992 resultados para lacustrine sediments
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This study investigates faecal indicator bacteria (FIB), multiple antibiotic resistant (MAR), and antibiotic resistance genes (ARGs), of sediment profiles from different parts of Lake Geneva (Switzerland) over the last decades. MARs consist to expose culturable Escherichia coli (EC) and Enterococcus (ENT) to mixed five antibiotics including Ampicillin, Tetracycline, Amoxicillin, Chloramphenicol and Erythromycin. Culture-independent is performed to assess the distribution of ARGs responsible for, β-lactams (blaTEM; Amoxicillin/Ampicillin), Streptomycin/Spectinomycin (aadA), Tetracycline (tet) Chloramphenicol (cmlA) and Vancomycin (van). Bacterial cultures reveal that in the sediments deposited following eutrophication of Lake Geneva in the 1970s, the percentage of MARs to five antibiotics varied from 0.12% to 4.6% and 0.016% to 11.6% of total culturable EC and ENT, respectively. In these organic-rich bacteria-contaminated sediments, the blaTEM resistant of FIB varied from 22% to 48% and 16% to 37% for EC and ENT respectively, whereas the positive PCR assays responsible for tested ARGs were observed for EC, ENT, and total DNA from all samples. The aadA resistance gene was amplified for all the sediment samples, including those not influenced by WWTP effluent water. Our results demonstrate that bacteria MARs and ARGs highly increased in the sediments contaminated with WWTP effluent following the cultural eutrophication of Lake Geneva. Hence, the human-induced changing limnological conditions highly enhanced the sediment microbial activity, and therein the spreading of antibiotic resistant bacteria and genes in this aquatic environment used to supply drinking water in a highly populated area. Furthermore, the presence of the antibiotic resistance gene aadA in all the studied samples points out a regional dissemination of this emerging contaminant in freshwater sediments since at least the late nineteenth century.
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The Fazzan Basin of south-west Libya is at present arid with less than 20 mm of rainfall per annum. However, regionally extensive limestones, lacustrine sands and coquina (fossiliferous carbonate rock) deposits show that the Fazzan Basin previously contained a large palaeolake, indicating that the climate in the past was more humid. Optically stimulated luminescence (OSL) dating techniques have been applied to key lacustrine deposits within the basin in an attempt to provide an internally consistent chronology for this humidity record. Results indicate that palaeolake sediments within the Fazzan Basin record a very long history of palacohydrological change, ranging from present day and conditions to humidity capable of sustaining a lake with an approximate area of 76,250 km(2). The existence of humid periods in mid oxygen isotope stage 5 and the early Holocene is confirmed. An older lacustrine event, tentatively correlated to oxygen isotope stage 11, is also recognized. In addition, evidence is presented for at least two humid phases beyond the age range over which the conventional OSL dating technique is applicable. This study demonstrates that OSL dating of palaeolake sediments within the Fazzan Basin offers the potential to provide a detailed record of North African humidity spanning several glacial-interglacial cycles. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.
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A 172 cm-long sediment core was collected from a small pristine lake situated within a centripetal drainage basin in a tropical karst environment (Ribeira River valley, southeastern Brazil) in order to investigate the paleoenvironmental record provided by the lacustrine geochemistry. Sediments derived from erosion of the surrounding cambisoils contain quartz, kaolinite, mica, chlorite and goethite. Accelerator mass spectroscopy (AMS) (14)C dating provided the geochronological framework. Three major sedimentary units were identified based on the structure and color of the sediments: Unit III from 170 to 140 cm (1030 +/- 60-730 +/- 60 yr BP), Unit II from 140 to 90 cm (730 +/- 60-360 +/- 60 yr BP) and Unit I from 90 to 0 cm (360 +/- 60-0 yr BP). Results of major and trace element concentrations were analysed through multivariate statistical techniques. Factor analysis provided three factors accounting for 72.4% of the total variance. F1 and F2 have high positive loadings from K, Ba, Cs, Rb, Sr, Sc, Th, light rare earth element (LREE), Fe, Cr, Ti, Zr, Hf and Ta, and high negative loadings from Mg, Co, Cu, Zn, Br and loss on ignition (LOI). F3, with positive loadings from V and non-metals As and Sb, accounts for a low percentage (9.7%) of the total variance, being therefore of little interpretative use. The profile distribution of F1 scores reveals negative values in Units I and III, and positive values in Unit II, meaning that K, Ba, Cs, Rb, Sr, Sc, Th, LREE, Fe, Cr, Ti, Zr, Hf and Ta are relatively more concentrated in Unit II, and Mg, Co, Cu, Zn and Br are relatively more abundant in Units I and III. The observed fluctuations in the geochemical composition of the sediments are consistent with slight variations of the erosion intensity in the catchment area as a possible response to variations of climatic conditions during the last millennium. (c) 2009 Elsevier GmbH. All rights reserved.
