Organischer Kohlenstoff- und Karbonatgehalt ORGANISCHER KOHLENSTOFFGEHALT

Die gemessenen Gehalte an organischem Kohlenstoff (Corg) sind in den untersuchten Kernen insgesamt sehr niedrig und vermutlich mariner Herkunft.

Hinweise auf Kohlenstoff terrigenen Ursprungs in spätquartär Sedimenten aus dieser Region sind aus der Literatur nicht bekannt. Lediglich im Bereich der Antarktischen Halbinsel gibt es Hinweise auf Kohlenstoff terrigenen Ur- sprungs (z.B. Hillenbrand 1994).

Die Gehalte des organischen Kohlenstoffs erreichen im Bereich der Sedi- mentoberfläch der untersuchten Kerne maximal 0,s Gew.%, sinken dann aber in der Regel innerhalb der obersten 50 cm auf einen Wert unter 0,2 Gew.% ab und überschreite diesen zur Tiefe hin nur noch in Einzelfäl len.

In den meisten Kernen ist eine Abhängigkei der Corg-Gehalte von der Korngrößenverteilu zu erkennen. Dies gilt sowohl fü eine angedeutete negative Korrelation mit den gröberklastische Sedimenten als auch fü eine positive Korrelation mit den tonreicheren Sedimenten. Eine schwache, aber erkennbar positive Korrelation zwischen organischem Kohlenstoff und den Parametern Opal und Barium zeigt Kern PS1821 (Abb. 28).

KARBONATGEHALT

Die in dieser Arbeit untersuchten Sedimente zeigen insgesamt relativ nied- rige Karbonatgehalte (CaC03), wobei jedoch in den Kernen PS2038 und PS2056 Gehalte bis 27 Gew.% erreicht werden, die fü den antarktischen Kontinentalrand hoch sind (Abb. 30, 32). Das Karbonat wird im wesentlichen durch planktische (Neogloboquadrina pachyderma sinistral) und kalkige ben- thische Foraminiferen (u.a. Nuttalides umbonifer, mdl. Mitt. G. Schmiedl) gelie- fert. Nur vereinzelt treten Ostracodenschalen auf. Unter Berücksichtigun der Liefergebiete kann terrigenes Karbonat ausgeschlossen werden.

Die Karbonatgehalte schwanken in den Kernen des oberen Kontinental- hanges (PS2037, PS2044) zwischen 0 und 12 Gew.%, in den Hangkernen Region und ähnliche Tiefenlage (z.B. Schmiedl 1990, Maus 1992) beschrie- ben wird. Insgesamt sind die Karbonatwerte des westlichen Profils im Laza- revmeer bei 1 ^{O E} niedriger als diejenigen des weiter östlic gelegenen Profils bei 6 OE. Sie liegen im Mittel auch unter den Werten von Kernen vergleich- barer Wassertiefe aus dem Weddellmeer.

4 Ergebnisse der Sedimentkernanalysen 4.3.2 Biogenopalgehalt

Die Opalpartikel der untersuchten Sedimente sind ausschließlic biogener Herkunft und bestehen hauptsächlic aus Skeletteilen verschiedener mariner Organismengruppen. Die Sedimentproben wurden unter dem Mikroskop (Sandfraktion, "smear-slides") und unter dem Rasterelektronenmikroskop (REM) untersucht. Die Untersuchungen ergaben, da die mit der Extraktions- methode gemessenen Opalgehalte im wesentlichen durch Diatomeen, Radio- larien und nur in geringem Maß von Schwammnadeln geliefert werden.

Vulkanische Gläse könne ausgeschlossen werden. Die biogenen Opalge- halte der Sedimente werden von der Opalakkumulation, die in Beziehung zur Primärproduktio des Oberflächenwasser steht, der Opallösun im Ozean und der im Sediment ablaufenden Opallösun bestimmt.

Die Opalgehalte erreichen in Kern PS1821 Maximalwerte bis 45 Gew.%.

