Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

30

CLIMATE CONTROL OVER THE TERRIGENOUS INPUT TO THE ALGERO-BALEARIC BASIN 

DURING THE LAST 50 KA

J. Frigola

1*

, A. Moreno

2

, M. Canals

1

, I. Cacho

1

, E. Colmenero

3

, F. Sierro

3

, J-A. Flores

3

, D. A. Hodell

4

, J.H. Curtis

4

(1)

GRC Geociències Marines, Departament d’Estratigrafia, P. i Geociències Marines, Facultat de Geologia, Universitat de Barcelona,

Barcelona, Spain - miquel@geo.ub.es

(2)

Instituto Pirenaico de Ecología, CSIC, Zaragoza, Spain

(3)

Departamento de Geología, Universidad de Salamanca, Spain

(4)

Department of Geological Sciencies, University of Florida, Gainesville, USA

Abstract

We present the first geochemical results of a very high-resolution study carried out in the MD99-2343 IMAGES core recovered in the

Algero-Balearic Basin to characterize the temporal evolution of the terrigenous input to this area. The high-resolution profiles obtained

from this core and its close similarity with a core from the Alboran Sea previously studied bring new inputs to the understanding of the

rapid climatic variability during the last glacial cycle in the Western Mediterranean Basin. Our multi-proxy approach helps improving the

knowledge of the consequences of abrupt climatic changes on the terrestrial and marine environments of the Mediterranean region.

Keywords: Western Mediterranean Sea, aridity-humidity conditions, terrigenous inputs, geochemical records, teleconections.

Recent studies from the Alboran Sea (core MD 95-2043) have

revealed high-frequency climatic oscillations in the Sea Surface

Temperature (SST) record [1], in the aridity/humidity conditions in

adjacent continental landmasses [2] and in the terrigenous (?uvial and

eolian) inputs to the basin [3] that have been correlated with Heinrich

Events (HE) and Dansgaard-Oeschger (D-O) cycles recorded in the

North Atlantic region [4]. However, a high-resolution study to unravel

how this climatic variability is represented in other Western Mediter-

ranean sub-basins without a direct in?uence of Atlantic waters is still

lacking.

Core MD 99-2343 was recovered north of Menorca Island

(40º29,84’N 04º01,69’E; 2,391 m water depth; 32.44 m long) within

the frame of the IMAGES international program. This core was

collected to investigate the sources that supply terrigenous material to

the Algero-Balearic Basin and to discriminate the climatic mecha-

nisms that may affect the sedimentation processes in the area. Our

study has been focussed in the top 18 m of the core, which has been

sampled every 5 cm. The high sedimentation rate, a mean of 34 cm/ka

during the last 50 ka, allows the study of past rapid climatic variability

at centennial to millennial scales. MD 99-2343 core was selected

because of its location along the path of present-day dust plumes

originating from North Africa. The core location is far offshore from

continental landmasses in order to minimize the effects of ?uvial

inputs on the sediment record. The core is thus intended to monitor

changes in dust supply to the Western Mediterranean. In addition,

since the core was recovered from a contourite drift [5], it was

expected it would also contain a record of the variability of deep-

water currents associated to the Gulf of Lions deep-water formation.

High-resolution analyses were carried out by means of X-ray

?uorescence (XRF) to get the contents of major elements (Si, Ti, K,

Al, Ca, Mg, Mn, Fe, P, Na) in the core sediments. The elementary

profiles show high frequency oscillations through the last 50 ka. This

is in particular the case of elements associated to terrigenous inputs

like Si, Ti, K and Al. These profiles follow a clear D-O periodicity

during Marine Isotopic Stage (MIS) 3. Although the Holocene

sequence is characterised by lower contents of terrigenous elements

and an overall smoother pattern, the variations recorded could be

easily related to noticeable climatic oscillations, such as the African

Humid Period. During Termination 1 a significant decrease in the

supply of terrigenous elements is recorded synchronously to an

increase of the Ca percentage, which probably denotes the

accumulation of shelf carbonate during the postglacial sea level rise.