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We investigated two lignite quarries in northern Greece for orbital and suborbital climate variability. Sections Lava and Vegora are located at the southern and northern boundaries of the Ptolemais Basin, a northwest southeast elongated intramontane basin that contains Upper Miocene to Lower Pliocene lacustrine sediments. Sediments show cyclic alterations of marl-rich (light), and coal-rich or clay-rich (dark) strata on a decimeter to meter scale. First, we established low-resolution ground-truth stratigraphy based on paleomagnetics and biostratigraphy. Accordingly, the lower 67 m and 65 m that were investigated in both sections Vegora and Lava, respectively, belong to the Upper Miocene and cover a time period of 6.85 to 6.57 and 6.46 to 5.98 Ma at sedimentation rates of roughly 14 and 22 cm/ka. In order to obtain a robust and high-resolution chronology, we then tuned carbonate minima (low L* values; high magnetic susceptibility values) to insolation minima. Besides the known dominance of orbital precession and eccentricity, we detected a robust hemi-precessional cycle in most parameters, most likely indicative for monsoonal influence on climate. Moreover, the insolation-forced time series indicate a number of millennial-scale frequencies that are statistically significant with dominant periods of 1.5-8 kyr. Evolutionary spectral analysis indicates that millennial-scale climate variability documented for the Ptolemais Basin resembles the one that is preserved in ice-core records of Greenland. Most cycles show durations of several tens of thousands of years before they diminish or cease. This is surprising because the generally argued cause for Late Quaternary millennial-scale variability is associated with the presence of large ice sheets, which cannot be the case for the Upper Miocene. Possible explanations maybe a direct response to solar forcing, an influence on the formation of North Atlantic Deep Water through the outflow of high-salinity water, or an atmospheric link to the North Atlantic Oscillation.
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Un système efficace de sismique tridimensionnelle (3-D) haute-résolution adapté à des cibles lacustres de petite échelle a été développé. Dans le Lac Léman, près de la ville de Lausanne, en Suisse, des investigations récentes en deux dimension (2-D) ont mis en évidence une zone de faille complexe qui a été choisie pour tester notre système. Les structures observées incluent une couche mince (<40 m) de sédiments quaternaires sub-horizontaux, discordants sur des couches tertiaires de molasse pentées vers le sud-est. On observe aussi la zone de faille de « La Paudèze » qui sépare les unités de la Molasse du Plateau de la Molasse Subalpine. Deux campagnes 3-D complètes, d?environ d?un kilomètre carré, ont été réalisées sur ce site de test. La campagne pilote (campagne I), effectuée en 1999 pendant 8 jours, a couvert 80 profils en utilisant une seule flûte. Pendant la campagne II (9 jours en 2001), le nouveau système trois-flûtes, bien paramétrés pour notre objectif, a permis l?acquisition de données de très haute qualité sur 180 lignes CMP. Les améliorations principales incluent un système de navigation et de déclenchement de tirs grâce à un nouveau logiciel. Celui-ci comprend un contrôle qualité de la navigation du bateau en temps réel utilisant un GPS différentiel (dGPS) à bord et une station de référence près du bord du lac. De cette façon, les tirs peuvent être déclenchés tous les 5 mètres avec une erreur maximale non-cumulative de 25 centimètres. Tandis que pour la campagne I la position des récepteurs de la flûte 48-traces a dû être déduite à partir des positions du bateau, pour la campagne II elle ont pu être calculées précisément (erreur <20 cm) grâce aux trois antennes dGPS supplémentaires placées sur des flotteurs attachés à l?extrémité de chaque flûte 24-traces. Il est maintenant possible de déterminer la dérive éventuelle de l?extrémité des flûtes (75 m) causée par des courants latéraux ou de petites variations de trajet du bateau. De plus, la construction de deux bras télescopiques maintenant les trois flûtes à une distance de 7.5 m les uns des autres, qui est la même distance que celle entre les lignes naviguées de la campagne II. En combinaison avec un espacement de récepteurs de 2.5 m, la dimension de chaque «bin» de données 3-D de la campagne II est de 1.25 m en ligne et 3.75 m latéralement. L?espacement plus grand en direction « in-line » par rapport à la direction «cross-line» est justifié par l?orientation structurale de la zone de faille perpendiculaire à la direction «in-line». L?incertitude sur la navigation et le positionnement pendant la campagne I et le «binning» imprécis qui en résulte, se retrouve dans les données sous forme d?une certaine discontinuité des réflecteurs. L?utilisation d?un canon à air à doublechambre (qui permet d?atténuer l?effet bulle) a pu réduire l?aliasing observé dans les sections migrées en 3-D. Celui-ci était dû à la combinaison du contenu relativement haute fréquence (<2000 Hz) du canon à eau (utilisé à 140 bars et à 0.3 m de profondeur) et d?un pas d?échantillonnage latéral insuffisant. Le Mini G.I 15/15 a été utilisé à 80 bars et à 1 m de profondeur, est mieux adapté à la complexité de la cible, une zone faillée ayant des réflecteurs pentés jusqu?à 30°. Bien que ses fréquences ne dépassent pas les 650 Hz, cette source combine une pénétration du signal non-aliasé jusqu?à 300 m dans le sol (par rapport au 145 m pour le canon à eau) pour une résolution verticale maximale de 1.1 m. Tandis que la campagne I a été acquise par groupes de plusieurs lignes de directions alternées, l?optimisation du temps d?acquisition du nouveau système à trois flûtes permet l?acquisition en géométrie parallèle, ce qui est préférable lorsqu?on utilise une configuration asymétrique (une source et un dispositif de récepteurs). Si on ne procède pas ainsi, les stacks sont différents selon la direction. Toutefois, la configuration de flûtes, plus courtes que pour la compagne I, a réduit la couverture nominale, la ramenant de 12 à 6. Une séquence classique de traitement 3-D a été adaptée à l?