Hier machen die Radiolarien in der Sandfraktion bis zu 100 % aus. In den anderen Sedimentkernen schwanken die Opalkonzentrationen im wesent- lichen zwischen 1,5 und 13 Gew.%. Die Minimalwerte liegen in Kern PS1821 bei 3 bis 4 Gew.%, in allen anderen Kernen bei etwa 1,5 bis 2 Gew.%. Ins- gesamt lassen die Ergebnisse der Opalmessung mittels Extraktionsverfahren vermuten, da diese Methode geringfügi überhöh Opalgehalte liefert. Ein Grund dafü liegt möglicherweis im Anlöse von Tonmineralen, die ihrerseits minerogenes Si02 zum biogenen Opalsignal beisteuern. Zwar berücksichtig das Korrekturverfahren nach DeMaster (1981) die Tonmineralanlösung je- doch kann nach Mülle & Schneider (1993) die Dauer des Mahlens der Probe in der Kugelmühl die Tonminerale so stark zerkleinern, da sogenannte Matrix-Effekte" entstehen und überhöh Opalgehalte angezeigt werden.

Mülle & Schneider (1 993) haben anhand von Versuchsreihen festgestellt, da spezifische Tonminerale unterschiedlich viel Si02 freisetzen (Abb. 13).

Extraktionszeit [min.]

Abb. 13: "Matrix-Effekte" verschiedener Tonminerale (nach Mülle & Schneider 1993).

4 Ergebnisse der Sedimentkernanalysen Da es sich in marinen Sedimenten aber um Tonmineralvergesellschaftungen handelt, liegen die Tonmineralbeiträg in den untersuchten Sedimenten zwi- schen den Werten der Laborversuche von Mülle & Schneider (1993). Das etwas höher "Hintergrundrauschen" in Kern PS1821, das etwa 2 Gew.%

übe dem der restlichen Kerne liegt, läà den Schluà zu, da es sich hier um eine andere Zusammensetzung der Tonminerale handelt. Dafü könnt ein anderes Hinterland bzw. Liefergebiet verantwortlich sein. Tatsächlic machen die Tonminerale Smektit (= Montmorillonit) und Illit, die bei dem angewen- deten Extraktionsverfahren den größt Beitrag zum Opalsignal liefern, im Mittel mehr als 90 % der Tonmineralvergesellschaftung aus. In den anderen untersuchten Kernen ist der Anteil von Smektit und Illit z.T. deutlich geringer, stattdessen Chlorit stärke vertreten. Der Beitrag von Chlorit zum Opalsignal kann nach Mülle & Schneider (1 993) vernachlässig werden (Abb. 13).

Insgesamt liegen die Opalgehalte im wesentlichen unter 13 Gew.%. Nur in relativ eng begrenzten Horizonten innerhalb des Kernverlaufs übertreffe die Maximalwerte der Messungen die Minimalwerte um das sechs bis zwölffache Das Opalsignal in den Kernen zeigt folgendes zyklisches Muster: Der Kurven- verlauf der Opalgehalte fäll von den relativ hohen Werten (z.T. > 10 Gew.%) in den oberflächennahe Horizonten auf Werte zwischen 1,5 bis 4 Gew.% mit einer Schwankungsbreite von 2 bis 3 Gew.% ab, um dann im Verlauf des Kerns unvermittelt wieder auf höher Werte anzusteigen. Die beschriebenen Maximalwerte werden in allen Kernen in zyklischen Schwankungen mehr- mals erreicht. Generell zeigen die Maxima der Opalwerte im Untersuchungs- gebiet eine Abnahme von Ost nach West, welche auch in den Bariumgehalten zu erkennen ist.

Die gemessenen Opalgehalte korrelieren in den Kernen gut mit den Radiolarienzählunge der Sandfraktion, so da man davon ausgehen kann, Abschätzunge bezüglic der relativen Opalgehalte machen zu könne (Grobe & Mackensen 1992). Trotz der guten Korrelation zwischen Opalgehalt und Radiolarienzählunge ergeben aber Abschätzunge aus mikroskopi- schen Untersuchungen an "smear-slides" und REM-Untersuchungen, da ein etwa gleichgroße Teil des biogenen Opals auf Diatomeen zurückzuführ ist.

Auch das "Überschieße währen der Messungen mit dem Extraktionsver- fahren gibt Hinweise auf Diatomeen in den Proben.

