Quantitative und Qualitative Sedimentanalyse

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1 Quantitative und Qualitative Sedimentanalyse
an Saumriffhängen im Golf von Aqaba (Jordanien - Nördliches Rotes Meer) Andrea Perl, John J.G. Reijmer, Wolf-Christian Dullo GEOMAR Forschungszentrum für angewandte marine Geowissenschaften, Kiel Guten Morgen, ich möchte mich kurz vorstellen, mein Name ist Andrea Perl. Im Rahmen meiner Diplomarbeit, habe ich mich mit der quantitativen und qualitativen Analyse von Riffsedimenten aus dem nördlichen Roten Meer beschäftigt.

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3 Marine Science Station
Geographische Lage Marine Science Station Touristic Camp Die Gebiete liegen im Golf von Aqaba am nordöstlichen Ende des Roten Meere das von Ufersaumriffen flankiert wird. Beprobt wurden zwei Vorriffzonen unweit der Hafenstadt Aqaba. Die Marine Science Station liegt 9 km, das Touristic Camp 11 km südlich des Stadtzentrums.

4 Untersuchungsbereiche: W W
Marine Science Station (Wadi Sharig) Touristic Camp (Saumriff) W W Die Abbildungen geben eine schematische Aufsicht der untersuchten Bereiche wider, in der die verschiedenen Blautöne die unterschiedlichen Tiefen andeuten. Im Westen schließt sich der Strand an. An der Marinen Science Station (linkes Bild) , an der 10 Sedimentproben in Wassertiefen zwischen 11 und 35 m genommenwurden, (in Rot eingezeichnet) beginnt ein Ufersaumriff das durch die Mündung eines Wadi streckenweise unterbrochen war. Dieser Bereich (Bereich X) stellt den ersten Korallenfels dar, hier hat sich eine ca. 3mtiefe Rinne in den Korallenfels eingeschnitten und der südliche Teil besteht wieder aus Korallenfels. Mit den Strichen ist eine Kante angedeutet, diese Flächen stellen Pfeiler aus Korallenfels dar. Nach Norden und Osten schließt sich ein Bereich an, der mit Lockersediment bedeckt ist. In dem zweiten Bereich der dem Touristic Camp vorgelagert ist (rechtes Bild), wurden in Wassertiefen zwischen 19 und 39 m insgesamt 7 Proben genommen. Untersucht wurden zwei 1m tiefe, mit Lockersedimentebedeckten Rinnen, die durch mit lebenden Korallen bewachsenen Fels fast gerade nach unten laufen.

5 Auswahlkriterien der Untersuchungsbereiche:
Untersuchung eines terrigen und eines karbonatisch beeinflußten Bereiches. Fragestellung und Ziele: 1.) Verhältnis zwischen terrigenen und karbonatischen Material 2.) Mechanismen des Sedimentexportes 3.) Sortierungsmechanismen Das Hauptziel meiner Arbeit war es herauszufinden welchen Einfluß der terrigene Eintrag auf die Sedimentzusammensetzung hat und welche Transportmechanismen in einem Riffsystem herrschen. Zur Verdeutlichung wurden zwei Gebiete ausgesucht, die sich in ihrem terrigenen Eintrag qualitativ unterscheiden.

6 am Hang befestigte Eimer fungieren
Methodik am Hang befestigte Eimer fungieren als Sedimentfallen Auf diesem Bild sind die Rinnen, die die Riffe durchziehen, gut zu erkennen. Im Vordergrund lebende Korallenstöcke im Hintergrund mit dem Pfeil gekennzeichnet ein Eimer, der als Sedimentfalle fungierte. Die in den Rinnen fest installierten Eimer wurden nach einem Jahr geborgen, und bearbeitet.

7 Gesamtkorngrößenverteilung
Als erstes wurden sie getrocknet und nach Korngrößen getrennt. In dem Diagrammm ist die prozentuale Fraktionsgewichtsverteilung der Sedimente dargestellt. Auf der linken Seite die Verteilung der Marinen Science Station, auf der rechten Seite die des Touristic Camp. Deutlich zu sehen sind die Unterschiede in der Korngrößensortierung. Die Sedimente der Marinen Science Station weisen eine gute Korngrößensortierung auf in der die Fraktion µm den überwiegenden Anteil am Sediment stellt. Die Sedimente des Touristic Camp hingegen weisen eine schlechtere Korngrößensortierung auf, die Fraktionen >1000µm bis 250µm sind prozentual deutlich stärker vertreten als an der Marine Science Station. Im weiteren wurden die Fraktionen >1000µm bis 250µm genauer untersucht. Es wurde jeweils eine repräsentative Menge des Sedimentes ausgewertet in dem sie gezählt und klassifiziert wurde.