échantillonnage à haute fréquence et elle a été complétée par deux programmes qui transforment le format non-conventionnel de nos données de navigation en un format standard de l?industrie. Dans l?ordre, le traitement comprend l?incorporation de la géométrie, suivi de l?édition des traces, de l?harmonisation des «bins» (pour compenser l?inhomogénéité de la couverture due à la dérive du bateau et de la flûte), de la correction de la divergence sphérique, du filtrage passe-bande, de l?analyse de vitesse, de la correction DMO en 3-D, du stack et enfin de la migration 3-D en temps. D?analyses de vitesse détaillées ont été effectuées sur les données de couverture 12, une ligne sur deux et tous les 50 CMP, soit un nombre total de 600 spectres de semblance. Selon cette analyse, les vitesses d?intervalles varient de 1450-1650 m/s dans les sédiments non-consolidés et de 1650-3000 m/s dans les sédiments consolidés. Le fait que l?on puisse interpréter plusieurs horizons et surfaces de faille dans le cube, montre le potentiel de cette technique pour une interprétation tectonique et géologique à petite échelle en trois dimensions. On distingue cinq faciès sismiques principaux et leurs géométries 3-D détaillées sur des sections verticales et horizontales: les sédiments lacustres (Holocène), les sédiments glacio-lacustres (Pléistocène), la Molasse du Plateau, la Molasse Subalpine de la zone de faille (chevauchement) et la Molasse Subalpine au sud de cette zone. Les couches de la Molasse du Plateau et de la Molasse Subalpine ont respectivement un pendage de ~8° et ~20°. La zone de faille comprend de nombreuses structures très déformées de pendage d?environ 30°. Des tests préliminaires avec un algorithme de migration 3-D en profondeur avant sommation et à amplitudes préservées démontrent que la qualité excellente des données de la campagne II permet l?application de telles techniques à des campagnes haute-résolution. La méthode de sismique marine 3-D était utilisée jusqu?à présent quasi-exclusivement par l?industrie pétrolière. Son adaptation à une échelle plus petite géographiquement mais aussi financièrement a ouvert la voie d?appliquer cette technique à des objectifs d?environnement et du génie civil.<br/><br/>An efficient high-resolution three-dimensional (3-D) seismic reflection system for small-scale targets in lacustrine settings was developed. In Lake Geneva, near the city of Lausanne, Switzerland, past high-resolution two-dimensional (2-D) investigations revealed a complex fault zone (the Paudèze thrust zone), which was subsequently chosen for testing our system. Observed structures include a thin (<40 m) layer of subhorizontal Quaternary sediments that unconformably overlie southeast-dipping Tertiary Molasse beds and the Paudèze thrust zone, which separates Plateau and Subalpine Molasse units. Two complete 3-D surveys have been conducted over this same test site, covering an area of about 1 km2. In 1999, a pilot survey (Survey I), comprising 80 profiles, was carried out in 8 days with a single-streamer configuration. In 2001, a second survey (Survey II) used a newly developed three-streamer system with optimized design parameters, which provided an exceptionally high-quality data set of 180 common midpoint (CMP) lines in 9 days. The main improvements include a navigation and shot-triggering system with in-house navigation software that automatically fires the gun in combination with real-time control on navigation quality using differential GPS (dGPS) onboard and a reference base near the lake shore. Shots were triggered at 5-m intervals with a maximum non-cumulative error of 25 cm. Whereas the single 48-channel streamer system of Survey I requires extrapolation of receiver positions from the boat position, for Survey II they could be accurately calculated (error <20 cm) with the aid of three additional dGPS antennas mounted on rafts attached to the end of each of the 24- channel streamers. Towed at a distance of 75 m behind the vessel, they allow the determination of feathering due to cross-line currents or small course variations. Furthermore, two retractable booms hold the three streamers at a distance of 7.5 m from each other, which is the same distance as the sail line interval for Survey I. With a receiver spacing of 2.5 m, the bin dimension of the 3-D data of Survey II is 1.25 m in in-line direction and 3.75 m in cross-line direction. The greater cross-line versus in-line spacing is justified by the known structural trend of the fault zone perpendicular to the in-line direction. The data from Survey I showed some reflection discontinuity as a result of insufficiently accurate navigation and positioning and subsequent binning errors. Observed aliasing in the 3-D migration was due to insufficient lateral sampling combined with the relatively high frequency (<2000 Hz) content of the water gun source (operated at 140 bars and 0.3 m depth). These results motivated the use of a double-chamber bubble-canceling air gun for Survey II. A 15 / 15 Mini G.I air gun operated at 80 bars and 1 m depth, proved to be better adapted for imaging the complexly faulted target area, which has reflectors dipping up to 30°. Although its frequencies do not exceed 650 Hz, this air gun combines a penetration of non-aliased signal to depths of 300 m below the water bottom (versus 145 m for the water gun) with a maximum vertical resolution of 1.1 m. While Survey I was shot in patches of alternating directions, the optimized surveying time of the new threestreamer system allowed acquisition in parallel geometry, which is preferable when using an asymmetric configuration (single