shell fragmentation: 1) zone of abrasion, 2) zone of disintegration, 3) zone of corrosion. This zonation depends on the water depth and is caused primarily by water agitation and by under saturation of the bottom water with respect to carbonate.

(Table 1) Calcium carbonate content of boulder clays sampled along the baltic coast of Schleswig-Holstein, Germany

The carbonate contents in the boulder clay ('Geschiebemergel') of abrasion cliffs were investigated along the Baltic coast of Schleswig-Holstein, northern West Germany. The calcareous boulder clay and stratified drift in the cliffs are interbedded with compressed thrust sheets of Cretaceous limestone, Tertiary Tarras clay, and Eemian clay. According to chemical analyses of 173 boulder clay samples, the amount of carbonate varies mostly between 6 and 17%. Owing to the small number of samples no definite conclusion could be drawn on the distribution of Danish Cretaceous limestones in the boulder clay, nor on the different directions of movement of Weichselian glaciers.

Sulfur concentrations and isotope ratios in sediments from Kiel Bay, western Baltic Sea

The isotope-ratios of sulfur-components in several sedimentologically different cores of recent marine sediments from Kiel Bay (Baltic Sea) were investigated. In addition, quantitative determinations were made on total sulfur, sulfate, sulfide, chloride, organic carbon, iron and watercontent in the sediment or in the pore-water solution. The investigations gave the following results: 1. The sulfur in the sediment (about 0.3 -2 % of the dry sample) was for the most part introduced into the sediment after sedimentation. This confirms the results of Kaplan et al. (1963, doi:10.1016/0016-7037(63)90074-7). The yield of Sulfur from organic material is very small (in our samples about 5-10% of the total sulfur in the sediment). 2. The sulfur bound in the sediment is taken from the sulfate of the interstitial water. During normal sedimentation, the exchange of sulfate by diffusion significant for changes in the sulfur-content goes down to a sediment depth of 4-6 cm. In this way the sulfate consumed by reduction and formation of sulfide or pyrite is mostly replaced. The uppermost layer of the sediment is an partly open system for the sulfur. The diagenesis of the sulfur is allochemical. 3. The isotope-values of the sediment-sulfur are largely influenced by the sulfur coming into the sediment by diffusion and being bound by bacteriological reduction. Due to the prevailing reduction of 32S and reverse-diffusion of sulfate into the open sea-water, an 32S enrichment takes place in the uppermost layer of the sediment. delta34S-values in the sediment range between -15 and -35 ? while seawater-sulfate has +20 ?. No relationship could be established between sedimentological or chemical changes and isotope-ratios. In the cores, successive sandy and clayly layers showed no change in the delta-values. The sedimentation rate, however, seems to influence isotope-ratios. In one core with low sedimentationrates the delta34S-values varied between -29 and -33 ?, while cores with higher sedimentationrates showed values between -17 and -24 ?. 4. As sediment depth increases, the pore-water sulfate shows decreasing concentrations (in a depth of 30-40 cm we found between 20 and 70 % of the seawater-values), and increasing delta 34S-values (in one case reaching more than +60 ?). The concentration of sulfide in the pore-water increases with sediment-depth (reaching 80 mg S/l in one case). The (delta34S-values of the pore-water-sulfide in all cores show increases paralleling the sulfate sulfur, with a nearly constant delta-distance of 50-60 ? in all cores. This seems to confirm the genetic relationship between the two components.

Grain size percentiles and Mk values of coastal sediments from Schleswig Holstein, western Baltic Sea

