Signatur:
ZSP-321-38
In:
GEOMAR-Report, 38
Beschreibung / Inhaltsverzeichnis:
Zusammenfassung
Im südlichen Südatlantik wurden umfassende Untersuchungen zum Bariumkreislauf durchgeführt. Sie dienen zum besseren Verständnis des Barium/Barytsignals als Produktivitäts- 'bzw. Paläoproduktivitätsanzeiger in antarktischen Sedimenten und sollen Rückschlüsse auf die Paläozeanographie im Antarktischen Zirkumpolarstrom zulassen. Dazu wurden Untersuchungen an der Wassersäule, an Sinkstofffallenmaterial, am Oberflächensediment, Porenwasser und an langen Sedimentkernen durchgeführt. Untersuchungen zum gelösten Barium im Meerwasser auf zwei Profilen im westlichen Südatlantik zeigen, daß die Bariumkonzentrationen innerhalb des Antarktischen Zirkumpolarstromes im Vergleich zu anderen Ozeanen relativ hoch sind. Die verschiedenen Wassermassen werden von den Bariumgehalten nachgezeichnet, so daß an den ozeanegraphischen Fronten ähnlich wie bei anderen ozeanegraphischen Parametern ausgeprägte Gradienten auftreten. Die vertikale Verteilung gelösten Bariums innerhalb der Wassersäule korreliert mit der Verteilung gelösten Silikates, was auf eine Kopplung von Barium an den biogenen Stoffkreislauf schließen läßt. Das gelöste Barium wird von den Hartteilen absinkender Silikatschaler aufgenommen und in der unteren Wassersäule und im Sediment wieder freigesetzt. Die Barytsedimentation ist nicht abhängig vom Gehalt gelösten Bariums innerhalb der Wassersäule. Vielmehr ist das Auftreten von Diatomeen und eine hohe Exportproduktion bei der Bildung von Baryt entscheidend. Die Barytbildung scheint an den Abbau organischen Materials innerhalb der Wassersäule gekoppelt zu sein, da das Corg/Babio-Verhältnis in den Sinkstofffallen mit zunehmender Wassertiefe abnimmt. Die Zunahme biogenen Bariums mit der Wassertiefe, die sowohl in den Sinkstofffallen als auch in Oberflächensedimenten beobachtet wurde, verdeutlicht die große Stabilität von Barium in Form von Baryt im Vergleich zu organischem Kohlenstoff, Opal und Karbonat.
Im Antarktischen Zirkumpolarstrom wird innerhalb der Antarktischen Zone mengenmäßig das meiste biogene Barium akkumuliert. Dieser Bereich ist ebenfalls durch eine hohe Opalakkumulation gekennzeichnet, die ihren Ausdruck in der Ausbildung des Opalgürtels um die Antarktis findet. Diese Übereinstimmung läßt daher eine Anwendung von Barium als Produktivitätsanzeiger möglich erscheinen. Die Primärproduktivitäten, welche mit Hilfe des Flusses von biogenem Barium bestimmt wurden, bewegen sich in der Antarktischen Zone um ca. 40 gC/m2/a und sind somit deutlich niedriger als z.B. in Küstenauftriebsgebieten. Im Wechsel von Warm- und Kaltzeiten lassen sich signifikante Änderungen der Bariumkonzentrationen feststellen. Eine diagenetische Überprägung des Bariumsignals durch Barytmobilisation und anschließender Wiederausfällung kann in den untersuchten Sedimentkernen ausgeschlossen werden. Die in den Oberflächenproben beobachtete Korrelation zwischen den Akkumulationen biogenen Bariums und biogenen Opals ist ebenfalls in den Kernprofilen nachvollziehbar, wodurch die Anwendung biogenen Bariums als Proxy für Paläoproduktivitäten in antarktischen Sedimenten möglich wird. Innerhalb der Antarktischen Zone werden während der Interglazialzeiten die höchsten Akkumulationsraten von biogenem Barium beobachtet, mit maximalen Werten während der Klimaoptima im Holozän und vor ca. 125.000 Jahren. Während der Warmzeiten war daher die Hochproduktionszone in der Antarktischen Zone ausgebildet. Dagegen kommt in den Kaltzeiten nördlich der Polarfront mehr biogenes Barium zur Akkumulation. Eine nordwärtige Verschiebung der Polarfront und damit des Hochproduktionsgürtels während der Glazialzeiten kann aber ausgeschlossen werden, da die Akkumulationsraten von biogenem Barium viel niedriger sind als die warmzeitliehen Raten innerhalb der Antarktischen Zone.