source and receiver array). Otherwise, resulting stacks are different for the opposite directions. However, the shorter streamer configuration of Survey II reduced the nominal fold from 12 to 6. A 3-D conventional processing flow was adapted to the high sampling rates and was complemented by two computer programs that format the unconventional navigation data to industry standards. Processing included trace editing, geometry assignment, bin harmonization (to compensate for uneven fold due to boat/streamer drift), spherical divergence correction, bandpass filtering, velocity analysis, 3-D DMO correction, stack and 3-D time migration. A detailed semblance velocity analysis was performed on the 12-fold data set for every second in-line and every 50th CMP, i.e. on a total of 600 spectra. According to this velocity analysis, interval velocities range from 1450-1650 m/s for the unconsolidated sediments and from 1650-3000 m/s for the consolidated sediments. Delineation of several horizons and fault surfaces reveal the potential for small-scale geologic and tectonic interpretation in three dimensions. Five major seismic facies and their detailed 3-D geometries can be distinguished in vertical and horizontal sections: lacustrine sediments (Holocene) , glaciolacustrine sediments (Pleistocene), Plateau Molasse, Subalpine Molasse and its thrust fault zone. Dips of beds within Plateau and Subalpine Molasse are ~8° and ~20°, respectively. Within the fault zone, many highly deformed structures with dips around 30° are visible. Preliminary tests with 3-D preserved-amplitude prestack depth migration demonstrate that the excellent data quality of Survey II allows application of such sophisticated techniques even to high-resolution seismic surveys. In general, the adaptation of the 3-D marine seismic reflection method, which to date has almost exclusively been used by the oil exploration industry, to a smaller geographical as well as financial scale has helped pave the way for applying this technique to environmental and engineering purposes.<br/><br/>La sismique réflexion est une méthode d?investigation du sous-sol avec un très grand pouvoir de résolution. Elle consiste à envoyer des vibrations dans le sol et à recueillir les ondes qui se réfléchissent sur les discontinuités géologiques à différentes profondeurs et remontent ensuite à la surface où elles sont enregistrées. Les signaux ainsi recueillis donnent non seulement des informations sur la nature des couches en présence et leur géométrie, mais ils permettent aussi de faire une interprétation géologique du sous-sol. Par exemple, dans le cas de roches sédimentaires, les profils de sismique réflexion permettent de déterminer leur mode de dépôt, leurs éventuelles déformations ou cassures et donc leur histoire tectonique. La sismique réflexion est la méthode principale de l?exploration pétrolière. Pendant longtemps on a réalisé des profils de sismique réflexion le long de profils qui fournissent une image du sous-sol en deux dimensions. Les images ainsi obtenues ne sont que partiellement exactes, puisqu?elles ne tiennent pas compte de l?aspect tridimensionnel des structures géologiques. Depuis quelques dizaines d?années, la sismique en trois dimensions (3-D) a apporté un souffle nouveau à l?étude du sous-sol. Si elle est aujourd?hui parfaitement maîtrisée pour l?imagerie des grandes structures géologiques tant dans le domaine terrestre que le domaine océanique, son adaptation à l?échelle lacustre ou fluviale n?a encore fait l?objet que de rares études. Ce travail de thèse a consisté à développer un système d?acquisition sismique similaire à celui utilisé pour la prospection pétrolière en mer, mais adapté aux lacs. Il est donc de dimension moindre, de mise en oeuvre plus légère et surtout d?une résolution des images finales beaucoup plus élevée. Alors que l?industrie pétrolière se limite souvent à une résolution de l?ordre de la dizaine de mètres, l?instrument qui a été mis au point dans le cadre de ce travail permet de voir des détails de l?ordre du mètre. Le nouveau système repose sur la possibilité d?enregistrer simultanément les réflexions sismiques sur trois câbles sismiques (ou flûtes) de 24 traces chacun. Pour obtenir des données 3-D, il est essentiel de positionner les instruments sur l?eau (source et récepteurs des ondes sismiques) avec une grande précision. Un logiciel a été spécialement développé pour le contrôle de la navigation et le déclenchement des tirs de la source sismique en utilisant des récepteurs GPS différentiel (dGPS) sur le bateau et à l?extrémité de chaque flûte. Ceci permet de positionner les instruments avec une précision de l?ordre de 20 cm. Pour tester notre système, nous avons choisi une zone sur le Lac Léman, près de la ville de Lausanne, où passe la faille de « La Paudèze » qui sépare les unités de la Molasse du Plateau et de la Molasse Subalpine. Deux campagnes de mesures de sismique 3-D y ont été réalisées sur une zone d?environ 1 km2. Les enregistrements sismiques ont ensuite été traités pour les transformer en images interprétables. Nous avons appliqué une séquence de traitement 3-D spécialement adaptée à nos données, notamment en ce qui concerne le positionnement. Après traitement, les données font apparaître différents faciès sismiques principaux correspondant notamment aux sédiments lacustres (Holocène), aux sédiments glacio-lacustres (Pléistocène), à la Molasse du Plateau, à la Molasse Subalpine de la zone de faille et la Molasse Subalpine au sud de cette zone. La géométrie 3-D détaillée des failles est visible sur les sections sismiques verticales et horizontales. L?excellente qualité des données et l?interprétation de plusieurs horizons et surfaces de faille montrent le potentiel de cette technique pour les investigations à petite échelle en trois dimensions ce qui ouvre des voies à son application dans les domaines de l?environnement et du génie civil.
