Varve Types
Aquatische varven zijn beschreven vanuit vele omgevingen in meren en de zee, maar ze vallen allemaal in een van de drie klassen (Zolitschka et al., 2015; Schimmelmann et al., 2016). Clastische varven bestaan gewoonlijk uit laminaten van fijn slib en kleiachtig sediment dat uit suspensie wordt afgezet tijdens perioden van beperkte toevoer van water en sediment, en perioden van verminderde distributieprocessen in het waterlichaam. Grove slib – en zandlagen worden afgezet als reactie op overvloedige instroom en krachtige circulatie in het waterlichaam (Fig. 2; Desloges and Gilbert, 1994; Lamoreux, 2000; Moore et al., 2001; Zolitschka, 1996). Gewoonlijk kunnen deze coupletten niet worden onderscheiden in verse monsters van nat sediment, maar bij het drogen krijgen het zand en het grove slib een lichte toon, terwijl de hydrofiele klei vochtig en donker blijft. Aldus, met zorgvuldige aandacht tijdens het drogen, worden clastic varves zonder de moeilijkheid onderscheiden door oog (vijg. 1A en B), en fotografische records zijn normaal gesproken het beste voor analyse van dikke varven, terwijl dunne secties vaak worden gebruikt voor submillimeter-formaat varven.
Fig. 2. Dunne secties onder microscoop onthullen de microtextuur van de verschillende varve types. Clastische varven (links) uit Lake C2 (Arctic Canada) onder gepolariseerd licht, tonen heldere laminae met grove minerogene materie veroorzaakt door overstromingen in de zomer en donkerder fijnkorrelige winter laminae. Endogene varven (Midden) uit het Lazduny – meer (Polen) vertonen heldere laminaten bestaande uit calcietprecipitaten die de zomer vertegenwoordigen en organische varven (rechts) uit het Kallio-Kourujärvi-meer (Finland) vertonen opeenvolging van biogene materie afkomstig van autochtone productie in de zomer (heldere laminaten) tot donker, fijn, goed afgebroken organisch materiaal dat zich in de winter ophoopt.
(links) Varve Image Portal http://pastglobalchanges.org/ini/end-aff/varves-wg/varves-image-library/3935-lake-c2 referentie: Zolitschka, B. (1996). Recente sedimentatie in een hoog Arctisch meer, noordelijk Ellesmere Island, Canada. Tijdschrift voor Paleolimnologie 16, 169-186; (middle) Varve Image Portal http://pastglobalchanges.org/ini/end-aff/varves-wg/varves-image-library/3934-lake-lazduny Tylmann, W., Enters, D., Kinder, M., Moska, P., Ohlendorf, C., Poręba, G., Zolitschka, B. (2013b). Meerdere datering van varved sedimenten uit Lake Łazduny, Noord-Polen: naar een verbeterde chronologie voor de laatste 150 jaar. Quaternaire geochronologie 15, 98-107; (rechts) Afbeelding door de auteur gewijzigd uit Saarni, S., Saarinen, T., Lensu, A. (2015). Organische lacustrine sediment variëert als indicatoren van eerdere neerslag veranderingen: een 3.000-jaar klimaat record van Central Finlad. Journal of Paleolimnology 53, 401-413.
de afzetting van fijne en grove korrelige lagen in een clastische varve wordt versterkt door processen in het waterlichaam. In meren die een instroom met sediment ervaren, leveren troebelheidstromingen efficiënt uitbarstingen van sediment af die bijna onmiddellijk als gesorteerde bedden worden afgezet, en dus worden verschillende lagen geassocieerd met elke, vaak dagelijkse, gebeurtenis. Complexe varves vormen zich meestal op deze manier. De slibige zandlagen binnen de donkere winterkleilagen afgebeeld in Fig. 1B het resultaat van de inval van intense herfst – en winterstormen vanuit de Stille Oceaan in de bergen. Sneeuwmelt vermeerderd met warme regen genereert grote overstromingen die uitbarstingen van grovere sediment leveren aan het meer, waar troebelheid stromingen efficiënt transporteren naar de bodem van het meer. De fijnkorrelige laminae worden afgezet van het bezinken door de waterkolom. Clastische varven zijn typisch in proglaciale en periglaciale omstandigheden in polaire en alpiene regio ‘ s (Zolitschka et al., 2015) en worden ook gevonden in polaire mariene omgevingen (bijv. Weddel Sea; Weber et al., 2011).