Gute Korrelationen sind in einigen Kernen auch mit den Parametern Korndichte, Quarz und Plagioklas/Korund-Verhältni zu finden. Nur im Kern PS1821 zeigen die Werte fü den organischen Kohlenstoff einen annähern parallelen Verlauf zu den Opalgehalten. Die an drei Kernen (PS1575, PS1 648, PS1 821) gemessenen Bariumgehalte (s.u.) verlaufen zwar generell parallel zu den Opalgehalten, dennoch ist in den Kernen PS1648 und PS1821 eine ungleichmäßi Phasenverschiebung der Maximalwerte zu beobachten.

4 Ergebnisse der Sedimentkernanalysen 4.3.3 Bariumgehalt

An drei Stationen (PS1 575, PS1 648, PS1 821) vom antarktischen Kontinen- talhang und der Tiefsee des Weddell- und Cosmonautmeeres wurden Gesamtbariumgehalte, Ti02 und Alp03 mittels RFA bestimmt (TH Aachen).

Die Bestimmung der Barium-, und Aluminiumgehalte bildet die Grundlage fü die Berechnung des biogenen Bariumanteils an den Sedimentproben (s. Kap.

10.2.4).

In Kern PS1575, südöstli vor den Süd-Orkney-Insel gelegen, schwanken die Ba(gesamt)-Gehalte um einen Mittelwert von 850 ppm mit fün Maximal- werten zwischen 913 und 1281 pprn bei den Kerntiefen 2 Cm, 343 Cm, 591 Cm, 697 cm und 788 cm (Abb. 14). Der terrigene Bariumanteil (Ba(terrigen)) ist relativ konstant und mit einem Mittelwert von 500 ppm höhe als in anderen Kernen aus dem östliche Weddellmeer (PS1648) bzw. dem Cosmonautmeer (PS1821). Fü die Ba(bjo)-Gehalte ergibt sich daraus ein Mittelwert von 300 ppm. Die fün Maxima, die sich im Gesamtbarium zeigen, sind auch im Ba(bio)-Anteil vorhanden. Die Aluminiumgehalte liegen bei 7 bis 8 %, die Titangehalte schwanken geringfügi um 4450 ppm. Die Ba/AI-Ver- hältniss liegen bei 100 10-4.

Die Ba(gesamt)-Gehalte des Kernes PS1648 schwanken um einen Mittelwert von 950 ppm. Es werden ebenfalls fün maximale Ba(gesamt)-Gehalte zwi- schen 1350 und 1800 pprn bei den Kerntiefen 1 cm, 300 cm, 600 cm, 650 cm und 790 cm erreicht (Abb. 14). Der terrigene Bariumanteil bewegt sich um einen Mittelwert von 400 ppm. Die Ba(bio)-Gehalte weisen Schwan- kungen zwischen einem Minimalwert von 200 pprn und einem Maximalwert von 1770 pprn auf und zeichnen die Maxima an den 0.g. Kerntiefen nach.

Der Mittelwert fü die Ba(bio)-Gehalte beträg etwa 500 ppm. Die Aluminium- gehalte schwanken um einen Mittelwert von 6 % und sind generell niedriger als in den Kernen PS1575 und PS1821. Dafü erreichen die Titanwerte extrem hohe Gehalte bis 9352 ppm. Ihr Mittelwert liegt mit 6400 pprn deutlich übe den Werten der beiden anderen Kerne. Die BatAl-Verhältniss schwan- ken um einen mittleren Wert von 150

.

In Kern PS1 821 aus dem Cosmonautmeer schwanken die Ba(gesamt)-Gehalte um ein Mittel von 1250 pprn mit insgesamt sechs Maxima in den Kerntiefen insgesamt stärkere Schwankungen unterworfen. Genauso die Titangehalte, die sich um einen Mittelwert um 4500 pprn bewegen.

4 Ergebnisse der Sedimentkernanalysen PS1 575 Barium Barium (bio) Aluminium BaIAl X 10-4

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PS1 648 Barium Barium (bio) Aluminium BaIAl X 10-4

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Abb. 14: Barium- und Aluminiumgehalte sowie das BaIAI-Verhältni in den Se PS1575, PS1648 und PS1821.

4 Ergebnisse der Sedimentkernanalysen

Abb. 14: Fortsetzung.

4.3.4 Verteilung des eistransportierten Materials und Gesamt-