Palynology and dinoflagellate counts of surface sediments, and sea surface conditions, of sites in the North Pacific

Palynological analyses were performed on 53 surface sediment samples from the North Pacific Ocean, including the Bering and Okhotsk Seas (37-64°N, 144°E-148°W), in order to document the relationships between the dinocyst distribution and sea-surface conditions (temperatures, salinities, primary productivity and sea-ice cover). Samples are characterized by concentrations ranging from 18 to 143816 cysts/cm**3 and the occurrence of 32 species. A canonical correspondence analysis (CCA) was carried out to determine the relationship between environmental variables and the distribution of dinocyst taxa. The first and second axes represent, respectively, 47% and 17.8% of the canonical variance. Axis 1 is positively correlated with all parameters except to the sea-ice and primary productivity in August, which are on the negative side. Results indicate that the composition of dinocyst assemblages is mostly controlled by temperature and that all environmental variables are correlated together. The CCA distinguishes 3 groups of dinocysts: the heterotrophic taxa, the genera Impagidinium and Spiniferites as well as the cyst of Pentapharsodinium dalei and Operculodinium centrocarpum. Five assemblage zones can be distinguished: 1) the Okhotsk Sea zone, which is associated to temperate and eutrophic conditions, seasonal upwellings and Amur River discharges. It is characterized by the dominance of O. centrocarpum, Brigantedinium spp. and Islandinium minutum; 2) the Western Subarctic Gyre zone with subpolar and mesotrophic conditions due to the Kamchatka Current and Alaska Stream inflows. Assemblages are dominated by Nematosphaeropsis labyrinthus, Pyxidinopsis reticulata and Brigantedinium spp.; 3) the Bering Sea zone, depicting a subpolar environment, influenced by seasonal upwellings and inputs from the Anadyr and Yukon Rivers. It is characterized by the dominance of I. minutum and Brigantedinium spp.; 4) the Alaska Gyre zone with temperate conditions and nutrient-enriched surface waters, which is dominated by N. labyrinthus and Brigantedinium spp. and 5) the Kuroshio Extension-North Pacific-Subarctic Current zone characterized by a subtropical and oligotrophic environment, which is dominated by O. centrocarpum, N. labyrinthus and warm taxa of the genus Impagidinium. Transfer functions were tested using the modern analog technique (MAT) on the North Pacific Ocean (= 359 sites) and the entire Northern Hemisphere databases ( = 1419 sites). Results confirm that the updated Northern Hemisphere database is suitable for further paleoenvironmental reconstructions, and the best results are obtained for temperatures with an accuracy of +/-1.7 °C.

Oxygen isotopic and species composition of planktonic foraminiferas in sediment cores from the North Atlantic

Paleotemperature curves were drawn from oxygen-isotope ratios in CaCO3 of planktonic foraminiferal tests and by the micropaleontological method using quantitative relationships of their species. Two series of curves yield similar results. These data confirm that isotope composition of oxygen reflects primarily temperature, and not isotope composition in ocean water. Temperature of the upper layer of ocean water increased from north to south both during the last two glaciations and in the interglacials. All three sediment cores collected from different latitudes show approximately the same amplitudes of fluctuation of mean annual temperature during times of their accumulation, as determined independently by different methods; these amplitudes are estimated as 5-7°C.

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.