I. Einführung
A. Wenn Sie jemals ein Kalkbrett in der Schule benutzt haben, dann haben Sie Ihre Hände mit marinen Sedimenten aus der Tiefsee bedeckt; oder sollte ich sagen, ehemalige marine Sedimente. Kreide besteht aus unzähligen winzigen Partikelnbekannt als Coccolithen. Diese Partikel sammeln sich auf dem Meeresboden und mayeventualy konsolidiert werden, um das weiche Sedimentgestein namens“Kreide“ zu bilden.
B. Die dicksten Sedimentansammlungen der Welt befinden sich in den Ozeanen. Alle bis auf 8% der Weltsedimente befinden sich in bis zu 9 km dicken Haufen im Meer. Die dicksten Flüsse sind auf dem Kontinentabhänge und Anstiege.
C. Diese Sedimente an den Kontinentalrändern entstehen meist durch Verwitterung und Erosion von an der Erdoberfläche freiliegenden magmatischen, sedimentären und metamorphen Gesteinen (TERRIGENOUS =LITHOGENOUS). Die Gesteine, aus denen die Erdkruste besteht, bilden sich normalerweise unteranderen Bedingungen als diejenigen, unter denen sie sich nach tektonischer Aktivität und Gebirgsbildung möglicherweise wiederfinden. Daher neigen sie dazu, unter diesen neuen Bedingungen zusammenzubrechen, um Sedimente zu bilden, die unter den Bedingungen der Erdoberfläche stabil sind.
D. Aber auch andere Marinesedimente bilden sich aus Ansammlungen der Überreste toter Meeresorganismen(BIOGEN), aus außerirdischen Partikeln (KOSMOGEN) und aus chemischen Reaktionen, die dazu führen, dass Feststoffe aus Meerwasser ausfallen (WASSERSTOFFHALTIG).
E. Neben ihrer Herkunft unterscheiden sich Sedimente auch in Bezug auf Textur (Textur – Größe, Form und Sortierung der Körner im Sediment), Farbe und Zusammensetzung. Wir werden auch über diese Aspekte mariner Sedimente sprechen und mit einer Diskussion über die Verteilung von Sedimenten im Meer abschließen.
II. Sedimenttransport
A. Alle terrigenen Sedimente müssen vom Land zur Ablagerung im Ozean transportiert werden, und die meisten biogenen Sedimente werden von Organismen erzeugt, die in der Nähe der Meeresoberfläche leben und daher transportiert werden müssen, um den Meeresboden zu erreichen. Nur Reste von bodenbewohnenden Organismen und wasserstoffhaltigen Sedimenten können sich dort bilden, wo sie abgelagert werden, und selbst diese können durch Bodenströmungen transportiert werden. DAHER IST DER SEDIMENTTRANSPORT VON ENTSCHEIDENDER BEDEUTUNG FÜR DIE BESTIMMUNG DER ART DES IN EINEM BESTIMMTEN GEBIET VORKOMMENDEN SEDIMENTS.
B. Auswirkung der Korngröße
1. Die Geschwindigkeit und Art und Weise, in der Sedimentpartikel ins Meer transportiert werden, und die Geschwindigkeit, mit der sie auf den Meeresboden sinken, wird durch ihre Größe gesteuert, Daher ist es wichtig, Sedimente nach Partikelgröße zu klassifizieren. Auch die Partikelgröße sagt uns etwas darüber aus, wie viel Energie notwendig war, um dieses Teilchen zu tragen, und sagt uns daher etwas über die Umgebung aus, in der das Teilchen transportiert und abgelagert wurde. SCHNELL BEWEGENDES WASSER = HOHE ENERGIE = GRÖßERE PARTIKEL.
a. Das am häufigsten verwendete Schema zur Klassifizierung von Sedimenten nach Korngröße wird gezeigtauf s.
82 Ihrer Lehrbücher. Sedimentkörner variieren von submikroskopisch (1 / 4000mm) bis bouldergroß (> 256 mm Durchmesser).
b. Wir werden nur über Kies, Sand und Schlamm sprechen – Körner der Größe
:
1) Kies >2mm
2) Sand 1/16 Millimeter< X < 2mm
3) Schlamm < 1/16 Millimeter
4) Körner, die größer als Sand sind, kommen entlang
einiger energiereicher, felsiger Küsten vor, aber die anderen
Größenkategorien sind bei weitem häufiger.