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Biogeochemical cycles and sedimentary records in lakes are related to climate controls on hydrology and catchment processes. Changes in the isotopic imposition of the diatom frustules (δ 18 O diatom and δ 13 C diatom ) in lacustrine sediments can be used to reconstruct palaeoclimatic and palaeoenvironmental changes. The Lago Chungará (Andean Altiplano, 18°15 ′ S, 69°10 ′ W, 4520 masl) diatomaceous laminated sediments are made up of white and green multiannual rhythmites. White laminae were formed during short-term diatom super-blooms, and are composed almost exclusively of large-sized Cyclostephanos andinus.These diatoms bloom during mixing events when recycled nutrients from the bottom waters are brought to the surface and/or when nutrients are introduced from the catchment during periods of strong runoff. Conversely, the green laminae are thought to have been deposited over several years and are composed of a mixture of diatoms (mainly smaller valves of C. andinus and Discostella stelligera ) and organic matter. These green laminae reflect the lake's hydrological recovery from a status favouring the diatom super-blooms (white laminae) towards baseline conditions. δ 18 O diatom and δ 13 C diatom from 11,990 to 11,530 cal years BP allow us to reconstruct shifts in the precipitation/evaporation ratio and changes in the lake water dissolved carbon concentration, respectively. δ 18 O diatom values indicate that white laminae formation occurred mainly during low lake level stages, whereas green laminae formation generally occurred during high lake level stages. The isotope and chronostratigraphical data together suggest that white laminae deposition is caused by extraordinary environmental events. El Niño-Southern Oscillation and changes in solar activity are the most likely climate forcing mechanisms that could trigger such events, favouring hydrological changes at interannual-to-decadal scale. This study demonstrates the potential for laminated lake sediments to document extreme pluriannual events.
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Glacier fluctuations are a key indicator of changing climate. Their reconstruction beyond historical times unravels glacier variability and its forcing factors on long time scales, which can considerably improve our understanding of the climate–glacier relationship. Here, we present a 2250-year-long reconstruction of particle-mass accumulation rates recorded in the lacustrine sediments of Lake Trüebsee (Central Swiss Alps) that are directly related to glacier extent, thus reflecting a continuous record of fluctuations of the upstream-located Titlis Glacier. Mass accumulation rate values show strong centennial to multi-centennial fluctuations and reveal 12 well-pronounced periods of enhanced values corresponding to times of maximum extent of the neighboring Lower Grindelwald Glacier. This result supports previous studies of proglacial lake sediments that documented high mass accumulation rate values during glacier advances. The strong variability in the Lake Trüebsee mass accumulation rate record thus represents a highly sensitive paleoclimatic archive, which mirrors rapid and pronounced feedbacks of Titlis Glacier to climatic changes over the past 2250years. The comparison of our data with independent paleo-temperature reconstructions from tree rings suggests that variations in mean summer temperature were the primary driving factor of fluctuations of Titlis Glacier. Also, advances of Titlis Glacier occurred during the grand solar minima (Dalton, Maunder, Spörer, Wolf) of the last millennium. This relation of glacier extent with summer temperature reveals strong evidence that the mass balance of this Alpine glacier is primarily controlled by the intensity of glacier melting during summer.
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ntegrated terrestrial and marine records of northeast African vegetation are needed to provide long high resolution records of environmental variability with established links to specific terrestrial environments. In this study, we compare records of terrestrial vegetation preserved in marine sediments in the Gulf of Aden [Deep Sea Drilling Project (DSDP) Site 231] and an outcrop of lacustrine sediments in the Turkana Basin, Kenya, part of the East African Rift System. We analyzed higher plant biomarkers in sediments from both deposits of known equivalent age, corresponding to a ca. 50-100 ka humid interval prior to the b-Tulu Bor eruption ca. 3.40 Ma, when the Lokochot Lake occupied part of the Turkana Basin. Molecular abundance distributions indicate that long chain n-alkanoic acids in marine sediments are the most reliable proxy for terrestrial vegetation (Carbon Preference Index, CPI = 4.5), with more cautious interpretation needed for n-alkanes and lacustrine archives. Marine sediments record carbon isotopic variability in terrestrial biomarkers of 2-3 per mil, roughly equivalent to 20% variability in the C3/C4 vegetation contribution. The proportion of C4 vegetation apparently increased at times of low terrigenous dust input. Terrestrial sediments reveal much larger (2-10 per mil) shifts in n-alkanoic acid delta13C values. However, molecular abundance and isotopic composition suggest that microbial sources may also contribute fatty acids, contaminating the lacustrine sedimentary record of terrestrial vegetation.
