ALBERT

Note: Table of Contents: 1 The Solid Phase of Marine Sediments / DIETER K. FÜTTERER 1.1 Introduction 1.2 Sources and Components of Marine Sediments 1.2.1 Lithogenous Sediments 1.2.2 Biogenous Sediments 1.2.3 Hydrogenous Sediments 1.3 Classification of Marine Sediments 1.3.1 Terrigenous Sediments 1.3.2 Deep-Sea Sediments 1.4 Global Patterns of Sediment Distribution 1.4.1 Distribution Patterns of Shelf Sediments 1.4.2 Distribution Patterns of Deep-Sea Sediments 1.4.3 Distribution Patterns of Glay Minerals 1.4.4 Sedimentation Rates 2 Geophysical Perspectives in Marine Sediments 2.1 Physical Properties of Marine Sediments / MONIKA BREITZKE 2.1.1 Introduction 2.1.2 Porosity and Wet Bulk Density 2.1.2.1 Analysis by Weight and Volume 2.1.2.2 Gamma Ray Attenuation 2.1.2.3 Electrical Resistivity (Galvanic Method) 2.1.2.4 Electrical Resistivity (Inductive Method) 2.1.3 Permeability 2.1.4 Acoustic and Elastic Properties 2.1.4.1 Biot-Stoll Model 2.1.4.2 Full Waveform Ultrasonic Gore Logging 2.1.5 Sediment Classification 2.1.5.1 Full Waveform Gore Logs as Acoustic Images 2.1.5.2 P-and S-Wave Velocity, Attenuation, Elastic Moduli and Permeability 2.1.6 Sediment Echosounding 2.1.6.1 Synthetic Seismograms 2.1.6.2 Narrow-Beam Parasound Echosounder Recordings 2.2 Sedimentary Magnetism / ULRICH BLEIL 2.2.1 Introduction 2.2.2 Biogenie Magnetic Minerals in Marine Sediments 2.2.3 Reduction Diagenesis of Magnetic Minerals in Marine Environments 3 Quantification of Early Diagenesis: Dissolved Constituents in Marine Pore Water / HORST D. SCHULZ 3.1 Introduction: How to Read Pore Water Concentration Profiles 3.2 Calculation of Diffusive Fluxes and Diagenetic Reaction Rates 3.2.1 Steady State and Non-Steady State Situations 3.2.2 The Steady State Situation and Fick's First Law of Diffusion 3.2.3 Quantitative Evaluation of Steady State Concentration Profiles 3.2.4 The Non-Steady State Situation and Fick's Second Law of Diffusion 3.2.5 The Primary Redox-Reactions: Degradation of Organic Matter 3.3 Sampling of Pore Water for Ex-Situ Measurements 3.3.1 Obtaining Sampies of Sediment for the Analysis of Pore Water 3.3.2 Pore Water Extraction from the Sediment 3.3.3 Storage, Transport and Preservation of Pore Water 3.4 Analyzing Constituents in Pore Water, Typical Profiles 3.5 In-Situ Measurements 3.6 Influence of Bioturbation, Bioirrigation, and Advection 4 Organic Matter: The Driving Force for Early Diagenesis / JÜRGEN RULLKÖTTER 4.1 The Organic Carbon Cycle 4.2 Organic Matter Accumulation in Sediments 4.2.1 Productivity Versus Preservation 4.2.2 Primary Production of Organic Matter and Export to the Ocean Bottom 4.2.3 Transport of Organic Matter through the Water Column 4.2.4 The Influence of Sedimentation Rate on Organic Matter Burial 4.2.5 Allochthonous Organic Matter in Marine Sediments 4.3 Early Diagenesis 4.3.1 The Organic Carbon Content of Marine Sediments 4.3.2 Chemical Composition of Biomass 4.3.3 The Principle of Selective Preservation 4.3.4 The Formation of Fossil Organic Matter and its Bulk Composition 4.3.5 Early Diagenesis at the Molecular Level 4.3.6 Biological Markers (Molecular Fossils) 4.4 