2. Im Allgemeinen große Partikelsinken schneller als kleine.
a. Wirklich große Partikel wie großer Kies sinken so schnell, dass sie selten in Suspension transportiert werden, sondern hauptsächlich durch Abprallen und Ziehen am Boden entlang.
b. Kleinere Körner können durch tur-
bulent Wasserbewegung in Suspension gehalten werden. Sobald das Turbulenzniveau,
und normalerweise die Wassergeschwindigkeit sinkt, beginnen sie sich ebenfalls
auf dem Meeresboden niederzulassen.
C. Transportmechanismen
1. Flüsse – Die meisten terrigenen Sedimente (85%) werden von Flüssen ins Meer transportiert, obwohl die Sedimentmenge, die von verschiedenen Flüssen getragen wird, sehr unterschiedlich ist.
a. Die Menge des transportierten Sediments hängt weitgehend
von Topographie und Klima ab.
1) Das Klima kontrolliert die relative Bedeutung der
physikalischen versus chemischen Verwitterung und der
vorhandenen Vegetationstypen. Es kontrolliert auch
die Menge an Wasser, die zum Transport des
Sediments zur Verfügung steht.
b. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt in der Erdgeschichte liefern die meisten Flüsse aufgrund von
sich zurückziehenden Gletschern und dem daraus resultierenden Anstieg des Meeresspiegels
ihr Sediment an Flussmündungen, wo es
oft eingeschlossen ist. In Zeiten niedriger
Meeresspiegelstände werden jedoch riesige Sedimentmengen de-
an die Kontinentalränder abgelagert.
2. Eis – Fast 10% der terrigenen Sedimente sindin Eis in den Ozean transportiert.
a. Eisberge machen die Arbeit und der Prozess wird
Ice-Rafting genannt.
1) Diese Arten von Sedimenten sind schlecht sortiert
(d. h. Zeigen eine große Variation der Korngröße)
und die Partikel sind eckig.
2) In anderen ozeanographischen Umgebungen können physikalische
Prozesse Sedimente nach Korngröße sortieren.
Dies ist sehr typisch für Strände, wo kontinuierliche Welle
Aktion sortiert Sediment in verschiedenen Größenfraktionen indifferent Regionen des Strandes.Wellenenergie glättet und rundet auch die Oberflächen von Körnern durch Abrieb und durch Abbrechen rauer Kanten.
3. Wind – Etwas weniger als 3% des Terrigensediments werden als windgeblasener (äolischer) Staub in die Tiefsee transportiert, In einigen Teilen der Tiefsee wird das Sediment jedoch von solchen Terrigensedimenten dominiert.
a. Besonders in trockenen Regionen (30oN und 30oSlatitude)
mit anhaltenden Windmustern (Passatwinde) ist äolischer Staub wichtig.
1) Arabien, Österreich und Nordafrika sind wichtige Quellen für solchen Staub
.
2) Die atmosphärische Zirkulation in großer Höhe (Jet
Stream) ist auch wichtig, um diesen
Staub zu transportieren und seine Verteilung zu beeinflussen. (Partikel
< 10 mikrometer).
4. Biologisches Rafting
a. Seetang im Griff
b. Tiere, die Sedimente schlucken
5. Transport von der Meeresoberfläche zum Meeresboden
a. Die meisten terrigenen Partikel, die an der Meeresoberfläche ankommen und zu Sedimenten am Meeresboden werden sollen, sind sehr feinkörnig. Die Skelette mariner Organismen, die für biogene Sedimente verantwortlich sind, sind ebenfalls meist sehr klein size.As ein Ergebnis, Diese Partikel sollten Monate oder sogar Jahre dauern, bis sie sich durch die Wassersäule bis zum Tiefseeboden absetzen.Während des langen Zeitraums, der für das Absinken erforderlich ist, konnte erwartet werden, dass die Meeresströmungen die Partikel über große Bereiche des Meeres umverteilen. Das resultierende Muster der Sedimentverteilung auf dem Meeresboden sollte wenig Ähnlichkeit mit dem Muster der Sedimentpartikel aufweisen, die in Oberflächengewässern abgegeben oder erzeugt werden. Allerdings ist genau das Gegenteil der Fall, die dist;die Verteilungsmuster der Sedimente auf dem Meeresboden ähneln stark den Verteilungsmustern der Partikel an der Meeresoberfläche.
1) Äolischer Staub kommt in trockenen Regionen vor dem Wind vor.