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Lipids, humic acids, and kerogens were isolated from Site 582 sediment cores. The amount of each organic fraction in the samples taken from 5.6 to 694 m sub-bottom is almost unrelated to depth of the sample. A study of the oxidation of organic matter by the alkaline KMnO4 method reveals that distribution of polymethylene chain lengths of the kerogens and humic acids in the marine sediments differ from those in lacustrine sediments. The order of abundance of these chains in the sediments is: kerogens, 52-66% of total methylene chains; humic acids, 25-33%; and lipids, 8-16%. The results suggest that polyunsaturated fatty acids (>=4 double bonds) may be important in the formation of polymethylene chains of kerogens and humic acids in marine sediments.
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A simple, reliable, and efficient method has been elaborated for direct determination of isotopic composition of authigenic uranium in siliceous lacustrine sediments. The method is based on studying kinetics of selective extraction of authigenic uranium from sediments by weak solutions of ammonium hydrocarbonate followed by ICP-MS analysis of nuclides. To estimate contamination of authigenic uranium by terrigenous one contents of 232Th and some other clastogenic elements in the extracts were measured simultaneously. Selectivity of extraction of authigenic uranium from the sediments treated with 1% NH4HCO3 solution appeared to be no worse than 99%. The method was applied to analysis of isotopic composition of authigenic uranium at several key horizons of the earlier dated core from the Baikal Lake. Measurements directly show that 234U/238U values in Baikal water varied depending on climate, which contradicts existing hypotheses. Measured 234U/238U ratios in water of the paleo-Baikal match corresponding values reconstructed from isotopic data for total uranium in the sediments on supposition that U/Th ratio is constant in terrigenous fraction of the sediments. Direct experimental determination of total and authigenic nuclides in sediments enhances potentiality of the method for 234U-230Th dating of non-carbonate lacustrine sediments including those from the Baikal Lake within intervals corresponding to periods of glaciation, when sediments were rich in terrigenous components. Portions of terrigenous and authigenic uranium are well separated and we can study variability of sources of terrigenous matter and refine the earlier model for reconstructing climate humidity in the East Siberia.
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This study examines the forcing mechanisms driving long-term carbonate accumulation and preservation in lacustrine sediments in Lake Iznik (northwestern Turkey) since the last glacial. Currently, carbonates precipitate during summer from the alkaline water column, and the sediments preserve aragonite and calcite. Based on X-ray diffraction data, carbonate accumulation has changed significantly and striking reversals in the abundance of the two carbonate polymorphs have occurred on a decadal time scale, during the last 31 ka cal BP. Different lines of evidence, such as grain size, organic matter and redox sensitive elements, indicate that reversals in carbonate polymorph abundance arise due to physical changes in the lacustrine setting, for example, water column depth and lake mixing. The aragonite concentrations are remarkably sensitive to climate, and exhibit millennial-scale oscillations. Extending observations from modern lakes, the Iznik record shows that the aerobic decomposition of organic matter and sulphate reduction are also substantial factors in carbonate preservation over long time periods. Lower lake levels favour aragonite precipitation from supersaturated waters. Prolonged periods of stratification and consequently enhanced sulphate reduction favour aragonite preservation. In contrast, prolonged or repeated exposure of the sediment-water interface to oxygen results in in situ aerobic organic matter decomposition, eventually leading to carbonate dissolution. Notably, the Iznik sediment profile raises the hypothesis that different states of lacustrine mixing lead to selective preservation of different carbonate polymorphs. Thus, a change in the entire lake water chemistry is not strictly necessary to favour the preservation of one polymorph over another.
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This synthesis dataset contains records of freshwater peat and lake sediments from continental shelves and coastal areas. Information included is site location (when available), thickness and description of terrestrial sediments as well as underlying and overlying sediments, dates (when available), and references.
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Smectite formation in alkaline-saline environments has been attributed to direct precipitation from solution and/or transformation from precursor minerals, but these mechanisms are not universally agreed upon in the literature. The objective of this work was to investigate the mineralogy of smectites in the soils surrounding a representative alkaline-saline lake of Nhecolandia, a sub-region of the Pantanal wetland, Brazil, and then to identify the mechanisms of their formation. Soils were sampled along a toposequence and analyzed by X-ray diffraction, transmission electron microscopy-energy dispersive X-ray analysis, and inductively coupled plasma-mass spectrometry. Water was collected along a transect involving the studied toposequence and equilibrium diagrams were calculated using the databases PHREEQC and AQUA. The fine-clay fraction is dominated by smectite, mica, and kaolinite. Smectites are concentrated at two places in the toposequence: an upper zone, which includes the soil horizons rarely reached by the lake-level variation; and a lower zone, which includes the surface horizon within the area of seasonal lake-level variation. Within the upper zone, the smectite is dioctahedral, rich in Al and Fe, and is classified as ferribeidellite. This phase is interstratified with mica and vermiculite and has an Fe content similar to that of the mica identified. These characteristics suggest that the ferribeidellite originates from transformation of micas and that vermiculite is an intermediate phase in this transformation. Within the lower zone, smectites are dominantly trioctahedral, Mg-rich, and are saponitic and stevensitic minerals. In addition, samples enriched in these minerals have much smaller rare-earth element (REE) contents than other soil samples. The water chemistry shows a geochemical control of Mg and saturation with respect to Mg-smectites in the more saline waters. The REE contents, water chemistry, and the presence of Mg-smectite where maximum evaporation is expected, suggest that saponitic and stevensitic minerals originate by chemical precipitation from the water column of the alkaline-saline lake.
