North Atlantic climate impact on early late‐glacial climate oscillations in the south‐eastern Alps inferred from a multi‐proxy lake sediment record

High‐resolution multi‐proxy analyses of a sediment core section from Lake Jeserzersee (Saissersee) in the piedmont lobe of the Würmian Drau glacier (Carinthia, Austria) reveal pronounced climatic oscillations during the early late glacial (ca. 18.5–16.0k cal a BP). Diatom‐inferred epilimnetic summer water temperatures show a close correspondence with temperature reconstructions from the adjacent Lake Längsee record and, on a hemispheric scale, with fluctuations of ice‐rafted debris in the North Atlantic. This suggests that North Atlantic climate triggered summer climate variability in the Alps during the early late glacial. The expansion of pine (mainly dwarf pine) between ca. 18.5 and 18.1k cal a BP indicates warming during the so‐called ‘Längsee oscillation’. The subsequent stepwise climate deterioration between ca. 18.1 and 17.6k cal a BP culminated in a tripartite cold period between ca. 17.6 and 16.9k cal a BP with diatom‐inferred summer water temperatures 8.5–10 °C below modern values and a shift from wet to dry conditions. This period probably coincides with a major Alpine glacier advance termed the Gschnitz stadial. A warmer interval between ca. 16.9 and 16.4k cal a BP separates this cold phase from a second, shorter and less pronounced cold phase between ca. 16.4 and 16.0k cal a BP, which is thought to correlate with the Clavadel/Senders glacier advance in the Alps. The following temperature increase, coupled with wet (probably snow‐rich) conditions, caused the expansion of birch during the transition period to the late glacial interstadial. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Turbulent exchange above a pine forest II. Organized structures

Data from two 100-min runs on the turbulent atmospheric wind, temperature and humidity fields above a pine forest have been analysed using conditional sampling techniques. With the aid of the temperature time series, ramp events were identified and all fields were averaged in order to remove smaller scale turbulence and random low-frequency turbulence, and to map the organized structures revealed in this way. It is shown that the turbulent fluxes of momentum, heat and humidity, determined from these ramp-events, in fact constitute a large part of the total fluxes, about 90% during the actual events.On average, the duration of and the time between ramps were found to be about 35 s and 100 s, respectively. These periods were also found in the uw-, wT- and wq-cospectra, not only in the data analysed in this paper, but in the major part of all day-time data from this forest site (about 80 runs of 60 or 100 min). This indicates that the ramp events described arc a rather common phenomenon. The organized structures also have remarkable resemblance to near-wall structures observed in the laboratory.     

Ionenaustausch mit zeolithischen Molekularsieben unter dem besonderen Aspekt der Wasserenthärtung – Eine Einführung

After a short introduction into the field of the zeolites the use of the molecular sieve 4 A as builder in the washing process is treated. Structure and ion-exchange capacity are characterized, the mechanism of the elimination of calcium-ions is described and the environmental behaviour is examined. Finally, other potential applications of zeolitic ion exchangers are presented.     

Chemical alteration of the oceanic crust

The alteration of the upper oceanic crust through sea water-basement rock interaction produces different and distinct alteration zones with increasing depth. The zonation generally shows a consistent worldwide pattern.The uppermost basement is influenced by oxidative sea water-basalt alteration at low temperatures and high water/rock ratios. With increasing crustal depth or even in a single pillow the temperatures rise, the water/rock ratios become lower, the redox and pH values normally decrease, and the oxidative zone is followed by a non-oxidative one. Below these zones the basement has suffered high-temperature alteration under reducing and acidic conditions.This results in chemical modifications of the rocks by the addition or leaching of certain elements, and has also consequences for the composition of sea water.From our own data and data presently available in the literature I summarize the mineralogical and geochemical characteristica of sea water alteration processes affecting the oceanic crust.