2) Biogene Sedimentpartikel treten tendenziell auf
dem Meeresboden direkt unter den Bereichen auf, in denen die
beitragenden Organismen in großer
Anzahl vorkommen.
b. BIOPACKAGING ist für diese Korrespondenz verantwortlich
Filter-Feeder nehmen kleine Partikel auf und verpacken sie
in ihren Kot. Diese Fäkalpellets sind
groß genug, um viel schneller auf den
Meeresboden zu sinken. Studien haben gezeigt, dass praktisch
die zuvor erwähnten Coccolithen
in Fäkalpellets verpackt auf den Meeresboden geliefert wurden.
6. Trübungsströmungen – Nicht alle terrigenen Sedimente, die den Meeresboden erreichen, sinken von der Meeresoberfläche ab. Riesige Mengen an Sedimenten werden in trüber Suspension von Unterwasserlawinen, den sogenannten Trübungsströmungen, entlang des Bodens transportiert.
a. Stellen Sie sich vor, Sie schauen nach oben und sehen eine Wolke aus Schlamm, Sand und Kies, die Hunderte von Metern hoch ist und sich mit 55 km / h (> 30 Meilen pro Stunde) auf Sie zubewegt.Niemand hat jemals einen
großen Trübungsstrom gesehen, aber es gibt genügend Beweise dafür, dass sie auftreten.
b. Im November 1929 trat ein großes Erdbeben
vor den Grand Banks von Neufundland, Kanada, auf.
Mehrere Unterwassertelegraphenkabel, die Europa und
Nordamerika verbinden, durchqueren dieses Gebiet. Zum Zeitpunkt des Bebens
traten sofort einige Kabel auf, und es wurde
angenommen, dass sie durch das Beben durchtrennt worden waren. Jedoch
weitere 23 Kabel brachen während der 12 Stunden
nach dem Beben. Jede dieser späteren Brüche war
progressiv tiefer und weiter vom Epizentrum entfernt. Dieses
Rätsel wurde schließlich 1952 gelöst, als Ozeanographen
Beweise fanden, die die späteren Kabelbrüche mit dem Beben
über Trübungsströmungen in Verbindung brachten.
III. Sedimentquellen
A. Bereits über terrigenous oder Land-abgeleitet gesprochensedimente. Die Mehrheit der ozeanischen Sedimente sind von dieser Art wegen der schweren Bedingungen auf den Kontinenten, die den Verwüstungen der Temperatur und der Atmosphäre ausgesetzt sind.
1. Aufgrund ihrer Nähe zur Sedimentquelle weisen die
Kontinentalränder die dicksten und am schnellsten akkumulierenden Haufen terrigener Sedimente auf.
2. Einige sehr feinkörnige terrigene Sedimente (Tone)können durch Wind oder Wasser in die Abgrundregionen der Ozeane getragen werden.
3. Sie machen etwa 20% der ozeanischen Sedimente aus.
B. Biogene Sedimente – Sedimente, in denen die Körner sindgebildet durch die Wirkung eines lebenden Organismus. Muscheln, Muscheln und andereharte Teile, die von Organismen abgesondert werden, die auf den Grund des Ozeans fallen undlangsam ansammeln. Wenn die biogene Komponente mehr als 30% des Sediments ausmacht, wird das Sediment als Schlamm bezeichnet. Sickert aus den harten Teilen verschiedenerorganismen treten im tiefen Ozean auf. Sie sind an den Kontinentalrändern aufgrund der Verdünnung durch terrigene Sedimente nicht sehr häufig. Sickern dominieren 62% der Tiefsee.
C. Hydrogenous Sedimente – Sedimente durch chemische gebildetausfällung der im Meerwasser gelösten Komponenten.
Sehr geringe Komponente.
1. Evaporite =Salzkristalle, die entstehen, wenn Meerwasser
verdampft. Kann zu sehr dicken Haufen von
Sedimentgesteinen in ariden, flachen Meeresumgebungen
beitragen (z., Persischer Golf, Rotes Meer, Mittelmeer
Meer).
a. Zu einer Zeit war das Mittelmeereine Wüste
b. Halit, Gips und Calcit (Wittling)
2. Metallsulfidablagerungen in der Mitte des Ozeans.
3. Manganknollen, die eines Tages abgebaut werden könnenfür Cr,
Mn usw.
4. Phosphorite
5. Einige Tonmineralien um mittelozeanische Grate.
D. Kosmogen – extraterrestrisch abgeleitete Sedimente.
Sehr, sehr klein von meteoritischen Trümmern.
