Paleoceanographic and stratigraphic investigation in two semi-closed basins during Late Quaternary
Authors: Σεργίου Σπυρίδων 
Published: November 2022

Τα ιζήματα των ημίκλειστων θαλάσσιων περιβαλλόντων αποτελούν πολύ σημαντικά γεω-αρχεία για την κατανόηση τόσο των παρελθοντικών τοπικών διεργασιών όσο και των ευρύτερων κλιματικών μεταβολών μέσω της επιρροής της γειτνιάζουσας ανοιχτής θάλασσας. Η παρούσα διδακτορική διατριβή εστιάζει στη μελέτη πυρήνων ιζήματος από τη νότια Ερυθρά Θάλασσα και τον Κορινθιακό κόλπο καταγράφοντας χρονολογικά διαστήματα του Άνω Τεταρτογενούς με έντονες κλιματολογικές μεταβολές: τα τελευταία 30 χιλιάδες χρόνια και την προτελευταία μεσοπαγετώδη-παγετώδη μετάβαση (ισοτοπικό στάδιο 5 ,MIS 5) για κάθε περιοχή αντιστοίχως. Το χρονοστρωματογραφικό πλαίσιο ορίστηκε μέσω της χρήσης απόλυτων και σχετικών μεθόδων χρονολόγησης. Ο πυρήνας FA09 συλλέχτηκε από το περιθώριο της υφαλοκρηπίδας της νότιας Ερυθράς Θάλασσας. Ο συνδυασμός λιθολογικών, μικροπαλαιοντολογικών, ισοτοπικών αναλύσεων άνθρακα/οξυγόνου και μαθηματικής ανάπλασης της επιφανειακής παλαιοθερμοκρασίας (SST) /παλαιοαλατότητας (SSS) μέσω μοντέλων νευρωνικών δικτύων (Artificial Neural Networks) έδειξε τις επιπτώσεις των αλλαγών της θαλάσσιας στάθμης και του μουσωνικού συστήματος στην ωκεανογραφία της νότιας Ερυθράς Θάλασσας. Η μελέτη απέδειξε την συνεχή επικοινωνία με τον Ινδικό Ωκεανό για το εξεταζόμενο χρονικό διάστημα ευνοώντας την απόθεση ημιπελαγικών ιζημάτων πλούσιων σε μικροπανίδα ανοιχτής θάλασσας. Η είσοδος των νερών από τον κόλπο του Άντεν κατά την παγετώδη φάση (30 – 15 χιλιάδες χρόνια πριν) παρεμπόδισε την ανάπτυξη υπεράλμυρων συνθηκών ενώ ο πυθμένας χαρακτηριζόταν από σχετικά χαμηλά επίπεδα συγκέντρωσης οξυγόνου και κυρίως χερσαίας προέλευσης ιζήματα. Η μέγιστη υποχώρηση της παγκόσμιας θαλάσσιας στάθμης κατά το ισοτοπικό στάδιο 2 (MIS 2, 22 – 15 χιλ. χρόνια) προκάλεσε την δραστική μείωση των πλανκτονικών τρηματοφόρων και την ανάπτυξη συνθηκών σχετικά υψηλής αλατότητας (~38 psu) και χαμηλής θερμοκρασίας (~23.5 C) στην νότια Ερυθρά Θάλασσα, ενώ η μεγάλη παρουσία οργανικού υλικού στα ιζήματα μαρτυρά την έλλειψη ανανέωσης της πυθμαίας υδάτινης μάζας. Η άνοδος της θαλάσσιας στάθμης κατά την μετάβαση στην Ολόκαινο εποχή οδήγησε σε όμοιες ωκεανογραφικές συνθήκες μεταξύ Ερυθράς Θάλασσας και βορειοδυτικής Αραβικής Θάλασσας. Οι νοτιοδυτικοί μουσώνες ήταν ενισχυμένοι κατά τη μετάβαση στο Ολόκαινο και την πρώιμη - μέση Ολοκαινική περίοδο αυξάνοντας την επιφανειακή παραγωγικότητα και την απόθεση ιζημάτων πλούσιων σε οργανικό υλικό το οποίο συνδέεται τόσο με την θαλάσσια παραγωγικότητα όσο και με χερσαίες πηγές. Επίσης παρατηρήθηκε η απόθεση ελασματώσεων ως το αποτέλεσμα μειωμένου οξυγόνου και αυξημένης στρωματοποίησης της υδάτινης στήλης κατά την μεσοπαγετώδη μετάβαση (~ 15 – 11 χιλ. χρόνια). Οι βορειοανατολικοί μουσώνες κυριαρχούσαν κατά την τελευταία παγετώδη περίοδο και ειδικά κατά τα ψυχρά γεγονότα Heinrich 2, 1 και συνόδευαν χαμηλές θερμοκρασίες και επίπεδα παραγωγικότητας στην άνω υδάτινη στήλη της νότιας Ερυθράς Θάλασσας. Τα ιζήματα του Κορινθιακού κόλπου που μελετήθηκαν συλλέχτηκαν κατά την αποστολή 381 του διεθνούς προγράμματος ανακάλυψης των ωκεανών (International Ocean Discovery Programm, IODP, Expedition 381). Λιθολογικές, μικροπαλαιοντολογικές και ισοτοπικές αναλύσεις άνθρακα/οξυγόνου συνδυάστηκαν με επιπλεον δεδομένα που συλλέχτηκαν κατά την αποστολή και άλλων από αρχεία της Βαλκανικής χερσονήσου και της ανατολικής Μεσογείου. Η ιζηματογενής ακολουθία χαρακτηρίζεται από την εναλλαγή α) βιοαναχμολευμένων ημιπελαγιτών, πλούσιων σε τρηματοφόρα β) ενδιαστρωμένα, κυρίως χερσαίας προέλευσης ιζήματα και γ) ελασματωμένα ιζήματα με κυρίαρχη παρουσία αραγωνίτη. Η επικοινωνία με το Ιόνιο πέλαγος ήταν ανεμπόδιστη κατά τα στάδια 5c, 5e καταλήγοντας σε όμοιες βιοζώνες μικροπανίδας μεταξύ του κόλπου και της ανοιχτής θάλασσας. Αντιθέτως, κατά το στάδιο 5b, η επικοινωνία με το Ιόνιο πέλαγος ήταν περιορισμένη. Ο συνδυασμός των θαλάσσιων εισροών από το Ιόνιο πέλαγος με τις αυξημένες ποτάμιες απορροές εντός του κόλπου οδήγησε σε αυξημένη στρωματοποίηση και μειωμένο οξυγόνο/αυξημένο οργανικό υλικό στον πυθμένα του Κορινθιακού κατά τις περιόδους υψηλής βροχόπτωσης, υγρασίας και θερμοκρασίας στην περιοχή της ανατολικής Μεσογείου και την απόθεση των σαπροπηλών S4, S5 (MIS 5e, 5c). Η πρωτογενής παραγωγικότητα σχετιζόταν κυρίως με τις ποτάμιες απορροές κατά τον S5 ενώ κατά τον S4 η παραγωγικότητα ήταν αυξημένη εντός της ζώνης μέγιστης συγκέντρωσης του φυτοπλαγκτόν (Deep Chlorophyll Maximum). Συνολικά, τα ευρήματα της παρούσας διατριβής σηματοδοτούν πως σε μια ημίκλειστη λεκάνη του βόρειου Ημισφαιρίου: 1) Η ανεμπόδιστη επικοινωνία με την ανοιχτή θάλασσα συμπίπτει με την απόθεση λεπτόκοκκων ημιπελαγιτών πλούσιων σε τρηματοφόρα. 2) Περίοδοι πτώσης της θαλάσσιας στάθμης κοντά στα όρια του φραγμού της λεκάνης συμπίπτουν με αυξημένη αλατότητα και μείωση των πλαγκτονικών τρηματοφόρων. 3) Περίοδοι αυξημένης έντασης της ηλιακής ακτινοβολίας και των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων συμπίπτουν με έντονα στρωματοποιημένες συνθήκες στην υδάτινη στήλη και αυξημένη παραγωγικότητα στην επιφανειακή ζώνη. 4) Τα πλανκτονικά τρηματοφόρα μειώνονται με α) περιορισμένες εισροές από την ανοιχτή θάλασσα, β) χαμηλό επιφανειακό οξυγόνο, γ) αυξημένες ροές χερσογενών ιζημάτων. 5) Τα ιζήματα αποτελούν σπουδαία παλαιοκλιματολογικά αρχεία (μουσώνες, σαπροπηλοί κ.α). 6) Αποτυπώνονται πολλαπλά γεγονότα πτώσης της θαλάσσιας θερμοκρασίας συνοδευόμενα από διακοπή των στρωματοποιημένων συνθηκών και βελτίωση της οξυγόνωσης του πυθμένα.