8 Korngrößensortierung:
Deutliche Unterschiede in der Korngrößensortierung Gute Korngrößensortierung Fraktion µm stellt größten Anteil am Gesamtsediment Marine Science Station Schlechte Korngrößensortierung Fraktion > µm stellt größten Anteil am Gesamtsediment Touristic Camp

9 Gesamtkorngrößenverteilung:
Deutliche Unterschiede in der Korngrößensortierung Gute Korngrößensortierung Fraktion µm stellt größten Anteil am Gesamtsediment Marine Science Station Schlechte Korngrößensortierung Fraktion > µm stellt größten Anteil am Gesamtsediment Touristic Camp

10 Mollusken Foraminiferen
Terrigene : Quarz-, Glimmer-, Feldspatkörnchen dolom. Karbonate Biogene: Mollusken Foraminiferen Echinodermen Crustaceen Anneliden Bryozoen Spiculae Sediment- komponenten Organische Komponenten: Holz- und Faserstücke Aufarbeitung der Biogene: Schalenbruch Korallenbruch Bioklasten Grob werden die Sedimente in externe (lineke Seite) und interne Komponenten (rechte Seite) unterschieden. Die externen Komponenten bestehen aus Quarz-, Glimmer und Feldspatkörnchen, dolomitisierten Karbonaten und organischem Material. Die siliziklasteischen Terrigene stammen aus den am Golf anstehenden Gebirgen, die dolomitisierten Karbonate stammen von den am Ufer anstehenden pleistozänen Riffterrassen. Bei den organischen Komponenten handelt es sich um festländische pflanzliche Holz und Faserstücke. Die internen Komponenten bestehen aus den Biogenen und deren karbonatischen Aufarbeitungskomponenten. Bei den Biogenen handelt es sich um eine reiche benthische, inkrustierende und planktische Riffgemeinschaft, von Mollusken Echinodermen, Foraminiferen, Crustaceen, Anneliden, Bryozoen und Schwämmen. Bei den Aufarbeitungskomponenten werden Schalenbruch und Bioklasten unterschieden, da die Transportmechansimen untersuchte werden sollten und die Bioklasten das noch weiter zerkleinerte Biogene Material war, das jedoch keiner Gruppe mehr zugeordnet werden konnte.

11 Marine Science Station: Sedimentzusammensetzungen gegen die Tiefe
Wie die unterschiedlichen Komponenten am Aufbau des Sedimentes beteiligt sind zeigt das Diagramm: Als erstes die Sedimente im Bereich der Marine Science Station: Auf den ersten Blick läßt sich schon erkennen, daß die organischen und die siliziklastischen Komponenten in Rot und Braun dominieren. Im Durchschnitt bestehen die Sedimente zu 3/4 aus den Terrigenen. Die Extraklasten in Rosa und der Korallenbruch in hellblau sind mit 2-5 % kaum am Sedimentaufbau beteiligt. Rd.. 1/3 des Sedimentes bestehen aus den Bioklasten in dunkelblau, dem Schalenbruch in grün und den Biogenen in grau. Ein genauere Untersuchung der Foraminiferen ergab eine rifftypischen Flachwasserforaminferenassoziation wie sie schon von Gabrie und Montaggioni beschrieb wurde. In einigen Proben stellten sie die einzigen rifftypischen Komponenten dar.

12 Marine Science Station Sedimentzusammensetzung
1.) Das Verhältnis zwischen dem terrigenen Eintrag zu dem intern produziertem Material beträgt 3:1. 1.) Die Sedimente bestehen zu 50-80% aus Terrigenen. 2.) Bioklasten und Schalenbruch spielen mit 5-10% eine untergeordnete Rolle. 3.) Der für das Riff typische Korallenbruch ist mit 0-5% kaum am Sedimentaufbau beteiligt. 4.) Foraminiferen und Mollusken sind zum Teil einzige rifftypische Komponenten.

