Chemical composition of ocean Fe-Mn ores

The monograph includes the study of chemical and mineral compositions of terrestrial and marine manganese ores, methods of their analysis, dependence of manganese crust geochemistry on tectonic position of their formation, problems of manganese genesis and sources of manganese in ocean ores in connection with geohistorical aspects of ocean formation and development. A hypothesis is offered that formation of giant manganese mineral basins on continental margins resulted from a large asteroid fall to the ocean.

Osmium, and stable carbon and oxygen isotope record accross the PETM

In the latest Paleocene an abrupt shift to more negative d13C values has been documented at numerous marine and terrestrial sites (Bralower et al., 1997, doi:10.1130/0091-7613(1997)025<0963:HRROTL>2.3.CO;2; Cramer et al., 1999; Kaiho et al., 1996, doi:10.1029/96PA01021; Kennett and Stott, 1991, doi:10.1038/353225a0; Koch et al., 1992, doi:10.1038/358319a0; Stott et al., 1996; Thomas and Shackleton, 1996, doi:10.1144/GSL.SP.1996.101.01.20; Zachos et al., 1993). This carbon isotope event (CIE) is coincident with oxygen isotope data that indicate warming of surface waters at high latitudes of nearly 4°-6°C (Kennett and Stott, 1991, doi:10.1038/353225a0) and more moderate warming in the subtropics (Thomas et al., 1999, doi:10.1029/1999PA900031). Here we report 187Os/188Os isotope records from the North Atlantic and Indian Oceans which demonstrate a >10% increase in the 187Os/188Os ratio of seawater coincident with the late Paleocene CIE. This excursion to higher 187Os/188Os ratios is consistent with a global increase in weathering rates. The inference of increased chemical weathering during this interval of unusual warmth is significant because it provides empirical evidence supporting the operation of a feedback between chemical weathering rates and warm global climate, which acts to stabilize Earth's climate (Walker et al., 1981). Estimates of the duration of late Paleocene CIE (Bains et al., 1999, doi:10.1126/science.285.5428.724; Bralower et al., 1997, doi:10.1130/0091-7613(1997)025<0963:HRROTL>2.3.CO;2; Norris and Röhl, 1999, doi:10.1038/44545; Röhl et al., 2000, doi:10.1130/0091-7613(2000)28<927:NCFTLP>2.0.CO;2) in conjunction with the Os isotope data imply that intensified chemical weathering in response to warm, humid climates can occur on timescales of 104-105 years. This interpretation requires that the late Paleocene thermal maximum Os isotope excursion be produced mainly by increased Os flux to the ocean rather than a transient excursion to higher 187Os/188Os ratios in river runoff. Although we argue that the former is more likely than the latter, we cannot rule out significant changes in the 187Os/188Os ratio of rivers.

Rare earth and other chemical element contents and partitions in bottom sediments, micronodules, and nodules from the bioproductive zone of the Pacific Ocean

Concentrations and compositions of rare earth elements (REE) in three micronodule fractions (50-250, 250-500, and >500 ?m), coexisting macronodules, and host sediments were studied. Samples were collected at three sites (Guatemala Basin, Peru Basin, and northern equatorial Pacific) located in elevated bioproductivity zones of surface waters. Influence of micronodule size is dominant for REE compositions and subordinate for REE concentrations. For example, Ce concentration inversely correlates with micronodule size and drops to the lowest value in macronodules and host sediments. Decrease of Ce concentration is generally accompanied by Mn/Fe increase in micro- and macronodules. Hence, the role of diagenetic source of material directly correlates with micronodule sizes. Contribution of the diagenetic source is maximal for macronodules. REE composition distinctions for micronodules and macronodules can be attributed to variations of hydrogenic iron oxyhydroxides and diagenetic (hydrothermal) iron hydroxophosphates that are the major REE carriers in ferromanganese ore deposits. Relationship and general trend in chemistry of coexisting macronodules suggest that they can represent products of the initial stage of nodule formation.

Oxygen isotope composition of planktonic foraminifer Globigerinoides ruber in sediment core GeoB1413 from the eastern edge of the South Atlantic central gyre