Organic Geochemical Proxies 4.4.1 Total Organic Carbon and Sulfur 4.4.2 Marine Versus Terrigenous Organic Matter 4.4.3 Molecular Paleo-Seawater Temperature and Climate Indicators 4.5 Analytical Techniques 4.5.1 Sam pie Requirements 4.5.2 Elemental and Bulk Isotope Analysis 4.5.3 Rock-Eval Pyrolysis and Pyrolysis Gas Chromatography 4.5.4 Organic Petrography 4.5.5 Bitumen Analysis 4.6 The Future of Marine Geochemistry of Organic Matter 5 Bacteria and Marine Biogeochemistry / Bo BARKER JORGENSEN 5.1 Role of Microorganisms 5.1.1 From Geochemistry to Microbiology - and back 5.1.2 Approaches in Marine Biogeochemistry 5.2 Life and Environments at Small Scale 5.2.1 Hydrodynamics of Low Reynolds Numbers 5.2.2 Diffusion at Small Scale 5.2.3 Diffusive Boundary Layers 5.3 Regulation and Limits of Microbial Processes 5.3.1 Substrate Uptake by Microorganisms 5.3.2 Temperature as a Regulating Factor 5.3.3 Other Regulating Factors 5.4 Energy Metabolism of Prokaryotes 5.4.1 Free Energy 5.4.2 Reduction-Oxidation Processes 5.4.3 Relations to Oxygen 5.4.4 Definitions of Energy Metabolism 5.4.5 Energy Metabolism of Microorganisms 5.4.6 Chemolithotrophs 5.4.7 Respiration and Fermentation 5.5 Pathways of Organic Matter Degradation 5.5.1 Depolymerization of Macromolecules 5.5.2 Aerobic and Anaerobic Mineralization 5.5.3 Depth Zonation of Oxidants 5.6 Methods in Biogeochemistry 5.6.1 Incubation Experiments 5.6.2 Radioactive Tracers 5.6.3 Example: Sulfate Reduction 5.6.4 Specific Inhibitors 5.6.5 Other Methods 6 Early Diagenesis at the Benthic Boundary Layer: Oxygen and Nitrate in Marine Sediments / CHRISTIAN HENSEN AND MATTHIAS ZABEL 6.1 Introduction 6.2 Oxygen and Nitrate Distribution in Seawater 6.3 The Role of Oxygen and Nitrate in Marine Sediments 6.3.1 Respiration and Redox Processes 6.3.1.1 Nitrification and Denitrification 6.3.1.2 Coupling of Oxygen and Nitrate to other Redox Pathways 6.3.2 Determination of Consumption Rates and Senthic Fluxes 6.3.2.1 Fluxes and Concentration Profiles Determined by In-Situ Devices 6.3.2.2 Ex-Situ Pore Water Data from Deep-Sea Sediments 6.3.2.3 Determination of Denitrification Rates 6.3.3 Oxic Respiration, Nitrification and Denitrification in Different Marine Environments 6.3.3.1 Quantification of Rates and Fluxes 6.3.3.2 Variation in Different Marine Environments: Case Studies 6.4 Summary 7 The Reactivity of Iron / RALF R. HAESE 7.1 Introduction 7.2 Pathways of Iron Input to Marine Sediments 7.2.1 Fluvial Input 7.2.2 Aeolian Input 7.3 Iron as a Limiting Nutrient for Primary Productivity 7.4 The Early Diagenesis of Iron in Sediments 7.4.1 Dissimilatary Iran Reductian 7.4.2 Solid Phase Ferric Iron and its Bioavailability 7.4.2.1 Properties of Iron Oxides 7.4.2.2 Bioavailability of Iron Oxides 7.4.2.3 Bioavailability of Sheet Silicate Sound Ferric lron 7.4.3 Iron and Manganese Redax Cycles 7.4.4 Iron Reactivity towards S, O2, Mn, NO3, P, HCO3, and Si-AI 7.4.4.1 lron Reduction by HS and Ligands 7.4.4.2 Iron Oxidation by O2, NO3, and Mn4+ 7.4.4.3 Iron-Sound Phosphorus 7.4.4.4 The Formation of Siderite 7.4.4.5 The Formation of lron Searing Aluminosilicates 7.4.5 Discussion: The Importance of Fe-and Mn-Reactivity in Various Enyironments 7.5 The Assay for Ferric and Ferrous Iron 8 Sulfate Reduction in Marine Sediments / SABINE KASTEN AND BO BARKER JØRGENSEN 8.1 Introduction 8.2 Sulfate Reduction and the Degradation of Organic Matter 8.3 Biotic and Abiotic Processes Coupled to Sulfate Reduction 8.3.1 Pyrite Formation 8.3.2 Effects of Sulfate Reduction on Sedimentary Solid Phases 8.4 Determination of Sulfate Reduction Rates 9 Marine Carbonates: Their Formation and Destruction / RALPH R. SCHNEIDER, HORST D. SCHULZ AND CHRISTIAN HENSEN 9.1 Introduction 9.2 Marine Environments of Carbonate Production and Accumulation 9.2.1 Shallow-Water Carbonates 9.2.2 Pelagic Calcareous Sediments 9.3 The Calcite-Carbonate-Equilibrium in Marine Aquatic Systems 9.3.1 Primary Reactions of the Calcite-Carbonate-Equilibrium with Atmospheric Contact in Infinitely Diluted Solutions 9.3.2 Primary Reactions of the Calcite-Carbonate-Equilibrium without Atmospheric Contact 9.3.3 Secondary Reactions of the Calcite-Carbonate-Equilibrium in Seawater 9.3.4 Examples for Calculation of the Calcite-Carbonate-Equilibrium in Ocean Waters 9.4 Carbonate Reservoir Sizes and Fluxes between Particulate and Dissolved Reservoirs 9.4.1 Production Versus Dissolution of Pelagic Carbonates 9.4.2 Inorganic and Organic Carbon Release trom Deep-Sea Sediments 10 Influences of Geochemical Processes on Stable Isotope Distribution in Marine Sediments / TORSTEN SICKERT 10.1 Introduction 10.2 Fundamentals 10.2.1 Principles of Isotopic Fractionation 10.2.2 Analytical Procedures 10.3 Geochemicallnfluences on 18O/16O Ratios 10.3.1 δ18O of Seawater 10.3.2 δ18O in Marine Carbonates 10.4 Geochemical Influences on 13C/12C Ratios 10.4.1

Note: Inhaltsverzeichnis: 1 Einleitung. - 1.1 Definition von Paläo- und Archäomagnetismus. - 1.2 Einordnung der Methoden innerhalb der Geophysik. - 1.3 Aussagemöglichkeiten über den früheren Zustand der Erde. - 1.4 Wechselbeziehungen mit Nachbardisziplinen. - 1.5 Maßsysteme, Einheiten. - 2 Methodische Grundlagen. - 2.1 Eigenschaften und Ursprung des Erdmagnetfeldes. - 2.1.1 Definition der Kenngrößen des Erdmagnetfeldes X, Y, H, Z, F, D, I und ihre Verknüpfungen. - 2.1.2 Ideales und reales Erdmagnetfeld. - 2.1.3 Nichtdipolanteile in Raum und Zeit (Säkularvariation). - 2.1.4 Kugelfunktionsentwicklung und zeitliche Änderungen der Feldgrößen. - 2.1.5 Theorien zum Ursprung des erdmagnetischen Feldes. - 2.2 Gesteinsmagnetische Grundlagen. - 2.2.1 Diamagnetismus, Paramagnetismus, Ferromagnetismus, Antiferromagnetismus und Ferrimagnetismus. - 2.2.1.1 Definition der Magnetisierung und des Diamagnetismus. - 2.2.1.2 Paramagnetismus. - 2.2.1.3 Ferromagnetismus. - 2.2.1.4 Antiferromagnetismus. - 2.2 A.5 Ferrimagnetismus. - 2.2.2 Definition magnetischer Kenngrößen (k, Hc, Js, ..) der Ferro(i)magnetika. - 2.2.3 Anisotropie der Suszeptibilität. - 2.2.4 Selbstentmagnetisierung und magnetische Brechung. - 2.2.5 Kristallanisotropie und Magnetostriktion. - 2.2.6 SD-PSD-MD-Teilchen und ihre typischen Eigenschaften und Unterscheidungsmerkmale. - 2.3 Magnetische und strukturelle Eigenschaften natürlicher Ferrite. - 