Description: A model describing the Cenozoic migration of the Yakutat Terrane, a composite oceanic and continental tectonostratigraphic terrane of the Gulf of Alaska, and its entry into the Alaskan subduction zone is developed here. The model includes new data and results acquired during the cruise SO 96-2 KODIAKSEIS with the German R/V SONNE in 1994. A review of various geophysical data sets (seismic reflection and refraction sections, free-air gravity) in combination with the results from geologic analyses (basin analysis techniques, plate tectonic modeling, geomorphologic interpretations) provides constraints on the collision of the Yakutat Terrane with the convergent margin of the eastern Gulf of Alaska. The correspondence between regional tectonism of the Kodiak and Middleton shelves and the subduction of the Yakutat Terrane suggests a cause-and-effect relationship that is constrained by the timing of tectonic events and the uplift / subsidence history along the fore-arc. The basaltic basement of the Yakutat Terrane originated on seamounts near the Kula-Farallon spreading center during the early to middle Eocene. Coeval and geochemically similar basalts, occuring in a linear accreted belt from southern Vancouver Island to the southern Oregon Coast Range, are correlative with the Yakutat Terrane basalts. It is likely that the northward migration of the Yakutat Terrane started from a position seaward of N-Washington and Vancouver Island sometime between the middle to late Eocene. During its northward movement close to the coast of British Columbia and southeast Alaska, voluminous elastic sediments that originated from the uplifted regions of the coastal batholithic complex were shed on its composite basement and the adjacent abyssal plain of the Kula plate. Simultaneously, the development of the Zodiac fan located southwest Yakutat Terrane started about 42 Ma and from the late Oligocene (24 Ma) the western part of the Surveyor fan began to form. The now-subducted western portion of the Yakutat Terrane bridged the gap between the deep-sea fans and the continental source terrains of North America. The huge sediment masses that probably accumulated on the abyssal plain west of the Yakutat Terrane were partly accreted along the convergent margin (Sitkalidak Fm.). The subduction and temporary underplating of these sediments along the Aleutian subduction zone led to the emergence of the Kodiak Island group during the Eocene and widespread subaerial erosion of the upper continental slope and seaward edge of the shelf during the Oligocene and lower Miocene. Meanwhile the terrestrially influenced sediments of the Sitkinak Fm. were deposited in a few landward depressions. After this period of intensive erosion the whole shelf area was inundated and subsided locally (Tugidak basin, Stevenson basin). Equidimensional fore-arc basins were filled with as much as 5 to 7 km of little-deformed Neogene sediments since the middle Miocene (Narrow Cape Fm. & Tugidak Fm.). The process that created the initial depocenters of this sedimentary basins remains enigmatic. About 10 Ma the hypothesized leading edge of the Yakutat Terrane collided with the Middleton shelf and eastern Kodiak shelf and was subsequently subducted in a north-northwesterly direction. The collision caused widespread tectonic erosion of the lower continental slope and affected the structural evolution of the Middleton and northeastern Kodiak shelves beginning at the southwest and progressing to the northeast. The trailing edge of the Yakutat Terrane was subducted along the northeastern Kodiak shelf about 6.4 Ma and left an indentation in the slope as an erosional scar. The scar was subsequently filled with younger accreted sediments (mainly younger than about 3 Ma) but has not been healed completely. Likewise, the Portlock anticline and escarpment were built during this event and the depressions along the shelf became closed basins as ridges developed at the edge of the shelf. The basins were separated by broad basement highs trending transverse to the regional trend of the margin. It appears that the collision and subduction of the Yakutat Terrane caused the successive uplift of the St. Elias, Chugach and Kenai mountain ranges. Increased rates of erosion and ediment accumulation provided a huge glacially-derived sediment supply that comprise the upper sequence of the Surveyor fan, the Baranof fan and the upper sequences in the fore-arc basins (Tugidak Fm.). Today the southwestern portion of the presently subducted Yakutat Terrane extends below the Kenai Peninsula as far as Augustine Island. Its subducted northern edge, if not integrated into the mantle, might extend to the Alaska Range region and runs from beneath the western Wrangell volcanic field to the Yakutat Bay region. Two main conclusions are infered from this model: the Yakutat Terrane was attached to, and migrated with the Pacific plate ("coupling model") during its northward migration and extends farther west than thought from previous studies. The interpretations of seismic refraction profiles (Bracher et al., 1994) suggest such a westward extension of the Yakutat Terrane. The model presented is in good agreement with palaeomagnetic and geologic data, integrates the evolution of the deep-sea fans and explains the migration process of the Yakutat Terrane with a simple mechanism.

