, Volume 75, Issue 1, pp 125-138

Late Neogene evolution of paleoclimate and paleoceanic circulation in the Northern and Southern Hemispheres - A comparison

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Zusammenfassung

Sauerstoffisotope sowie Tonminerale, Korngrößen und Akkumulationsraten terrigener (d. h. in erster Linie äolomariner) Sedimente aus dem Nordost-Atlantik (DSDP-Sites 141, 366, 397 und 544B) und aus dem Südwest-Pazifik (DSDP-Sites 588, 590 und 591) wurden untersucht, um Aussagen über die Entwicklung von Klima und ozeanischer Zirkulation auf der Nord- und Südhemisphäre während der letzten 7 Mill. J.v.h. zu machen. Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen.

  1. Die Wüstengebiete in Nordwest-Afrika und Australien dehnten sich während der Kälteperiode im obersten Miozän aus, wie aus der erhöhten Zufuhr von Terrigenmaterial und dem erhöhten Illit-Anteil in den Sedimenten abzulesen ist.

  2. Nach einer mehr humiden Klimaphase in Nordwest-Afrika und Australien während des unteren Pliozäns weisen die extrem hohen Akkumulationsraten von Terrigenmaterial im Südwest-Pazifik vor etwa 4. Mill. J.v.h. auf zunehmend aridere Klimaverhältnisse in Australien hin. Das Klima in Nordwest-Afrika war zu dieser Zeit noch humid, was aus den sehr niedrigen Akkumulationsraten von Terrigenmaterial angenommen wird.

  3. Vor etwa 3.2 Mill. J.v.h., d. h. parallel zur Ausdehnung größerer Eismassen in hohen nördlichen Breiten, verstärkte sich die meridionale atmosphärische Zirkulation auf der Nordhemisphäre, und das Klima in Nordwest-Afrika wurde zunehmend arid, was sich in einer deutlichen Vergröberung und einer deutlich erhöhten Zufuhrrate von Windstaub im Nordost-Atlantik widerspiegelt. Während der letzten 3 Mill. J.v.h. dominierte ein arides Klima in den Subtropen der Nord- und Südhemisphäre.

  4. Die ozeanische Zirkulation der intermediären Wassermassen im Südwest-Pazifik verstärkte sich deutlich vor etwa 3 Mill. J.v.h., wie aus den Änderungen in Korngrößen und Zufuhrraten des Terrigen- und des Gesamtsediments abzulesen ist. Die Tiefenwasserzirkulation im Nordost-Atlantik erreichte Maximalwerte vor etwa 2.5 und 1 Mill. J.v.h., was zu deutlichen Schichtlücken in den Sites 366, 397 und 544B führte.

Abstract

Oxygen isotopes and clay minerals, grain size, and accumulation rates of terrigenous (i. e., mainly eolian) sediments from northeast Atlantic DSDP-Sites 141, 366, 397 and 544B and from southwest Pacific DSDP-Sites 588, 590 and 591 were used to assess parallelisms and differences in the evolution of paleoclimate and paleoceanic circulation in the Northern and Southern Hemispheres during the last 7 Ma.

Concomitant with the Messinian cooling event, both northwest African and Australian deserts expanded, as defined by increased supply of illite and increased accumulation rates of terrigenous matter. After an early Pliocene phase of more humid climatic conditions in Australia, as well as in northwest Africa, the accumulation rates of terrigenous sediments distinctly increased in the Southwest Pacific at about 4 Ma, whereas the northeast Atlantic Sites were still characterized by low terrigenous sediment supply until 3.2 Ma. Coincident with the build-up of major Arctic ice sheets during the last 3 Ma, increased aridity and enhanced atmospheric and oceanic circulation in the Northern and Southern Hemispheres were inferred from distinct changes in the terrigenous sediment supply and a coarsening of both bulk and terrigenous sediment fractions.

