Composition of sediments from the north-west African continental margin

Entlang dreier Profile vom NW-afrikanischen Kontinentalrand wurden Oberflächensedimente aus Wassertiefen zwischen 39m und 1514m auf ihre Zusammensetzung der Sandfraktion, auf ihre Gehalte an Karbonat und organischer Substanzen sowie auf ihre mineralogische Zusammensetzung hin untersucht. 1) Die auf dem Schelf und dem oberen Hang abgelagerten Sedimente (<500m) zeichnen sich durch hohe Sandgehalte (>70%) und durch hohe Grob/Fein-Verhältnisse aus. Unterhalb dieses Bereiches nimmt der Einfluß von Strömungen, die die Ablagerung von wesentlichen Mengen an Feinmaterial oberhalb 500m verhindern, ab, wie die starke Abnahme des Sandgehaltes, des Quarz/Glimmer und des Grob/Fein-Verhältnisses zeigen. Die Sedimente aus diesen Wassertiefen werden zum großen Teil aus Partikeln der Siltfraktion aufgebaut. Mit zunehmender Tiefe ist auch eine Zunahme der Tonfraktion zu beobachten, wobei höhere Tonanteile (>10%) erst in Tiefen unterhalb von 1200m auftreten. 2) Die quantitative Komponentenanalyse der Sandfraktion zeigt, daß der karbonatische Anteil fast ausschließlich biogener Herkunft ist. Er besteht zum wesentlichen Teil aus planktonischen Komponenten, vorwiegend Foraminiferen und mengenmäßig nur sehr untergeordnet auftretenden Pteropoden. Das opalkieselige Plankton (Diatomeen, Radiolarien) ist nur in geringen Mengen in den untersuchten Proben vorhanden. Auch das Benthos stellt nur eine untergeordnete Komponente der Sandfraktion dar. Vor allem der Anteil von Foraminiferen und Mollusken nimmt mit zunehmender Wassertiefe relativ deutlich ab. Die übrigen benthonischen Komponenten sind im Sediment nur in geringen Anteilen vertreten. 3) Hauptsedimentbildner im Profil Nouakchott sind die nichtbiogenen, terrigen-detritischen Sandkomponenten. Sie bestehen vorwiegend aus Quarz und mit zunehmender Wassertiefe aus Kotpillen bzw. Kotpillenaggregaten. Je nach Tiefe treten vor allem Glimmer (>1000m) und Glaukonit (<800m) hinzu. Die restlichen Komponenten treten nur gelegentlich und in äußerst geringen Mengen im rezenten Oberflächensediment auf. 4) Quarz wird als Windstaub mit dem NE-Passat und vor allem durch den "Harmattan" aus der Sahara heraustransportiert und vorwiegend über dem Schelfbereich sedimentiert. Windstaubmaterial besteht primär weitgehend aus Siltkorngrößen, die vor Nouakchott über die Schelfkante hinaustransportiert werden und zu einer Grobsiltanreicherung am mittleren Hang führen. 5) Das Verhältnis zwischen den karbonatischen Biogenkomponenten und den nichtbiogenen Partikeln spiegelt sich deutlich in der Karbonatverteilung sowohl des Gesamtsedimentes als auch der Sandfraktion wider. Relativ hohe Karbonatgehalte vor Cap Leven im Norden stehen sehr geringen Anteilen von Nouakchott gegenüber. Mit zunehmender Wassertiefe ist eine deutliche Abnahme des Karbonatanteils zu verfolgen. 6) Die Tatsache, daß das Profil Cap Blanc im Bereich des ganzjährigen Auftriebs liegt, spiegelt sich nicht in der Zusammensetzung der Sandfraktion wider. Südlich der Zone des ganzjährigen Auftriebs weisen verschiedene Parameter (Radiolarien, Diatomeen, Verhältnis von Radiolarien zu planktonischen Foraminiferen, Benthos/Plankton-Verhältnis der Foraminiferen) trotz abnehmender Auftriebsintensität eher steigende Werte auf. Dies ist wesentlich auf eine infolge des Nährstoffeintrages durch Flußzufuhr bedingte Verschiebung der maximalen Primärproduktion weit in südliche Richtung zurückzuführen. 7) In den aufgeführten Parametern zeigen sich von Profil zu Profil sehr deutliche fazielle Unterschiede, obwohl der großklimatische Hintergrund im gesamten Untersuchungsgebiet etwa gleich ist. Vor Cap Leven bildet sich eine Fazies, die im wesentlichen aus planktonischen Foraminiferen besteht, während das Sediment vor Nouakchott zum überwiegenden Teil aus nichtbiogenen Komponenten aufgebaut wird. Im Übergangsbereich vor Cap Blanc bildet sich eine Mischfazies, die keinerlei Prägung durch das Auftriebsgeschehen erhält. Die Ursachen dieser faziellen Unterschiede werden auf fehlenden Terrigeneinfluß vor Cap Leven einerseits und hohe Terrigenanlieferung vor Nouakchott andererseits zurückgeführt. 8) Die Zusammensetzung und Verteilung der rezenten Grobfraktionssedimente am Kontinentalrand vor Nw-Afrika wird somit im wesentlichen als Ergebnis einer Überprägung der Biogenanlieferung durch nichtbiogene Komponenten angesehen. Wesentlicher steuernder Faktor ist demnach das hier vorherrschende Windsystem.

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.