The preliminary age model for MD 99-2343 was performed after

tuning its G. bulloidesoxygen isotopic record with that from the

Alboran MD 95-2043 core [1]. This exercise allows a direct

comparison between the elemental ratios normalized to Al in both

cores. The strong parallelism between the Si/Al, Si/(Si+K) and Ti/Al

records suggests a similar origin and, consequently, the action of

similar transport and deposition processes in the Alboran Sea and in

the Algero-Balearic Basin. Therefore, the results obtained point to an

increase of Saharan dust transport during D-O stadials and cold

events, thus supporting the hypothesis of stronger African winds

during these episodes [3]. This suggestion correlates with arid

conditions [2] and colder sea surface temperatures (SST) [1] that have

been described previously during the D-O stadials in the Alboran Sea

MD 95-2043 core. In addition, increased contents of the colder-water

indicator E. huxleyi (>

4µ

m) [6] in our core MD 99-2343 from the

Algero-Balearic Basin during HE and D-O stadials confirm the

important drop of SST during these periods, as formerly proposed

from the Alboran Sea record.

The high parallelism between both Mediterranean cores and the

GISP2 ice core oxygen isotopic record [7] shown after our study,

strengthens the rapid response of the Mediterranean oceanographic-

atmospheric system to climate oscillations thus pointing to an

efficient climate teleconnection between the Mediterranean Sea and

the North Atlantic region. Finally, although the intensification of

atmospheric circulation has been suggested as the main force driving

the variability of terrigenous inputs to the open Western Mediter-

ranean Basin during cold events for at least the last 50 ka,

complementary grain-size and isotopic analyses are in progress to

distinguish the effects of deep-water currents intensity shifts on the

sedimentation pattern.

References

[1]-Cacho, I., J.O. Grimalt, C. Pelejero, M. Canals, F.J. Sierro, J.A.

Flores, and N.J. Shackleton, 1999. Dansgaard-Oeschger and Heinrich

event imprints in Alboran Sea temperatures. Paleoceanography, 14 (6):

698-705.

[2]-Sánchez-Goñi, M.F., I. Cacho, J.-L. Turon, J. Guiot, F.J. Sierro, J.-P.

Peypouquet, J.O. Grimalt, and N.J. Shackleton, 2002. Synchroneity

between marine and terrestrial responses to millennial scale climatic vari-

ability during the last glacial period in the Mediterranean region. Climate

Dynamics, 19: 95-105. 

[3]-Moreno, A., I. Cacho, M. Canals, M.A. Prins, M.F. Sánchez-Goñi,

J.O. Grimalt, and G.J. Weltje, 2002. Saharan Dust Transport and High-

Latitude Glacial Climatic Variability: The Alboran Sea Record.

Quaternary Research, 58 (3): 318-328.

[4]-Dansgaard, W., S.J. Johnsen, H.B. Clausen, D. Dahl-Jensen, N.S.

Gundestrup, C.U. Hammer, C.S. Hvidberg, J.P. Steffensen, A.E.

Sveinbjörnsdóttir, J. Jouzel, and G. Bond, 1993. Evidence for general

instability of past climate from a 250-kyr ice-core record. Nature, 364:

218-220.

[5]-Velasco, J.P.B., J. Baraza and M. Canals, 1996. La depresión periféri-

ca y el lomo contourítico de Menorca: evidencias de la actividad de corri-

entes de fondo al N del Talud Balear. Geogaceta, 20 (2): 359-362.

[6]-Colmenero-Hidalgo, E., J.A. Flores, and F.J. Sierro, 2002. Biometry

of Emiliania huxleyiand its biostratigraphic significance in the Eastern

North Atlantic Ocean and Western Mediterranean Sea in the last 20000

years. Marine Micropaleontology, 46 (3-4): 247-263.

[7]-Grootes, P., M. Stuiver, J.W.C. White, S.J. Johnsen, and J. Jouzel,

1993. Comparison of oxygen isotope records from the GISP2 and GRIP

Greenland ice cores. Nature, 366: 552-554.