IV. Verteilung der Sedimente
A. Sedimente des Festlandsockels
1. Dominiert von terrigenous Input.
2. Ein Großteil des Sediments, das in Zeiten niedrigerer Meeresspiegel die Schelfböden erreichte, sammelt sich jetzt in ertrinkenden Flusssystemen an, die als Flussmündungen bezeichnet werden. Die Pamlico- Albemarle Flüsse und Sounds sind Beispiele für Mündungssysteme.
3. Vielerorts waren große Bereiche der Schelfe
in Zeiten niedrigerer Meeresspiegel exponiert und wurden daher
anderen als den normalen
U-Boot-Prozessen unterworfen.
4. Biogene Karbonatsedimente dominieren in Regionen
, in denen der terrigene Eintrag (Quarzsand, Schlick und
Ton) minimal istwie zentral und Süd
Florida. Auch innerhalb von 30 Grad des Äquators
wo Korallenriffe reichlich vorhanden sind, tragen sie
umfangreiche Ablagerungen von Trümmern zu Schelfsedimenten
und Stränden bei. Auch an einigen Stellen reichern sich Algen
extensiv in Sedimentfangmatten
Körner & bilden große Sedimentablagerungen.
B. Kontinentalhang- und Aufstiegssedimente – wiederum meist terrigenöse Sedimente, die vom Schelf transportiert wurden
1. Die berüchtigten Turbiditablagerungen von Größe sortierten Sand, Schluffund Ton. Sich schnell bewegende, sedimentbeladene Wassermassen vom Festlandsockel rauschen U-Boot-Kanonen und Hänge hinunter, um dicke Ansammlungen von abgestuften Betten auf Kontinentalaufstiegen abzulagern – oft in Form von Schwemmfächern.
C. Tiefseesedimente – Hier sehen wir einen viel größeren Beitrag biogener Sedimente.
1. In der Tat ist einer der beiden Hauptfaktoren für Tiefseesedimente die Vermehrung von Mikroorganismen, die sich auf dem Meeresboden niederlassen, wenn die in den Oberflächengewässern schwimmenden Organismen absterben. Wenn diese Tests mehr als 30% des Sediments ausmachen, spricht man von Schlamm.
2. Biogene Oozesakkumulieren sehr langsam im tiefen Ozean. Dies liegt daran, dass die Oberflächengewässer der Zentralmeere sehr arm an Nährstoffen (meist vom Land) wie Stickstoff und Phosporus sind, die von den Oberflächenmeerestieren benötigt werden. Daher werden diese Gewässer nur von kleinen Populationen bewohnt, die sehr langsam zur Entwicklung der Tiefseesedimentansammlung beitragen. Auch in einigen Regionen der Ozeane lösen sich die Tests dieser Organismen wieder auf,bevor sie den Boden erreichen. In diesen Regionen werden die Sedimente von abgrundtiefen Tonen dominiert.
3. Es gibt zwei Haupttypen von Bronzen – Kieselsäure und Kalk.
a. Kieselsäure – d. h. SiO2-Sickerstoffe bestehen aus den
-Tests schwimmender (planktonischer) Organismen, die
Kieselsäure aus Meerwasser extrahieren, um ihre harten
-Teile herzustellen. Die reichlichsten davon sind die Kieselalgen
(Pflanzen) und die Radiolarien (Tiere).
1) Nirgendwo in den Ozeanen fällt Kieselsäure
spontan ohne das Eingreifen eines Organismus aus.
Daher neigt Siliciumdioxid dazu, sich
überall dort aufzulösen, wo es in den Ozeanen vorkommt. So sind die einzigen
Regionen, in denen kieselsäurehaltige Sickerstellen reichlich vorhanden sind, in
Regionen, in denen das Nährstoffangebot so groß ist, dass
Kieselalgen- und Radiolartests sich schneller ansammeln als
dieses Wasser kann sie nach dem Tod wieder auflösen.
Diese Regionen befinden sich entlang des Äquators im zentralen
Pazifik und in hohen Breiten in der Nähe der Antarktis. Die
hohe Verdünnung durch terrigenen Sedimenteintrag und Ex-
tensive Eisbedeckung in nördlichen Breiten hemmt
hohe biologische Produktivitätsgrenze silikatischen Schlamm
Akkumulation in nördlichen Breiten.
2) Dominieren etwa 14% der Tiefsee.
b. Kalkhaltige Ozone – CaCO3, bestehend aus den Tests von
schwimmenden (planktonischen) Organismen, die CaCO3
aus Meerwasser extrahieren, um ihre harten Teile herzustellen.