13 Sedimentzusammensetzung gegen die Tiefe
Touristic Camp: Sedimentzusammensetzung gegen die Tiefe Betrachtet man die Zusammensetzung der Sedimente im Bereich des Touristic Camp, so stellt man eine deutliche Veränderung fest. Die Komponentengruppen sind prozentual viel gleichmäßiger am Aufbau des Sedimentes beteiligt als an der Marine Science Station. Die Zusammensetzung der Sedimente wird hier von den internen Karbonaten wie dem Korallenbruch 20%, den Bioklasten 20%, den Biogenen und dem Schalenbruch mit 30% bestimmt Die siliziklastischen Komponenten sind nur noch mit 2 bis 10% eine eher unbedeutende Komponentengruppe geworden. Trotzdem stellt die Gruppe der Terrigene wegen der dolomitisierten Karbonate mit bis zu 40% einen größeren Beitrag zur Sedimentzusammensetzung. Das Verhältnis externe zu interne Komponenten dreht sich also um. Sortierungsmechanismen sind auch hier nicht zu erkennen, da trotz prozentualen Schwankungen alle Komponenten im System bleiben. Die Vergesellschaftungen der Foraminiferen sind mit der der Marine Science Station nicht vergleichbar. Es überwiegt der Anteil der Rotaliiden Aufgrund der Komponentenzusammensetzung sowie der Korngrößensortierung konnten drei Fazies unterschieden werden.

14 Sedimentzusammensetzung
Touristic Camp Sedimentzusammensetzung 1.) Das Verhältnis zwischen dem terrigenen Eintrag zu dem intern produzierten Material beträgt 1:3. 2.) Die Sedimente setzen sich gleichmäßig aus den unter- schiedlichen Komponentengruppen zusammen. 3.) Bioklasten und Schalenbruch sind mit 10-20% am Sedimentaufbau beteiligt. 4.) Der für das Riff typische Korallenbruch ist mit 15-20% am Sedimentaufbau beteiligt. 5.) Foraminiferen und Mollusken sind mit je 5-10% am Sedimentaufbau beteiligt.

15 -------- Marine Science Station Touristic Camp
Terrigene Feinsandfazies Fazies 1 Grobkörnige Korallenbruch-Mollusken-Foraminiferen-Fazies Marine Science Station Fazies 3 Fazies 2 Touristic Camp Mittelkörnige Korallenbruch-Mollusken-Foraminiferen-Sandfazies Die Sedimente der Marine Science Station werden durch zwei Fazies, der Terrigenen Feinsansfazies und Der Mittelkörnigen Korallenbruch Mollusken- Foraminiferen-Sandfazies. die Sedimente des Touristic Camp durch eine Fazies , der Grobkörnigen Korallenbruch-Mollusken-Foraminiferen-Fazies charakterisiert.

16 Die Korngrößenverteilung der ausgezählten Fraktionen
Ein Kriterium war wie gesagt die Korngrößenverteilung, bzw. die Korngrößensortierungder Sedimente: Das Diagramm zeigt die prozentualen Anteile die die Fraktionen am Sedimnet haben. Es wird deutlich, das fauies 1 den besten Sortierungsgrad Fazies 3 den schlechtesten Sortierungsgrad besitz. . D. H. die kleineren Fraktionen nehmen prozentual gesehen am Sedimentaufbau ab, die größeren zu. Das weitere Kriterium waren die überwiegenden Komponenten die das Sediment aufbauten.

17 Fazies 1 relevante Komponenten
Bei der Fazis 1 sind es die Terrigene wie Siliziklastika und organische Holz und Faserstücke. Streupräparat: Dies ist auf der rechten Seite im Streupräparat hut zu erkennen. Zwischen den Quarz-, Feldspat-, Glimmerkörnchen sieht man vereinzelt Foraminiferen. (ZEIGEN) Die Fazies kann man auch als Übergangsfazies vom Wadi zum Riff bezeichnen.

18 Fazies 2 relevante Komponenten
Die Komponenten die, die Fazies 2 charakterisieren sind die Terrigenen (bzw. Siliziklastika) , die Bioklasten (dunkelblau), der Schalenbruch (grün), sowie die Mollusken (gelb) und die Foraminiferen (grau). Auch hier sieht man noch den deutlichen terrigenen Einfluß, jedoch sind die karbonatischen Komponenten weitaus stärker am Sedimentaufbau beteiligt als in den Sedimenten der Fazies 2. Sie ist für den Bereich charakteristisch der vom Wadie weiter weg gelegen ist.

