Late Quaternary environmental history of Taylor Valley, southern Victoria Land, Antarctica, reconstructed by a multidisciplinary study of lake sediments

Ortlepp, Sabrina (2009). Late Quaternary environmental history of Taylor Valley, southern Victoria Land, Antarctica, reconstructed by a multidisciplinary study of lake sediments. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

Preview

PDF
Dissertation_Ortlepp.pdf
Download (43MB)

Abstract

In the unglaciated areas of Antarctica, lake sediments act as archives of the regional environmental and climatic history. In most cases, the records are restricted to the Holocene. Amongst the few exceptions are lakes in the McMurdo Dry Valleys, southern Victoria Land, which are known to have remained mostly ice-free during the Last Glacial Maximum. Within the scope of an U.S.-American-German expedition in austral summer 2002/2003, several sediment cores were recovered from the three major lakes in the Taylor Valley: lakes Fryxell, Hoare, and Bonney. In order to reconstruct the late Quaternary regional environmental and climate history, sedimentological, biogeochemical, mineralogical, and chronological investigations were conducted on the sediment sequences recovered from Lake Hoare (core Lz1020) and East Lake Bonney (core Lz1023) within the scope of this thesis. Sediment cores from Lake Hoare with a maximum length of 2.3 m mainly consist of coarse-grained material and penetrate back into the late Weichselian, when Taylor Valley was occupied by the large proglacial Lake Washburn. This lake was dammed by the advanced Ross Sea ice sheet at the valley outlet and was mainly fed by meltwater of the ice sheet. During the Pleistocene-Holocene transition, enhanced evaporation led to a significant lake level drop of Lake Washburn. The Lake Hoare record additionally shows that in course of this event, Lake Washburn desiccated to a very low level, with subaerial conditions at the coring site of Lz1020. After the final retreat of the Ross Sea ice sheet during the early Holocene, Taylor Valley was occupied by remnants of Lake Washburn. Environmental conditions comparable to those of today, with an advanced Canada Glacier separating lakes Hoare and Fryxell, established during the Mid-Holocene. A 2.7 m long core recovered from East Lake Bonney mainly consists of a halite crust. Variations in the properties of the salt crystals and of clastic components embedded in the salts imply environmental changes over time. New paleoenvironmental insights provided by this record are the evidence for enhanced evaporation in the late Holocene, which led to the precipitation of the more than 2 m thick salt crust. This event was followed by a lake level rise, caused by inflowing meltwaters refilling the basin. As a result of the establishment of a freshwater lense at the top of East Lake Bonney, a perennial ice cover was formed in the recent past. This study shows that the investigated lake sediment records provide crucial information about the late Quaternary environmental history of Taylor Valley, but should be interpreted in context with ice core records, terrestrial, and marine archives for a better understanding of the regional paleoenvironment, and paleoclimate.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
Spätquartäre Umweltgeschichte des Taylortals, Südviktorialand, Antarktis, rekonstruiert mittels einer multidisziplinären Untersuchung von Seesedimenten	German

Translated abstract:

Abstract

Language

In den eisfreien Gebieten der Antarktis fungieren Seesedimente als Archive der regionalen Umwelt- und Klimageschichte. In den meisten Fällen ist ihre zeitliche Reichweite jedoch auf das Holozän beschränkt. Eine der wenigen Ausnahmen stellen die Seen in den Trockentälern der McMurdo-Region im Süd-Viktorialand dar, die während des Letzten Glazialen Maximums überwiegend eisfrei geblieben sind. Im Rahmen einer U.S.-amerikanisch-deutschen Expedition im Südsommer 2002/2003 wurden Sedimentkerne aus den drei größten Seen des Taylor Valley, Fryxell, Hoare und Bonney, geborgen. Mit dem Ziel, die spätquartäre regionale Umwelt- und Klimageschichte zu rekonstruieren, sind die Sedimentsequenzen des Lake Hoare (Kern Lz1020) und des östlichen Beckens des Lake Bonney (Kern Lz1023) im Rahmen dieser Arbeit hinsichtlich ihrer sedimentologischen, biogeochemischen, mineralogischen und chronologischen Eigenschaften untersucht worden. Die Sedimentkerne des Lake Hoare, die eine Maximallänge von 2,3 m erreichen und überwiegend aus grobkörnigen Material bestehen, reichen zurück bis in die späte Weichselzeit, als das Taylor Valley von dem großen proglazialen Lake Washburn erfüllt war. Dieser See wurde durch den vorgerückten Eisschild, der sich im heutigen Rossmeer befand, aufgestaut und vorwiegend durch dessen Schmelzwässer gespeist. Während des Übergangs vom Pleistozän zum Holozän führte verstärkte Evaporation zu einem signifikanten Seespiegelabfall des Lake Washburn. Der Lake Hoare Rekord zeigt außerdem, dass im Verlauf dieses Ereignisses die Bohrlokation des Kerns Lz1020 trocken fiel und sich subaerische Sedimentationsbedingungen einstellten. Nach dem endgültigen Rückzug des Rossmeer-Eisschilds während des frühen Holozäns verblieben nur Überreste des früheren Lake Washburn im Taylor Valley. Mit dem Vorrücken des Canada-Gletschers im mittleren Holozän wurde der Lake Hoare vom Lake Fryxell getrennt und es stellten sich Umweltbedingungen ein, die vergleichbar mit den heutigen sind. Aus dem östlichen Becken des Lake Bonney konnte ein 2,7 m langer Sedimentkern geborgen werden, der überwiegend aus einer Halitkruste besteht. Variationen in den Eigenschaften sowohl der Salzkristalle als auch der klastischen Komponenten, die in die Salze eingebettet sind, deuten auf Umweltveränderungen in der Vergangenheit hin. Neue Erkenntnisse bezüglich der Paläoumwelt ergeben sich aus diesem Rekord anhand von Belegen für eine verstärkte Evaporationsphase im Spätholozän, die zu der Ablagerung der mehr als 2 m mächtigen Salzkruste führte. Auf diese Phase folgend stieg der Seespiegel des östlichen Lake Bonney an, was auf einen verstärkten Zufluss von Schmelzwässern zurückzuführen ist. Dadurch bildete sich eine Frischwasserlinse auf dem östlichen Lake Bonney aus, die dafür verantwortlich ist, dass sich in jüngster Vergangenheit eine permanente Eisdecke auf dem See entwickeln konnte. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass die untersuchten Seesedimentsequenzen wichtige Informationen über die spätquartäre Umweltgeschichte des Taylor Valley liefern, aber dass diese auch im Zusammenhang sowohl mit Eiskerndaten als auch terrestrischen und marinen Archiven interpretiert werden sollten, um die regionale Paläoumwelt und das regionale Paläoklima besser zu verstehen.

German

Creators: