Concurrent low- and high-affinity sulfate reduction kinetics in marine sediment

Bacterial sulfate reduction in marine sediments generally occurs in the presence of high millimolar concentrations of sulfate. Published data indicate that low sulfate concentrations may limit sulfate reduction rates below 0.2-2 mM. Yet, high sulfate reduction rates occur in the 1-100 μM range in freshwater sediments and at the sulfate-methane transition in marine sediments. Through a combination of ³⁵S-tracer experiments, including initial velocity experiments and time course experiments, we searched for different sulfate affinities in the mixed community of sulfate reducers in a marine sediment. We supported the radiotracer experiments with a highly sensitive ion chromatographic technique for sulfate with a detection limit of 0.15 μM SO₄²⁻ in marine pore water. Our results showed that high and low affinities for sulfate co-occur and that the applied experimental approach may determine the observed apparent half saturation constant, K_m. Our experimental and model data both show that sulfate reduction in the studied marine sediment could be explained by two dominating affinities for sulfate: a low affinity with a mean half saturation constant, K_m, of 430 μM SO₄²⁻ and a high affinity with a mean K_m of 2.6 μM SO₄²⁻. The high-affinity sulfate reduction was thermodynamically un-constrained down to <1 μM SO₄²⁻, both in our experiments and under in situ conditions. The reduction of radio-labeled sulfate was partly reversible due to concurrent re-oxidation of sulfide by Fe(III) and possibly due to a reversibility of the enzymatic pathway of sulfate reduction. A literature survey of apparent K_m values for sediments and pure cultures is presented and discussed.     

Meeresoptische Messungen während schwerer Stürme auf der Forschungsplattform “Nordsee” vom 14. November bis zum 8. Dezember 1980

Ocean Dynamics - Meeresoptische Messungen auf der Forschungsplattform “Nordsee” haben gezeigt, daß dort während schwerer Stürme, hauptsächlich durch den Einfluß...     

Compressional angles of isallo stress theory for a circular-cylindrical,spherical and elliptic-cylindrical elastic inhomogeneity in an elastic medium

Summary The compressional angle of isallo stress theory for the case of a cylindrical (circular and elliptic) and spherical subsurface inhomogeneity, assuming that the conjugate fracture surfaces are inclined at a Mohr angle of 30° toward the largest compression, has been calculated. The solution for a spherical and cylindrical inclusion in an infinite medium subject to a uniform stress field (at infinity) were taken as the basis for the stress analysis. The stress angle was then calculated for the mentioned types of inclusions.     

Relaciones entre operaciones diferenciales del Cálculo vectorial y paréntesis de Lagrange,con aplicatión a la Hidrodinámica

Resumen Como aplicación hidrodinámica de un problema más general, tratado al principio, demostraremos el siguiente teorema:El rotacional del campo de la variación unitaria del torbellino de las partículas que se mueven rotacionalmente en líquidos ideales y homogéneos puede representarse por medio de paréntesis deLagrange.

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Zusammenfassung Als hydrodynamische Anwendung eines eingangs behandelten allgemeineren Problems wird folgender Satz bewiesen:Der Rotor des Feldes der individuellen Ableitung des Wirbelvektors der sich drehend bewegenden Partikel idealer und homogener inkompressibler Flüssigkeiten läßt sich mittels der Klammersymbole vonLagrange darstellen.

     

Die rshythmischen Bewegungen der Kreidegeosynklinale der Ostkordillere Kolumbiens