Die Paläozeanographie versucht die Klimageschichte des Quartärs zu rekonstruieren und die Zusammenhänge zwischen Klimaänderungen und ozeanischer Zirkulation besser zu verstehen. Ein wichtiges Hilfsmittel stellen die planktischen Foraminiferen dar. Die Analyse planktischer Foraminiferengemeinschaften hat gezeigt, daß die Verbreitung dieser Protozoa durch die Umweltbedingungen in den Oberflächenwasserströmen bestimmt wird (BoLTOVSKOY, 1969; CIFELLI& BENIER, 1976; OTIENS, 1991). Durch ihre Ablagerung und Erhaltung am Meeresboden speichern sie diese Informationen und bilden einen Indikator für Wassermassen und Oberflächenwassertemperaturschichtung. Zeitliche und räumliche Veränderungen der Faunenvergesellschaftungen und der Verhältnisse stabiler Sauerstoff- und Kohlenstoffisotope einzelner Foraminiferenarten haben damit einen maßgeblichen Beitrag zur Kenntnis der spätquartären Temperatur- und Zirkulationsänderungen der Oberflächenströme geliefert (SHACKLETON & OPDYKE, 1973; BE et al., 1976; RUDDIMAN & McooYRE, 1976; VINCENT & BERGER, 1981; CLIMAP, 1981; RA VELO et al., 1990). Mit Hilfe der planktischen Foraminiferen soll diese Arbeit einen Beitrag zur Rekonstruktion der spätquartären Ozeanographie des Südatlantiks liefern. Die Oberflächenströme des Südatlantiks sind das Bindeglied im Wärmeaustausch zwischen niederen und hohen Breiten. Durch den Südäquatorialstrom (SEC) werden warme Wassermassen, die sich aufgrund der hohen Sonneneinstrahlung im tropischen Atlantik gebildet haben, in den Nordatlantik transportiert. Die Wärme wird im Nordatlantik unter Bildung des Nordatlantischen-Tiefenwassers (NADW) an die Atmosphäre abgegeben. Durch dieses Ereignis wird maßgeblich das nordeuropäische Klima beeinflußt (BROECKER & DENTON, 1989). Die Intensität des SEC wird durch den saisonal variierenden SE-, NE-Passat gesteuert, der hauptsächlich durch die Präzession der geneigten Erdachse bzw. durch die Insolation auf der Nordhalbkugel kontrolliert wird (Mc OOYRE et aI., 1989; MOLFINO & Mc INTYRE, 1990). Der SEC fließt entlang des Äquators von Ost nach West und kalte, nährstotfreiche, tiefere Wassermassen (Südatlantisches-Zentralwasser (SACW)) steigen vor allem im Osten auf und erzeugen das hochproduktive äquatoriale Auftriebsgebiet. Im Osten ist der Temperaturgradient in der Wassersäule steiler, und die Thermoklinentiefe nimmt von Ost nach West zu. Die Lage der Thermokline ist damit ein wesentlicher Faktor, der den Wärmehaushalt im Atlantik mitbestimmt. So wird z. B. im äquatorialen Auftriebsgebiet und im Auftriebsgebiet des küstennahen Benguela-Stroms, wo die Thermoklinentiefe durch aufsteigende kalte Wassermassen gering ist, eine Wärmezunahme von 100 W/qm im Wärmehaushalt erreicht (PETERSON & STRAMMA, 1991). Zur spätquartären Rekonstruktion des Wärmeflusses und der Oberflächenzirkulation im Südostatlantik ist es daher wichtig, auch die zeitlichen und räumlichen Veränderungen tieferer Wasserschichten (bis 300 m) zu erfassen.

Chemical and physical oceanography on 131 CTD casts from METEOR cruise M59/2

The oceans absorb and store a significant portion of anthropogenic CO2 emissions, but large uncertainties remain in the quantification of this sink. An improved assessment of the present and future oceanic carbon sink is therefore necessary to provide recommendations for long-term global carbon cycle and climate policies. The formation of North Atlantic Deep Water (NADW) is a unique fast track for transporting anthropogenic CO2 into the ocean's interior, making the deep waters rich in anthropogenic carbon. Thus the Atlantic is presently estimated to hold 38% of the oceanic anthropogenic CO2 inventory, although its volume makes up only 25% of the world ocean. Here we analyze the inventory change of anthropogenic CO2 in the Atlantic between 1997 and 2003 and its relationship to NADW formation. For the whole region between 20°S and 65°N the inventory amounts to 32.5 ± 9.5 Petagram carbon (Pg C) in 1997 and increases up to 36.0 ± 10.5 Pg C in 2003. This result is quite similar to earlier studies. Moreover, the overall increase of anthropogenic carbon is in close agreement with the expected change due to rising atmospheric CO2 levels of 1.69% a?1. On the other hand, when considering the subpolar region only, the results demonstrate that the recent weakening in the formation of Labrador Sea Water, a component of NADW, has already led to a decrease of the anthropogenic carbon inventory in this water mass. As a consequence, the overall inventory for the total water column in the western subpolar North Atlantic increased only by 2% between 1997 and 2003, much less than the 11% that would be expected from the increase in atmospheric CO2 levels.