This paper has been published in: Naturwissenschaften 86, 281-286 (1999).

A Geochemical Record of Precession-Induced Cyclic Eastern Mediterranean Sedimentation: Implications for Northern Sahara Humidity During the Pliocene

Hans-Jürgen Brumsack, Rolf Wehausen

Institut für Chemie und Biologie des Meeres, Universität Oldenburg Postfach 2503, D-26111 Oldenburg

Zusammenfassung

Der Chemismus lithogener Komponenten pliozäner Sedimente des östlichen Mittelmeers weist periodische Änderungen auf, die mit den Orbitalparametern der Erde und dadurch hervorgerufenen Variationen der Sonneneinstrahlung im Bereich der Nordhemisphäre einhergehen. Dadurch entstehen zwei gegensätzliche paläoklimatische bzw. paläozeanographische Szenarien. In Zeiten mit geringen Niederschlägen und oligotrophen Bedingungen im Mittelmeer, wie sie auch heute vorherrschen, ist die Sedimentation sehr stark von äolischen Staubeinträgen angrenzender Wüstengebiete gekennzeichnet. Demgegenüber dominiert in feuchten Klimaperioden die Sedimentation von fluviatilem Material, das durch den Nil und Flüsse der nördlich an das Mittelmeer grenzenden Gebiete eingetragen wird. Die durch Zirkulationsänderungen sowie den Nährstoffeintrag der Flüsse induzierten eutrophen Bedingungen führten schließlich zur Ausbildung von anoxischen Bedingungen und der Ablagerung von Sapropelen im östlichen Mittelmeer. Unsere Untersuchungen unterstützen frühere Forschungsergebnisse, wonach in weiten Teilen der nördlichen Sahara ein häufigerer Wechsel zwischen ariden und humideren Klimabedingungen stattfand. Nach unseren Ergebnissen folgte dieser rhythmische Wechsel im Pliozän dem Insolationszyklus von ca. 22 ka.

Abstract

The chemical composition of lithogenic components in Pliocene sediments from the Eastern Mediterranean displays periodical variations that are related to earth's orbital parameters owing to changes of insolation in the northern hemisphere. This can be explained by two different paleoclimatic/palaeoceanographic scenarios. During oligotrophic periods, similar to those persisting in the modern Mediterranean, sedimentation is rather uniform and sediments have received high proportions of eolian material from the surrounding desertic areas. During more humid intervals sedimentation is dominated by fluviatile material, that has been introduced by the Nile and northern borderland rivers. Higher nutrient loads associated with enhanced riverine input and a change in water circulation led to eutrophication, anoxic conditions, and sapropel deposition in the eastern Mediterranean. Our investigations give stress to earlier works, claiming that in large parts of the northern Sahara palaeoclimatic conditions changed frequently from arid to more humid. Due to our results these changes in the Pliocene followed the approximately 22 ka insolation cyclicity.