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Cold-water corals: A paleoceanographic archive; Tracing past ocean circulation changes in the mid-depth subtropical western South Atlantic off Brazil for the last 40 ka BP

Ruckelshausen, Mario

German Title: Kaltwasserkorallen: Ein paläozeanographisches Archiv; Rekonstruktion der Ozeanzirkulation in der Zwischenwassermasse des subtropischen westlichen Südatlantiks vor Brasilien für die letzten 40 ka BP

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Abstract

Marine radiocarbon reconstructions from different intermediate depths reveal large depletions exceeding several thousand 14C years compared to the contemporaneous atmosphere during the last termination. It is suggested that very old waters from a radiocarbon-deficient abyssal reservoir previously well isolated from the atmosphere during the last glacial maximum was mixed back to the upper ocean and atmosphere during the deglaciation thereby raising atmospheric CO2. In pursuing the idea of a hypothesized isolated reservoir, measurements on sub-fossilized cold-water corals from intermediate depths off Brazil are performed. Coupled 230Th/U and 14C dates allow reconstruction of the ∆14C history of the ambient seawater for the past ∼40 ka BP. It becomes apparent that large depletions in the radiocarbon content of these depths are not a phenomenon restricted to the last termination. Injection of very old waters appear during the mid-Holocene and glacial period before the onset of the last termination with depletions comparable to other studies. Local hydrocarbon seepage activity as a possible source of 14C-dead carbon can be precluded as indicated by stable isotope measurements. Interestingly, 14C activity decrease apparently following in part the decay curve one would expect for a closed system pointing to an isolated and continuously ageing water mass, which bathed the corals. εNd isotopic composition indicate no significant changes of the water mass composition for the deeper coral sites for the last 37 ka BP supporting the assumption of a southern origin of the water also at times of large depletions in 14C. For the shallower corals, however, εNd exhibits large variations. It is suggested that local boundary exchange processes have altered the original Nd isotopic signature in these depths.

Translation of abstract (German)

Verschiedene Studien zeigen, dass die ozeanischen Zwischenwassermassen während des letzten Deglazials ungewöhnlich stark im 14C abgereichert waren. Die 14C-Alter liegen bei mehreren tausend Jahren im Vergleich zur Atmosphäre jener Zeit. Als mögliche Erklärung wird die Existenz eines isolierten Tiefenwasserreservoirs im Südlichen Ozean während des letzten glazialen Maximums postuliert, dessen Auflösung im Deglazial zudem große Mengen 14C-armen Kohlenstoffs in Form von CO2 in die Atmosphäre freisetzte. Die Idee eines hypothetischen Tiefenreservoirs aufgreifend werden in dieser Arbeit subfossile Kaltwasserkorallen aus dem subtropischen südwestlichen Atlantik vor Brasilien untersucht. Gekoppelte 230Th/U und 14C-Messungen ermöglichen die Rekonstruktion der Radiokohlenstoffverteilung in intermediären Tiefen für die letzten ∼40 ka BP. Die Ergebnisse zeigen, dass stark 14C-abgereicherte Wassermassen auch während des mittleren Holozäns und zu glazialen Zeiten vor Beginn des Deglazials auftreten mit vergleichbaren 14 C-Altern anderer Studien. Des Weiteren folgt der 14C-Abfall in diesen Phasen scheinbar der Zerfallskurve und untermauert die Idee einer aus dem Süden kommenden isolierten Wassermasse. Lokale Phänomene, etwa durch Austritte von kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden am Kontinentalrand als eine mögliche Quelle geologisch alten Kohlenstoffs, können anhand stabiler Isotopenmessungen ausgeschlossen werden. Messungen der Neodymisotopie unterstreichen die südliche Herkunft des Wassers für die letzten mindestens 37 ka BP an den tiefergelegenen Korallenstandorten. Für die Korallen aus den flacheren Gebieten werden bemerkenswert große Schwankungen in der Neodymisotopie beobachtet, die mit dem Beginn der deglazialen Phase zusammenfallen aber sehr wahrscheinlich lokalen Ursprungs sind.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Mangini, Prof. Dr. Augusto
Place of Publication: Heidelberg, Deutschland
Date of thesis defense: 25 July 2013
Date Deposited: 07 Aug 2013 09:17
Date: 2013
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Environmental Physics
Subjects: 500 Natural sciences and mathematics
530 Physics
550 Earth sciences
Controlled Keywords: Paläozeanographie, Südatlantik, Korallen, Pleistozän, Holozän, Radiometrische Altersbestimmung, Kohlenstoff 14, Isotopenanalyse
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