19 Fazies 3 relevante Komponenten
Die Fazies 3 relevanten Komponenten sind ausschließlich karbonatische Komponenten. Sie bestehen aus dem Korallenbruch, den Bioklasten, dem Schalenbruch, den Extraklasten und den Biogenen Mollusken und Foraminiferen. Mit den Extraklasten sind die Kompoenenten bezeichnet worden die von den am Ufer anstehenden dolomitisierten pleistozänen Riffen stammen. Diese Fazies charakterisiert beide untersuchten Rinnen im Bereich des Touristic Camp und spiegelt das Environment Riff in vollen Zügen wieder. Wie schon erwähnt wurden die Foraminiferenvergesellschaftungen genauer untersucht:

20 Textulariina Miliolina Globigerina Rotaliina
Das Ergebnis war eine typische Flachwasser Foraminiferenvergesellschaftung, die sich aus Rotaliiden, Miliolinen, Textulariern und Globigerinen zusammensetzte. Globigerina Rotaliina

21 Marine Science Station
Dreiecksdiagramm über die Zusammensetzung der benthischen Foraminiferenvergesellschaftung Miliolina Marine Science Station Touristic Camp Im Dreiecksdiagramm sind die Zusammensetzungen dasgestellt. Rote Punkte Marinen Science Station blaue Punkte Touristic Camp Deutlich zu sehen sind die Unterschiede im Bereich der Miliolinen und Rotaliienen. In den Sedimentenn der MSS dominieren die Miliolinen, in den Sedimenten des TC die Rotaliinen. Bei den Textulariern war kein deutlicher Unterschied zu erkennen. Rotaliina Textulariina

22 Schlußfolgerungen Marine Science Station:
- Ein deutlicher terrigener Eintrag durch den Wadi Sharig, dadurch verringertes Saumriffwachstum. - Unterscheidung von zwei Fazies. - Die gute Korngrößensortierung ist abhängig vom terrigenen Eintrag. - Das Environment Riff spiegelt sich z.T. nur in der benthischen Flachwasserforaminiferenvergesellschaftung wider. Komme ich zu den Schlußfolgerungen, die die Analyse der Sedimente ergab: Als erstes Marine Science Station Die Nähe des Wadi Sharig ist in den Sedimenten deutlich durch den prozentualen großen Anteil der Siliziklastischen Komponenten wiederzuerkennen. Das verringerte Riffwachstum läßt sich so erklären. Es konnten aufgrund der Korngrößensortierung und der Komponentenzusammensetzung zwei Fazies unterschieden werden, die man auch als Übergangsfazies von Wadi zum Riff bezeichnenkann. Die gute Korngrößensortierung läßt sich durch den terrigenen Eintrag der siliziklastischen Komponenten erklären Und das Environment Riff spiegelt sich zum Teil nur in benthischenFlachwasserforaminiferenvergesellschaftung wieder.

23 Schlußfolgerungen Touristic Camp:
- Hoher festländischer Eintrag an dolomitisierten Riffmaterial aus dem Hinterland hat keine negativen Auswirkungen auf das Riffwachstum. - Kein Unterschied zwischen den untersuchten Rinnen. - Schlechte Korngrößensortierung durch den hohen Anteil karbonatischer Komponenten. - Die benthische Foraminiferenassoziation ist abhängig von der Art des importierten Eintrages, da Unterschiede in der Vergesellschaftung bestehen. Die Analyse der Sedimente die im Bereich des Touristic Camp genommenwurden, ergab folgende Schlußfolerungen: erstens kann auch hier ein terrigener Eintrag festgestellt werden, der sich auf den ersten Blick (im Unterschied zur MSS) nicht sofort ergebt. Da dieser keine negativen Auswirkungen auf das Wachstum des Riffes hat. Zweites gibt es keinen Unterschied in der Sedimentzusammensetzung der bei den untersuchten Rinnen, was aus eine typischeSedimentzusammensetzung deutet. drittens kann man die schlechte Korngrößensortierung durch den hohen Anteil karbonatischer Komponenten erklären und viertens ist die benthische Foraminiferenvergesellschaftung abhängig von der Art des importierten Materials, da Unterschiede in der Vergesellschaftung festgestellt wurden.

24 Zusammenfassung: 1. Riffwachstum ist abhängig von der Art des terrigenen Eintrages und weniger von der Menge des Eintrages. 2. Keine erkennbaren Sortierungsmechanismen der Sedimente mit der Tiefe, da alle Komponentengruppen durchgängig vertreten sind.

25 - 3. Foraminiferen und Mollusken sind aufgrund ihres
durchgehenden Auftreten gute Environmentanzeiger. 4. In Bereich der Marine Science Station Dominanz der Milioliden, am Touristic Camp Dominanz der Rotaliiden.

26 Globigerina

27 Miliolina

28 Rotaliina

29 Textulariina