Description: Zusammenfassung Im Rahmen dieser Arbeit wurden Sedimente aus dem Meereis und vom Sehelfboden aus verschiedenen Regionen des Arktischen Ozeans untersucht. Um die Mechanismen des Sedimenteintrags in neugebildetes arktisches Meereis besser zu verstehen, wurde die Sedimentzusarnmensetzung sowohl im Meereis als auch am Sehelfboden in einem Eisbildungsgebiet der südwestlichen Karasee untersucht. Die Charakterisierung der im Meereis eingeschlossenen Sedimente wurde zur Rekonstruktion möglicher Transportwege des Meereises aus der Karasee in die angrenzende Barentssee, den zentralen Arktischen Ozean und die Framstraße verwendet. Neben den Sedimentproben aus dem Meereis und des Sehelfbodens der südwestlichen Karasee wurden weitere Sedimente vom Sehelfboden aus verschiedenen Buchten der Insel Novaya Zemlya und aus der zentralen Karasee bearbeitet. Aus der nördlichen Framstraße wurden ausschließlich Meereissedimente untersucht. (...)

Description: Zur Unterscheidung verschiedener Sedimentationsprovinzen und zur Charakteri­sierung der rezenten Sedimentdynamik in der Laptevsee wurden die räumliche Verteilung der Tonminerale und die Zusammensetzung der Grobfraktion an 48 Ober­flächensedimentproben untersucht, die im Sommer 1993 während der russisch -deutschen Expedition TRANSDRIFf I auf dem Schelf der Laptevsee entnommen wurden. In der Laptevsee können drei Sedimentationsprovinzen unterschieden werden: 1. In der westlichen Lapevsee sind die Sedimente durch geringe Anreicherungen vonKaolinit im Verhältnis zu Illit gekennzeichnet. In der westlichen und zentralen Laptevsee sind die Sedimente besonders smektitreich. 2. In der östlichen Laptevsee sind die Sedimente im Verhältnis zu Illit sehr kaolinitarm; gleichzeitig treten hier Anreicherungen von biogenen Komponenten auf. 3. In der südöstlichen Laptevsee dominieren Illit und Chlorit; gleichzeitig sind hier Glimmer, Gesteinsfragmente, Pflanzenhäcksel und authigene Komponenten angereichert, insbesondere in den pleistozänen Flußrinnen von Y ana und Lena. Für die Verteilung der Tonminerale in den Oberflächensedimenten der Laptevsee sind sowohl Unterschiede im Sedimenteintrag der Flüsse als auch die sommerlichen Oberflächenströmungen von Bedeutung: Lena und Y ana tragen hauptsächlich lllit und Chlorit in die Laptevsee ein; infolge der ostwärts gerichteten Oberflächenströmungen sind diese Minerale besonders in der südöstlichen Laptevsee konzentriert, während Smektit, der im wesentlichen von Anabar und Khatanga geliefert wird, durch die Oberflächenströmungen nach Osten bis in die zentrale Laptevsee verteilt wird. Geringe Mengen an Kaolinit gelangen über Anabar, Khatanga und Olenek in die Laptevsee und sind nur in den pleistozänen Rinnen dieser Flüsse angereichert. Quarz und Feldspat sind die Hauptkomponenten der Grobfraktion. Anreicherungen von Hellglimmem, Tonschieferfragmenten, Pflanzenhäckseln und sehr feinem Quarz und Feldspat in den pleistozänen Rinnen der Flüsse spiegeln die rezenten Ablager­ungsräume der Flußfrachten wider. Die unterschiedliche Zusammensetzung der Oberflächensedimente erlaubt schließ­lich Rückschlüsse auf die Herkunftsgebiete der Sedimente im sibirischen Hinterland.

