El enfriamiento del clima antes de Ma condujo a la formación de aguas profundas en el Atlántico Norte
(Instituto Scripps de Oceanografía, Universidad de California, San Diego, California 92093-0215, EE. UU.)
En los últimos 200 ka, las aguas profundas del Atlántico Norte Se comprende bien el importante papel de la NADW en el impulso del cambio climático en latitudes altas, pero la historia temprana de la NADW no se comprende bien. Aquí, el autor proporciona datos sedimentológicos y paleontológicos obtenidos del Océano Atlántico Norte y del Mar de Noruega-Mar de Groenlandia, y señala que la NADW comenzó hace 11,5 Ma, es decir, 2 ~ 3 Ma después de la expansión de la capa de hielo de la Antártida. de modo que no se puede especular tanto sobre lo primero como sobre lo segundo. Datos recientes sugieren que la aparición de NADW puede deberse al enfriamiento del clima y no al hundimiento de la Cordillera Groenlandia-Escocia, como comúnmente se piensa. En un futuro próximo, el calentamiento climático puede revertir este proceso y evitar la NADW, lo que desencadenará cambios fundamentales en el clima.
Palabras clave: paleoceanografía y paleoclima Mioceno Aguas profundas del Atlántico Norte, Mar de Noruega-Mar de Groenlandia
1 Introducción
Relativamente cálida y salina El agua superficial del Atlántico Norte fluye hacia el Mar de Noruega-Mar de Groenlandia, liberando una gran cantidad de calor a las zonas frías. Finalmente, el agua de alta densidad se hunde y fluye desde tres umbrales en la cresta marina poco profunda que conecta Groenlandia y Escocia (Cordillera Groenlandia-Escocia). Durante la recesión, el agua que sale crea agua estancada en el Atlántico Norte, que se combina para formar Aguas Profundas del Atlántico Norte (NADW), que fluye hacia el sur y, finalmente, hacia los océanos Atlántico Sur, Índico y Pacífico. NADW juega un papel importante en la circulación global entre los océanos profundos, la distribución de nutrientes en aguas profundas y la redistribución del calor global total. CO atmosférico: las fluctuaciones climáticas a gran escala a finales del Cuaternario están relacionadas con cambios en NADW. Recientemente, muchos datos sobre el origen de NADW se basan en datos de isótopos de carbono de latitudes medias y bajas. Sin embargo, todavía existen diferencias en la determinación de la edad de los datos obtenidos de un gran número de pozos debido a las diferentes ubicaciones y litofacies de las muestras tomadas por diferentes autores.
Datos de 5 isótopos de carbono
Hace aproximadamente 11,5 Ma, la formación inicial de NADW también se refleja en los datos de isótopos de carbono, pero se sabe poco sobre la historia de subsidencia de esta cresta. Aquí, la edad NADW recientemente determinada de 11,5 Ma nos lleva a reevaluar los supuestos generales anteriores. Entre 14 Ma y 11 Ma, el nivel del mar cayó 220 m según Haq et al (1987) [36], y según las curvas de subsidencia de Sclater et al (1985) [37] o Miller et al. Scottish Ridge se volvió menos profundo que más profundo durante este período. Si el hundimiento de la cresta desencadenó el inicio de la NADW, debería haberse formado antes de 14 Ma y debería haberse detenido cuando la tasa de descenso del nivel del mar excedió la tasa de hundimiento de la cresta. Además, las reconstrucciones de la historia de hundimiento de la Cordillera Groenlandia-Escocia indican que la parte oriental de la región del Estrecho de Dinamarca cayó por debajo del nivel del mar durante el Eoceno medio y el Mioceno medio temprano [20]. Se cree que la cresta Wywell-Thompson, al este de la cresta Groenlandia-Escocia, se encuentra sobre una corteza continental estirada, que posiblemente emergió a principios del Eoceno, tras lo cual la cresta se profundizó [37]. Además, una característica del hoyo 552 es que el agua de desbordamiento de la cresta Wavell-Thompson se formó simultáneamente con el agua de desbordamiento del Estrecho de Dinamarca, aunque la profundidad del lecho del Estrecho de Dinamarca es muy diferente a la de la Cordillera Wavell-Thompson. . Finalmente, el umbral de profundidad crítica como profundidad de detonación de NADW no se simuló con éxito.
