Millennial-scale climatic and oceanographic variations in the north atlantic across marine isotope stages 21 5o 11. Insights from iodp site u1385

  1. Gloria María Martín García
Supervised by:
  1. José Abel Flores Villarejo Director
  2. Francisco Javier Sierro Sánchez Director

Defence university: Universidad de Salamanca

Year of defence: 2016

Committee:
  1. Julio M. Rodríguez Lázaro Chair
  2. María Ángeles Bárcena Pernía Secretary
  3. Montserrat Alonso García Committee member
Department:
  1. GEOLOGÍA

Type: Thesis

Teseo: 425486 DIALNET

Abstract

En esta tesis se reconstruyen las condiciones paleoceanográficas superficiales en el margen occidental ibérico mediante el análisis de las asociaciones de foraminíferos planctónicos de sedimentos procedentes del testigo IODP-U1385 (37º34.285´N, 10º7.562´W; 2585 m de profundidad). Los datos proporcionan un registro climático continuo y de alta resolución para los estadios isotópicos marinos (MIS) 21 a 11, ampliando el registro existente del margen ibérico hasta el noveno ciclo climático (867 ka). Se identifican oscilaciones en la temperatura del agua superficial a escala milenaria tanto durante los períodos interglaciales como los glaciales, pero las oscilaciones de mayor amplitud (>5 º C) suceden en los inicios y terminaciones glaciales. En todas las desglaciaciones del Pleistoceno medio se registraron eventos de extremando enfriamiento marcados por máximos en el porcentaje de Neogloboquadrina pachyderma sinistral, con valores altos de δ18O medido en foraminíferos planctónicos y mínimos en la relación Ca/Ti. Estos eventos de prominente enfriamiento de las aguas superficiales a lo largo del margen ibérico son el resultado de importantes reorganizaciones de la circulación en el Atlántico Norte, tanto a nivel de superficie como de aguas profundas, que tuvieron lugar como consecuencia del aporte de grandes cantidades de agua dulce al Atlántico Norte al inicio de las deglaciaciones. De hecho, la mayor parte de estos eventos fríos ocurrieron cuando la insolación de verano del hemisferio norte estaba próxima a sus valores máximos. La disminución de la formación de agua profunda en el Atlántico Norte redujo el aporte de aguas cálidas hacia el norte, que tiene lugar mediante el giro subtropical del Atlántico Norte. Esta disminución de aporte cálido fue registrada en el margen ibérico por el incremento en el aporte de aguas subpolares frías. Después de cada episodio de enfriamiento profundo asociado a las deglaciaciones, el agua superficial experimentó un rápido calentamiento que marcaba el inicio del óptimo climático durante la fase temprana de los interglaciales. Los calentamientos bruscos quedaron registrados por un aumento repentino de la asociación subtropical, lo que indica incremento en el transporte del calor hacia latitudes altas a través de la corriente del Atlántico Norte. En el inicio de las glaciaciones, la temperatura de superficie en el margen portugués se mantuvo relativamente cálida, mientras que las aguas superficiales del Atlántico Norte se enfriaban, generando un alto gradiente latitudinal de temperatura superficial oceánica. Se ha demostrado que el margen Ibérico suroeste es muy sensible a cambios en la distribución de corrientes oceánicas y masas de agua superficiales del Atlántico norte, así como a variaciones en la posición de los frentes ártico y subtropical. Durante los estadios glaciales del final del Calabriense y el Pleistoceno medio, tuvo lugar una importante reorganización en la circulación del Atlántico Norte que afectó a la distribución superficial de las distintas masas de agua y el trazado de las corrientes oceánicas. Este cambio tuvo lugar principalmente durante el estadio isotópico MIS 16, asociado al cambio de posición del frente ártico y a la intensificación en la formación de agua profunda Nord-atlántica, fenómenos ambos que tuvieron lugar durante este estadio glacial y el interglacial previo. Durante los períodos glaciales anteriores al MIS 16 el frente ártico estaba localizado en latitudes medias, lo que unido a los continuos flujos de hielo que al fundirse producían grandes cantidades de agua de muy baja salinidad, y por tanto muy baja densidad, dificultaba en gran medida la formación de aguas profundas Nord-atlánticas. La drástica reducción de la circulación profunda debilitó la circulación superficial, afectando a la corriente Nord-atlántica y facilitando la dispersión de aguas polares por latitudes medias del Atlántico Norte. La corriente del Atlántico Norte quedaba desviada al sur, adquiriendo una trayectoria casi oeste-este, y las aguas cálidas subtropicales llegaban al margen de Portugal circulando superficialmente sobre las aguas polares que llegaban desde el norte. Desde el MIS 16 el frente ártico adquiere una posición más al norte, lo que unido al incremento en la formación de aguas profundas reactivó la NAC y facilitó el aporte de aguas templadas altas latitudes. La corriente de Portugal incrementó su intensidad a lo largo del margen oeste ibérico, impidiendo que las aguas subtropicales aportadas por la corriente de las Azores llegaran cerca de la costa, como quedó registrado en el sondeo U1385 por la reducida abundancia relativa de la asociación cálida superficial. Parte del trabajo de esta tesis consiste en el estudio integrado de las condiciones oceánicas superficiales y las profundas durante los estadios isotópicos 13 al 11. Este estudio revela el predominio de aguas bien oxigenadas en el fondo, así como abundancia de disponibilidad de alimento para las comunidades bentónicas. La concentración de foraminíferos bentónicos en los sedimentos y las variaciones de las asociaciones de foraminíferos planctónicos sugieren cambios significativos en la productividad superficial y el aporte de nutrientes hacia el fondo marino desde el final del MIS 13 hasta el final del MIS 11. Hacia el final del MIS 13 la productividad exportada fue muy baja. Este hecho, junto a la presencia de sedimentos claros indica bajo aporte de carbono orgánico al fondo y altos niveles de oxigenación. Posteriormente, el aporte de materia orgánica se incrementó considerablemente y mantuvo altos valores hasta la Terminación V, permitiendo condiciones eutróficas, indicadas por valores altos de la tasa de acumulación de foraminíferos bentónicos. Durante el MIS 11 se registraron valores más bajos en la tasa de acumulación de foraminíferos bentónicos, lo que sugiere condiciones oligotróficas en el fondo y menor aporte de carbono orgánico. Esta variación de las condiciones ambientales bentónicas responde a cambios importantes en la ventilación del agua, probablemente ligados a variaciones en la circulación termohalina profunda del Atlántico Norte que, en último término determina el contenido de oxígeno y la disponibilidad de alimento en los sedimentos.