The long-term development of cold-water coral mounds in the NE-Atlantic [Elektronische Ressource] / Markus Hermann Eisele

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The long-term development of cold-water coral mounds in the NE-Atlantic Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Naturwissenschaften Dr. rer. nat. im Fachbereich 5 (Geowissenschaften) an der Universität Bremen Markus Hermann Eisele Bremen, 24.06.2010 ERKLÄRUNG Name: Markus Eisele Datum: 24. Juni 2010 Anschrift: Celler Str. 47, 28205 Bremen Hiermit versichere ich, dass ich 1. die Arbeit ohne unerlaubte fremde Hilfe angefertigt habe, 2. keine anderen als die von mir angegebenen Quellen und Hilfsmittel benutzt habe und 3. die den benutzten Werken wörtlich oder inhaltlich entnommen Stellen als solche kenntliche gemacht habe. Bremen, den ___________________________ (Unterschrift) „! ! !“ C. „Halte durch Geolog! Gib nicht auf, Geolog! Des Windes und der Sonne Bruder!“ S. Grebennikow Abstract 1 Abstract Cold-water corals are distributed all over the world’s oceans where they form a high variety of ecosystems depending on their specific environment. Some of the most prominent cold-water coral ecosystems are the so-called cold-water coral mounds, large build-ups reaching a lateral extension of up to 5 km and heights of up to 380 m. These cold-water coral mounds are mainly composed of fragments of cold-water corals - with Lophelia pertusa and Madrepora oculata being the most common species – and hemipelagic mud. Mound growth thereby is promoted by prospering cold-water coral thickets.

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• Publié le: 01 janvier 2010
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The long-term development of cold-water coral mounds in the NE-Atlantic

emischen Grades eines ng des akadzur ErlanguDissertation Naturwissenschaften Dr. rer. nat.n) afteim Fachbereich 5 (Geowissenschan der Universität Bremen Markus Hermann Eisele 06.2010 Bremen, 24.

Doktors der

ERKLÄRUNG Markus Eisele Name:24. Juni 2010 Datum: Celler Str. 47, 28205 Bremen Anschrift: Hiermit versichere ich, dass ich die Arbeit ohne unerlaubte fremde Hilfe angefertigt habe, 1. keine anderen als die von mir angegebenen Quellen und Hilfsmittel 2. benutzt habe und lich oder inhaltlich entnommen die den benutzten Werken wört3. acht habe. Stellen als solche kenntliche gem Bremen, den ___________________________ (Unterschrift)

3.

„ !

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C. 

„Halte durch Geolog!

Gib nicht auf, Geolog!

Des Windes und der Sonne Bruder!“

S. Grebennikow

1Abstract

Abstract

Cold-water corals are distributed all over the world’s oceans where they form a
high variety of ecosystems depending on their specific environment. Some of the
ater coral osystems are the so-called cold-wcnent cold-water coral emost promimounds, large build-ups reaching a lateral extension of up to 5 km and heights of
mposed of fragments -water coral mounds are mainly coup to 380 m. These coldof cold-water corals - with Lophelia pertusa and Madrepora oculata being the
hereby is Mound growth tmipelagic mud. most common species – and hepromoted by prospering cold-water coral thickets. These provide accommodation
space and a low-energy environment within the framework of the coral branches
mounds water column. This way that allow suspended material to settle from the -1, locally even higher. Hence it is h rates of ~ 30 cm kyrcan reach vertical growtowth, and therewith ly dependant on coral grobvious, that mound growth is direct ements to their environment. This means in turn, thatirecific requon their sp mound growth. nhe environment have a direct effect ochanges of tmound t influence factors thaThis study aims to unravel the environmental For this ate periods. global climdes and during differentgrowth in different latitu the East Atlantic margin werepurpose, two cold-water coral mounds alongselected: Galway Mound in the Belgica Mound Province in the Porcupine
Seabight on the Irish continental margin at ~51°N latitude and an unnamed coral
und Province on the Mauritanian margin at ~17°N. mound of the Banda Moed in a water depth of ~870 m. 100 m high and is locatund is aboutMoGalway Sediment cores collected from Galway Mound showed a consistent stratigraphy
ed by stable oxygen isotope and e mound top as indicaton mound flanks and thl s of coradeterminations revealed two periodelemental analyses. Absolute age wth that correspond to warm climatic periods, i.e. themound grogrowth or growth periods are ge (MIS) 7. The two nd Marine Isotope StaHolocene aseparated by a major hiatus that spans more than 250 kyr. This hiatus is
of a mass wasting event. assumed to be the resultal mound, an unnamed coral mound of the -latitude corAs an example for a lowBanda Mound Province off the Mauritania was studied for its long-term
a water depth of 450-550 m and t. The Banda Mounds are found in developmenreach heights of ~100 m. For this study, 20 fragments of Lophelia pertusa were
selected for U-series age determination in order to reconstruct mound growth
high resolution. history in a

2Abstract

Facing this large amount of samples a new, precise and fast method for U-

series age nductively determination on carbonates was developed using an ‘I

rupole Mass Spectrometer’ (ICP-QMS). This methodCoupled Plasma Quad

allows U-series analyses in less than 30 minutes per sample including chemical

preparation.