Résumé

Une étude, portant sur les isotopes de l'oxygène, les minéraux argileux, la granulométrie et le taux d'accumulation des sédiments (surtout éoliens) a été menée dans le NE de l'Atlantique (sites DSDP 141, 366, 397 et 544B) et dans le SW du Pacifique (sites DSDP 588, 590 et 591), de manière à comparer l'évolution des climats et des circulations océaniques dans les deux hémispheres au cours des derniers 7 ma. Les résultats sont les suivants.

  1. La période froide du Miocène supérieur a été accompagnée d'une extension des déserts du NW africain et d'Australie; ceci ressort de l'apport accru de matériaux terrigènes et de la teneur plus élevée en illite des sédiments.

  2. Le Pliocène inférieur correspond à une phase climatique plus humide dans le NW africain et l'Australie. Après cette phase, il y a 4 ma, le SW du Pacifique a présenté un taux d'accumulation terrigène extrêment élevé, ce qui indique le développement d'un climat aride en Australie. Au même moment, le climat du NW africain était encore humide, comme en témoigne le faible taux de sédimentation terrigène dans l'Atlantique.

  3. Il y a environ 3,2 ma, lors de 1' extension de grandes masses de glaces aux hautes latitudes N, la circulation atmosphérique méridionale de l'hémisphère N s'est renforcée et le climat s'est désertifié dans le NW africain. Ceci se reflète dans un accroissement en quantité et en granularité des apports éoliens dans le NE de l'Atlantique. Au cours des trois dernièrs ma, le climat aride a été prédominant dans les régions subtropicales des deux hémisphères.

  4. La circulation océanique des masses d'eau intermédiaires s'est renforcée nettement dans le SW du Pacifique il y a environ 3 ma. En témoignent les changements dans la granularité et le taux de dépôt des sédiments tant terrigènes que globaux. La circulation profonde dans le NE de l'Atlantique a atteint un maximum à 2,5 ma et à 1 ma, entraînant des lacunes nettes aux sites 366, 397 et 544B.

Краткое содержание

Чтобы проследить кли матические условия и циркуляцию океанических вод за п ериод последних 7 миллионов лет в север ном и южном полушария х, провели определение соотношения из отопо в кислорода, глинистых минералов, гранулометрические определения и скорос ть накопления терриг енных, т. е. в первую очередь, э оловых седиментов на северовостоке Атлантики (DSDP-Sites 141, 366, 397 и 544 В), и югозападной Пациф ики (DSDP-Sites 588, 590 и 591). Результаты можно кр атко суммировать сле дующим образом:

  1. Области пустынь севе розападной Африки и Австралии расширяли сь во время периода по холодания, происходившее в верх нем миоцене, что следу ет из наличия повышенно го приносатерригенн ого материала и повышенн ого содержания глини стого минерала иллита в сед иментах.

  2. После некого более гу мидного климатическ ого периода, во время нижн его плиоцена в северо западной Африке и Австралии, в А встралии наступают аридные условия, что в идно по чрезвычайно высокой скорости нак опления терригенног о материала в югозападной Пацифи ке примерно за послед ние 4 миллиона лет. Климат с еверозападной Африк и в этот период был еще г умидным, что следует и з медленной скорости н акопления терригенн ого материала в соответствующих об ластях.

  3. Начиная примерно с 3,2 м иллионов лет тому наз ад, т. е. параллельно с расш ирением больших масс льда в высоких северн ых широтах, на северны м полушарии усиливается и мериди альная циркуляция атмосферы и климат се верозапада Африки ст ановится более аридным, что про является в увеличени и приноса пыли ветрами и в скорости ее накопл ения в северовосточной Атл антике. За последние 3 м иллиона лет в субтропиках сев ерного и южного полуш ария установился аридный климат.

  4. Изменение грануломе трического состава и скорости приноса терригенных и иных седиментов гов орит в пользу усиления цир куляции океанически х вод в южной Пацифике п римерно 3 миллионов ле т тому назад. Максимумы циркуляции водных ма сс на глубине в северовост очной Атлантике уста новлены в периоды примерно 2,5 ми ллионов лет тому наза д и 1 миллион лет тому наза д, что явно доказывают пробелы в 366, 397 и 544 В.