Accumulation rates, grain-size fractions and calcium carbonate at DSDP Sites 89-586 and 90-591

Carbonate oozes recovered by hydraulic piston coring at DSDP Site 586 on Ontong-Java Plateau and Site 591 on Lord Howe Rise have carbonate contents that are consistently higher than 90% with only minor variations. Consequently, paleoceanographic signals were not recorded in detail in the carbonate contents. However, mass accumulation rates of carbonate increased in the late Miocene to mid-Pliocene, reflecting an increase in productivity, then abruptly decreased from mid-Pliocene to the present. Variations in relative abundances of coarse material (foraminifers) and fine material (mostly calcareous nannofossils) do reflect histories of current winnowing and biogenic productivity at the two sites. The late Miocene from 10.5 to 6.5 m.y. ago was a time of relatively constant, quiet, pelagic sedimentation with typical southwest Pacific sedimentation rates of 20-25 m/m.y. The average coarse-fraction abundances are always higher at Site 586 than at Site 591, which reflects winnowing at Site 586. These conditions were interrupted between 6.5 to 4.0 m.y. ago when increased upwelling at the Subtropical Divergence and the Equatorial Divergence produced greater productivity of calcareous planktonic organisms. The increased productivity is suggested by large increases in both fineand coarse-fraction material and constant ratios of foraminifers to nannofossils. The maximum of productivity was about 4.0 m.y. ago. This period of increased upwelling is coincident with the inferred development of the West Antarctic ice sheet. The high productivity was followed by an abrupt increase in winnowing about 2.5 m.y. ago at Site 591, but not until about 2.0 m.y. ago at Site 586. By 2.0 m.y. ago in the late Pliocene, quiet, pelagic sedimentation conditions prevailed, similar to those of the late Miocene. The last 0.7 m.y. has been a period of relatively intense winnowing on Lord Howe Rise but not on Ontong-Java Plateau. The coarse-fraction data have both long- and short-period fluctuations. Long-period fluctuations at Site 591 average about 850 *10**3 yr./cycle and those at Site 586 average 430*10**3 yr./cycle. The highest amplitudes are found in the Pliocene and Quaternary sections. The short-period fluctuations range from 100 to 48*10**3 yr./cycle at Site 586 and from 250 to 33 *10**3 yr./cycle at Site 591. The effects of local fluctuations of productivity and winnowing have modified the primary orbital forcing signals at these two sites to yield complex paleoceanographic records.

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.

Grain size composition of sediments from ODP Leg 164 sites

This research was designed to check the assumption of the grain-size control on a gas hydrate presence in the Blake Ridge sediments; the assumption had originated from the data gained at Deep Sea Drilling Project (DSDP) Site 533. Granulometric analysis (the combined pipette-sieve method) of the 345 sediment samples obtained after pore-water squeezing from Ocean Drilling Program (ODP) Sites 994, 995, and 997 has provided support for this assumption. The zone of negative anomalies of pore-water chlorinity, which is generally recognized to be gas hydrate bearing, is confined, as a whole, to the interval of comparatively coarse-grained sediments in each of the three site columns because content of the fine fractions <0.05, <0.01, <0.005, and <0.001 mm is lower there (although the character of this control changes from site to site). The individual chlorinity anomalies also coincide, for the most part, with relatively coarse-grained sediments.

Eolian grain-size record of early Paleogene sediments from DSDP Hole 22-215 and ODP Leg 208 sites

To date, the only Southern Hemisphere eolian grain-size record constructed for the early Paleogene comes from Deep Sea Drilling Project Site 215. Ten early Paleogene sediment samples from Site 215 were collected and processed to show that the existing eolian grain-size record at this site can be reproduced. Five samples each from Ocean Drilling Program Sites 1263 and 1267 were similarly examined to test the possibility of generating new Southern Hemisphere eolian grain-size records for the early Paleogene. Our results indicate that an eolian grain-size signal can be constructed at Walvis Ridge, although the record will be complicated by hemipelagic terrigenous inputs. Further, we assert that a record generated at a site located on the deep flanks of Walvis Ridge is particularly susceptible to hemipelagic influence.

Consolidation tests, elastic properties and grain size measurements at the consolidations samples from different Holes of IODP Expedition 302

The Integrated OceanDrilling Program's Expedition 302, the Arctic Coring Expedition (ACEX), recovered the first Cenozoic sedimentary sequence from the central Arctic Ocean. ACEX provided ground truth for basin scale geophysical interpretations and for guiding future exploration targets in this largely unexplored ocean basin. Here, we present results from a series of consolidation tests used to characterize sediment compressibility and permeability and integrate these with high-resolution measurements of bulk density, porosity and shear strength to investigate the stress history and the nature of prominent lithostratigraphic and seismostratigraphic boundaries in the ACEX record. Despite moderate sedimentation rates (10-30 m/Myr) and high permeability values (10**-15 -10**-18 m**2), consolidation and shear strength measurements both suggest an overall state of underconsolidation or overpressure. One-dimensional compaction modelling shows that to maintain such excess pore pressures, an in situ fluid source is required that exceeds the rate of fluid expulsion generated by mechanical compaction alone. Geochemical and sedimentological evidence is presented that identifes the Opal A-C/T transformation of biosiliceous rich sediments as a potential additional in situ fluid source.However, the combined rat of chemical and mechanical compaction remain too low to fully account for the observed pore pressure gradients, implying an additional diagenetic fluid source from within or below the recovered Cenozoic sediments from ACEX. Recognition of the Opal A-C/T reaction front in the ACEX record has broad reaching regional implications on slope stability and subsurface pressure evolution, and provides an important consideration for interpreting and correlating the spatially limited seismic data from the Arctic Ocean.