Results of biological and geological bottom investigations carried out during Cruise 43 of R/V Akademik Kurchatov in the South Atlantic

The book is devoted to investigations of benthic fauna and geology of the Southern Atlantic Ocean. These works have been carried out in terms of exploring biological structure of the ocean and are of great importance for development of this fundamental problem. They are based on material collected during Cruise 43 of R/V Akademik Kurchatov in 1985-1986 and Cruise 43 of R/V Dmitry Mendeleev in 1989. Problems of quantitative distribution, group composition and trophic structure of benthos in the Southern Scotia Sea, along the east-west Transatlantic section along 31°30'S, and offshore Namibia in the area of the Benguela upwelling are under consideration in the book. Authors present new data on fauna of several groups of deep-sea bottom animals and their zoogeography. Much attention is paid to analysis of morphological structure of the Scotia Sea floor considered in terms of plate tectonics. Bottom sediments along the Transatlantic section and facial variation of sediments in the area of South Shetland Islands and of the continental margin of Namibia are under consideration.

Chemical and mineral composition of rocks and sediments from the Amirante Arc

New geological and geophysical data on the Amirante Arc, which locates to the south of the Seychelles Islands, are presented. These data were obtained by Pacific Oceanological Institute during the 33-rd cruise of R/V Professor Bogorov in 1990. The Amirante Arc represents a seamount chain, which has submeridional strike and total length about 400 km. To the west of the Amirante Arc there are a deep sea trench and a back-arc basin, i.e. this area is characterized by structural elements associated with the subduction zone of Western Pacific type. According to our data the Amirante Arc is composed by tholeiites of ocean plateau type. This facts are evidences that the Amirante Arc differs from typical Pacific island arcs. This gives an opportunity to distinguish a special type of oceanic structures, i.e. non-volcanic (amagmatic) ridges. The Amirante Ridge has been probably formed as a result of oceanic crust heaping due to horizontal displacements of its blocks in the process of spreding ridge formation in the Indian Ocean during Cretaceous-Paleogene.

Sulfur speciation and isotopic composition in waters and sediments from river and seawater mixing zones

Studies of sulfur behavior in the water column and in sediments in river and seawater mixing zone were conducted in three areas of the Black and Azov Seas. These investigations showed constancy of sulfate concentrations versus chlorinity. Sulfur isotope composition in sulfates of surface, bottom, and pore waters depended on sulfate contents and salinity. The dependence was complicated by partial sulfate depletion in pore water due to bacterial sulfate reduction and also by alteration of isotope composition. Surface sediments in mixing zones are characterized by intensive sulfate reduction, great variability of content and isotopic composition of reduced sulfur, and a low mean isotopic fractionation factor of sulfur.

(Table 2, page 725) Solid phase chemistry of ferromanganese precipitates from Nova Scotian lakes

Sediments associated with freshwater ferromanganese concretions in Lake Charlotte, Nova Scotia, contained microscopic precipitates of manganese and iron. These precipitates were dispersed throughout the sediment and were as rich in nickel, cobalt, and copper as deep sea concretions. In addition, the development of the precipitates appeared to be associated with the microbial oxidation of manganese. Results from the deployment of poisoned and unpoisoned dialysis probes or peepers demonstrated that microbial manganese oxidation and nickel binding were closely associated, causing a fivefold enhancement of abiotic processes such as adsorption.

(Table 2) Chemical composition of phosphates from the Namibian and Chilean shelves

This study on phosphorites of different compositions and ages from shelf sediments and seamounts of the Pacific Ocean by means of analytical electron microscopy showed that these phosphorites contain ultra-microscopic inclusions of authigenic minerals and, more rarely, of rare earth element (REE) minerals. In some of phosphorite samples of Pleistocene-Pliocene age from the Namibian shelf both kinds of minerals were found. Uranium minerals were represented by uraninite, coffinite, and ningioite; those of REE - by monazite, xenotime, and bastnesite, which points to their potential accumulation not only as isomorphous admixtures in calcium phosphate but also as independent mineral phases. Coexistence of the minerals noted in shelf phosphorites is caused by repeated changes in redox conditions during formation and then redeposition of phosphate concretions. Presence of uranium minerals in phosphorites from seamounts shows that during an initial step of formation of these phosphorites environment was rather suboxic or reductive than oxic.

Quartz and opaline silica in ocean sediments

A new method of quantitative analysis of quartz and opal in bottom sediments is developed. It is based on the study of sediment samples in form of suspensions in petrolatum where potassium rhodanate is added as an internal standard.