Materialart:
Schriftenreihen ausleihbar
Seiten:
105 Seiten
,
Illustrationen
Serie:
GEOMAR-Report 38
URL:
http://dx.doi.org/10.3289/GEOMAR_REP_38_1995
Sprache:
Deutsch
Anmerkung:
Zugleich: Dissertation, Universität Kiel, 1995
,
Inhaltsverzeichnis
Zusammenfassung
Abstract
1. Einleitung
2. Untersuchungsgebiet
2.1 Bathymetrie und tektonischer Aufbau
2.2 Ozeanische Zirkulation
2.2.1 Subtropischer Wirbel
2.2.2 Antarktischer Zirkumpolarstrom
2.2.3 Weddellwirbel
2.3 Wassermassen
2.3.1 Oberflächenwassermassen
2.3.2 Tiefenwassermassen
2.3.3 Antarktisches Bodenwasser
2.4 Meereisverbreitung
3. Probenmaterial und Probennahme
3.1 Meerwasserproben
3.2 Sinkstoffallenmaterial
3.3 Oberflächensedimentproben
3.4 Sedimentkerne
3.4.1 Lithologien
3.4.2 Stratigraphie
3.4.3 Alters-Teufen-Beziehung und Sedimentationsraten
4. Analytik
4.1 Probenaufbereitung
4.2 Säureaufschluß
4.3 Analytische Verfahren
4.3.1 Bariumbestimmung an Wasserproben mittels Graphitrohrofen-Atomabsorptionsspektrometrie (GF-AAS)
4.3.2 Sulfatbestimmung an Porenwässern mittels Ionenchromatographie
4.3.3 Bariumbestimmung an Aufschlußlösungen mittels Atomemissionsspektrometrie (ICP-AES)
4.4 Berechnung von Akkumulationsraten
5. Biogener Anteil am Bariumgehalt der Sedimente
6. Gelöstes Barium in den Wassermassen des Antarktischen Zirkumpolarstromes
6.1 Ergebnisse zur Bariumverteilung innerhalb der Wassersäule
6.2 Gelöstes Barium im Vergleich zu gelöstem Silikat und zur Hydrographie
7. Bariumfluß zum Meeresboden und Bariumakkumulation im Oberflächensediment
7.1 Ergebnisse zur Verteilung von partikulärem Barium in der Wassersäule
7.2 Rezente Bariumverteilung in den Oberflächensedimenten
7.3 Abschätzung der holozänen Sedimentationsraten
7.4 Vergleich von biogenem Barium mit anderen Produktivitätsanzeigern
7.4.1 Partikuläres Barium in der Wassersäule
7.4.2 Rezente bis subrezente Bariumsedimentation
7.5 Abhängigkeit des biogenen Bariums im Sediment vom gelösten Barium in der Wassersäule
7.6 Abhängigkeit der Bariumakkumulation von der Wassertiefe
7.7 Bariumsedimentation in Beziehung zur Ozeanographie und zur Meereisverbreitung innerhalb des Antarktischen Zirkumpolarstromes
7.8 Fluß von biogenem Barium zur Berechnung von Exportproduktivitäten
8. Diagenese von Baryt in anoxischen Sedimenten
8.1 Ergebnisse zum Bariumgehalt im Porenwasser
8.2 Diagenetisch gebildeter Baryt
9. Barium im Wechsel der Glazial-nnterglazialzeiten
9.1 Ergebnisse zum Bariumgehalt in den Sedimentkernen
9.2 Akkumulationsraten biogenen Bariums
9.3 Vergleich der Akkumulationsraten von biogenem Barium mit dem Ba/Al-Verhältnis
9.4 Bariumakkumulationsraten im Vergleich zu anderen Produktivitätsanzeigern im östlichen Südatlantik
9.5 Berechnung der Paläoproduktivität
9.6 Paläozeanographie im östlichen Südatlantik
10. Schlußfolgerungen
11. Danksagung
12. Literaturverzeichnis
Anhang
Abbildungs- und Tabellenverzeichnis
Figure and table captions
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