Geochemistry of surface sediments from the German Bight

Im Rahmen dieser Arbeit wurden sedimentologische und geochemische Untersuchungen an Oberflächensedimenten der Deutschen Bucht NW von Helgoland durchgeführt. Die chemischen Analysen zeigten, daß in den Pelitfraktionen der fein sandigen bis mittelsandigen Sedimente z. T. erhöhte Schwermetallkonzentrationen anzutreffen sind. Diese Anreicherungen sind auf die Einbringung von Dünnsäure ins Meerwasser als Abfallprodukt der Titandioxidgewinnung zurückzuführen, wie Korrelationen einzeln untersuchter Elemente zeigen.

Schwermineraltabelle

Die Altersbestimmung von Sedimentärgeschieben, die nicht durch ihren Fossilgehalt hinreichend gekennzeichnet sind, ist nur auf dem Wege eines petrographischen Vergleiches mit bekannten Geschieben oder dem anstehenden Vorkommen der betreffenden Gesteine möglich. In vielen Fällen Iäßt zwar schon das makroskopische Bild sichere Aussagen zu, wie z. B. ein fossilfreier roter Orthocerenkalk oder ein Juraoolith ohne Schwierigkeiten erkannt und damit auch richtig eingestuft werden können. Zuweilen ist dieser makroskopische Vergleich aber doch recht unsicher und Iäßt keine eindeutige Entscheidung zu. Hier können mikroskopische Methoden mit Aussicht auf Erfolg weiterhelfen. Im Laufe der letzten Jahrzehnte hat sich zur Kennzeichnung klastischer Sedimente die Untersuchung der spezifisch schweren Minerale in zunehmendem Maße bewährt, wobei einmal das Auftreten bestimmter Minerale in einzelnen Schichtgruppen, zum andern das relative Mengenverhältnis gleicher Minerale in verschiedenen Ablagerungen herangezogen wurde. Eine Übertragung dieser Methoden auf die Geschiebeforschung ist bisher noch nicht versucht worden, obwohl hier gerade ein dankbares Objekt vorliegt, da auch sehr geringe Mengen von Untersuchungssubstanz eine hinreichende Charakterisierung des Schwermineralbestandes gestatten, also auch kleine und kleinste Geschiebe der Untersuchung zugänglich sind.

Sedimentology and age determinations on core PS2813-1

Die Rekonstruktion des Einflusses von Strömungen und glazialmarinen Prozessen auf das Sedimentationsgeschehen am Kontinentalhang der Antarktischen Halbinsel im westlichen Weddellmeer basiert auf sedimentologischen und geophysikalischen Daten eines Kolbenlotkerns. Der Sedimentkern wurde während des Fahrtabschnitts ANT-XIV/3 mit dem FS "Polarstern" aus einer mächtigen Levee-Struktur eines Rinnen-Rückensystems gewonnen. Es wurden sedimentologische sowie sedimentphysikalische Untersuchungen an dem Kernmaterial durchgeführt. Die texturellen Änderungen im Kern und die Variationen der gemessenen Parameter ermöglichen eine lithofazielle Gliederung und stratigraphische Einstufung der Sedimentabfolge. Die untersuchten Sedimente umfassen den Zeitraum der vier letzten Klimazyklen bis heute und repräsentieren die Ablagerungsbedingungen von mehr als 340 000 Jahren. Vier Faziestypen wurden unterschieden, die sowohl glaziale als auch interglaziale Ablagerungsräume charakterisieren. (1) Die überwiegend groblaminierten Sedimentabfolgen wurden der Laminitfazies zugeordnet. Unter glazialen Umweltbedingungen kam es infolge schwacher Bodenströmungen zur Ablagerung feinkörniger, laminierter, strömungsbetonter Sedimente. (2) Strukturlose, sehr homogene Sedimentabfolgen des Kems beschreiben einen weiteren, den Kaltzeiten zugeordneten, Faziestyp, der durch geringe Variationen in den Sedimenteigenschaften charakterisiert ist. (3) Kernabschnitte, die weitgehend strukturlos sind bzw. leichte Bioturbationen und relativ viel eistransportiertes Material aufweisen, wurden als IRD-Fazies bezeichnet. Sie repräsentiert den Übergang vom Glazial zum Interglazial, in dem sich das Schelfeis und die Meereisbeckung zurückzogen. In den Sedimenten kam es infolge der gesteigerten Kalbungsrate zur Anreicherung der Eisfracht. (4) Die relativ biogenreichen, hellen Ablagerungen wurden der interglazialzeitlichen Karbonatfazies zugeteilt. Der signifikant erhöhte Anteil planktischer Foraminiferen weist auf eine gesteigerte Bioproduktivität im Oberflächenwasser hin, die aus verstärkten jahreszeitlichen Schwankungen der Meereisbedeckung resultiert. Die betrachteten Sedimentationsprozesse, wie biologische Produktivität, Umlagerungsprozesse durch Meeresströmungen, gravitativer Sedimenttransport und Eistransport, sind das Abbild komplexer Wechselwirkungen aus Meeresspiegelschwankungen, Änderungen ozeanographischer Bedingungen und der Vereisungsdynamik. Das Sedimentationsgeschehen im Untersuchungsgebiet wurde folglich durch die Variationen der vorherrschenden Umweltbedingungen bestimmt. Im Glazial kam es unter einer geschlossenen Meereisbedeckung zur Ablagerung feinkörniger, geschichteter Sedimente. Vorwiegend Turbiditströmungen kontrollierten das Sedimentationsgeschehen innerhalb des betrachteten Rinnen-Rückensystems. Unter dem Einfluß der Coriolis-Kraft und wahrscheinlich einer Konturströmung wurden die suspendierten, feinkörnigen Partikel aus dem zentralen Bereich der Rinne verdriftet und über dem nördlichen Uferwall abgelagert. Höherenergetische gravitative Prozesse beeinflußten das Sedimentationsgeschehen episodisch und sind durch gut sortierte Ablagerungen mit erhöhten Gehalten im Mittel- bis Grobsiltbereich dokumentiert. Höhere Sedimentationsraten in den Glazialen trugen verstärkt zur Bildung des Uferwalls bei. Die Ablagerungen der ebenfalls glazialzeitlichen homogenen Fazies belegen unterschiedliche Ablagerungsbedingungen und eine Verschiebung der dominierenden Prozesse. Während des Übergangs vom Glazial zum Interglazial nahm die Bodenwasserbildungsrate durch das Aufschwimmen des Schelfeises zu, wodurch die Strömungsintensität gesteigert wurde. Eine verstärkte Eisbergaktivität wird durch die Anreichung des IRD-Materials dokumentiert. Während interglazialer Zeiten ermöglichten offen-marine Bedingungen im Südsommer eine leicht erhöhte biologische Produktivität, so daß der Ablagerungsraum durch die Sedimentation biogener Komponenten verstärkt beeinflußt wurde.