2.3.1 Magnetit. - 2.3.2 Ternäres System (FeO-TiO2-Fe2O3) und die Mischreihe der Titanomagnetite. - 2.3.3 Hämatit und Maghemit. - 2.3.4 Mischreihe der Hämo-Ilmenite. - 2.3.5 Nichtstöchiometrische Minerale im ternären System der Ti-Oxide, Titanomaghemite. - 2.3.6 Pyrrhotit und Greigit. - 2.3.7 Goethit. - 2.3.8 Methoden zur Identifikation von ferro(i)magnetischen Mineralphasen. - 2.4 Die Typen der remanenten Magnetisierung und ihre spezifischen Eigenschaften. - 2.4.1 Natürliche remanente Magnetisierung NRM. - 2.4.2 Thermoremanente Magnetisierung TRM. - 2.4.3 Partielle thermoremanente Magnetisierung PTRM. - 2.4.4 Chemische Remanenz CRM. - 2.4.5 Sedimentationsremanenz DRM. - 2.4.6 Postsedimentationsremanenz PDDRM. - 2.4.7 Piezoremanenz PRM. - 2.4.8 Viskose Remanenz VRM. - 2.4.9 Isothermale Remanenz IRM. - 2.4.10 Charakteristische Remanenz ChRM. - 2.4.11 Anhysteretische Remanenz ARM. - 2.4.12 Selbstumkehr einer remanenten Magnetisierung. - 2.4.13 Andere Remanenztypen. - 2.5 Typische magnetische Eigenschaften verschiedener Gesteine und archäologischer Materialien. - 2.5.1 Basalte und andere Ergußgesteine. - 2.5.2 Intrusivgesteine. - 2.5.3 Ganggesteine. - 2.5.4 Sandsteine. - 2.5.5 Tonsteine. - 2.5.6 Karbonatgesteine. - 2.5.7 Metamorphe Gesteine. - 2.5.8 Einfluß der Verwitterung. - 2.5.9 Sonstige Gesteine. - 2.5.10 Archäologisches Material. - 2.6 Verfahren zur Analyse einer remanenten Magnetisierung. - 2.6.1 Wechselfeldentmagnetisierung. - 2.6.2 Thermische Entmagnetisierung. - 2.6.3 Chemische Entmagnetisierung. - 2.6.4 Stoßwellenentmagnetisierung. - 2.6.5 Lowrie-Fuller-Test. - 2.6.6 Orthogonale Projektionen (Zijderveld-Diagramme) und Darstellung der Remanenzrichtungen im Schmidtschen Netz. - 2.6.7 Methode der Differenzvektoren. - 2.6.8 Methode der konvergierenden Großkreise. - 2.6.9 Mehrkomponentenanalyse. - 2.7 Alter einer Remanenz und radiometrische Alter. - 2.7.1 Faltungstest. - 2.7.2 Konglomerattest. - 2.7.3 Kontakttest. - 2.7.4 Thellier-Test. - 2.7.5 Reversal-Test. - 2.7.6 Beziehungen zwischen Remanenzalter und radiometrisch oder biostratigraphisch bestimmten Altern. - 2.8 Statistische Methoden zur Analyse von Remanenzrichtungen. - 2.8.1 Mittlere Richtungen und Fisher-Statistik. - 2.8.2 Fehlerfortpflanzung. - 2.8.3 Signifikanztests. - 2.8.4 Analyse und statistische Behandlung von Inklinationsdaten. - 2.9 Berechnung des virtuellen geomagnetischen Pols VGP und des virtuellen geomagnetischen Dipolmoments Mpal. - 2.9.1 VGP-Berechnung auf der Basis der Dipolhypothese. - 2.9.2 Statistische Behandlung der Pollagen. - 2.9.3 Berechnung des virtuellen Dipolmoments Mpal. - 2.10 Methoden zur Bestimmung der Paläointensität. - 2.10.1 Methode unter Verwendung der TRM (Methode Thellier). - 2.10.2 Methode unter Verwendung der ARM (Methode Shaw). - 2.10.3 Methode unter Verwendung der DRM. - 2.11 Probenentnahme und Meßgeräte im Paläomagnetismus und Archäomagnetismus. - 2.11.1 Kriterien für die Auswahl von Beprobungsorten. - 2.11.2 Statistische Minimalanforderungen. - 2.11.3 Bestimmung der horizontalen Referenzebene und einer Referenzrichtung. - 2.11.4 Entnahme von orientierten Handstücken. - 2.11.5 