In einer Fülle sedimentpetrographischer Arbeiten wird versucht, aus der Korngrößenverteilung und der Mineralzusammensetzung von Sanden Schlüsse auf ihre Herkunft, ihre Transportrichtung oder ihr Ablagerungsmilieu abzuleiten, die für die Lösung geologischer und ebenso auch wasserbaulicher Probleme nötig sind. Diese Literatur steckt noch voller Widersprüche und Fehlschlüsse. In der vorliegenden Arbeit wird daher versucht, den Mechanismus des Sandtransports vom Grundsätzlichen her besser verständlich zu machen. Das geschieht anhand zweier ausgewählter und eingehend untersuchter Beispiele aus dem Küstenbereich der westlichen Ostsee unter Einbeziehung der Erfahrungen an vielen Vergleichsproben aus verschiedensten Sedimentationsräumen. Unentbehrlich für das Verständnis der transportbedingten Veränderungen an den Sanden ist das sog. 'Äquivalenzprinzip' (Abschnitt 2). Es stellt fest, daß es in einem von einer Strömung transportierten Sediment immer Körner zwar verschiedener Korngröße, aber auch entsprechend verschiedener Dichte und/oder Kornform gibt, die miteinander transportiert und abgelagert werden, weil unter den herrschenden hydraulischen Bedingungen diese Eigenschaften einander voll kompensieren. In Abschnitt 3 wird kurz die von Rittenhouse angegebene Methode geschildert, mit der man an natürlichen Sedimenten unter der sehr allgemein gehaltenen 'Äquivalenzbedingung' gleicher Transportierbarkeit bestimmen kann, welches Korngrößenverhältnis ein bestimmtes Verhältnis der Dichten kompensieren kann. Die von Rittenhouse am Beispiel von Flußsanden gefundene Funktion zwischen der Dichte der Körner und ihrem Äquivalenzverhältnis gegen Quarzkörner wird hier als erste Näherung auch für die Transportverhältnisse von Strandsanden zugrunde gelegt. In Abschnitt 6 wird gezeigt, daß das auch gerechtfertigt ist. In Abschnitt 4 wird eine allgemein brauchbare Methode abgeleitet, mit der man nicht nur unter stark vereinfachenden Annahmen, sondern auch an Sanden mit realen, stets komplexen Korn-größenverteilungen die Folgen des Äquivalenzprinzips für die Verteilung von Mineralen verschiedener Dichte berechnen kann. Für jede Serie von Sanden, deren Korngrößenverteilungen entlang des Transportweges eine bestimmte, von den Transportbedingungen abhängige Entwicklung durchmachen, ergibt sich damit eine Kurvenschar, die beschreibt, wie sich die Mengen von Mineralien mit verschiedenen Dichten in den einzelnen Korngrößenklassen dabei ändern müßten, vorausgesetzt, daß sie im gesamten Korngrößenbereich gleich verfügbar wären. Diese Kurvenschar ist die 'Charakteristik' des betreffenden Transportfalles. Durch den Vergleich zwischen den nach der Charakteristik in den einzelnen Klassen zu erwartenden Mineralmengen mit den in dem betrachteten Transportfall tatsächlich gefundenen läßt sich deren relative, d. h. auf die Menge des Quarzes bezogene 'Verfügbarkeit' berechnen. Sie wird durch die sog. 'hydraulischen Verhältnisse' (Rittenhouse) ausgedrückt, die im Gegensatz zu den 'Klassenverhältnissen' von der Korngrößensonderung beim Transport unabhängig und nur von der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials bestimmt sind, solange beim Transport allein das Äquivalenzprinzip wirksam ist. In den untersuchten Fällen von Sandtransport an zwei Strandabschnitten der westlichen Ostsee (Abschnitt 5) zeigte dieser Vergleich (Abschnitt 6), daß die beobachtete Verteilung von Schwermineralen nicht allein durch Transportsonderung unter Gültigkeit des Äquivalenzprinzips erklärt werden kann, sondern daß dabei offenbar auch mechanische Zerkleinerung der Körner während des Transports mitgewirkt haben muß. Nur ein solcher, von der Transportsonderung unabhängiger Effekt kann als Transportrichtungs-Kriterium benutzt werden, wenn die Entwicklung der Korngrößenverteilungen allein keine Entscheidung erlaubt. Wie die Beispiele zeigen, läßt sich Klarheit über die bisher noch sehr umstrittene Frage nach dem Ausmaß der transportbedingten mechanischen Zerkleinerung von Sandkörnern nur gewannen, wenn in Zukunft versucht wird, bei der Bearbeitung natürlicher Beispiele den Einfluß der stets vorhandenen Transportsonderung auf Veränderungen des Mineralbestandes unter Anwendung des Äquivalenzprinzips rechnerisch auszuschalten. Über dieses wesentlichste Ergebnis hinaus erlauben die dargestellten Zusammenhänge auch eine kritische Stellungnahme zu den oben erwähnten allgemeinen Problemen und führen zu methodischen und sachlichen Verbesserungsvorschlägen für weitere Untersuchungen an klastischen Sedimenten.