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.

Marine ice-rafted debris records and age determinations along the northern Eurasian margin

Ice-rafted debris (IRD) (>2 mm), input in eight sediment cores along the Eurasian continental margin (Arctic Ocean), have been studied over the last two glacial/interglacial cycles. Together with the revised chronologies and new micropaleontological data of two cores from the northern Barents Sea (PS2138) and northeastern Kara Sea (PS2741) spanning Marine Isotope Stages (MIS) 6 to 1, the IRD data give new insights into the glacial history of northern Eurasian ice-sheets over the last 150 ka. The chronologies of the cores are based on stable isotope records, AMS 14C datings, paleomagnetic and biostratigraphic data. Extensive episodes of northern Barents Sea ice-sheet growth, probably to the shelf edge, occurred during the late Weichselian (MIS 2) and the Saalian (MIS 6). Major IRD discharge at the MIS 4/3-transition hints to another severe glaciation, probably onto the outer shelf, during MIS 4. IRD-based instabilities of the marine-based ice margin along the northern Barents Sea between MIS 4 and 2 are similar in timing with North Atlantic Heinrich events and Nordic Seas IRD events, suggesting similar atmospheric cooling over a broad region or linkage of ice-sheet fluctuations through small sea-level events. In the relatively low-precipitation areas of eastern Eurasia, IRD peak values during Termination II and MIS 4/3-transition suggest a Kara Sea ice-sheet advance onto the outer shelf, probably to the shelf edge, during glacial MIS 6 and 4. This suggests that during the initial cooling following the interglacials MIS 5, and possibly MIS 7, the combined effect of sustained inflow of Atlantic water into the Arctic Ocean and penetration of moisture-bearing cyclones into easterly direction supported major ice build-up during Saalian (MIS 6) and Mid-Weichselian (MIS 4) glaciation. IRD peak values in MIS 5 indicate at least two advances of the Severnaya Semlya ice-sheet to the coast line during the Early Weichselian. In contrast, a distinct Kara Sea ice advance during the Late Weichselian (MIS 2) is not documented by the IRD records along the northeastern Kara Sea margin.

Paleomagnetic and age determinations on rocks from Nares Strait

The Nares Strait controversy concerns the debate about whether or not a major sinistral transcurrent fault (the Wegener Fault) separates northern Greenland and Canada. To date no firm evidence has been found for the proposed 200 km sinistral offset, and to the contrary, geological correlations, mainly involving Paleozoic rocks across the Nares Strait, suggest that total left-lateral motion is no more than 70 km. The E-W trending Thule (Greenland) and Devon Island (Canada) dyke swarms lie on opposite sides of Baffin Bay and are offset sinistrally about 200 km, suggesting that if their correlation is established a convincing case for the Wegener Fault can be made. Paleomagnetic, geochemical and petrographic data allow, but do not yet establish, the correlation. Paleomagnetic results for Canadian sites (VGP = 6.9°N, 181.8 °E, A95 = 12.7°, N = 5) and Greenland sites (VGP = 11.5 °N, 178.3 °E, A95 = 13.8°, N = 4) are not significantly different at the 95 % confidence level. These levels are too large to resolve whether or not the Thule and Devon Island swarms have been offset. Geochemical data reveal a distinct and identical pattern in incompatible elements, while petrographically, the dykes are indistinguishable. U-Pb geochronological results for a Canadian dyke (720.2 ±2.0 Ma) and a Thule dyke (720.4 ±2.7 Ma) are identical within error and clearly identify the two sets of dykes as being parts of the same magmatic episode.