Investigation of sediment core PS2556 from Bellingshausen Sea, Antarctica

Die Rekonstruktion der glaziomarinen Sedimentationsprozesse am antarktischen Kontinentalrand des westlichen Bellingshausenmeeres erfolgte durch die sedimentologische Auswertung eines 962 cm langen Schwerelotkernes aus 3594 m Wassertiefe. Der Kern wurde während des Fahrtabschnittes ANT-XI/3 mit dem FS "Polarstern" vom Scheitel einer Sediment- "Drift" gezogen. An dem Sedimentkern wurde eine lithologische Beschreibung, sowie sedimentologische Untersuchungen und sedimentphysikalische Messungen durchgeführt. Anhand der Ergebnisse konnten signifikante Änderungen in der Zusammensetzung und Struktur der Sedimente erkannt, und drei Faziestypen unterschieden werden. Die Faziestypen charakterisieren jeweils glaziale oder interglaziale Zeiträume. Der größte Teil der Sedimentabfolge gehört der Laminitfazies an. Dabei handelt es sich um feinlaminierte Sedimentabschnitte, die vorwiegend aus feinkörnigen, terrigenen Komponenten zusammengesetzt sind. In die feinlaminierten Abschnitte sind vereinzelte, wenige Milimeter bis Zentimeter mächtige Siltlagen eingeschaltet. Die biogenen Anteile sind gering, Anzeichen für Bodenleben fehlen völlig. Die Manganfazies wird von authigen gebildeten Mangankonkretionen dominiert, die jeweils diskrete Lagen bilden. Dabei handelt es sich zum einen um Mikromanganknollen und -krusten und zum andern um manganhaltige Gangfüllungen. Biogene und terrigene Anteile sind in diesem Faziestyp unbedeutend. Die Biogenfazies ist von strukturlosen und stark bioturbierten Sedimenten gekennzeichnet. In diesen Sedimentabschnitten ist der hohe Anteil an Eisfracht (IRD) und die erhöhten Gehalte an Kalziumkarbonat und Opal in der Sandfraktion markant. Die stratigraphische Einordnung des Sedimentkernes erfolgte über die von Grobe & Mackensen (1992) entwickelte Lithostratigraphie, mit deren Einheiten die Faziestypen des Sedimentkernes korreliert werden konnten. Dabei ergaben sich zwei mögliche Altersmodelle und ein Basisalter von ca. 250.000 Jahren. Anhand der stratigraphischen Fixpunkte wurden Sedimentationsraten des Gesamtsedimentes und Akkumulationsraten des Kalziumkarbonates, des Biogenopals und des organisch gebundenen Kohlenstoffes berechnet. Dabei wurde gezeigt, daß lediglich das Kalziumkarbonat und der Biogenopal als Anzeiger für biologische Produktion dienen können, wobei Lösungsprozesse in der Wassersäule und im Sediment eine große Rolle spielen. Der Gehalt an organisch gebundenem Kohlenstoff ist in dem Sedimentkern nur erhaltungsbedingt zu erklären. Die Sedimentationsprozesse der einzelnen Faziestypen sind von den Eisverhältnissen, der biologischen Produktion, dem gravitativen Transport und der Umlagerung durch Meeresströmungen abhängig. Die Auswirkung der einzelnen Faktoren ist jeweils unterschiedlich ausgeprägt und wirkt sich spezifisch auf die einzelnen Parameter aus. In den Glazialen hatte ein Vorstoß des Schelfeises über die Schelfkante zur Anlieferung großer Sedimentmassen geführt, die über gravitativen Transport den Kontinentalhang hinunter transportiert wurden. Die Feinfracht wurde über parallel zum Kontinentalhang laufende Konturströme westwärts transportiert und in der Larninitfazies der Driftkörper abgelagert. Am Ende der Glaziale kam es zur Sedimentation der Manganfazies. Die geringen Sedimentationsraten am Kamm der Sedimentdrift kamen aufgrund reduzierter Intensität der Konturströme und fehlender Umlagerung von Schelfsedimenten in Folge rückschreitender Schelfeisrnassen zustande. In den Interglazialen kam es durch den aufsteigenden Meeresspiegel zum Aufschwimmen des Schelfeises. Der damit verbundene Abbau der Eisrnassen über dem Schelf, hatte eine hohe Sedimentation von IRD zur Folge. Mit fortschreitendem Interglazial kam es in Zeiten nur saisonaler Meereisbedeckung zu verstärkter biologischer Produktion und zur Sedimentation biogenen Materials.

