ALBERT

Description: Der Einfluß lateralen Stresses auf die mechanische Diagenese von marinen Sedimenten kann mithilfe sedimentphysikalischer Daten quantifiziert werden. Beispielhaft wurde dies anhand von Daten aus dem Deep Sea Drilling Project (DSDP) und Ocean Drilling Project (ODP) für den Akkretionskeil des Barbados Ridge Complex durchgeführt. Die Untersuchung erfolgte in drei Schritten. (1) In einer statistischen Untersuchung der umfangreichen sedimentologischen und sedimentphysikalischen Datenbank des DSDP wurden tief enabhängige Funktionen der mechanischen Diagenese für eine Reihe von lithologischen Standardtypen definiert. Diese, als Referenzgröße zur Quantifizierung der tektonischen KonsoHdation in einem rezenten Akkretionskeil benötigten Funktionen, wurden in erster Linie für pelitische und psammitische Sedimente mit geringen Karbonatgehalten entwickelt. Zwei verschiedene Verfahren zur Auswahl von entsprechenden Datensätzen werden beschrieben und die Ergebnisse der statistischen Untersuchung mit den in der Literatur beschriebenen Funktionen verglichen. (2) Die entwickelten Typfunktionen wurden bei der Durchführung eines palinspastischen Rekonstruktionsverfahrens benutzt, mit dem die Entwicklung sedimentphysikalischer Parameter während der initialen Deformationsphase in rezenten Akkretionssystemen modelliert werden konnte. Diese Untersuchung basierte im wesentlichen auf sedimentphysikalischen Daten der DSDP- und ODP-Legs 78A und J 10 (Barbados Ridge Komplex, Kleine Antillen). Durch palinspastische Entzerrung der imbrikierten Schuppung und stratigraphische Rekonstruktion akkretierter "thrust slices" im untersuchten Bereich, entsprechender Relozierung der zugehörigen sedimentphysikalischen Daten und dekompaktive Anpassung an die rekonstruierte Position konnte ein synthetisches prä-akkretionäres Profil der ursprünglichen Porosität rechnerisch modelliert werden. (3) Der Vergleich dieses synthetischen Porositäts-Tiefen-Profils mit charakteristischen Referenzprofilen aus undeformierten Sequenzen unmittelbar vor der Deformationsf ront zeigt eine systematische, lithologisch bestimmte Divergenz. Durch Überarbeitung des Rekonstruktionsverfahrens mithilfe von Stress-PorositätsBeziehungen konnte der relative und absolute Einfluß der lateralen Stresskomponente auf die Konsolidation hemipelagischer Sedimente in diesem Teil des konvergenten Plattenrandes quantifiziert werden.

Description: The Red Sea is a textbook case of a modern-day oceanic rift basin forming as a result of continental break-up. A characteristic feature of this setting in the central and northern Red Sea are more than two dozens of isolated bathymetric depressions, "deeps", filled with brines derived from leaching of the early-breakup Miocene salt deposits that lie beneath the entire Red Sea. The Atlantis II Deep is the largest basin of this type in the axial rift zone of the Red Sea. A topographic depression enclosing a volume of an estimated 15 km3 at water depths from 1900 to 2200 m, the Atlantis II Deep contains layered fluids with temperatures of up to 66°C and salinities of up to 27%. Beneath the brines, up to 30 m of fine-grained metalliferous sediments have been accumulating for the past 23 000 years (Anschutz, 1995). Unlike those in modern hydrothermal systems at mid-ocean ridges, where most of the metals are expelled to the open ocean in buoyant hydrothermal plumes, metals in the Atlantis II Deep are trapped and precipitated beneath a 200-m-thick brine layer. These sediments show extremely high concentrations of zinc, copper, silver, and gold (90 Mt of dry salt-free sediment at Zn〉2%, Cu〉0.5%, Ag〉39 g/t., Au〉0.5 g/t.). While the mode of metal deposition found in the Atlantis II Deep is not known from anywhere else on the seafloor today, it has yet been widely suggested as an analog for many ancient sediment-hosted ore deposits (Laurila et al. 2015). From 1975 to 1981 the German company PREUSSAG was contracted by the Saudi-Sudanese Commission for the Exploitation of the Red Sea Resources to explore the Atlantis II Deep. The project was aimed at assessing the overall technical viability of recovering and processing metalliferous muds on board of a mining vessel. The program encompassed several sampling cruises, a pre-pilot mining test (PPMT), environmental surveys, a study of pre-mining environmental conditions, as well as an economical evaluation. However, despite a highly successful PPMT, economic interest in the project waned due to declining commodity prices in the early 1980s. A substantial data set was derived from this campaign, including several kilometers of well preserved sediment cores and 〉20 000 pages of analog information. Utilizing this information, several GIS-based data mining efforts were carried out in recent years, driven by renewed interest in developing this unique resource. Our presentation will discuss results from these efforts and focus on the technical, economic and environmental boundary conditions of ocean mining of metalliferous sediments. Recently acquired geophysical data in the central Red Sea provide an unprecedented level of ground truth to historic data on Atlantis II.

Description: Verfahren zur Analyse der chemischen Zusammensetzung eines Gewässerbodens umfassend folgende Schritte a. Bereitstellen einer Vorrichtung umfassend eine Eindringsonde umfassend ein Messfenster mit einer Scheibe und Mittel zur Durchführung eines Röntgenfluoreszenz- Verfahrens, welche über die Verbindungsvorrichtung mit einem Wasserfahrzeug verbunden ist, wobei die Eindringsonde in einer Wassertiefe bis zu 6000 m vorliegt, b. Initialisierung eines schwerkraftbedingten Falls der Vorrichtung, c. zumindest teilweises Eindringen der Eindringsonde in den Gewässerboden, in eine Tiefe von bis zu 18 m, bevorzugt in eine Tiefe von bis zu 12 m, d. Herausziehen der der Eindringsonde aus dem Gewässerboden, mit einer bevorzugten Geschwindigkeit von 0,1 m/s, e. Durchführung eines Röntgenfluoreszenz-Verfahrens während des gesamten Herausziehens, wobei in der Eindringsonde erzeugte Röntgenstrahlung durch das Messfenster abgestrahlt wird und im Gewässerboden generierte Fluoreszenzstrahlung durch das Messfenster einfällt und detektiert wird, g. Verbleiben der Vorrichtung in einem gewässerbodennahen Arbeitsbereich von bevorzugt 10 m über dem Gewässerboden.

Description: Based on sediment physical property data from DSDP/ ODP Legs 78A and 110 (Barbados Ridge Complex), a simple palinspastic reconstruction scheme was employed to study porosity changes during accretion. Undoing the compactional effects caused by imbricate stacking of wedge slices, a synthetic pre-accretion porosity depth profile was developed, which bears strong resemblence to a characteristic profile from a reference drillhole in front of the Barbados accretionary complex. Differences between synthetic and reference profile are interpreted in terms of a semiquantitative estimate of the relative impact of the horizontal stress component on gravitational compaction in accretionary wedge environments. An exponential relationship between depth and porosity divergence for distinct lithologic units is evident. The defined relationship facilitates the analysis of deformational behavior of accreted sediments in general.