Entnahme von Kernen mit Diamantbohrern und Kolbenloten. - 2.11.6 Probenentnahme bei archäologischen Fundorten. - 2.11.7 Laborgeräte zur Messung magnetischer Parameter. - 2.11.7.1 Messung der remanenten Magnetisierung. - 2.11.7.2 Messung der Suszeptibilität und ihrer Anisotropie. - 2.11.7.3 Messung der Koerzitivkraft Hc. - 2.11.7.4 Messung der Curie-Temperatur Tc. - 2.11.8 Geräte zur Entmagnetisierung von Proben. - 2.11.8.1 Wechselfeldentmagnetisierung. - 2.11.8.2 Thermische Entmagnetisierung. - 2.11.8.3 Chemische Entmagnetisierung. - 2.11.8.4 Spulensysteme für die Kompensation des erdmagnetischen Feldes. - 2.11.8.5 Magnetische Abschirmung. - 2.12 Mikroskopie und Mößbauer-Spektroskopie. - 2.12.1 Erzmikroskopie: Dünnschliffe, Anschliffe. - 2.12.2 Rasterelektronenmikroskopie REM. - 2.12.3 Transmissionselektronenmikroskopie TEM. - 2.12.4 Mößbauer-Spektroskopie. - 3 Ergebnisse des Paläo- und Archäomagnetismus. - 3.1 Geometrie des Erdmagnetfeldes. - 3.1.1 Hypothese vom axialen geozentrischen Dipol. - 3.1.2 Archäosäkularvariation. - 3.1.3 Quartäre Säkularvariation. - 3.1.4 Paläosäkularvariation. - 3.1.5 Exkursionen des Erdmagnetfeldes. - 3.2 Polwanderungskurven größerer Kontinentalschollen. - 3.2.1 Scheinbare oder echte Polwanderung?. - 3.2.2 Scheinbare Polwanderungskurven der großen Kontinentalschollen. - 3.2.3 Scheinbare Polwanderungskurven von Mikroplatten. - 3.3 Feldumkehr und Polaritätszeitskalen. - 3.3.1 Selbstumkehr der Remanenz oder Feldumkehr?. - 3.3.2 Polaritätszeitskala der letzten 0.7 Ma. - 3.3.3 Polaritätszeitskala der letzten 5 Ma. - 3.3.4 Polaritätszeitskala der letzten 150 Ma. - 3.3.5 Polaritätszeitskalen der früheren geologischen Vergangenheit. - 3.3.6 Feldverhalten während einer Feldumkehr. - 3.3.7 Statistik der Feldumkehrungen. - 3.4 Paläointensität des Erdmagnetfeldes. - 3.4.1 Ergebnisse von archäologischen Proben. - 3.4.2 Paläointensitäten der geologischen Vergangenheit. - 3.4.3 Paläointensität während einer Feldumkehr. - 4 Anwendung des Paläomagnetismus auf geologische, petrologische und archäologische Fragestellungen. - 4.1 Anwendungen in der Geologie und der Tektonik. - 4.1.1 Paläorekonstruktion von Kontinentverteilungen. - 4.1.2 Paläobreitenbestimmungen von Krustenblöcken. - 4.1.3 Nachweis von Rotationsbewegungen. - 4.1.4 Altersbestimmung mit Hilfe der scheinbaren Polwanderungskurven. - 4.1.5 Datierung mit der Magnetostratigraphie. - 4.2 Gesteinsmagnetische Untersuchungen. - 4.2.1 Suszeptibilität und Magnetitgehalt. - 4.2.2 Anisotropie der magnetischen Suszeptibilität. - 4.2.3 Messung magnetischer Eigenschaften bei tiefen Temperaturen. - 4.2.4 Koenigsbergerscher Q-Faktor. - 4.2.5 Js/T-Kurven zur Identifikation von ferro(i)magnetischen Mineralien. - 4.2.6 IRM-Erwerbskurven und Entmagnetisierung der IRMs mit Wechselfeldern und thermisch. - 4.3 Anwendungen in der Archäologie. - 4.3.1 Datierung mit Hilfe von Standardkurven der Inklination und Deklination. - 4.3.2 Rekonstruktion archäologischer Objekte. - 5 Bibliographie. - 5.1 Gesteinsmagnetismus, Mineralogie. - 5.2 Paläomagnetismus und Archäomagnetismus. - 5.3 Zitierte Literatur . - Anhang. - Programme. - Sachverzeichnis.