Description: This thesis is a contribution to the GOLDFLOS project, which analyses the varying influence of near bottom currents on recent sediments and benthic communities in the southern Florida Straits. This study focuses upon grain size analysis and the development of an age model for core S016417-2. The recent current regime and the regional environment is depicted by grain size analyses. Surface sediments along a transect from the North Cay Sal Bank to the Florida slope demonstrate the predominant sedimentary and environmental conditions with their grain size distribution. There is a notable change in high sand content and mean sortable silt values on the Cay Sal slope to low sand content and lower mean sortable silt values at the bottom of the Florida slope. This difference in sediment composition is caused by near bottom current variations and lateral input of the Cay Sal carbonate platform. The analysis of planktonic oxygen isotopes of the late Pleistocene sediment core infers palaeoclimatologic and oceanographic conclusions. The core reaches the Ericson V Zone in a continuous sequence, with a basal age of 278900 calendar years, i.e. Oxygen Isotope Stage 8. The sand content shows an analogue pattern as in other cores from the Carribean. On the whole, the content is clearly smaller but during Marine Isotope Stadium 2-3 increases substantially. The Mean Sortable Silt in the interval 0-200cm (Isotope Stages 1-4) shows an increase of current velocities during Last Glacial Maximum. As there is no evidence for a change in provenance, a change in depth of the profile of the near-surface Florida current or, alternatively, an enhanced southward flow of North Atlantic Intermediate Water could be suggested as a possible cause. The Younger Dryas north Atlantic cold period and the meltwater spill at Temination lB is mirrored in variations of oxygen isotope values. In the Florida Straits, a slight warming is recognized during Younger Dryas and an approximate decrease in salinity of 2,5 %0 at Temination 1B is notable, probably caused by enhanced fresh water input from the Mississippi. Generally the sedimentation rate is higher during interglacial than in the glacial periods. Distinct maximum values are shown during transgressions and regressions.

Description: In dieser Arbeit wurde die laterale Auflösungsqualität reflexionsseismischer Daten untersucht. Dabei war der Ausgangspunkt durch das spezielle Meßsystem PASISAR gegeben, dessen Einsatz eine Verbesserung der Auflösungsqualität gegenüber konventionellen Meßkonfigurationen verspricht, die an der Wasseroberfläche gezogen werden. Der entscheidende Unterschied ist dabei die Zugtiefe des seismischen Streamers, der von der Wasseroberfläche in die Nähe des Meeresbodens abgesenkt wird. Durch das Tiefschleppen verringert sich die Distanz, die das seismische Signal von der Quelle zum Meeresboden und durch den Untergrund bis zum seismischen Streamer durchlaufen muß. Da der PASISAR-Streamer auf etwa 100 Metern Höhe über dem Meeresboden gezogen wird, kann der Laufweg des Signals für große Wassertiefen fast halbiert werden. Diese Reduktion des Laufweges wirkt sich gravierend (positiv und negativ) auf die Beschaffenheit der aufgenommenen reflexionsseismischen Daten aus. Einerseits ergeben sich durch das Tiefziehen des Streamers Schwierigkeiten und Nachteile. Die für die weitere Nutzung der Daten wichtige Information über die Position des Streamers (in Bezug auf die Position der Quelle) ist mit einem großen Meßaufwand verbunden. Weiterhin entstehen durch die Variation der Eintauchtiefe des Streamers Artefakte in der seismischen Rohdaten-Sektion (vertikale Undulation und horizontale Verschiebung der CMP-Geometrie). Diese Artefakte machen eine direkte Interpretation der Rohdaten unmöglich. Als minimales Datenprozessing ist eine sogenannte „geometrische Korrektur" erforderlich, die den Effekt der variierenden Eintauchtiefe des PASISAR korrigieren kann. Die rein technischen Schwierigkeiten beim Absenken des Aufnehmersystems haben bislang nur den Einsatz eines 1-KanalStreamers erlaubt. Somit sind Geschwindigkeitsanalysen nicht möglich. Andererseits bringt das Tiefziehen des Streamers erhebliche Vorteile bezüglich der Qualität der PASISAR-Daten mit sich. Die Reduktion der Laufwege und -zeiten wirkt sich positiv auf das Signal/Rauschverhältnis und das Frequenzspektrum des aufgenommenen Signals aus. Störgeräusche von der Wasseroberfläche und vom Forschungsschiff (Motorgeräusch) entfallen. Die spezielle Geometrie von Quelle und Empfänger (großer vertikaler Offset) hat zur Folge, daß Reflektorelemente mit hohen Neigungswinkeln besser erfaßt werden können als mit einem Oberflächenstreamer. Unabhängig von den zuvor genannten Vor- und Nachteilen unterscheiden sich die Daten eines Oberflächenstreamers von denen eines tiefgezogenen Streamers - bezüglich ihrer horizontalen Auflösungsgrenze - vor und nach einem Migrationsprozessing.