endogene varven ontstaan als gevolg van chemische precipitatie van authigene mineralen. Zij omvatten evaporitische endogene mineralen die zich onder droge of semi-aride omstandigheden vormen (Fig. 1c; Prasad et al., 2004; Zolitschka, 2007). Sterke verdamping verhoogt het zoutgehalte en de pH, wat leidt tot precipitatie van specifieke mineralen zodra de oplosbaarheid wordt overschreden. Dergelijke mineralen zijn bijvoorbeeld aragoniet, gips en haliet. Endogene varven komen ook voor in de meren in het midden van de breedtegraden, waar ze ontstaan als gevolg van de seizoensgebonden neerslag van zouten, met name calciumcarbonaat, uit een oververzadigde oplossing die in de zomer ontstaat wanneer de watertemperatuur hoog is of wanneer de opname van kooldioxide door aquatische vegetatie het grootst is (Fig. 1D; Tylmann et al., 2013b; Brauer et al., 2008b). Grof fijnstofcarbonaat bezinkt normaal gesproken door de waterkolom en wordt zo snel begraven dat het meeste niet wordt opgelost in het onder verzadigde koude water diep in deze meren. In de winter is het hele meer voldoende koud dat carbonaat niet neerslaat, en zelfs een kleine hoeveelheid terreigeen sediment produceert een kenmerkende lamina om een varve te vormen (Fig. 2).
biogene varven vormen zich als gevolg van de seizoenscyclus van biogene productie en depositie afkomstig van land (bv. pollen, plantenresten, humuszuren en fulvinezuur) of afkomstig uit het waterlichaam zelf, zoals bloeien van diatomeeën of andere waterorganismen (Baier et al., 2004; Chu et al., 2008; Nakagawa and Suigetsu 2006 Project members, 2014; Saarni et al., 2015). Biogene varve type wordt gevonden in mariene omgevingen en uit meren, waar de afzetting van diatomee frustrules na de voorjaarsbloei wordt gevolgd door de afzetting van goed afgebroken plant detritus, minerogene componenten en vaak metaalsulfiden (Fig. 1E en 2; Saarni et al., 2015; Schimmelmann et al., 2016; Zolitschka et al., 2015). Biogene varven vormen zich in bassins met anoxisch bodemwater dat de vorming van een benthos verhindert dat varven bioturbeert en vernietigt terwijl ze zich vormen. Anoxie vertraagt ook het verval van organische koolstof die de kenmerkende lamina in sommige biogene varven kan vormen. Lacustrine biogene varven worden meestal gevonden in gematigde klimatologische omstandigheden (Zolitschka et al., 2015) hoewel er weinig biogene Varve-records zijn gemeld van boreal (Saarni et al., 2015; Støren en Dahl, 2012) en ook arctische omstandigheden (Chutko en Lamoreux, 2009). In het mariene milieu worden biogene varven diverger gevonden van hoge naar lage breedtegraden, met kiezelwieren als een van de belangrijkste bestanddelen (Schimmelmann et al., 2016).
gemengde varven bestaan uit ten minste twee componenten van de drie voorgaande varve-typen (Fig. 1F en G). Klimatologische en geologische omgevingen veroorzaken seizoensgebonden veranderingen in het beschikbare materiaal, wat leidt tot een opeenvolging van verschillende sedimentsamenstelling en zo komen drie eerder beschreven varvetypes zelden voor als zuivere eindleden, maar vaak als gemengde varven. In de boreale zone met sneeuwrijke winters en warme zomers wordt de clastic laminae veroorzaakt door episodisch smelten van sneeuw (Ojala et al., 2013; Saarni et al., 2016) terwijl in lagere breedtegraden minerogene laminae vaak voorkomen als gevolg van het regenseizoen (Hughen et al., 1996) of seizoensgebonden voorkomen van Eolische activiteit zoals passaatwinden (Chu et al., 2009). De biogene component wordt opgebouwd tijdens algenbloei en groeiseizoen als gevolg van autochtone en allochtone productie. In gematigd klimaat kunnen biogene varven met endogene minerogene component ontstaan als gevolg van verzadiging van calciet dat afkomstig is uit het stroomgebied. Een grote verscheidenheid aan gemengde varven worden vaak gevonden in mariene en lacustrine omgevingen (Schimmelmann et al., 2016; Zolitschka et al., 2015).
biogene en endogene processen hebben meer kans om eenvoudige varven te vormen omdat ze gewoonlijk slechts één keer per jaar voorkomen, terwijl processen die verband houden met de depositie van clastisch sediment vaak van kortere duur zijn en vaker voorkomen. Als gevolg van complexere omstandigheden in het mariene milieu, kunnen mariene varven bestaan uit meer variabele opeenvolging met meerdere seizoensgebonden laminae (Schimmelmann et al., 2016). De varve dikte varieert grotendeels afhankelijk van de sedimentaire omgeving. De gemiddelde varve dikte is over het algemeen in een schaal van enkele millimeters per jaar variërend van minder dan een millimeter per jaar tot centimeters per jaar in beide mariene (Schimmelmann et al., 2016) en lacustrine omgevingen (Ojala et al., 2012). De afbeeldingen van meer dan 50 verschillende varve-records uit mariene en lacustrine-omgevingen van over de hele wereld zijn beschikbaar op Varve Image Portal http://pastglobalchanges.org/ini/end-aff/varves-wg/varves-image-library (Zolitschka, 2018b).