Chemical and mineral compositions of basalts and volcanic glasses from DSDP Sites 65-483 and 65-485

Major and rare earth element (REE) data for basalts from Holes 483, 483B, and 485A of DSDP Leg 65, East Pacific Rise, mouth of the Gulf of California, support a simple fractional crystallization model for the genesis of rocks from this suite. The petrography and mineral chemistry (presented in detail elsewhere) provide no evidence for magma mixing, but rather a simple multistage cooling process. Based on its lowest TiO2 content (0.88%), FeO*/MgO ratio (0.95 with total Fe as FeO), and Mg# (100 Mg/Mg + Fe" = 70), sample 483-17-2-(78-83) has been selected as the most primitive primary magma of the samples analyzed. This is supported by the REE data which show this sample has the lowest total REE content, a La/Sm_cn (chondrite-normalized) = 0.36, and Eu/Sm_cn = 1.05. Because other samples analyzed have higher SiO2, lower Mg#, and a negative Eu anomaly (Eu/Sm_cn as low as 0.89), they are most likely derivative magmas. Wright-Doherty and trace element modelling support fractional crystallization of 14.1% plagioclase (An88), 6.7% olivine (Fo86), and 4.7% clinopyroxene (Wo41En49Fs10) from 483-17-2-(78-83) to form the least differentiated sample with Mg# = 63. The La/Sm_cn of this derivative magma is almost identical to the parent magma (0.35 to 0.36), but the other samples have higher La/Sm_cn (0.45 to 0.51), more total REE, and lower Mg# (60 to 56). Both Wright-Doherty and trace element modelling indicate that the primary magma chosen cannot produce these more evolved samples. For the major elements, the TiO2 and P2O5 are too low in the calculated versus the observed (1.38 to 1.90; 0.11 to 0.17, respectively, for example). Rayleigh fractionation calculates a lower La/Sm_cn and requires about 60% crystal removal versus 40% for the Wright-Doherty. These more evolved samples must be derived from a parent magma different from the one selected here and, unfortunately, not sampled in this study. A magma formed by a smaller degree of partial melting with slightly more residual clinopyroxene left in the mantle than for sample 483-17-2-(78-83) is required.

Grain-size distribution of sediments from DSDP Leg 65 Holes

The grain-size distribution of 223 unconsolidated sediment samples from four DSDP sites at the mouth of the Gulf of California was determined using sieve and pipette techniques. Shepard's (1954) and Inman's (1952) classification schemes were used for all samples. Most of the sediments are hemipelagic with minor turbidites of terrigenous origin. Sediment texture ranges from silty sand to silty clay. On the basis of grain-size parameters, the sediments can be divided into the following groups: (1) poorly to very poorly sorted coarse and medium sand; and (2) poorly to very poorly sorted fine to very fine sand and clay.

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.