Por otro lado, los datos sobre dinoflagelados similares a los del hoyo 642 indican que el enfriamiento climático puede haber desencadenado la aparición de NADW, que ocurrió durante un período de enfriamiento significativo en el Mar de Noruega (Figura 2). El inicio de NADW coincide con el período de enriquecimiento de isótopos de oxígeno (MI5), un signo de enfriamiento global y/o aumento de la masa de hielo. De hecho, el clima global se ha estado enfriando desde hace 15 Ma, cuando la capa de hielo de la Antártida comenzó a expandirse rápidamente. Los datos de isótopos de oxígeno de los foraminíferos planctónicos en el agujero DSDP408 en el Estrecho de Dinamarca muestran que su valor es de aproximadamente 1 0 ~ 1 2 ma [38].
Esto muestra que la temperatura del agua de mar en la superficie era de alrededor de 7°C, y que el volumen de hielo en ese momento se estimaba en la mitad de lo que es ahora. Esto significa que en el hoyo 408, el agua de la superficie se ha enfriado a la temperatura actual de 11 ~ 12 ma. Además, los datos sobre polen de Islandia [39] muestran que alrededor de 100 Ma, la temperatura media anual era de 3 a 5°C. Durante 10-12ma, las temperaturas relativamente bajas en las altas latitudes del norte y el pronunciado gradiente de temperatura desde el ecuador hasta los polos fortalecieron en gran medida la circulación atmosférica. La corriente del Océano Atlántico Norte fluye hacia el Mar de Noruega y su agua superficial se enfría por debajo de la temperatura crítica, iniciando un ciclo termohalino a gran escala.
En resumen, el enfriamiento climático es un factor importante en la formación de NADW, y la circulación termohalina a gran escala puede ocurrir sin el relativamente frío Mar de Noruega y Mar de Groenlandia. Comprender el importante papel del enfriamiento climático en las primeras etapas de NADW tiene implicaciones de gran alcance. Como predicen los modeladores climáticos, los aumentos masivos de las temperaturas en latitudes altas en los próximos siglos podrían revertir los procesos que provocan que las NADW se inicien y, finalmente, se detengan. De ser así, el Atlántico Norte y Europa Occidental podrían volverse más fríos y el clima global podría ser fundamentalmente diferente. Las consecuencias potencialmente graves de esta posibilidad requieren una investigación adecuada sobre NADW a diferentes escalas.
Esta investigación fue financiada en parte por subvenciones de la National Science Foundation y la Petroleum Research Foundation. También fueron útiles las conversaciones con E. Jansen sobre la paleoceanografía del mar de Noruega y Groenlandia. Gracias a W. Berger y W. Hay por leer el primer borrador del artículo. Los profesores Berggren y Wang brindaron valiosas sugerencias para futuras mejoras. Las muestras utilizadas en el estudio fueron proporcionadas por ODP.
(Traducido por Zhou Lijun, Xudong Language School)
Referencia
[1] Boyle y L.Keigwin Circulación termohalina del Atlántico norte en los últimos 20.000 años. , Evidencia química de la Tierra, Science, 1987, 218, 784~787.
[2] Oppo y R.G. Fairbanks, "Cambios en la circulación del agua profunda y media del Atlántico durante los últimos 25.000 años: regulación del océano Austral en el hemisferio norte", Ear. Planeta.
[3] Broecker y G.H. Denton. El papel de la reorganización de la atmósfera oceánica en los ciclos glaciales, Geochim Cosmochim Acta, 1989, 53, 2465~2501.
[4]Bond, W. Broecker, S. Johnsen, J. McManus, L. Labeyrie, J. Jouzel y G. Bonnl. Correlaciones entre los registros climáticos de los sedimentos del Atlántico norte y el hielo de Groenlandia, Nature, 1993, 365, 143~147.
[5] Pillar y L. Labeyrie. El papel de la circulación termohalina en el calentamiento repentino después del evento Role, Nature, 1994, 372, 162~164.
[6] Oppo y S.J.Lehman. Cambios en la escala de tiempo de las aguas subprofundas en las aguas profundas del Atlántico norte durante los últimos 200.000 años, Paleooceanography, 1995, 10, 901~910.