The obtained ages revealed three periods of intense coral growth and thus

coral growth periods 2-4. These mound growth during the relatively cool MIS

coincide with periods of enhanced primary productivity in the region and with a

palaeo-sea level between ~50-80 m below present sea level. It is concluded that

wards the oshelf and shelf-break ta shift of the high productivity zone from the

provided a high amount of food ing sea level lowstands deeper-living corals dur

opposes to massive vertical mound growth rates. This for the corals, which led

the observations from the Irish mounds, where ocean currents are the major

ctor for coral growth. Mound growth patterns, howevesteering far, largely

periodsd growth in Irish mounds with mounresemble the observations from the

of coral proliferation (Ireland: interglacial periods, Mauritania: glacial periods) and

of coral absence. n in periods non-deposition or erosio

3assungZusammenf

Zusammenfassung

in sämtlichen Weltmeeren verbreitet, wo sie eine dKaltwasserkorallen sin n den bestehendeVielzahl von Ökosystemen in Abhängigkeit zu nngungen ausbilden. Zu den hervorstechendsteUmweltbedihören die sogenannten Kaltwasserkorallen-Kaltwasserkorallenökosystemen gemounds, die eine laterale Ausdehnung von bis zu 5 km und Höhen von bis zu
ptsächlichallen- Mounds sind haun. Diese Kaltwasserkor380 m erreichen könnezusammengesetzt aus Fragmenten von Kaltwasserkorallen – wobei Lophelia
pertusa und Madrepora oculata die häufigsten Arten darstellen – und
Das Wachstum der Mounds wird dabei durch die hemipelagischem Schlamm. ausgedehnten Kaltwasserkorallendickichte vorangetrieben, die
wodurch u schaffen, tionsraum bilden und ein Niedrig-Energie MilieAkkommodasich in der Wassersäule schwebende Partikel ablagern. Auf diese Weise können
erreichen,die Mounds vertikale Wachstumsraten von ~30 cm pro 1000 Jahreachstum in direktem höher. Es ist offensichtlich, dass Mound-Wlokal sogarund damit mit deren ang mit dem Wachstum von Korallen stehtZusammenhet, dass Dies wiederum bedeut Umwelt. speziellen Anforderungen an ihreen Effekt auf das Wachstum der Mounds nderungen einen direktveräUmwelthaben. Die vorliegende Arbeit hat die Zielsetzung die Umweltfaktoren zu
dWachstum der Mounds in verschiedenen Breiten unsseln, die das entschlü ssen. Zu diesem Zweck wurden Klimastadien beeinflurschiedenerwährend ve ählt: Galway Mound invon Kaltwasserkorallen-Mounds ausgewzwei Vorkommen in der Porcupine Seabight am Irischen Provinz der Belgica Mound dn ~51°N und ein unbenannter Korallenmounand auf einer Breite voKontinentalrinnerhalb der Banda Mound Provinz am Mauretanischen Kontinentalhang auf
~17°N. Galway Mound ist ca. 100 m hoch und erstreckt sich über einen
nd zeigen Moutkerne von Galway m. SedimenWassertiefenbereich von ~770-870 Gipfel des liche Stratigraphie auf den Flanken sowie auf dem eine einheitMounds, die durch stabile Sauerstoffisotopen- und Elementanalysen belegt ist.
Korallenwachstums- usgeprägtegen zwei aAbsolute Altersbestimmungen bele Marinesdwachstumsphasen, die mit Warmzeiten (Holozän undbzw. Mounmsphasen sind von ndieren. Beide Wachstu7) korrespoIsotopen Stadium MIS spanne von mehr als eine Zeitrochen, dereinem ausgedehnten Hiatus unterb

4assungZusammenf

Resultat Hiatus das dass dieserren umfasst. Es wird angenommen,250.000 Jaheiner Hangsrutschung ist. Als Beispiel für die Langzeit-Entwicklung eines Korallenmounds in den
niedrigen Breiten wurde ein unbenannter Mound der Banda Mound Provinz
untersucht. Die Banda Mounds sind in einer Wassertiefe von 450-550 m
angesiedelt und erreichen Höhen von ca. 100 m. Insgesamt wurden 20
zur U-Serien Altersbestimmung Lophelia pertusaFragmente der Korallenart um in hoher Auflösung zu rekonstruieren. und-Wachst um das Moausgewählt,enmenge wurde eine neue, präzise und Im Angesicht dieser großen Prob thode der U-Serien Datierung an Karbonaten unter Einsatz einerschnelle MeCP-QMS) adrupole Mass Spectrometer‘ (IPlasma Qu‚Inductively Coupled ode ermöglicht U-Serien Analysen in weniger als 30Diese Methentwickelt. n Aufbereitung. chemischeMinuten pro Probe, einschließlich derum und ensive Phasen von KorallenwachstDie ermittelten Alter zeigen drei int. Diese d der relativ kalten MIS 2-4ndwachstum, währendamit Mour Region uktion in deen erhöhter Primärprodn mit PhasWachstumsphasen fallem heutigen m unter dePaläo-Meeresspiegel von ~50-80 und einem zusammen Niveau. Es wird angenommen, dass während des Meeresspiegeltiefstandes eine
Verlagerung der Hochproduktionszone vom Schelf und der Schelfkante hin zu
den tiefer lebenden Korallen stattgefunden hat, die zu einem erhöhten
nem massiven vertikalen Moundwachstum isomit zu eNahrungsangebot und Moundsden Irischenspiegelt sich ein bedeutender Unterschied zu führte. Hier aktor für steuerungsfwider, wo verstärkte Bodenströmungen als Haupt werden. Dennoch zeigen die Korallenwachstum angenommen Ähnlichkeiten auf. stumsmuster beider Moundregionen einigeMoundwachMoundwachstum findet nur zu Zeiten ausgedehnten Korallenwachstums statt
(Irland:gekennzeichnet durch die Ausbildung massiver Korallendickichten), während in Phasen ohne GlazialzeiteInterglazialzeiten, Mauretanien: Mounds stattfindet. Korallenwachstum Null-Sedimentation oder Erosion auf den

tent Table of con

ble of content aT

5

1..................................................................................................................AbstractZusammenfTable of contentassung......................................................................