Heavy and light minerals at DSDP Leg 67 Holes

Heavy and light minerals were examined in 29 samples from Sites 494, 498, 499, 500, and 495 on the Deep Sea Drilling Project Leg 67 Middle America Trench transect; these sites represent lower slope, trench, and oceanic crust environments off Guatemala. All samples are Quaternary except those from Hole 494A (Pliocene) and Hole 498A (Miocene). Heavy-mineral assemblages of the Quaternary sediments are characterized by an immature pyroxene-amphibole suite with small quantities of olivine and epidote. The Miocene sediments yielded an assemblage dominated by epidote and pyroxene but lacking olivine; the absence of olivine is attributed to selective removal of the most unstable components by intrastratal solution. Light-mineral assemblages of all samples are predominantly characterized by volcanic glass and plagioclase feldspar. The feldspar compositions are compatible with andesitic source rocks and frequently exhibit oscillatory zoning. The heavy- and light-mineral associations of these sediments suggest a proximal volcanic source, most probably the Neogene highland volcanic province of Guatemala. Sand-sized components from Site 495 are mainly biogenic skeletons and volcanic glass and, in one instance (Section 495-5-3), euhedral crystals of gypsum.

Composition of bottom sediments from the Guinea Basin

Geomorphology of the Guinea Basin is described along with sediments from cores collected on the abyssal plain, within the abyssal hill zone, and in the eastern part of the Chain Fracture Zone. Stratigraphic differentiation of deep-sea sediments was based on diatom analysis, geochemical and lithological data. Holocene and Pleistocene were identified by these criteria. The lower boundary of Holocene is was found from a marked decrease in CaCO3 concentration and total diatom count. Mineral and chemical compositions are given for coarse silt fraction of various Late Pleistocene sediments. It is shown that this facial complex is determined by tectonic position of the Guinea Basin.

Composition of recent pelagic sediments from the South Pacific

Lithologic, grain size, chemical and mineral compositions of recent bottom sediments from the South Pacific are reported in the paper.

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.

Petrology at DSDP Leg 66 Holes

The sandstone petrology of Leg 66 samples provides insights into changes through time in the geology of the source regions along the Guerrero portion of the Middle America continental margin. This in turn constrains possible models of the evolution of the Middle America Trench (e.g., de Czerna, 1971; Malfait and Dinkleman, 1972; Karig, 1974). Primarily medium-grained sands and sandstones, representing the widest variety available of trench/trench slope settings and ages, were analyzed in both light and heavy mineral studies. Standard techniques were used as much as possible in order to compare results from other margins and from ancient rocks.

(Table 1) Comparison of localities where Switzianthus (Anderson & Anderson) has been found with Dejerseya and Heidiphyllum occurrence

Fossil leaves of the Voltziales, an ancestral group of conifers, rank among the most common plant fossils in the Triassic of Gondwana. Even though the foliage taxon Heidiphyllum has been known for more than 150 years, our knowledge of the reproductive organs of these conifers still remains very incomplete. Seed cones assigned to Telemachus have become increasingly well understood in recent decades, but the pollen cones belonging to these Mesozoic conifers are rare. In this contribution we describe the first compression material of a voltzialean pollen cone from Upper Triassic strata of the Transantarctic Mountains. The cone can be assigned to Switzianthus Anderson & Anderson, a genus that was previously assumed to belong to an enigmatic group of pteridosperms from the Triassic Molteno Formation of South Africa. The similarities of cuticle and pollen morphology, together with co-occurrence at all known localities, indicate that Switzianthus most probably represents the pollen organ of the ubiquitous Heidiphyllum/Telemachus plant.

Mineral composition of 0.1-0.05 mm grain size fraction from the surface layer of bottom sediments in the West European province of the Atlantic Ocean

Rock material sampled from the Mir manned deep-sea submersibles and by dradges, grabs, and sediment cores over a vast area of the North Atlantic was analyzed to show that this material is of continental origin, unlike original rocks of the ocean floor. It is proved to be related to iceberg rafting during Quaternary glaciations. Independent data on distribution and composition of sandy and silty grains in sediment cores also support this relation to the recent glaciation. New criteria for identification of iceberg rock matter in pelagic sediments are presented on the base of analysis of all available data.