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Résumé Les glissements de terrain représentent un des principaux risques naturels dans les régions montagneuses. En Suisse, chaque année les glissements de terrains causent des dégâts qui affectent les infrastructures et ont des coûts financiers importants. Une bonne compréhension des mécanismes des glissements peut permettre d'atténuer leur impact. Celle-ci passe notamment par la connaissance de la structure interne du glissement, la détermination de son volume et de son ou ses plans de glissement. Dans un glissement de terrain, la désorganisation et la présence de fractures dans le matériel déplacé engendre un changement des paramètres physiques et en particulier une diminution des vitesses de propagation des ondes sismiques ainsi que de la densité du matériel. Les méthodes sismiques sont de ce fait bien adaptées à l'étude des glissements de terrain. Parmi les méthodes sismiques, l'analyse de la dispersion des ondes de surface est une méthode simple à mettre en oeuvre. Elle présente l'avantage d'estimer les variations des vitesses de cisaillement avec la profondeur sans avoir spécifiquement recours à l'utilisation d'une source d'onde S et de géophones horizontaux. Sa mise en oeuvre en trois étapes implique la mesure de la dispersion des ondes de surface sur des réseaux étendus, la détermination des courbes de dispersion pour finir par l'inversion de ces courbes. Les modèles de vitesse obtenus à partir de cette procédure ne sont valides que lorsque les milieux explorés ne présentent pas de variations latérales. En pratique cette hypothèse est rarement vérifiée, notamment pour un glissement de terrain dans lequel les couches remaniées sont susceptibles de présenter de fortes hétérogénéités latérales. Pour évaluer la possibilité de déterminer des courbes de dispersion à partir de réseaux de faible extension des mesures testes ont été effectuées sur un site (Arnex, VD) équipé d'un forage. Un profil sismique de 190 m de long a été implanté dans une vallée creusée dans du calcaire et remplie par des dépôts glacio-lacustres d'une trentaine de mètres d'épaisseur. Les données acquises le long de ce profil ont confirmé que la présence de variations latérales sous le réseau de géophones affecte l'allure des courbes de dispersion jusqu'à parfois empêcher leur détermination. Pour utiliser l'analyse de la dispersion des ondes de surface sur des sites présentant des variations latérales, notre approche consiste à déterminer les courbes de dispersions pour une série de réseaux de faible extension, à inverser chacune des courbes et à interpoler les différents modèles de vitesse obtenus. Le choix de la position ainsi que de l'extension des différents réseaux de géophones est important. Il tient compte de la localisation des hétérogénéités détectées à partir de l'analyse de sismique réfraction, mais également d'anomalies d'amplitudes observées sur des cartes qui représentent dans le domaine position de tir - position du récepteur, l'amplitude mesurée pour différentes fréquences. La procédure proposée par Lin et Lin (2007) s'est avérée être une méthode efficace permettant de déterminer des courbes de dispersion à partir de réseaux de faible extension. Elle consiste à construire à partir d'un réseau de géophones et de plusieurs positions de tir un enregistrement temps-déports qui tient compte d'une large gamme de distances source-récepteur. Au moment d'assembler les différentes données une correction de phase est appliquée pour tenir compte des hétérogénéités situées entre les différents points de tir. Pour évaluer cette correction nous suggérons de calculer pour deux tir successif la densité spectrale croisée des traces de même offset: Sur le site d'Arnex, 22 courbes de dispersions ont été déterminées pour de réseaux de géophones de 10 m d'extension. Nous avons également profité du forage pour acquérir un profil de sismique verticale en ondes S. Le modèle de vitesse S déduit de l'interprétation du profil de sismique verticale est utilisé comme information à priori lors l'inversion des différentes courbes de dispersion. Finalement, le modèle en deux dimension qui a été établi grâce à l'analyse de la dispersion des ondes de surface met en évidence une structure tabulaire à trois couches dont les limites coïncident bien avec les limites lithologiques observées dans le forage. Dans celui-ci des argiles limoneuses associées à une vitesse de propagation des ondes S de l'ordre de 175 m/s surmontent vers 9 m de profondeur des dépôts de moraine argilo-sableuse caractérisés par des vitesses de propagation des ondes S de l'ordre de 300 m/s jusqu'à 14 m de profondeur et supérieur ou égal à 400 m/s entre 14 et 20 m de profondeur. Le glissement de la Grande Combe (Ballaigues, VD) se produit à l'intérieur du remplissage quaternaire d'une combe creusée dans des calcaires Portlandien. Comme dans le cas du site d'Arnex les dépôts quaternaires correspondent à des dépôts glacio-lacustres. Dans la partie supérieure la surface de glissement a été localisée à une vingtaine de mètres de profondeur au niveau de l'interface qui sépare des dépôts de moraine jurassienne et des dépôts glacio-lacustres. Au pied du glissement 14 courbes de dispersions ont été déterminées sur des réseaux de 10 m d'extension le long d'un profil de 144 m. Les courbes obtenues sont discontinues et définies pour un domaine de fréquence de 7 à 35 Hz. Grâce à l'utilisation de distances source-récepteur entre 8 et 72 m, 2 à 4 modes de propagation ont été identifiés pour chacune des courbes. Lors de l'inversion des courbes de dispersion la prise en compte des différents modes de propagation a permis d'étendre la profondeur d'investigation jusqu'à une vingtaine de mètres de profondeur. Le modèle en deux dimensions permet de distinguer 4 couches (Vs1 < 175 m/s, 175 m/s < Vs2 < 225 m/s, 225 m/s < Vs3 < 400 m/s