Coccolithophoren (Pflanzen) und Foraminiferen(Tiere)
1) CaCO3 fällt spontan in einigen
ozeanischen Regionen aus, ohne dass ein
Organismus (WITTLING) eingreifen muss. In warmen tropischen Oberflächengewässern
löst sich CaCO3 nicht leicht auf.
In kälteren, tieferen Gewässern verstärkt jedoch das Vorhandensein
erhöhter CO2-Mengen im Wasser
die Auflösung von CaCO3causing
the breakdown ofcalcareous tests.
CaCO3 (s) + H2O (l) + CO2 (g) = Ca2 + (aq) + 2 HCO3-(aq)
Kohlendioxid und Wasser verbinden sich zu
Kohlensäure, die das CaCO3 auflöst. Wie wir
sehen werden, wenn wir über die Verteilung der
Wassermassen in den tiefen Ozeanen sprechen, bilden sich die tieferen
Wassermassen an der Oberfläche in kalten Klimazonen in hohen
Breiten und sinken nach unten, wo sie
den größten Teil ihres Aufenthalts in den Ozeanen verbringen.
In hohen Breiten löst sich CaCO3 also in Tiefen von
Wasser auf. In niedrigeren Breiten löst sich CaCO3 in Tiefen
im Ozean auf, wo es auf diese CO2-reichen
Wassermassen trifft. Die Tiefe, unter der sich kalkhaltige
Skelette so schnell auflösen, wie sie sich ansammeln, ist
.
DIE CALCIUMCARBONATE COMPENSATION DEPTH (CCD)
In warmen Breitengraden tritt die CCD bei 4-5
Kilometern auf. Daher werden kalkhaltige Sickern
nur in Tiefen von weniger als 4-5 Kilometern gefunden.
Wo der Meeresboden tiefer istals 4-5
Kilometer kalkhaltige Tests werden sich nicht ansammeln.
Kalkhaltige Sickern finden sich daher hauptsächlich auf
den ozeanischen Graten und Plateaus.
4. Der andere Hauptbeitrag zu tiefen ozeanischen Sedimenten sind Tonmineralien. Die sogenannten abyssalen oder pelagischen Tone sind extrem feinkörnige Partikel, die über große Entfernungen von den Kontinenten in Suspension geblieben sind.
5. Zwei andere Bestandteile von Tiefseesedimenten sind sehr gering, könnten aber eines Tages kommerziell sehr wichtig sein.
a. Manganknollen und Metallsulfidablagerungen
6. Allgemeine Verteilung von Tiefseesedimenten
a. Alter und Dicke des Sediments nehmen von
Graten zu. Auch weit entfernt von den Graten ist der Ozean
näher an Quellen terrigener Sedimente.
b. Terrigene Sedimente dominieren an den kontinentalen
Rändern und in den höchsten Breiten, wo die Eisbedeckung
die biologische Produktivität einschränkt.
c. Siliziumhaltige Sickern dominieren in hochproduktiven
Gewässern in Äquatornähe im Zentralpazifik und
nördlich der Antarktis zwischen 50 und 65o S.
d. Karbonat sickert dominieren in gemäßigten und
tropischen Klimazonen atdepths weniger als 4-5 km.
e. Abyssale Tone dominieren tiefere ozeanische Regionen.
A. Die meisten Sedimentproben werden vom Meeresboden eines Schiffes entnommen, das in den darüber liegenden Oberflächengewässern schwimmt. Proben wurden aus allen Tiefen bis zu Tausenden vor der Küste gesammelt.
B. Bagger oder Greiferprobennehmer beproben die Oberflächensedimente
C. Bohrkronen beproben einen vertikalen Abschnitt des unterirdischen Sediments, ohne die Schichtung zu verzerren.
Kolbenbohrer = Entnahme von Kernen aus tieferen Sedimenten
Kastenbohrer
Schwerkraftbohrer
D. Bohrschiffe = hochspezialisierte Schiffe, die sehr präzise Positionen in tiefem Wasser ohne Anker beibehalten können. Spezielle Motoren halten die Position. Kann in sehr tiefem Wasser bohren und abrufenungestörte Kerne von wenigen Kilometern Dicke. GLOMAR CHALLENGERJOIDES AUFLÖSUNG.
Das Deep Sea Drilling Project (DSDP) war ein großes Bohrprojekt der USA, um die Sedimente und Gesteine der Ozeanbecken zu untersuchen und ihre Geschichte aufzudecken.