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Zusammenfassung Die chemische Veränderung der oberen ozeanischen Kruste durch Gestein/Meerwasser-Interaktionen produziert verschiedene und unterscheidbare Alterationszonen die von der Krustentiefe abhängig sind. Diese Zonierung zeigt weltweit vergleichbare Muster.Das oberste Basement wird von einer niedrig temperierten oxidativen Meerwasseralteration beeinflußt. Mit zunehmender Krustentiefe steigen die Reaktionstemperaturen an, die Redox- und pH-Werte werden kleiner, d.h. nichtoxidative Alterationsvorgänge dominieren. Unterhalb dieser Zonen wird die ozeanische Kruste überwiegend von reduzierenden und sauren Hydrothermallösungen alteriert.Im Verlauf der Seewasser/Basalt-Reaktionen werden die Gesteine mineralogisch und chemisch verändert, indem verschiedene Elemente aus den Basalten herausgelöst und wiederum andere aufgenommen werden. Diese Vorgänge haben auch für die Zusammensetzung des Meerwassers drastische Konsequenzen.Mit Hilfe publizierter aber vor allem mit eigenen Daten werden die mineralogischen und geochemischen Charakteristika der unterschiedlichen Alterationsprozesse zusammengefaßt dargestellt.

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Résumé L'altération de la partie supérieure de la croûte océanique sous l'action de l'eau de mer engendre plusieurs zones distinctes qui se succèdent de haut en bas. Ce zonage présente d'ordinaire une extension mondiale.La partie supérieure de la croûte est affectée d'une altération oxydante de basse température du basalte. Vers le bas, parfois même au sein d'un même pillow, la température s'élève, la quantité d'eau décroît, le potentiel redox et le pH diminuent, de sorte que la zone d'oxydation est suivie d'une zone non oxydante. En-dessous de ces deux zones, les roches ont subi une altération de haute température dans des conditions acides et réductrices.Il en résulte des changements de la composition chimique des roches par apport ou par lessivage de certains élements, ainsi qu'une modification de la composition de l'eau de mer.A partir des données de la littérature et surtout de mes propres observations, je présente une synthèse des caractères minéralogiques et géochimiques des divers processus de l'altération sous-marine.

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Complex zoning and resorption in Breunnerite from hall in Tyrol,Austria: Evidence from back-scattered electron microscopy

Summary Back-scattered electron imagery (BSE) coupled with energy-dispersive X-ray elemental analysis was applied to petrographic investigations of recrystallized, anchimetamorphic breunnerites (ferroan magnesites). Analyses of polished thin sections allowed the recognition of a complex zoning pattern, invisible by transmitted or reflected light microscopy. Breunnerite precipitation and replacement started with (Mg_0.90Fe_0.07Ca_0.01Mn_0.02) CO₃ and proceeded towards (Mg_0.73Fe_0.22Ca_0.00Mn_0.05)CO₃. This precipitation sequence was interrupted by at least two major events of reverse zoning (i.e. Fe-rich zones followed by Fe-poor ones). Resorption surfaces in Fe-poor zones are common and prove that short-term fluctuations occurred in the paleobrine composition and/or paleotemperature.

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Nachweis komplexer zonierung und resorption im breunnerit mittels Rückstreuelektronenbilder

Zusammenfassung Breunnerit-Proben von der Typlokalität evaporitischer Magnesitlagerstätten (ehemaliger Salzbergbau Hall in Tirol/Österreich) wurden an Hand von Rückstreuelektronen(BSE)-Bildern und energiedispersiven Röntgenanalysen (EDS) untersucht. Während Durch- und Auflichtmikroskopie lediglich eine zweiphasige Kristallisationsgeschichte erkennen ließen, konnte mittels BSE-Bildern eine detaillierte Rekonstruktion der spätdiagenetischen bzw. anchimetamorphen Breunneritbildung durchgeführt werden. Ein genereller Trend zu Fe-reicheren, häufig oszillierend-zonierter Mischkristalle der Reihe Magnesit-Siderit konnte erkannt werden, der jedoch von mindestens zwei invers zonierten Phasen unterbrochen wurde. Resorptionserscheinungen in den Fe-ärmeren Zonen sind verbreitet und belegen kurzfristige Fluktuationen in der Paläofluid-Zusammensetzung und/oder dessen Paläotemperatur.