et Vs4 >.400 m/s) qui présentent des variations d'épaisseur. Des profils de sismiques réflexion en ondes S acquis avec une source construite dans le cadre de ce travail, complètent et corroborent le modèle établi à partir de l'analyse de la dispersion des ondes de surface. Un réflecteur localisé entre 5 et 10 m de profondeur et associé à une vitesse de sommation de 180 m/s souligne notamment la géométrie de l'interface qui sépare la deuxième de la troisième couche du modèle établi à partir de l'analyse de la dispersion des ondes de surface. Abstract Landslides are one of the main natural hazards in mountainous regions. In Switzerland, landslides cause damages every year that impact infrastructures and have important financial costs. In depth understanding of sliding mechanisms may help limiting their impact. In particular, this can be achieved through a better knowledge of the internal structure of the landslide, the determination of its volume and its sliding surface or surfaces In a landslide, the disorganization and the presence of fractures in the displaced material generate a change of the physical parameters and in particular a decrease of the seismic velocities and of the material density. Therefoe, seismic methods are well adapted to the study of landslides. Among seismic methods, surface-wave dispersion analysis is a easy to implement. Through it, shearwave velocity variations with depth can be estimated without having to resort to an S-wave source and to horizontal geophones. Its 3-step implementation implies measurement of surface-wave dispersion with long arrays, determination of the dispersion curves and finally inversion of these curves. Velocity models obtained through this approach are only valid when the investigated medium does not include lateral variations. In practice, this assumption is seldom correct, in particular for landslides in which reshaped layers likely include strong lateral heterogeneities. To assess the possibility of determining dispersion curves from short array lengths we carried out tests measurements on a site (Arnex, VD) that includes a borehole. A 190 m long seismic profile was acquired in a valley carved into limestone and filled with 30 m of glacio-lacustrine sediments. The data acquired along this profile confirmed that the presence of lateral variations under the geophone array influences the dispersion-curve shape so much that it sometimes preventes the dispersion curves determination. Our approach to use the analysis of surface-wave dispersion on sites that include lateral variations consists in obtaining dispersion curves for a series of short length arrays; inverting each so obtained curve and interpolating the different obtained velocity model. The choice of the location as well as the geophone array length is important. It takes into account the location of the heterogeneities that are revealed by the seismic refraction interpretation of the data but also, the location of signal amplitude anomalies observed on maps that represent, for a given frequency, the measured amplitude in the shot position - receiver position domain. The procedure proposed by Lin and Lin (2007) turned out to be an efficient one to determine dispersion curves using short extension arrays. It consists in building a time-offset from an array of geophones with a wide offset range by gathering seismograms acquired with different source-to-receiver offsets. When assembling the different data, a phase correction is applied in order to reduce static phase error induced by lateral variation. To evaluate this correction, we suggest to calculate, for two successive shots, the cross power spectral density of common offset traces. On the Arnex site, 22 curves were determined with 10m in length geophone-arrays. We also took advantage of the borehole to acquire a S-wave vertical seismic profile. The S-wave velocity depth model derived from the vertical seismic profile interpretation is used as prior information in the inversion of the dispersion-curves. Finally a 2D velocity model was established from the analysis of the different dispersion curves. It reveals a 3-layer structure in good agreement with the observed lithologies in the borehole. In it a clay layer with a shear-wave of 175 m/s shear-wave velocity overlies a clayey-sandy till layer at 9 m depth that is characterized down to 14 m by a 300 m/s S-wave velocity; these deposits have a S-wave velocity of 400 m/s between depths of 14 to 20 m. The La Grand Combe landslide (Ballaigues, VD) occurs inside the Quaternary filling of a valley carved into Portlandien limestone. As at the Arnex site, the Quaternary deposits correspond to glaciolacustrine sediments. In the upper part of the landslide, the sliding surface is located at a depth of about 20 m that coincides with the discontinuity between Jurassian till and glacio-lacustrine deposits. At the toe of the landslide, we defined 14 dispersion curves along a 144 m long profile using 10 m long geophone arrays. The obtained curves are discontinuous and defined within a frequency range of 7 to 35 Hz. The use of a wide range of offsets (from 8 to 72 m) enabled us to determine 2 to 4 mode of propagation for each dispersion curve. Taking these higher modes into consideration for dispersion curve inversion allowed us to reach an investigation depth of about 20 m. A four layer 2D model was derived (Vs1< 175 m/s, 175 m/s <Vs2< 225 m/s, 225 m/s < Vs3 < 400 m/s, Vs4> 400 m/s) with variable layer thicknesses. S-wave seismic reflection profiles acquired with a source built as part of this work complete and the velocity model revealed by surface-wave analysis. In particular, reflector at a depth of 5 to 10 m associated with a 180 m/s stacking velocity image the geometry of the discontinuity between the second and third layer of the model derived from the surface-wave dispersion analysis.