Grain counts and XRD mineralogy of turbidite sand and hemipelagic mud from ODP Leg 168 sites

Sequences of late Pliocene to Holocene sediment lap onto juvenile igneous crust within 20 km of the Juan de Fuca Ridge in northwestern Cascadia Basin, Pacific Ocean. The detrital modes of turbidite sands do not vary significantly within or among sites drilled during Leg 168 of the Ocean Drilling Program. Average values of total quartz, total feldspar, and unstable lithic fragments are Q = 35, F = 35, and L = 30. Average values of monocrystalline quartz, plagioclase, and K-feldspar are Qm = 46, P = 49, and K = 5, and the average detrital modes of polycrystalline quartz, volcanic-rock fragments, and sedimentary-rock plus metamorphic-rock fragments are Qp = 16, Lv = 43, and Lsm = 41. Likely source areas include the Olympic Peninsula and Vancouver Island; sediment transport was focused primarily through the Strait of Juan de Fuca, Juan de Fuca Channel, Vancouver Valley, and Nitinat Valley. Relative abundance of clay minerals (<2-µm-size fraction) fluctuate erratically with depth, stratigraphic age, and sediment type (mud vs. turbidite matrix). Mineral abundance in mud samples are 0%-35% smectite (mean = 8%), 18%-59% illite (mean = 40%), and 29%-78% chlorite + kaolinite (mean = 52%). We attribute the relatively low content of smectite to rapid mechanical weathering of polymictic source terrains, with little or no input of volcanic detritus from the Columbia River. The scatter in clay mineralogy probably was caused by converging of surface currents, turbidity currents, and near-bottom nepheloid clouds from several directions, as well as subtle changes in glacial vs. interglacial weathering products.

Composition of bottom sediments and rocks from the Philippine Trough

New data on bottom sediments and igneous rocks of the Philippine Trench are under consideration. They show differences in geological structures of the island slope and the ocean slope of the trench. The island slope is comparable to the accretionary prism formations on the Philippines; there processes of gravitational re-deposition of sediments occur. The ocean slope is an edge of the Philippine Plate sinking into the trough, where basalts of the oceanic crust are exposed.

Chemical and mineral compositions of recent and ancient sediments and sedimentary rocks from the Mariana Trench

On the bed and on the ocean slope of the southern latitudinal part of the Mariana Trench ancient sediments, as well as sedimentary and igneous rocks are exposed. In the lower part of the sampled part of the studied section Late Oligocene to Early Miocene chalk-like limestones and marls occur. Upward marly tuffites and tuffs (apparently alternating with carbonate rocks) occur. These rocks are overlain by Early Miocene tuffaceous clays and siliceous-clayey muds. In the upper part of the section there are Pleistocene pelagic clays and ethmodiscus oozes.

Sandstone and siltstone beds overlying conglomerate at DSDP Hole 59-439

Massive sandstone and siltstone beds with many shallow-water megafossils overlie acidic volcanic conglomerates at DSDP Site 439. Smear-slides, thin sections from coarse fractions, and heavy minerals of the sandstone and siltstone beds were analyzed. The sandstones and siltstones are very rich in lithic fragments and are classified as lithic arenite and (or) lithic wacke. Hornblende and clinopyroxene are abundant, and zircon is present in most of the examined samples. The proportions of sandstone, chert, and volcanic rock in the coarse fraction are variable, but fragments of clastic rocks and cherts are predominant. Plagioclase crystals of volcanic-rock origin, such as highly zoned plagioclase and very fine, euhedral, lath-shaped plagioclase, are frequently observed. Metamorphic-rock fragments and metamorphic minerals are also observed. Thus, the provenance of the sandstone and siltstone beds appears to have been a slightly mature island arc, the Oyashio ancient landmass, consisting of clastic sediments and metamorphic and volcanic rocks.