Paleoceanographic and paleoclimatic study of the eastern Mediterranean during late Quaternary, based on planktonic foraminiferal assemblages

Παλαιοωκεανογραφική και παλαιοκλιματική μελέτη της Ανατολικής Μεσογείου κατά το ανώτερο τεταρτογενές με βάση τις συγκεντρώσεις των πελαγικών τρηματοφόρων

Paleoceanographic and paleoclimatic study of the eastern Mediterranean during late Quaternary, based on planktonic foraminiferal assemblages

Kontakiotis, Georgios

Κοντακιώτης, Γεώργιος

PhD Thesis

2013

The overall objective for this PhD-study was to reconstruct palaeoclimate and palaeoceanographic conditions and further extend our knowledge of the climatic variability in the eastern Mediterranean Sea during the Late Quaternary. In order to advance the understanding of the spatial and temporal variability of observed climatic and oceanographic changes and elucidate forcing mechanisms, this study aimed at achieving high resolution sediment cores at sub-centennial to centennial scale. The distribution pattern of the planktonic foraminifera species identified in Aegean and Libyan cores has been analyzed and used for the biostratigraphic analysis, the unraveling of the palaeoclimatic history, the determination of the surface conditions, the orbital configuration of the climatic changes and the sediment cyclicity of the cores. The selected marine cores were investigated using several paleoceanographic proxies. These include planktic foraminiferal fauna distributions, palaecological reconstructions through multivariate statistical analyses (Q-mode, R-mode cluster analyses and principal component analyses), sea surface temperature (SST) reconstructions based on planktic foraminifer species counts (the planktonic palaeoclimatic curve used as an index of SST) and measurements of stable isotopes (δ18O, δ13C) in selected foraminiferal tests (Globigerinoides ruber (w)). Foraminiferal concentrations as well as humidity (H-index, runoff), temperature (T-index), stratification (S-index) of the water column and seasonality (Sn-index) biomarker indices that provide important information on palaeoceanographic and climate dynamics and gradients were also used. Additionally the relatively new paleothermometer, Mg/Ca-ratio, was applied on the same foraminiferal species with stable isotope analyses to test and examine its applicability in subtropical and high-salinity environmental settings. The influence of external factors like diagenesis and salinity on the T-signal in Mg/Ca was extensively investigated in a series of modern core tops along a N–S Aegean Sea transect in order to figure out how accurately the Mg/Ca ratio in foraminiferal calcite reflects the ambient temperature.

Στην παρούσα διατριβή επιχειρούνται μικροπαλαιοντολογικές αναλύσεις των συναθροίσεων πλαγκτονικών τρηματοφόρων από πυρήνες του Αιγαίου και του Λιβυκού Πελάγους. Επιπροσθέτως, διεξάγονται ισοτοπικές αναλύσεις δ18O και δ13C και αναλύσεις ιχνοστοιχείων στα κελύφη των πλαγκτονικών τρηματοφόρων. Η συσχέτιση και ο συνδυασμός των παραπάνω μεθόδων παρέχουν σημαντικές πληροφορίες για την μεταβλητή «κλειδί» του κλιματικού συστήματος της ανατολικής Μεσογείου, της θερμοκρασίας. Ο εντοπισμός και η χρονολόγηση των κλιματικών μεταβολών, μικρής (εκατονταετούς κλίμακας) και μεγάλης (χιλιετούς κλίμακας) διάρκειας που αναγνωρίστηκαν στο Ανώτερο Τεταρτογενές και η συσχέτισή τους με αντίστοιχες παγκόσμιες κλιματικές μεταβολές συντελούν στη γενικότερη απόκριση του κλιματικού συστήματος της ανατολικής Μεσογείου στις κλιματικές μεταβολές που έχουν παρατηρηθεί σε υψηλά και χαμηλά γεωγραφικά πλάτη. Η περαιτέρω χρησιμοποίηση σύγχρονου υλικού που προέρχεται από επιφανειακά ιζήματα πυθμένα του Αιγαίου Πελάγους κρίθηκε απαραίτητη για να επιτευχθεί η βαθμονόμηση της παλαιοθερμοκρασιακής μεθόδου Mg/Ca. Η εξέταση των επιπρόσθετων της θερμοκρασίας δευτερευόντων παραγόντων που ελέγχουν τον παραπάνω λόγο και η διερεύνηση των μηχανισμών δράσης τους, βελτίωσε την κατανόηση της φυσικής μεταβλητότητας του λόγου και επιπλέον ανέδειξε νέες αναλυτικές μεθόδους που υπόσχονται ασφαλή και ακριβή θερμοκρασιακά αποτελέσματα για παρόμοια υψηλής αλατότητας ημίκλειστα περιβάλλοντα.

Φυσικές Επιστήμες ➨ Γεωεπιστήμες και Επιστήμες Περιβάλλοντος

Πλανκτωνικά τρηματοφόρα

Mg/Ca paleothermometer proxy

Biostratigraphy late Quaternary

Παλαιοκλιματική αναπαράσταση

Eastern Mediterranean

Παλαιοθερμοκρασιακή μέθοδος Mg/Ca

Φυσικές Επιστήμες

Γεωεπιστήμες και Επιστήμες Περιβάλλοντος

Planktonic foraminifera

Επίδραση της αλατότητας

Βιοστρωματογραφία ανώτερου τεταρτογενούς

Bio-ecozones

Salinity effect

Diagenesis - Overgrowth effect

Διαγένεση

Natural Sciences

Ανατολική Μεσόγειος

Βιο-οικοζώνες

Paleoclimatic reconstruction

Earth and Related Environmental Sciences

Ελληνική γλώσσα

National and Kapodistrian University of Athens

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών (ΕΚΠΑ)

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών (ΕΚΠΑ). Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος. Τομέας Ιστορικής Γεωλογίας και Παλαιοντολογίας

Εθνικό Κέντρο Τεκμηρίωσης και Ηλεκτρονικού Περιεχομένου (ΕΚΤ)

Εθνικό Αρχείο Διδακτορικών Διατριβών

Συλλογή ΕΑΔΔ