Lead and cadmium in the Weser Estuary and the German Bight: Correlations between bacteria populations, heavy metals and organic carbon

Organic carbon, lead and cadmium contents of 20 sediments were determined and compared with the colony counts of anaerobic heterotrophic, anaerobic nitrogen fixing, chitinoclastic and cellulolytic bacteria. Organic carbon content, which is dependent on the sediment type, was positively correlated with lead and cadmium as well as with colony counts of all 4 physiological groups of bacteria. Even the sediments with the highest concentrations of 251.7 ppm Pb and 3.1 ppm Cd showed no reduction in their colony counts. From 2 different sediment sampIes with lead contents of 140 ppm and 21 ppm lead tolerance of the aerobic heterotrophic bacteria was investigated. However, no significant difference in lead tolerance of the 2 heterotrophic populations was found. Water from 6 stations was analysed for dissolved and particulate organic carbon, lead and cadmium. Dissolved lead concentrations were in the range of 0.2-0.5 µg/l and the particulate lead contents were between 0.05 and 4.3 µg/l. The concentrations of total lead for the stations off-shore were only one order of magnitude from the concentrations of the near-shore stations. The same phenomenon was observed for dissolved cadmium (0.02 - 0.25 µg/l) and particulate cadmium (0.003 - 0.15 µg/I) concentrations. Correlations between dissolved (1.6 - 10.8 mg/I) and particulate organic carbon (0.25 - 1.53 mg/I) with dissolved and particulate lead or cadmium were not found.

Microfossil, stable isotope, and facies of a near-continuous core from the Gippsland Basin

Fossil, facies, and isotope analyses of an early high-paleolatitude (55°S) section suggests a highly unstable East Antarctic Ice Sheet from 32 to 27 Myr. The waxing and waning of this ice sheet from 140% to 40% of its present volume caused sea level changes of ±25 m (ranging from -30 to +50 m) related to periodic glacial (100,000 to 200,000 years) and shorter interglacial events. The near-field Gippsland sea level (GSL) curve shares many similarities to the far-field New Jersey sea level (NJSL) estimates. However, there are possible resolution errors due to biochronology, taphonomy, and paleodepth estimates and the relative lack of lowstand deposits (in NJSL) that prevent detailed correlations with GSL. Nevertheless, the lateral variations in sea level between the GSL section and NJSL record that suggest ocean siphoning and antisiphoning may have propagated synchronous yet variable sea levels.

Benthic foraminifera and sea level analyses from IODP Hole 310-M0005D

The course of sea-level fluctuations during Termination II (TII; the penultimate deglaciation), which is critical for understanding ice-sheet dynamics and suborbital climate variability, has yet to be established. This is partly because most shallow-water sequences encompassing TII were eroded during sea-level lowstands of the last glacial period or were deposited below the present sea level. Here we report a new sequence recording sea-level changes during TII in the Pleistocene sequence at Hole M0005D (water depth: 59.63 m below sea level [mbsl]) off Tahiti, French Polynesia, which was drilled during Integrated Ocean Drilling Program Expedition 310. Lithofacies variations and stratigraphic changes in the taxonomic composition, preservation states, and intraspecific test morphology of large benthic foraminifers indicate a deepening-upward sequence in the interval from Core 310-M0005D-26R (core depth: 134 mbsl) through -16R (core depth: 106 mbsl). Reconstruction of relative sea levels, based on paleodepth estimations using large benthic foraminifers, indicated a rise in sea level of about 90 m during this interval, suggesting its correlation with one of the terminations. Assuming that this rise in sea level corresponds to that during TII, after correcting for subsidence since the time of deposition, a highstand sea-level position would be 2 ± 15 m above present sea level (masl), which is generally consistent with highstand sea-level positions in MIS 5e (4 ± 2 masl). If this rise in sea level corresponds to that during older terminations, the subsidence-corrected highstand sea-level positions (30 ± 15 masl for Termination III and 54 ± 15 masl for Termination IV) are not consistent with reported ranges of interglacial sea-level highstands (-18 to 15 masl). Therefore, the studied interval likely records the rise in sea level and associated environmental changes during TII. In particular, the intervening cored materials between the two episodes of sea-level rise found in the studied interval might record the sea-level reversal event during TII. This conclusion is consistent with U/Th ages of around 133 ka, which were obtained from slightly diagenetically altered (i.e., < 1% calcite) in situ corals in the studied interval (Core 310-M0005D-20R [core depth: 118 mbsl]). This study also suggests that our inverse approach to correlate a stratigraphic interval with an approximate time frame could be useful as an independent check on the accuracy of uranium-series dating, which has been applied extensively to fossil corals in late Quaternary sea-level studies.

Calculated sea level records and deep ocean temperatures from DSDP and ODP sites

During the mid-Pleistocene transition the dominant 41 ka periodicity of glacial cycles transitioned to a quasi-100 ka periodicity for reasons not yet known. This study investigates the potential role of deep ocean hydrography by examining oxygen isotope ratios in benthic foraminifera. Oxygen isotope records from the Atlantic, Pacific and Indian Ocean basins are separated into their ice volume and local temperature/hydrography components using a piece-wise linear transfer function and a temperature calibration. Although our method has certain limitations, the deep ocean hydrography reconstructions show that glacial deep ocean temperatures approached freezing point as the mid-Pleistocene transition progressed. Further analysis suggests that water mass reorganisation could have been responsible for these temperature changes, leading to such stable conditions in the deep ocean that some obliquity cycles were skipped until precessional forcing triggered deglaciation, creating the apparent quasi-100 ka pattern. This study supports previous work that suggests multiples of obliquity cycles dominate the quasi-100 ka glacial cycles with precession components driving deglaciations.