Disentangling eocene/oligocene ocean changes in the nw atlantic using planktic foraminifera, stable isotopes and other proxies

Resumen

El tránsito Eoceno-Oligoceno (EOT en siglas inglesas) estuvo asociado a un enfriamiento pronunciado del océano y a cambios en la circulación oceánica que culminó con la formación inicial del casquete polar de la Antártida hace ~34 Ma. Un conjunto creciente de evidencias sedimentológicas, geoquímicas y micropaleontológicas en el Hemisferio Norte sugieren que la circulación oceánica del Atlántico Norte jugó un importante rol en los cambios climáticos ocurridos durante el EOT. Esta Tesis Doctoral contribuye con una revisión de los eventos oceanográficos y climáticos ocurridos entre hace 36 y 33 Ma basada en el análisis de las asociaciones micropaleontológicas (foraminíferos planctónicos, foraminíferos bentónicos y nanofósiles calcáreos) y de los isótopos estables (δ18O y δ13C) obtenidos de las conchas excepcionalmente bien preservadas de foraminíferos provenientes del margen Oeste del Atlántico Norte (DSDP Site 612). Este sondeo es de latitud media (paleolatitud 41°18’N, 48°54’W) y está situado en el talud continental de New Jersey (paleoprofundidad ~1000 m). En la actualidad, probablemente como en el EOT, se halla en la confluencia de la Corriente del Golfo, que fluye hacia el norte, y la Corriente del Labrador, que fluye hacia el sur, mientras que el fondo oceánico es bañado por el Agua Profunda del Atlántico Norte (NADW en siglas inglesas). Los datos isotópicos y bioestratigráficos indican que la primera fase del EOT (EOT-1 y el límite Eoceno/Oligoceno, o EOB en siglas inglesas) está registrada en los sedimentos del Sondeo 612. Sin embargo, el evento de glaciación Antártica Oi-1 está truncado por un hiato, sobre el cual se conserva únicamente una fina capa del Oligoceno. El estudio cuantitativo de las asociaciones micropaleontológicas y las mediciones isotópicas de oxígeno y carbono en conchas de foraminíferos planctónicos y bentónicos han permitido identificar cambios significativos en las condiciones de las aguas superficiales y profundas del Atlántico Norte durante los 2.87 Ma estudiados del Eoceno tardío y Oligoceno temprano. Este periodo puede dividirse en cuatro fases paleoambientales, las cuales pueden reflejar los cambios en el aporte de nutrientes y mezcla vertical acontecidos durante los 2.5 Ma anteriores al EOB en el Atlántico Norte. Estos cambios son consistentes con la intensificación de las aguas profundas provenientes del norte que venía ocurriendo desde hace 36 Ma y que provocó alteraciones en las corrientes superficiales. Los resultados de esta Tesis Doctoral son importantes para entender los eventos globales asociados con la rápida expansión de la criosfera en el Oligoceno temprano. --- The Eocene-Oligocene climate transition (EOT) was associated with pronounced global cooling and changes in ocean circulation that culminated in the onset of Antarctic glaciation ~34 Ma ago. A growing body of sedimentologic, geochemical and micropaleontologic evidence recognizes consistent changes in the Northern Hemisphere that imply an important role for North Atlantic Ocean circulation during the EOT. This PhD thesis contributes new insights about the oceanographic and climatic events occurred between 36 and 33 Ma based on micropaleontological assemblage analysis (planktic foraminifera, benthic foraminifera and calcareous nannofossils) and stable isotope data (δ18O and δ13C) on exceptionally well preserved (glassy) foraminifera from DSDP Site 612 on the western North Atlantic margin. This midlatitude site (paleolatitude 41°18’N, 48°54’W) is located on the New Jersey Continental Slope (palaeodepth ~1000 m). In the present, as well as likely during EOT time, it sits at the confluence of today’s north flowing Gulf Stream and south flowing Labrador surface currents. Today Site 612 seafloor is bathed by North Atlantic Deep Water. Isotopic and biostratigraphic data indicate that the first phase of the EOT (EOT-1 and the Eocene/Oligocene boundary, EOB) is captured in Site 612 sediments but the rest, i.e. the Oi-1 Antarctic glaciation event, is truncated by a hiatus, with only a sliver of early Oligocene strata surviving. According to recognized micropaleontological assemblages and oxygen and carbon stable isotope measurements on benthic and planktic foraminifera, significant changes in surface and deep-water conditions have been identified in the 2.87 Myrs of the late Eocene and early Oligocene. This period can be divided into four paleoenvironmental phases, which can reflect the changes in nutrient supply and vertical mixing occurred during the 2.5 Myrs prior to the EOB in the North Atlantic. These changes are consistent with shifting influence of surface currents linked here to strengthening of northern-sourced deep water production, from 36 Ma. The results of this PhD thesis are important for piecing together the global events associated with the rapid expansion of the cryosphere in the early Oligocene.