Universität zu Köln

Berg, Sonja (2010). Late Quaternary environmental history of Rauer Group, East Antarctica. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

In East Antarctica, small ice-free coastal areas are unique environments, located between the East Antarctic Ice Sheet (EAIS) and its outlet glacier systems on the one hand and the Southern Ocean on the other. Rauer Group is an ice-free archipelago in eastern Prydz Bay, which has been visited in March 2007. Geomorphological studies have been conducted there in order to shed light on the glacial history of the area. The recovery of long sediment cores from three marine inlets and one lake provided the possibility to reconstruct the late Pleistocene and Holocene environmental and climate history of the area for the first time. Since knowledge on climate and glacial history around East Antarctica is relatively sparse, this study contributes significantly to a broader understanding of the late Quaternary evolution of the region. The reconstructions presented in this thesis are based on a multi-proxy approach, comprising sedimentological, biogeochemical and paleontological studies on sedimentary records from lakes and marine inlets. Chronologies of the records have been obtained by radiocarbon dating. Radiocarbon ages from three different records indicate ice-free conditions on the islands in the late Pleistocene between 40-30 14C ka BP (44.7-34 cal ka BP). The presence of lacustrine as well as marine environments on/at Filla Island suggest that the EAIS reached only insignificantly beyond its present margin during that period. At the same time, relative sea-level reconstructions point to increased ice load in vicinity of the coast and a steeper than present ice sheet profile. A subsequent glacial overriding due to EAIS expansion during the Last Glacial Maximum can be inferred from a till layer and a hiatus in sediment cores from two marine basins, respectively. Glacial overriding within the last glacial is also suggested by the geomorphology of the islands. The inlets became ice-free prior to 11,200 cal yr BP, when biogenic sedimentation started. Deglaciation processes in the catchments, however, influenced the inlets until c. 9200 cal yr BP as evidenced by the input of minerogenic material. Holocene ice retreat was virtually complete prior to the Mid-Holocene, since a sediment record from a marine inlet 1.8 km in front of the present ice sheet, contains a complete marine record of the past 4500 years. Significant ice sheet expansion beyond present ice margins did not occur in Rauer Group since the Mid-Holocene. Concerning climatic conditions throughout the Holocene, an early Holocene climate optimum in Rauer Group is reflected by elevated marine productivity under relatively open-water conditions until 8200 cal yr BP. In the following cooler period sea ice on the marine inlets increased. In the Mid-Holocene the basins experienced an input of freshwater between c. 5700-3500 cal yr BP. Probably warmer climate conditions caused ice-sheet melting and increased precipitation on the islands. Neoglacial cooling in the late Holocene is reflected by an increase in sea ice in both inlets.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Die spätquartäre Umweltgeschichte der Rauer-Gruppe, Ostantarktis German
Translated abstract:	Abstract Language Eisfreie Küstengebiete in der Ostantarktis sind aufgrund ihrer Lage zwischen dem ostantarktischen Eisschild mit seinen Gletschern und dem Südozean einzigartige Umgebungen. Die Rauer-Gruppe ist eine solche eisfreie Inselgruppe in der östlichen Prydz Bucht und wurde im Rahmen dieser Untersuchung während einer Expedition im März 2007 besucht. Dabei wurden geomorphologische Untersuchungen durchgeführt, um die Glazialgeschichte des Gebietes zu rekonstruieren. Die in diesem Zusammenhang gewonnenen Sedimentkerne ermöglichen zum ersten Mal eine Rekonstruktion der spätpleistozänen und holozänen Umwelt- und Klimageschichte des Gebietes. Da das bisherige Wissen über die ostantarktische Klima- und Glazialgeschichte relativ gering ist, trägt diese Untersuchung maßgeblich zu einem breiteren Verständnis der spätquartären Entwicklung in der Region bei. Sedimentologische, biogeochemische und paläontologische Parameter dienen in dieser Arbeit als Proxys, um Rekonstruktionen an lakustrinen und marinen Archiven durchzuführen. Die zeitliche Einordnung der Sedimentsequenzen erfolgte auf Grundlage von Radiokarbondatierungen. Mehrere Alter, die aus verschiedenen Sedimentkernen stammen, indizieren eisfreie Bedingungen auf den Inseln im späten Pleistozän. Dies betrifft einen Zeitraum zwischen etwa 40.000 und 30.000 14C Jahren vor heute (44.700-34.000 Kalenderjahre vor heute). Das Vorkommen sowohl lakustriner als auch mariner Umgebungen um die Insel Filla weist darauf hin, dass der Eisschild damals nur unwesentlich über seine heutige Begrenzung hinausreichte. Gleichzeitig deuten Rekonstruktionen des relativen Meeresspiegels auf eine erhöhte Eisauflast nahe der Küste und auf ein steileres Eisprofil als gegenwärtig hin. Eine nachfolgende Überfahrung der Rauer-Gruppe durch eine Ausdehnung des ostantarktischen Eisschilds lässt sich zum einen aus dem Vorliegen einer Tilllage in einem der Kerne (Co1011) und zum anderen aus dem Auftreten einer Sedimentationsunterbrechung in einem anderen Kern (Co1010) ableiten. Geomorphologische Befunde deuten ebenfalls auf eine Vereisung der Inselgruppe während des letzten Glazials hin. Die Buchten wurden vor etwa 11200 Jahren eisfrei, was dem Zeitpunkt des Einsetzens biogener Sedimentation in den Becken entspricht. Mit dem Eisrückzug in Zusammenhang stehende Prozesse beeinflussten die Buchten jedoch noch bis vor ca. 9200 Jahren vor heute durch den vermehrten Eintrag minerogenen Materials. Der holozäne Eisrückzug war scheinbar vor 4500 Jahren bereits abgeschlossen, da ein Sedimentkern aus einem Becken mit einer Entfernung von nur 1,8 km zum heutigen Eisschild eine vollständige marine Abfolge der letzten 4500 Jahre enthält. Eine bedeutende Ausdehnung des Eisschildes über die heutigen Grenzen hinaus hat demnach seit dem mittleren Holozän nicht stattgefunden. Hinsichtlich der Klimageschichte der Region kann ein Optimum im frühen Holozän bis vor ca. 8200 Jahren nachgewiesen werden, welches mit erhöhter mariner Bioproduktion unter offen-marinen Bedingungen korrespondiert. Während der darauffolgenden kühleren Phase kam es zu verstärkter Meereisbildung in den Buchten. Im mittleren Holozän von ca. 5700 bis 3500 Jahren vor heute erfuhren die Buchten dann einen erhöhten Frischwassereintrag. Vermutlich führten wärmere klimatische Bedingungen zu einem verstärkten Abschmelzen des Eisschildes und zu erhöhtem Niederschlag auf den Inseln. Eine Zunahme der Meereisbedeckung durch eine erneute Abkühlung im Spätholozän schließlich lässt sich in der Rauer-Gruppe anhand paläontologischer Parameter nachweisen. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Berg, Sonja sberg0@uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-31449
Date:	2010
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Geosciences > Institute of Geology and Mineralog
Subjects:	Earth sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Ostantarktis , Holozän , marine Sedimente , Umweltgeschichte , Klimageschichte German East Antarctica , Holocene , marine sediments , environmental history , climate history English
Date of oral exam:	29 June 2010
Referee:	Name Academic Title Melles, Martin Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/3144