Zusammenfassung Die Schichten, die die 1400 km lange und bis 250 km breite, SSW-NNE streichende Ostkordillere Kolumbiens aufbauen, reichen altersmäßig vom Präkambrium bis ins Quartär. Unter ihnen nehmen die Ablagerungen der Kreide den größten Raum ein. Die größte Mächtigkeit zeigt diese in der Umgebung von Bogotá (Becken von Cundinamarca) mit 16.000 m, nach N sinkt sie allmählich auf 2600 m und gegen das Südende der Kordillere auf wenige hundert Meter ab.Im Becken von Cundinamarca besteht die Kreide zum überwiegenden Teil aus dunklen, bathyalen Schiefertonen, in die sich in mehr oder minder regelmäßigen Abständen Sandsteine, Kalke und andere litorale bis epineritische Schichten einschalten. Bei Berücksichtigung des Fossilinhaltes, vor allem der Ammoniten, ergibt sich, daß die Seichtwasserschichten stets an der Grenze von Stufen oder Unterstufen liegen. Die Absenkung der Kreidegeosynklinale der Ostkordillere erfolgte also zyklisch. Am Beginn jeder Stufe (und Unterstufe) sank sie rasch ab und es bildeten sich bathyale Schiefertone. Dann kam die Absenkung allmählich zum Stillstand, litorale Sedimente rückten ins Beckeninnere vor und vielfach wurde die Sedimentation unterbrochen. Mit Beginn jeder neuen Stufe oder Unterstufe wanderten neue pelagische Faunen in die Geosynklinale ein, während sich die litoralen Faunen mehrere Stufen hindurch erhielten.Aus der gleichartigen lithologischen Beschaffenheit und der nahezu gleichen Mächtigkeit der Stufen läßt sich schließen, daß sie im gleichen Zeitraum von 6 Millionen Jahren (die Unterstufen in 2 Millionen Jahren) abgelagert wurden.Neben den Stufenzyklen lassen sich größere (Großzyklen) von 18–20 Millionen Jahren Dauer erkennen. Sie werden durch tektonische Bewegungen und nachfolgende weiträumige Transgressionen eingeleitet. Diese Großzyklen beginnen mit dem Tithon, Hauterive, Alb und Senon. Die Stufenzyklen setzen in weiten Teilen der Erde gleichzeitig ein, die Großzyklen hingegen gehen wellenförmig über die Erdoberfläche. Es wird deshalb angenommen, daß die Stufenzyklen ihre Ursache in größeren Erdtiefen haben als die Großzyklen.

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Within the 1400 kms. long and up to 250 kms. wide SSW-striking Eastern Cordillera of Columbia Precambrian to Recent members are met with. Cretaceous sediments are thickest (Cundinamarca-Basin near Bogota: 16 000 metres). This Cretaceous consists mainly of dark shales with litoral to epineritic sandstones etc.Cyclic subsidence of this geosyncline took place 3-times within about 2 Million years. Megacycles amount to 18–20 Million years. They begin with transgression in Tithonian, Hauterive, Albian and Senonian times.

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Résumé Les couches qui forment la cordillère orientale de la Colombie de direction SSW-NNE, sur une longueur de 1400 km et avec une largeur atteignant 250 km, ont un âge qui va du Précambrien au Quaternaire. Les dépots du Crétacé en occupent la plus grande partie; leur épaisseur la plus forte (16.000 mètres) a lieu dans les environs de Bogotá (Bassin de Cundinamarca); elle diminue progressivement vers le Nord jusqu'à 2.600 m, et à l'extrémité sud de la cordillère elle se réduit à quelques centaines de mètres.Dans le bassin de Cundinamarca le Crétacé est formé essentiellement de schistes bathyaux, foncés, entre lesquels s'intercalent à des distances plus ou moins régulières des grès, des calcaires et d'autres strates littorales ou épinéritiques. L'examen des fossiles, en premier lieu les ammonites, montre que les couches de faible profondeur d'eau se trouvent toujours à la limite d'étages ou de sous-étages. La subsidence du géosynclinal crétacé de la cordillère occidentale s'est faite de façon cyclique. Au début de chaque étage (ou sous-étage) la subsidence était rapide et il se formait des schistes bathyaux. Puis la subsidence s'arrêtait peu à peu; des sédiments littoraux envahissaient l'intérieur du bassin et souvent la sédimentation était interrompue. Au début de chaque nouvel étage ou sousétage, des nouvelles faunes pélagiques envahissaient le géosynclinal, tandis que les faunes littorales se maintenaient durant plusieurs étages. De la similitude des propriétés lithologiques et de la puissance sensiblement égale des étages, on peut déduire que ceux-ci se sont déposés au cours d'une période égale à 6 millions d'années (2 millions pour les sous-étages). En plus des cycles d'étages, on peut distinguer des cycles majeurs d'une durée de 18–20 millions d'années. Ils sont amenés par des mouvements tectoniques et les transgressions de grande ampleur qui les suivent. Ces cycles majeurs débutent au Tithonique, é l'Hauterivien, à l'Albien et au Sénonien. Les cycles d'étages débutent en même temps dans de grandes parties du monde; les cycles majeurs par contre se déplacent comme des ondes sur la surface terrestre. C'est pourquoi nous admettons que les cycles d'étages ont leur cause dans des parties plus profondes de la terre que les cycles majeurs.