Description: Physikalische und chemische Eigenschaften eines Wasserkörpers wirken sich auf seine Dichte und somit auch auf seinen Brechungsindex aus. Fluidaustritte mit physikalischen und chemischen Anomalien wurden simuliert. Die Vermischung von Wasserkörpern mit unterschiedlichen Brechungsindizes wurde mit einer Schlierenoptik untersucht. Durch Experimente mit Temperatur- und Salzgehaltsanomalien war es möglich, die Empfindlichkeit der Schlierenoptik zu ermitteln. Für temperaturinduzierte Schlieren lag die Nachweisgrenze bei Δ 0,1°C. Die Entstehung von Schlieren durch Salzgehaltsanomalien konnte bis zu einer Salzgehaltsdifferenz von Δ 0,1 nachgewiesen werden. Mit Hilfe der gewonnenen Daten wurde ein optisches Auswerteverfahren entwickelt. Die Abweichungen des Brechungsindizes einer Schliere im Vergleich zu seinem Umgebungswasser konnte somit abgeschätzt werden. In Anlehnung an submarine Quellen wurden Experimente zu Fluidaustritten simuliert. Untersuchungen am Strömungskanal zeigten den Einfluß der Strömung auf die Vermischungsvorgänge. Es wurden sowohl SüBwasser- als auch Salzwasseraustritte untersucht und die unterschiedlichen Strömungsmuster charakterisiert. Der Einfluß biogener Aktivitäten und Strukturen auf den Austritt von Fluiden und Gasblasen wurde durch Experimente mit Muscheln dargestellt. Die von Arctica islandica freigesetzten Fluidmengen konnten mit Hilfe einer Bildverarbeitung quantifiziert werden. In Aktivitätsphasen können so 5,4 cm3 h-1 Porenwasser freigesetzt werden. Die Kalibrierung des optischen Verfahrens ermöglichte die qualitative und quantitative Auswertung biogen induzierter Schlieren. In Experimenten mit unterschiedlichen Muschelarten (Mytilus edulis, Arctica islandica, Saxicava arctica) wurden Pumpaktivitäten untersucht. Die Pumprate von Arctica islandica wurde mit Hilfe der Schlierenoptik bestimmt. Die Auswertung ergab eine Pumprate zwischen 0,16 cm3·s-1 und 3,0 cm3·s-1.