[7]Berger. Carbonatos de aguas profundas: fase de solución y constancia de edad-profundidad, Nature, 1972, 236, 392-395.
[8] Berger. Sedimentos biogénicos de aguas profundas: producción, preservación e interpretación. En: Artículos de oceanografía química, vol. JP Riley y R. Chester (eds.) 1976, 265 ~ 388.
[9] Cande y D.V. Kent. Calibración revisada de escalas de tiempo de polaridad geomagnética del Cretácico tardío y Cenozoico, Jour. Resoluciones de la Unión Geofísica 1995, 100, 6093~6095.
[10] Schnick. La oceanografía del Atlántico norte como posible causa de los glaciares antárticos y la eutrofización, Nature, 1980, 284, 615-616.
[11]-L.Blanc, D.Rabussier, C.Vergnaud-Grazzini y J.-C.Duplessy Las aguas profundas del Atlántico Norte se formaron durante el Mioceno medio tardío, Nature, 1980, 283, 553. ~555.
[12] Miller y R.G.Fairbanks. Ciclo de isótopos de carbono y cambios en la circulación en aguas profundas del Oligoceno al Mioceno. "Ciclo del carbono y CO2 atmosférico: cambios naturales desde el Arcaico hasta el presente". E. T. Sunquist y W. S. Broecker (Eds.). Washington, DC, Unión Geofísica Americana, 1985, 459~468.
[13] Wright, K.G. Miller y R.G. Fairbanks. Isótopos estables del Mioceno temprano y medio: implicaciones para la circulación en aguas profundas y el clima, Paleooceanography, 1992, 7, 357~389.
Kennett. Geología Marina. Englewood Cliffs, Nueva Jersey, Prentice Hall, Inc., 1982.
[15]Wright y K.G.Miller. Control de la circulación de aguas profundas del Atlántico norte por la Cordillera Groenlandia-Escocia, Paleooceanography, 1996, 11, 157~170.
Young, J.-A. Flores y W. Wei. Sinopsis de la bioestratigrafía magnética de nanofósiles neógenos, Jour.
Pellio Arampe. Estudios morfométricos y biocronológicos sobre las escamas de los conos, 6.ª Conferencia de la Sociedad Internacional de Microfitoplancton, Copenhague, Conference Outline and Abstracts, 1995, 93.
[18] Miller, M.-P. Aubry, J. Khan, A.J. Melillo, D.V. Kent y W.A. Berggren, bioestratigrafía, magnetoestratigrafía y estratigrafía de isótopos, 1985, 13, 257 ~. 261.
[19] Weaver y B.M. Clement. Magnetobioestratigrafía de niveles de base de foraminíferos planctónicos: Proyecto de perforación en aguas profundas del Atlántico Norte, etapa 94. En: Informe preliminar sobre el proyecto 94 de perforación en aguas profundas. Ruddiman, Kidd, Thomas y otros (Eds.). Washington, DC, Imprenta del Gobierno de Estados Unidos, 1987, 815~829.
[20] Meyer, J. Tiede, J.V. Firth et al., "Procedimientos de planificación de perforación oceánica, informe preliminar", 151. College Station, Texas, Proyecto de perforación oceánica, 1995.
[21]Eldholm, J. Thiede, E. Talyor et al., "Actas del programa de perforación oceánica", Resultados preliminares, 104. College Station, Texas, Proyecto de perforación oceánica, 1987.
[22]Brayer. Magnetoestratigrafía de series de sedimentos neógenos y cuaternarios en el Mar de Noruega: Programa de perforación oceánica, etapa 104. En: Actas del Programa de Perforación Oceánica, Resultados científicos, 114. Elderholm, Tied, Taylor y otros (Eds.). College Station, Texas, Programa de perforación oceánica, 1989, 829~901.
[23] Locker y E. Martini. Silicoflagelados, ebridianos y actinicidas del Cenozoico (ODP pata 104). En: Actas del Programa de Perforación Oceánica, Resultados Científicos, 104.0. Editado por Erdholm, J. Tied, E. Taylor y otros. College Station, Texas, Programa de perforación oceánica, 1989, 543-585.
