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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-98801
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2019/9880/


A seismic approach to classify carbonate contourite drifts aroundactive isolated carbonate platforms (Bahamas, Maldives) and its significance for the reconstruction of paleo-currents

Ein seismischer Ansatz um karbonatische Konturit-Drifts im Bereich von aktiven isolierten Karbonat-Plattformen (Bahamas, Malediven) zu klassifizieren und ihre Bedeutung für die Rekonstruktion von Paleo-Strömungen

Paulat, Lars Marco

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SWD-Schlagwörter: Konturit , Drift <Fliessgewässer> , Seismik , Hydroakustik , Bahamas , Malediven , Atlantischer Ozean , Sedimenttransport , Meeressediment
Freie Schlagwörter (Deutsch): Karbonatplattform , Moat Geometrie , Konturit-Drift , Boden-Strömung , Paläo-Strömung
Freie Schlagwörter (Englisch): carbonate platform , contourite drift , moat geometry , bottom current , palaeo current
Basisklassifikation: 38.72 , 38.16 , 38.90 , 38.41 , 38.48
Institut: Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Geowissenschaften
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Betzler, Christian (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 03.07.2019
Erstellungsjahr: 2019
Publikationsdatum: 05.08.2019
Kurzfassung auf Englisch: The interaction between bottom currents, platform-derived particles, and the bathymetric
framework of isolated carbonate platforms can result in complex current-controlled depositional patterns, which are not entirely understood. The continuous supply and usually local deposition of carbonate particles around platforms, combined with the natural variations in the hydrodynamic regime at various depths, contribute significantly to the heterogeneity of carbonate contourite drifts. This thesis sheds light on the interplay between bottom currents and isolated carbonate platforms in two representative study areas. Moreover, this study presents a classification of carbonate contourite (sediment) drifts related to the architecture and sediment distribution of carbonate platforms based on seismic datasets, as well as the identification of the main driving mechanisms and depositional architecture. Two realms of isolated carbonate platforms were studied, which are located in the Bahamian and Maldivian archipelagos. Both are influenced by
major ocean current systems, which were investigated to understand their effects on the
depositional patterns. The study areas were targeted by geophysical methods during two scientific cruises, which produced dense grids of high-resolution seismic datasets, allowing new insights to be gained into the sedimentary dynamics of both archipelagos. To achieve the main objectives seismic and hydroacoustic datasets around isolated carbonate platforms were compiled and analyzed, combined with lithostratigraphic and chronological borehole data from multiple sites of the IODP expedition 359 and the ODP Site 1006. (Re-)Interpretation of multichannel seismic cross sections, subordinated echosounder sub-bottom profiling and bathymetric data as well as former inventory data revealed the history of oceanographic processes resulting in various geomorphologies of contourite drifts. The seismic data emphasize the diversity of the sedimentation pattern developed under the influence of long-term bottom current activity.

Both archipelagos are occupied by sheeted, mounded, and platform-edge drifts, with their associated drift-related features, which are produced by several different mechanisms. These mechanisms include variable current velocities, off-bank transport and subsidence, as well as erosion and redeposition of carbonate particles by contour currents. Buried and unburied contourite drifts and moats indicate that sedimentation has been controlled by bottom currents since the Middle Miocene in the investigated areas. The changes in the depositional patterns can be partly related to major oceanographic current system, thus recording significant developments in the global climate system. In areas influenced by high-fluctuating currents, an interplay occurs
between erosional and depositional processes, resulting in complex seismic facies patterns with variable contourite drift migration, as well as variations in slopal morphology and moat geometry. Moreover, major aggrading contourite drift bodies may accumulate in areas with lower current variability.