Description: Sequences of sapropels intercalated with hemipelagic mud are a prominent feature of most eastern Mediterranean sediments. The most recent sapropel (S 1 ), recovered in a box core from the Medina Rise in the Ionian Sea, was sampled at ultra-high resolution to evaluate the paleoceanographic conditions during its formation, to characterise its organic matter and to determine post-depositional effects of diagenesis on the geochemistry. The paleoceanographic reconstruction was based on oxygen and carbon isotope compositions of planktonic foraminifera and planktonic foraminiferal census counts to estimate paleo sea surface temperatures. Combined, these results indicate a depleted surface water salinity of about 4 psu and, thus, also surface water density, which at least weakened vertical circulation and thus, bottom water ventilation during sapropel formation. However, sapropel formation may not have been caused by depleted bottom water oxygen levels alone. Significantly increased rates of primary production during times of sapropel deposition are inferred from enhanced barium accumulation rates. The immobility and stability of barium as barite in most Mediterranean sediments makes it a valuable proxy for paleoproductivity in this case. Lipid analyses were conducted for characterisation of sapropel organic matter and estimation of possible carbon sources. Results of the extractable lipids clearly indicate a predominantly marine origin, with dinoflagellates, coccolithophorid algae, other microalgae and eubacteria as main contributing organisms. Comparison with overlying oxidised samples reveals no enrichment of terrestrial organic matter. The ratio of unsaturated long-chain-ketones is strongly affected by sapropel oxidation, so that the derived paleotemperature estimates should used with caution. Elemental concentrations were measured to recognise effects of the post-depositional oxidation front prograding into the formerly anoxic sediment. As a consequence, the present thickness of the organic-rich layer is only a fifth of its original extent. The maximum dissolution effect of diagenetic reactions cannot explain the observed depletions in carbonate content in the sapropel. Decreased carbonate production during sapropel formation is therefore concluded. Diagenetic relocation of many redox-sensitive elements has occurred. Most elements expected to be associated with organic matter or sulphide-rich sediments display maximum concentrations above or below the present sapropel layer. Similarities are observed in the geochemical behaviour of Ni, Cu, Zn, and Co; and of Mo, V, and Sb. Se exhibits a large, sharp concentration peak and is inferred to be a useful marker for the present boundary of oxic to post-oxic conditions. A model of the oxygen-flux into the sapropel interval closely resembles the observed enrichments of oxidised elements. The sapropel is thus still being oxidised.

Description: As contribution to post-cruise analytical work on R/V SONNE cruise SO 164 seafloor samples, analyses of grain size distribution and composition of the sand-sized fraction, and investigation of the sedimentary structures have described the recent depositional regime in the southern Florida Straits. The Cay Sal Bank, Bahamas, is the main supplier of carbonate sand whose influence decreased with distance from the platform. The medium and coarse sand contents of surface samples from the Cay Sal side can be related to bottom currents in the Florida Strait. The sample from the channel trough showed a higher amount of sand in general, but the influence of the platform was weaker as indicated by the high proportion of planctonic organisms of the coarse fraction. The sand content of samples from the Florida side was comparatively low. This difference and the low mean sortable silt value in samples from the trough and from the Florida Slope point to an antisymmetrical current profile. This evidence is corroborated by a previous hydrographical survey spanning the same transect across the southern Florida Strait. With reference to the morphology and setting of the study area, the depositional environment of the Florida Straits well compares to a fluviatile meander system. This way, the Florida slope with its accumulation of finegrained sediment can be interpreted as point bar, and the platform of the Cay Sal Bank with its steep slopes and the apron of coarse, washed debris can be seen as chute bar. The carbonate content of the samples was high as expected with the Florida Ramp of calcareous muds on one side, and the Cay Sal carbonate platform on the other side. There was, however, a pervasive terrigenous proportion in the surface samples of up to 17 %. This component was most likely of clay or fine silt in size, because neither in the analysis of the sand-sized particles, nor in the SEM investigations of the silt fraction terrigenous compounds were found. The short piston core SO 164-15-2 from the trough center showed at least one coarse-grained carbonate turbidite. A positive grading in the base of the layer can recognize this turbidite. According to the oxygen isotope stratigraphy, this may have been deposited during Termination I and thus during a transgressive phase. The turbidite mainly compose of platform detritus, which is mobilized during the flooding of the platform. The turbidite buried glacial, probably autochthonous, pelagic foraminiferal sands.