[24] Larsen, A.D. Saunder, P.D. Clift et al., "Actas de la reunión del programa de perforación oceánica", Informe preliminar, 152. College Station, Programa de perforación oceánica de Texas, 1994.
[25] Luyendyk, J.R. Cann et al., Informe preliminar sobre el proyecto de perforación en aguas profundas 49. Washington, DC, Imprenta del Gobierno de Estados Unidos, 1979.
[26] Spiegler y E.Jansen. Bioestratigrafía de foraminíferos planctónicos de sedimentos del Mar de Noruega: ODP Voyage 104. En: Actas del Programa de Perforación Oceánica, Resultados científicos 104. Elderholm, Tied, Taylor y otros (Eds.). College Station, Texas, Programa de perforación oceánica, 1989, 681~696.
[27] Baldauf y J.A. Barron, "Evolución de los patrones de deposición de silicio biogénico: del Eoceno al Cuaternario: respuesta paleoceanográfica al enfriamiento polar". En: Historia geológica de los océanos polares: Ártico y Antártico. Bleiler y Tiede (Eds.). Editorial Académica Kluwer, Países Bajos, 1990, 575~607.
[28] Keigwin, M.-P. Aubry y D.V. Kent. Estratigrafía, bioestratigrafía y magnetoestratigrafía de isótopos estables del Mioceno tardío. En: Informe preliminar sobre el proyecto 94 de perforación en aguas profundas. Ruddiman, Kidd, Thomas y otros (Eds.). Washington, DC, Imprenta del Gobierno de Estados Unidos, 1987, 935~963.
[29] Mountain y B.E. Tucholke, "Geología mesozoica y cenozoica de la vertiente continental atlántica y ascenso de los Estados Unidos". En: Evolución geológica del margen atlántico de Estados Unidos. Pogue (ed.) Nueva York Van Nostrand Reinhold, 1985, 293~341.
[30] Bioestratigrafía de radiolarios de Johnson del Océano Índico Central, segmento 115. En: Actas del Programa de Perforación Oceánica, Resultados científicos, 115. R.A. Dukan, J. Backman, L.C. Peterson y otros (editores). Programa de perforación oceánica de la Universidad de Texas, 1990, 395~409.
Berger. Sedimentos biogénicos de aguas profundas: fraccionamiento de la circulación en aguas profundas, Geol SOC.
[32]Keller y J.A.Barron. Importancia paleooceanográfica de la discontinuidad de las profundidades marinas del Mioceno, Geological Society of America, 1983, 94, 590~613.
[33] Woodruff y S.M.Savin. Oceanografía de aguas profundas del Mioceno, Paleooceanografía, 1989, 4, 87~140.
[34] Prentice y R.K.Matthews. Historia del volumen de hielo cenozoico: desarrollo de registros de isótopos de oxígeno sintéticos, Geology, 1988, 17, 963~966.
[35] Miller, R.G. Fairbanks y E. Thomas, "El desarrollo de los registros de isótopos de carbono de foraminíferos del fondo marino y la circulación del fondo marino en el Atlántico norte oriental", Informe preliminar del proyecto de perforación en aguas profundas, vol. . En: Informe preliminar sobre el proyecto 94 de perforación en aguas profundas. Ruddiman, Kidd, Thomas y otros (Eds.). Washington, DC, Imprenta del Gobierno de Estados Unidos, 1987, 981~996.
[36]Haq, J.Hardenbol y P.R.Vail. Cronología de las fluctuaciones del nivel del mar desde el Triásico, Science, 1987, 235, 1156 ~ 1167.
[37]Sclater, L.Meinke, A.Bennett y C.Murphy, "Ocean Depths of the Neogene". El océano del Mioceno: paleooceanografía y biogeografía. JP Kennett (Ed.). Geol.Soc.Amer.Mem.1985, 163, 1 ~ 10.
[38]Keigwin, W.B.Curry, S.J.Lehman y S.Johnsen. El papel de las profundidades marinas en el cambio climático del Atlántico norte hace 70 a 130 años, Nature, 1994, 371, 323~326.
[39] Mudie y J.Helgason. Evidencia palinológica del enfriamiento climático del Mioceno en el este de Islandia hace unos 9,8 millones de años, Nature, 1983, 303, 689~692.