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With 5 Figures     

A dynamic deterministic model of hydrocarbon generation in the Midgard Field drainage area offshore Mid-Norway

The Midgard Field offshore mid-Norway is a gas-condensate accumulation with a thin oil leg reservoired in Early and Middle Jurassic sandstones. There are two potential source rocks in the area; the Late Jurassic Spekk Formation is a marine shale with type II kerogen and a rich potential for oil, and the Åre Formation of Early Jurassic age which is a thick coal-bearing sequence with type III kerogen and potential mainly for gas. Geochemical analyses indicate that both the condensate and the oil leg are sourced mainly from the coal-bearing Åre Formation. Any contribution from the Spekk Formation appears to be of minor importance. Computer simulation of hydrocarbon generation in the drainage area for the Midgard Field indicates that huge volumes are formed, and confirms that hydrocarbon generation from the Åre Formation is volumetrically far more important than from the Spekk Formation. The simulation results also exclude any contribution to the reservoired gas from the Spekk Formation.

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Zusammenfassung Das Midgard Feld vor der Küste Mittelnorwegens ist eine Gas-Kondensat-Akkumulation mit einem nur geringen Ölanteil innerhalb unter- und mitteljurassischer Sandsteine. In diesem Gebiet gibt es zwei mögliche Muttergesteine: Einmal die oberjurassische Spekk-Formation, bei der es sich um einen marinen Schiefer mit Typ II Kerogen handelt und die ein hohes Ölpotential darstellt. Zum anderen gibt es die unterjurassische Åre-Formation, eine mächtige Kohle-führende Folge mit Typ III Kerogen und ein möglicher Gaslieferant. Geochemische Analysen deuten darauf hin, daß sowohl das Gas-Kondensat als auch das Öl des Midgard Feldes auf diese Kohle-führende Åre-Formation zurückzuführen sind. Jede Zufuhr aus der Spekk-Formation scheint von geringer Bedeutung zu sein. Eine durch Computersimulation rekonstruierte Kohlenwasserstofferzeugung im Einzugsgebiet des Midgard Feldes spricht für eine hohe Bildungsrate und bestätigt die Annahme, daß die Kohlenwasserstoff-produktion der Spekk-Formation gegenüber der Åre-Formation zu vernachlässigen ist. Die Simulation ergab ferner, daß keinerlei Gas von der Spekk-Formation dem Reservoir zugeführt wurde.

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Résumé Le champ off-shore de Midgard (Norvège moyenne) est une accumulation de gaz condensé accompagnée d'un mince corps d'huile, accumulation renfermée dans des grès d'âge jurassique inférieur et moyen. Il existe dans le secteur deux sources possibles: la formation de Spekk (shale marins du Jurassique tardif, à kérogène de type II, possédant un riche potentiel en huile) et la formation d'Åre (série épaisse jurassique inférieure, à couches de charbon, à kérogène de type III et potentiel essentiellement en gaz). Les analyses géochimiques montrent que le gaz condensé et l'huile ont tous deux comme origine la formation charbonneuse de Åre. La formation de Spekk ne semble être intervenue que de manière subordonnée. Une simulation par ordinateur de la genèse de l'hydrocarbure dans l'aire d'alimentation du champ de Midgard fait apparaître que des volumes importants ont été formés et confirme la large prépondérance de la formation de Åre parmi les roches-mères. De plus, cette simulation exclut toute expèce de contribution de la formation de Spekk dans la genèse du gaz.

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Midgard / / . : Spekk — , 2, , Are , 3 . . . , Are. Spekk, , . Midgard , Are . , , Spekk .