Composition of sediments from the north-west African continental margin

Entlang dreier Profile vom NW-afrikanischen Kontinentalrand wurden Oberflächensedimente aus Wassertiefen zwischen 39m und 1514m auf ihre Zusammensetzung der Sandfraktion, auf ihre Gehalte an Karbonat und organischer Substanzen sowie auf ihre mineralogische Zusammensetzung hin untersucht. 1) Die auf dem Schelf und dem oberen Hang abgelagerten Sedimente (<500m) zeichnen sich durch hohe Sandgehalte (>70%) und durch hohe Grob/Fein-Verhältnisse aus. Unterhalb dieses Bereiches nimmt der Einfluß von Strömungen, die die Ablagerung von wesentlichen Mengen an Feinmaterial oberhalb 500m verhindern, ab, wie die starke Abnahme des Sandgehaltes, des Quarz/Glimmer und des Grob/Fein-Verhältnisses zeigen. Die Sedimente aus diesen Wassertiefen werden zum großen Teil aus Partikeln der Siltfraktion aufgebaut. Mit zunehmender Tiefe ist auch eine Zunahme der Tonfraktion zu beobachten, wobei höhere Tonanteile (>10%) erst in Tiefen unterhalb von 1200m auftreten. 2) Die quantitative Komponentenanalyse der Sandfraktion zeigt, daß der karbonatische Anteil fast ausschließlich biogener Herkunft ist. Er besteht zum wesentlichen Teil aus planktonischen Komponenten, vorwiegend Foraminiferen und mengenmäßig nur sehr untergeordnet auftretenden Pteropoden. Das opalkieselige Plankton (Diatomeen, Radiolarien) ist nur in geringen Mengen in den untersuchten Proben vorhanden. Auch das Benthos stellt nur eine untergeordnete Komponente der Sandfraktion dar. Vor allem der Anteil von Foraminiferen und Mollusken nimmt mit zunehmender Wassertiefe relativ deutlich ab. Die übrigen benthonischen Komponenten sind im Sediment nur in geringen Anteilen vertreten. 3) Hauptsedimentbildner im Profil Nouakchott sind die nichtbiogenen, terrigen-detritischen Sandkomponenten. Sie bestehen vorwiegend aus Quarz und mit zunehmender Wassertiefe aus Kotpillen bzw. Kotpillenaggregaten. Je nach Tiefe treten vor allem Glimmer (>1000m) und Glaukonit (<800m) hinzu. Die restlichen Komponenten treten nur gelegentlich und in äußerst geringen Mengen im rezenten Oberflächensediment auf. 4) Quarz wird als Windstaub mit dem NE-Passat und vor allem durch den "Harmattan" aus der Sahara heraustransportiert und vorwiegend über dem Schelfbereich sedimentiert. Windstaubmaterial besteht primär weitgehend aus Siltkorngrößen, die vor Nouakchott über die Schelfkante hinaustransportiert werden und zu einer Grobsiltanreicherung am mittleren Hang führen. 5) Das Verhältnis zwischen den karbonatischen Biogenkomponenten und den nichtbiogenen Partikeln spiegelt sich deutlich in der Karbonatverteilung sowohl des Gesamtsedimentes als auch der Sandfraktion wider. Relativ hohe Karbonatgehalte vor Cap Leven im Norden stehen sehr geringen Anteilen von Nouakchott gegenüber. Mit zunehmender Wassertiefe ist eine deutliche Abnahme des Karbonatanteils zu verfolgen. 6) Die Tatsache, daß das Profil Cap Blanc im Bereich des ganzjährigen Auftriebs liegt, spiegelt sich nicht in der Zusammensetzung der Sandfraktion wider. Südlich der Zone des ganzjährigen Auftriebs weisen verschiedene Parameter (Radiolarien, Diatomeen, Verhältnis von Radiolarien zu planktonischen Foraminiferen, Benthos/Plankton-Verhältnis der Foraminiferen) trotz abnehmender Auftriebsintensität eher steigende Werte auf. Dies ist wesentlich auf eine infolge des Nährstoffeintrages durch Flußzufuhr bedingte Verschiebung der maximalen Primärproduktion weit in südliche Richtung zurückzuführen. 7) In den aufgeführten Parametern zeigen sich von Profil zu Profil sehr deutliche fazielle Unterschiede, obwohl der großklimatische Hintergrund im gesamten Untersuchungsgebiet etwa gleich ist. Vor Cap Leven bildet sich eine Fazies, die im wesentlichen aus planktonischen Foraminiferen besteht, während das Sediment vor Nouakchott zum überwiegenden Teil aus nichtbiogenen Komponenten aufgebaut wird. Im Übergangsbereich vor Cap Blanc bildet sich eine Mischfazies, die keinerlei Prägung durch das Auftriebsgeschehen erhält. Die Ursachen dieser faziellen Unterschiede werden auf fehlenden Terrigeneinfluß vor Cap Leven einerseits und hohe Terrigenanlieferung vor Nouakchott andererseits zurückgeführt. 8) Die Zusammensetzung und Verteilung der rezenten Grobfraktionssedimente am Kontinentalrand vor Nw-Afrika wird somit im wesentlichen als Ergebnis einer Überprägung der Biogenanlieferung durch nichtbiogene Komponenten angesehen. Wesentlicher steuernder Faktor ist demnach das hier vorherrschende Windsystem.

Radiocarbon age of bottom sediments from the Atlantic and Pacific Oceans

Procedures for radiocarbon dating of ocean sediments on board the ship using the benzene variant of the method are described. The main features of the benzene synthesis scheme, together with its differences from the method usually used onshore laboratories, are discussed briefly. Parameters of radiometric installation, in which activity of synthesized benzenes is determined are cited. The method was used successfully during Cruise 14 of R/V Dmitry Mendeleev (45 datings) and Cruise 24 of R/V Akademik Kurchatov (81 datings).