Description: In dieser Arbeit wurde der Einfluß von Polychaetenröhren auf die bodennahe Strömung untersucht. Ein besonderer Augenmerk galt dabei der Frage nach Erosion und Partikeldeposition im Einflußbereich dieser Röhren. Es wurde sowohl mit Proben lebender Polychaeten, als auch mit Nachbauten aus PVC in einem Strömungskanal gearbeitet. Ein Vergleich zwischen PVC-Stäben und echten Polychaetenröhren hat gezeigt, daß Struktur und Biegsamkeit der Röhren keinen maßgeblichen Einfluß auf das Strömungsfeld haben. Der Einfluß von drei verschiedenen Faktoren auf das Strömungsregime in Röhrenfeldern wurde genauer betrachtet. Diese Faktoren sind die Strömungsgeschwindigkeit, die Besiedlungsdichte und die Größe der Röhren. Die Strömungsgeschwindigkeit hat in dem Bereich zwischen 1 und 10 cm s-1 keine Auswirkungen auf die Strömungsmuster, die sich um Röhren bilden. In Feldern mit einzelnen Röhren oder geringen Bedeckungsgraden konnte eine Sedimentresuspension an der Röhrenbasis beobachtet werden. Es tritt ein komplexes und turbulentes Strömungsfeld um die Röhren auf. An der strömungsabgewandten Seite der Röhren entwickelt sich ein Wirbel, in dem Partikel zur Röhrenspitze transportiert werden. Im Strömungsschatten der Röhren bildet sich eine beruhigte Zone, in der sich erodiertes Material absetzt. Nimmt die Besiedlungsdichte zu, wird die Strömung innerhalb der Röhrenfelder abgebremst. Je dichter der Rasen, desto geringer die Strömung. Dabei kommt es zu einer zunehmenden Verschiebung des Nullpunktes der logarithmischen Strömungsgrenzschicht auf die Höhe der Röhrenenden. Die Hauptströmung gleitet dann über die Röhren hinweg. Verfolgt man die Strömung entlang eines Polychaetenrasens, tritt ein stark ausgeprägter Geschwindigkeitsgradient in den vordersten Zentimetern hinter der Anstromkante des Rasens auf. Hier wird die kinetische Energie der gerichteten Strömung unter Bildung von ungerichteten Turbulenzen dissipiert. Weiter hinten im Rasen schließt sich eine stark reduzierte, weniger turbulente Strömung an. In diesem Bereich findet keine Sedimentresuspension mehr statt. Es wurden zwei Polychaetenarten untersucht: Melinna cristata und Polyclora ciliata. Die Röhren der ersten ragen mehrere Zentimeter aus dem Sediment hinaus und haben einen mittleren Durchmesser von 5 mm. Die zweite Art baut Röhren, die maximal 2 cm aus dem Boden ragen und einen Durchmesser von 1-2 mm haben. Nach diesen Vorbildern wurden die Maße der PVC-Nachbauten gewählt. In der Simulation wurden einfache und regelmäßige Verteilungsmuster gewählt. Dabei hat sich gezeigt, daß bei Polychaetenrasen der Größenordnung von Melinna der Übergang von erleichterter Erosion zu beruhigten Strömungsverhältnissen bei einem Bedeckungsgrad zwischen 2 und 3% stattfindet. Das entspricht Populationsdichten von 800 bis 1100 Individuen pro Quadratmeter. In Feldern mit mehr als 3 600 Röhren pro m2, d.h. einem Bedeckungsgrad von 8%, ist die Strömung auf weniger als 20% ihres ursprünglichen Wertes reduziert. Bei der Größenordnung von Polyclora setzt dieser Übergang eher ein. Ein Bedeckungsgrad von 0,5 bis 1,0% reicht dafür aus. Dies entspricht Besiedlungsdichten von 1300 bis 2600 Individuen pro Quadratmeter. Die Strömung ist beim Bedeckungsgrad von 1,0% auf 10% reduziert und ab 11400 Individuen pro Quadratmeter, also unter 5% Bedeckungsgrad, gibt es keine Strömung mehr zwischen den Röhren. Für die Nährstoffversorgung der Polychaeten bedeuten die Auswirkungen der Röhre auf das Strömungsregime einen Vorteil. Bei geringen Besiedlungsdichten und einem schlechten Nährstoffangebot wird diese durch die Resuspension an der Röhrenbasis sowie durch den Partikeltransport zur Mundöffnung verbessert. Eine hohe Besiedlungsdichte bewirkt mit der Abnahme der Strömung zwischen den Röhren höhere Verweilzeiten der Nährstoffpartikel und eine erleichterte Partikeldeposition. Letztere kommt besonders depositfressenden Polychaeten zugute. Spionide Polychaeten, zu denen die Art Polyclora ciliata gehört, sind Opportunisten. Sie gehören zu den Erstbesiedler auf gestörten Sedimentflächen. Dort bilden sie dichte Rasen, in denen sich organisches Material ansammelt. So wird der Untergrund für die weitere Besiedlung durch komplexere Lebensgemeinschaften vorbereitet.