     

Biogenic and lithogenic magnetic minerals in Atlantic and Pacific deep sea sediments and their paleomagnetic significance

The carrier of the natural magnetization of deep sea sediments was characterized by mineralogical, electron microscopic, and rock magnetic investigations. Magnetic single domain (SD) and pseudo single domain (PSD) particles which are most important for the stable remanent magnetization were separated from the magnetic »coarse fraction« and concentrated as magnetic »fine fraction«. The magnetic coarse fraction consists of lithogenic magnetite and titanomagnetite, which often contains exsolution-lamellae of ilmenite. Both minerals are partially maghematized and occur isolated in the sediment or embedded in rock particles, in regionally different concentrations. The magnetic fine fraction consists of lithogenic magnetite and titanomagnetite and biogenic magnetite (magnetofossils = fossil bacterial magnetosomes), the latter generally maghematized.A graphical method is described which allows the classification and characterization of the magnetic fine fraction by demagnetization of the anhysteretic remanent magnetization (ARM) of whole sediment samples. Three groups with different magnetic properties can be distinguished, characterized by three ARM type-curves: Type A curves are associated with sediments from abyssal plaines. They show nearly identical ARM properties and are typical for magnetofossils.Type B curves are produced by sediments from the vicinity of volcanic regions. Their shapes are variable to a certain degree and indicate two lithogenic magnetic phases.Type C curves are found for sediments from submarine ridges and regions with input of terrigenous detritus. These curves have the largest deviations among each other indicating a magnetic multi-phase assemblage including magnetofossils.

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Zusammenfassung Die Träger der Magnetisierung von Tiefseesedimenten wurden mineralogisch, elektronenmikroskopisch und gesteinsmagnetisch untersucht. Magnetische Eindomänen (SD) und Pseudo-Eindomänen (PSD) Partikel, die für eine stabile remanente Magnetisierung wichtig sind, wurden als magnetische »Feinfraktion« von der magnetischen »Grobfraktion« abgetrennt. Die magnetische Grobfraktion besteht aus lithogenem Titanomagnetit und Magnetit die teilweise maghemitisiert sind und teilweise auch Ilmenit-Entmischungslamellen aufweisen. In regional unterschiedlichen Konzentrationen liegen sie frei im Sediment oder in silikatischer Matrix eingebettet vor. Die magnetische Feinfraktion besteht sowohl aus lithogenem Titanomagnetit und Magnetit, als auch aus biogenem Magnetit (Magnetofossilien = fossile bakterielle Magnetosomen); letzterer ist größtenteils maghemitisiert.Es wird eine grafische Darstellungsmethode beschrieben, die anhand von Untersuchungen der anhysteretischen remanenten Magnetisierung (ARM) von Sedimentproben eine Charakterisierung der magnetischen Feinfraktion erlaubt. Es lassen sich dadurch drei Gruppen mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften unterscheiden, die durch drei Gruppen von ARM-Kurventypen charakterisiert sind.Kurventyp A wird bei Sedimenten aus Tiefsee-Ebenen beobachtet. Die ARM-Daten sind nahezu identisch und zeigen ein Verhalten, wie es für Magnetofossilien typisch ist. Kurventyp B tritt bei Sedimenten aus dem Einzugsbereich vulkanischer Gebiete auf. Er zeigt eine größere Variation und die Form der Kurven spricht für ein System aus zwei lithogenen magnetischen Komponenten.Kurventyp C gehört zu Sedimenten aus submarinen Rücken und dem Einzugsgebiet terrigener Schüttungen. Die Kurvenverläufe sind uneinheitlich und sprechen für ein magnetisches Mehrkomponenten-System mit Beteiligung von Magnetofossilien.