Overall, this study highlights the interplay of bottom current activity and bathymetric features on different scales and their role in shaping carbonate contourite drifts and carbonate contourite depositional systems using various examples. The results of this thesis help to develop a conceptual model for carbonate contourite drifts by determining their geometry and the mechanisms involved for drift development and related features on two isolated carbonate platforms. In addition, the paleoceanographic history of the influence of bottom currents in both areas is advanced and it is clearly shown that contour currents are an undervalued depositional mechanism around isolated carbonate platforms. The influence of interactive processes on the depositional patterns in these settings allows a classification system to be developed for carbonate contourite drifts around isolated carbonate platforms. The classification of contourite drifts is a significant step in understanding the role of bottom currents for shaping the depositional patterns of isolated carbonate platforms, while the decryption of the geometry and current-related features of contourite drifts provides a valuable geological linkage for revealing paleoceanographic information.
Kurzfassung auf Deutsch: Die Interaktion von Bodenströmungen mit biogenen Komponenten des marinen Karbonatsystems und mit den vorherrschenden topographischen Gegebenheiten von isolierten Karbonatplattformen können zu einem überaus komplexen strömungskontrollierten Ablagerungsmuster führen, das noch nicht vollständig verstanden ist. Die beständige Produktion und Ablagerung von karbonatischen Komponenten im Bereich der Plattformen in Verbindung mit den fortwährenden natürlichen Änderungen des hydrodynamischen Milieus in unterschiedlichen Tiefen lassen heterogene karbonatische Konturit-Drifts entstehen.
Diese Arbeit trägt dazu bei, das Zusammenspiel zwischen Bodenströmungen und isolierten Karbonatplattformen in zwei repräsentativen Gebieten besser zu verstehen. Darüber hinaus präsentiert diese Studie eine Klassifikation von karbonatischen Konturit-Drifts (Sediment-Drifts) hinsichtlich der Architektur und Sedimentverteilung basierend auf seismischen Datensätzen. Es werden zudem die dahinterstehenden Prozesse sowie die Sedimentarchitektur innerhalb der Konturit-Drifts untersucht. Zwei Arbeitsgebiete wurden untersucht, die Teile der Inselgruppen der Bahamas und der Malediven umfassen. Sie liegen im Einflussbereich von wichtigen Strömungssystemen der Weltmeere, die untersucht wurden um den Effekt auf das Ablagerungsmuster zu verstehen. Die Forschungsgebiete wurden mit geophysikalischen Methoden beprobt, welches ein dichtes Netz von hochauflösenden seismischen Daten erschuf, das neue Einsichten der Sedimentdynamik beider Archipele erlaubt. Die seismischen und hydroakustischen Datensätze von zwei wissenschaftlichen Forschungsfahrten sind, unter Anwendung lithostratigraphischer und chronologischer Daten von Bohrungen der IODP-Expedition 359 und des ODP-Bohrloches 1006, zusammengefügt und analysiert worden. Eine (Neu-) Interpretation von seismischen Mehrkanal-Profilen und Sediment-Echolot-, so wie bathymetrischen Daten enthüllten die Geschichte der ozeanographischen Prozesse, die zu den verschiedenartigen Geomorphologien der Konturit-Drifts beitragen. Die seismischen Daten betonen die Diversität der Sedimentationsmuster, die sich unter dem Einfluss der langanhaltenden Bodenströmungen entwickelten.

Beide Inselgruppen zeigen sogenannte Schicht-‚ gewölbte Drifts und „platform-edge“ Drifts, sowie assoziierte Merkmale, die durch unterschiedliche Mechanismen erzeugt werden. Hierzu zählen variable Strömungsgeschwindigkeiten, unterschiedliche Transportwege der karbonatischen Partikel und die Subsidenz, so wie Erosion und erneute Ablagerung der Partikel durch Kontur- Strömungen. Versunkene und unverschüttete Konturit-Drifts und deren Strömungskanäle weisen darauf hin, dass die Sedimentation in den untersuchten Gebieten seit dem Mittleren Miozän durch Bodenströmungen kontrolliert wurde. Zudem kann die Veränderung im Ablagerungsmuster teilweise wichtigen Strömungsänderungen in den Ozeanen zugeordnet werden, die eine wichtige Komponente im globalen Klimasystem darstellen. In variablen strömungsbeeinflussten Gebieten werden unter einem Wechselspiel von Erosions- und Ablagerungs-Prozessen komplexe Muster der seismischen Fazies erzeugt, wie zum Beispiel dynamische Migration der Konturit-Drifts und Variationen der Hang- und Strömungskanal-Geometrie. Des Weiteren können mächtige Konturit- Drift-Körper in Gebieten mit niedriger Strömungsvariabilität akkumulieren.

Insgesamt erweitert diese Arbeit das Wissen um das Zusammenspiel von der Bodenströmungs- Aktivität und bathymetrischen Beschaffenheiten unterschiedlicher Größe und belegt ihre Rolle bei der Modellierung karbonatischer Konturit-Drifts und karbonatischen Konturit- Ablagerungssystemen durch mehrere Beispiele. Die Ergebnisse dieser Studie helfen durch Bestimmung der Geometrie und Mechanismen der Konturit-Drift-Entwicklung und ihrer zugehörigen Merkmale ein konzeptionelles Modell von karbonatischen Konturit-Drifts zu entwickeln. Zusätzlich ist die paläoozeanographische Vorgeschichte des Einflusses von Bodenströmungen in beiden Arbeitsgebieten erweitert worden und es wurde deutlich gezeigt, dass Kontur Strömungen ein unterschätzter Ablagerungsmechanismus an isolierten Karbonatplattformen ist. Der Einfluss der interaktiven Prozesse auf das Ablagerungsmuster in dieser Umgebung ermöglicht die Entwicklung einer Klassifikation von karbonatischen Konturit- Drifts im Bereich von isolierten Karbonatplattformen. Die Klassifikation von karbonatischen Konturit-Drifts ist ein wichtiger Schritt, um die Rolle von Bodenströmungen bei der Ausgestaltung der Ablagerungsmuster der isolierten Karbonatplattformen zu verstehen, während die Entschlüsselung der Geometrie und der strömungsbedingten Merkmale von Konturit-Drifts ein wertvolles geologisches Mittel beinhaltet um paläoozeanographische Informationen zu enthüllen.

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