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, SSW NNE. . .

     

Intergranular coesite and coesite inclusions in dolomite from the Dabie Shan: Constraints on the preservation of coesite in UHP rocks

Intergranular coesite is extremely rare in, and bears crucial information on the formation and preservation of, ultrahigh‐pressure (UHP) rocks. Here, we report the first occurrence of intergranular coesite in a metasedimentary rock, which occurs in the Ganjialing area in the Dabie Shan, east‐central China, and contains abundant coesite inclusions in both garnet and dolomite. We investigated the content of structural water in these minerals with Fourier transform infrared spectroscopy. Our new results undermine the ubiquity of the “pressure‐vessel” model and highlight the role of reaction kinetics in preserving coesite due to the availability of water in UHP rocks.     

Holocene peatland development and hydrological variability inferred from bog‐pine dendrochronology and peat stratigraphy – a case study from southern Sweden

Dendrochronological analysis was applied to subfossil remains of Scots pine (Pinus sylvestris L.) buried in a South Swedish peat deposit. In combination with peat stratigraphy, this approach was explored for its potential to provide information on the local hydrological and depositional history at the site, forming the basis for a regional palaeohydrological analysis. A 726‐year ring‐width chronology was developed and assigned an absolute age of 7233–6508 cal a BP (5284–4559 BC) through cross‐dating with German bog‐pine chronologies, whereas two short additional records of older ages were radiocarbon dated. Registration of growth positions of individual trees allowed assessment of the spatial dynamics of the pine population in response to hydrological changes and peatland ontogeny. Annually resolved growth variability patterns in the pine population reveal several establishment and degeneration phases, probably reflecting fluctuations in bog‐surface wetness. A major establishment phase at 7200–6900 cal a BP reflects the onset of a period of lowered groundwater level, also indicated by increased peat humification, and a development consistent with regional temperature and lake level reconstructions revealed from other proxies. This study demonstrates that subfossil bog‐pine populations may provide annually to decadally resolved reconstructions of local groundwater variability, which are highly relevant in a long‐term palaeoclimatic context. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Double trouble: subsidence and CO<Subscript>2</Subscript> respiration due to 1,000 years of Dutch coastal peatlands cultivation

Coastal plains are amongst the most densely populated areas in the world. Many coastal peatlands are drained to create arable land. This is not without consequences; physical compaction of peat and its degradation by oxidation lead to subsidence, and oxidation also leads to emissions of carbon dioxide (CO₂). This study complements existing studies by quantifying total land subsidence and associated CO₂ respiration over the past millennium in the Dutch coastal peatlands, to gain insight into the consequences of cultivating coastal peatlands over longer timescales. Results show that the peat volume loss was 19.8 km³, which lowered the Dutch coastal plain by 1.9 m on average, bringing most of it below sea level. At least 66 % of the volume reduction is the result of drainage, and 34 % was caused by the excavation and subsequent combustion of peat. The associated CO₂ respiration is equivalent to a global atmospheric CO₂ concentration increase of ~0.39 ppmv. Cultivation of coastal peatlands can turn a carbon sink into a carbon source. If the path taken by the Dutch would be followed worldwide, there will be double trouble: globally significant carbon emissions and increased flood risk in a globally important human habitat. The effects would be larger than the historic ones because most of the cumulative Dutch subsidence and peat loss was accomplished with much less efficient techniques than those available now.