Quarternary tephra layers in sediment cores from the Bellingshausen Sea and Scotia Sea

The Southern Ocean is a region of the world's ocean which is fundamental to the generation of cold deep ocean water which drives the global therrno-haline circulation. Previous investigations of deep-sea sediments south of the Polar Front have been significantly constrained by the lack of a suitable correlation and dating technique. In this study, deep-sea sediment cores from the Bellingshausen, Scotia and Weddell seas have been investigated for the presence of tephra layers. The major oxide and trace element composition of glass shards have been used to correlate tephra isochrons over distances in excess of 600 km. The source volcanoes for individual tephra layers have been identified. Atmospheric transport distances greater than 1500 km for >32 pm shards are reported. One megascopic tephra is identified and correlated across 7 sediment drifts on the continental rise in the Bellingshausen Sea. Its occurrence in a sedimentary unit that has been biostratigraphically dated to delta 18O substage 5e identifies it as a key regional marker horizon for that stage. An unusual bimodal megascopic ash layer erupted from Deception Island, South Shetland Islands, has been correlated between 6 sediment cores which form a 600 km NE-SW transect from the central Scotia Sea to Jane Basin. This megascopic ash layer has been 14C dated at c. 10,670 years BP. It represents the last significant input of tephra into the Scotia Sea or Jane Basin from that volcano and forms an important early Holocene marker horizon for the region. Five disseminated tephras can be correlated to varying extents across the central Scotia Sea cores. Together with the megascopic tephra they form a tephrostratigraphic framework that will greatly aid palaeoclimatic, palaeoenvironrnental and palaeoceanographic investigations in the region.

A study of internal solitary waves observed on the continental shelf in the northwestern South China Sea

Based on in-situ time series data from the acoustic Doppler current profiler (ADCP) and thermistor chain in Wenchang area, a sequence of internal solitary wave (ISW) packets was observed in September 2005, propagating northwest on the continental shelf of the northwestern South China Sea (SCS). Corresponding to different stratification of the water column and tidal condition, both elevation and depression ISWs were observed at the same mooring location with amplitude of 35 m and 25 m respectively in different days. Regular arrival of the remarkable ISW packets at approximately the diurnal tidal period and the dominance of diurnal internal waves in the study area, strongly suggest that the main energy source of the waves is the diurnal tide. Notice that the wave packets were all riding on the troughs and shoulders of the internal tides, they were probably generated locally from the shelf break by the evolution of the internal tides due to nonlinear and dispersive effects.

Vertical distribution of large particulate matter in the Western Mediterranean Sea

The relationship between mesoscale hydrodynamics and the distribution of large particulate matter (LPM, particles larger than 200 ?m) in the first 1000 m of the Western Mediterranean basin was studied with a microprocessor-driven CTD-video package, the Underwater Video Profiler (UVP). Observations made during the last decade showed that, in late spring and summer, LPM concentration was high in the coastal part of the Western Mediterranean basin at the shelf break and near the continental slope (computed maximum: 149 ?g C/l between 0 and 100 m near the Spanish coast of the Gibraltar Strait). LPM concentration decreased further offshore into the central Mediterranean Sea where, below 100 m, it remained uniformly low, ranging from 2 to 4 ?g C/l. However, a strong variability was observed in the different mesoscale structures such as the Almeria-Oran jet in the Alboran Sea or the Algerian eddies. LPM concentration was up to one order of magnitude higher in fronts and eddies than in the adjacent oligotrophic Mediterranean waters (i.e. 35 vs. 8 ?g C/l in the Alboran Sea or 16 vs. 3 ?g C/l in a small shear cyclonic eddy). Our observations suggest that LPM spatial heterogeneity generated by the upper layer mesoscale hydrodynamics extends into deeper layers. Consequently, the superficial mesoscale dynamics may significantly contribute to the biogeochemical cycling between the upper and meso-pelagic layers.