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Résumé Les minéraux porteurs du magnétisme dans les sédiments de mer profonde ont été explorés par les méthodes de la minéralogie, de la microscopie électronique et du magnétisme des roches. Les particules qui correspondent à un domaine magnétique unique (SD) et pseudo-unique (PSD), significatives pour un magnétisme rénanent stable, ont été concentrées comme «fraction magnétique fine» après séparation de la «fraction magnétique grossière». Cette dernière consiste en magnétite et titanomagnétite lithogéniques, qui renferment souvent des lamelles d'exsolution d'ilménite. Ces deux minéraux sont partiellement maghémitisés; ils se présentent isolés ou inclus dans des fragments de roches, avec des concentrations régionales diverses. La fraction magnétique fine consiste en magnétite et titanomagnétite lithogéniques, ainsi qu'en magnétite biogénique (magnétofossile = magnétosome fossile bactérien), cette dernière ordinairement maghemitisée.Les auteurs présentent une méthode graphique qui permet de caractériser la fraction magnétique fine à partir de l'examen du magnétisme rémanent anhystérique (ARM) de l'échantillon de sédiment. Cette méthode permet de distinguer trois groupes de propriétés magnétiques différentes, caractérisés par trois types de courbes ARM. Les courbes de type A caractérisent les sédiments de plaines abyssales; elles montrent des propriétés ARM presque identiques et sont typiques pour les magnétofossiles. Les courbes de types B sont fournies par les sédiments voisins des régions volcaniques; leurs formes varient dans une certaine mesure et indiquent un système à deux composants magnétiques lithogéniques. Les courbes de type C correspondent aux sédiments des crêtes sous-marines et des régions à apports terrigènes; ces courbes présentent entre elles des différences plus marquées, ce qui indique un système magnétique à composants multiples, comportant des magnétofossiles.

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Constraining the potential temperature of the Archaean mantle: A review of the evidence from komatiites

The maximum potential temperature of the Archaean mantle is poorly known, and is best constrained by the MgO contents of komatiitic liquids, which are directly related to eruptive temperatures. However, most Archaean komatiites are significantly altered and it is difficult to assess the composition of the erupted liquid. Relatively fresh lavas from the SASKMAR suite, Belingwe Greenstone Belt, Zimbabwe (2.7 Ga) include chills of 25.6 wt.% MgO, and olivines ranging to Fo_93.6, implying eruption at around 1520°C. A chill sample from Alexo Township, Ontario (also 2.7 Ga) is 28 wt.% MgO, and associated olivines range to Fo_94.1, implying eruption at 1560°C. However, inferences of erupted liquids containing 32–33 wt.% MgO, from lavas in the Barberton Greenstone Belt, South Africa (3.45 Ga) and from the Perseverance Complex, Western Australia (2.7 Ga) may be challenged on the grounds that they contain excess (cumulate) olivine, or were enriched in Mg during alteration or metamorphism. Re-interpretation of olivine compositions from these rocks shows that they most likely contained a maximum of 29 wt.% MgO corresponding to an eruption temperature of 1580°C. This composition is the highest liquid MgO content of an erupted lava that can be supported with any confidence. The hottest modern magma, on Gorgona Island (0.155 Ga) contained 18–20% MgO and erupted at circa 1400°C.

If 1580°C is taken as the temperature of the most magnesian known eruption, then the source mantle from which the liquids rose would have been at up to 2200°C at pressures of 18 GPa corresponding to a mantle potential temperature of 1900°C. These temperatures are in excess of the mantle temperatures predicted by secular cooling models, and thus komatiites can only be formed in hot rising convective jets in the mantle. This result requires that Archaean mantle jets may have been 300°C hotter than the Archaean ambient mantle temperature. This temperature difference is similar to the 200–300°C temperature difference between present day jets and ambient mantle temperatures. An important subsidiary result of this study is the confirmation that spinifex rocks may be cumulates and do not necessarily represent liquid compositions.     

Magnetostratigraphy in the vicinity of the cretaceous-tertiary boundary in Limhamn,southern Sweden

Summary A magnetostratigraphic subdivision of the Danian and Upper Maastrichtian at Limhamn, souternmost Sweden, based upon 63 samples from drill cores (only up and down is known), is proposed. The boundary between the Maastrichtian and the Danian — situated in chron 29R — was determined by means of nanofossils. It is marked by a hardground surface indicating a hiatus with an estimated duration of 100 ka. The presence of chron 28R at the top of the Limhamn rock sequence and chron 30R in the Maastrichtian is indicated by single samples with reversed polarity. Net sedimentation rates have been calculated on the basis of the proposed magnetochronozones. the highest net sedimentation rate is found in the Danian part of chron 29R.