(Table 1) Pollen analysis of clay-gyttja layers obtained in 1966 near Hitzhusen, north Germany

Bereits im Jahre 1956 wurde bei Baugrund-Aufschlußbohrungen für das zweite Kurmittelhaus in Bad Bramstedt bei einer Serie von 11 Bohrungen - ausgeführt durch die Firma Fritz Eising K. G. in Hamburg - in drei benachbart gelegenen Bohrpunkten an der südlichen Ecke des Gebäudes in einer Teufe von ca. 10 m u. T. eine offensichtlich organogene Schicht von ca. 2 m Mächtigkeit erbohrt. Eines dieser Bohrprofile hat folgenden Aufbau: -5,8 m Fein-Mittelsand, -7,7 m Mittelsand, Fein-Mittelkies, -10,0 m Mittelsand, wenig Kies, -12,0 m Gyttja, -15,0 m Mittelsand, Grobsand. Die bereits wiedergegebene Teufenangabe ist insofern recht interessant, als im Jahre 1966 bei der Brücke über die Bramau bei Hitzhusen, demnach in der Talaue der Bramau in einer Teufe von 8,55 m ebenfalls eine Gyttja erbohrt wurde. Die Tiefenlagen beider Vorkommen scheinen sich demnach relativ zu entsprechen. Das gesamte Profil bei Hitzhusen ist in einigen Punkten abweichend ausgebildet und enthält vor allem noch ein zweites Gyttja-Band in 11,25 m Teufe. Im Einzelnen wurde hier durch die Bohrfirma Paul Hammers A. G., Hamburg, diese Schichtfolge angetroffen: -1.55 m Fein-Mittelsand, Humus, -3,10 m Mittel-Grobsand, Kies, Steine, etwas Lehm, -4,50 m Mittel-Grobsand, -7,20 m Mittel-Grobsand, Kies, -8,00 m Grobsand, -8,55 m Grobsand, Kies, -8,65 m Schluff-Gyttja, -9,70 m Fein-Grobsand, -10,25 m Mittel-Grobsand, Kies, -10,75 m Mittel-Grobsand, -11,25 m Mittel-Grobsand, Schluffstreifen, -11,40 m Schluff-Gyttja, -12,10 m Mittelsand, -12,30 m Mittel-Grobsand, Kies, -17,85 m Geschiebemergel. Die gewonnenen Proben der Schluff-Gyttjen wurden näher untersucht. Da es sich in beiden Fällen um geringmächtige Lagen handelt (0,1 m resp. 0,15 m), und das Material durchaus als stark feinsandig bis schluffig zu bezeichnen ist (das spricht für eine wesentlich schnellere Sedimentation, als die einer reinen biogenen Gyttja), ist der Effekt einer 'Mischprobe' weitgehend ausgeschlossen. Außerdem lagen die Proben - obgleich wahrscheinlich mit einem Ventilbohrer gefördert - als relativ ungestörte Brocken mit erhaltengebliebener Feinschichtung vor. Auf den Schichtflächen waren gröbere Pflanzenreste erkennbar (in der Tabelle angegeben). Der sehr hohe mineralische Anteil läßt zunächst den Verdacht auf sekundären Pollen aufkommen. Keines der beiden pollenanalytisch ermittelten Vegetationsbilder liefert dagegen irgendeine Bestätigung hierfür.