The Ponto-Caspian basin as a final trap for southeastern Scandinavian Ice-Sheet meltwater

This paper provides new data on the evolution of the Caspian Sea and Black Sea from the Last Glacial Maximum until ca. 12 cal kyr BP. We present new analyses (clay mineralogy, grain-size, Nd isotopes and pollen) applied to sediments from the river terraces in the lower Volga, from the middle Caspian Sea and from the western part of the Black Sea. The results show that during the last deglaciation, the Ponto-Caspian basin collected meltwater and fine-grained sediment from the southern margin of the Scandinavian Ice Sheet (SIS) via the Dniepr and Volga Rivers. It induced the deposition of characteristic red-brownish/chocolate-coloured illite-rich sediments (Red Layers in the Black Sea and Chocolate Clays in the Caspian Sea) that originated from the Baltic Shield area according to Nd data. This general evolution, common to both seas was nevertheless differentiated over time due to the specificities of their catchment areas and due to the movement of the southern margin of the SIS. Our results indicate that in the eastern part of the East European Plain, the meltwater from the SIS margin supplied the Caspian Sea during the deglaciation until ∼13.8 cal kyr BP, and possibly from the LGM. That led to the Early Khvalynian transgressive stage(s) and Chocolate Clays deposition in the now-emerged northern flat part of the Caspian Sea (river terraces in the modern lower Volga) and in its middle basin. In the western part of the East European Plain, our results confirm the release of meltwater from the SIS margin into the Black Sea that occurred between 17.2 and 15.7 cal kyr BP, as previously proposed. Indeed, recent findings concerning the evolution of the southern margin of the SIS and the Black Sea, show that during the last deglaciation, occurred a westward release of meltwater into the North Atlantic (between ca. 20 and 16.7 cal kyr BP), and a southward one into the Black Sea (between 17.2 and 15.7 cal kyr BP). After the Red Layers/Chocolate Clays deposition in both seas and until 12 cal kyr BP, smectite became the dominant clay mineral. The East European Plain is clearly identified as the source for smectite in the Caspian Sea sediments. In the Black Sea, smectite originated either from the East European Plain or from the Danube River catchment. Previous studies consider smectite as being only of Anatolian origin. However, our results highlight both, the European source for smectite and the impact of this source on the depositional environment of the Black Sea during considered period

ENREGISTREMENT SEDIMENTAIRE DES CHANGEMENTS ENVIRONNEMENTAUX RECENTS DANS LA ZONE NORD-OUEST DE LA MER NOIRE

The purpose of this study is to investigate the processes and the recent environmental changes stored in the sediments from the North-Western part of the Black Sea in the last 30,000 years. We used sedimentary cores extracted from water depths ranging from 55 to 2100 m. In order to obtain information about the depositional environment and the chronology of the events, we used different methods: clay mineralogy analysis, sedimentology, environmental magnetism, organic matter characteristics and AMS radiocarbon chronology. Radiocarbon dating of the organic matter and fossil shells was used to obtain a precise chronology of the past events. It was difficult to correct the 14C data, because of the differences between the ages of organic matter and shells that varied significantly from one sample to another. This difficulty comes from the fact that the Black Sea basin contained in some periods oxygenated fresh water and in some periods stratified salty water. The correlation between the 14C data and the carbonate content allowed us to set up a chronology of the sediments. The clay mineralogy pointed out that the sediments containing smectite were carried into the basin mainly from the North and not from the South of the drainage basin, as previous studies indicated. The environmental magnetism study helped us to determine the significant variations in the oxygenation of the sediment and of the water column (i.e., changes between oxygenated and anoxic conditions). The magnetism study together with the organic matter characteristics also indicates changes in the salinity of the water. Our study reveals the environmental changes that have occurred during the last 30,000 years.L'objectif de ce travail est l'étude des processus et des changements environnementaux récents (durant les derniers 30000 ans) à travers leurs enregistrement sédimentaire dans la zone Nord-Ouest de la Mer Noire (carottes sédimentaires prélevées à des profondeurs allant de 55 à 2100 m sous la tranche d'eau). Nous avons privilégié des méthodes permettant d'obtenir des informations sur le milieu de dépôt et la chronologie des évènements telles que : analyses des argiles, sédimentologie, magnétisme environnemental, caractéristiques isotopiques de la matière organique totale, 14C AMS. Afin d'obtenir une chronologie la plus fiable possible des évènements nous avons effectué des datations par le 14C de la matière organique et des coquilles fossiles du sédiment. La comparaison des datations obtenues sur les coquilles et la matière organique provenant d'un même niveau sédimentaire nous a montré que l'application des corrections sur les données 14C reste difficile ; cette difficulté provient du fait que le bassin a contenu tantôt de l'eau douce oxygénée, tantôt de l'eau stratifiée. C'est en associant les résultats de l'étude des taux des carbonates le long des carottes aux données 14C que nous avons établi l'échelle chronologique proposée. L'étude des minéraux argileux des sédiments nous a permis de conclure que pour le nord-ouest du bassin, l'origine des sédiments à smectite doit être recherchée au nord, et non au sud du bassin versant de la Mer Noire, comme il est admis dans la littérature. Les données de magnétisme environnemental nous ont permis de mettre en évidence des variations significatives dans les conditions d'oxygénation (aérobie/anaérobie) au sommet du sédiment ou dans la colonne d'eau. Ces données magnétiques, ainsi que celles de matière organique montrent aussi des modifications des conditions de salinité dans le bassin. En conclusion nous proposons une reconstitution des conditions d'environnement au cours des derniers 30000 ans

ENREGISTREMENT SEDIMENTAIRE DES CHANGEMENTS ENVIRONNEMENTAUX RECENTS DANS LA ZONE NORD-OUEST DE LA MER NOIRE

The purpose of this study is to investigate the processes and the recent environmental changes stored in the sediments from the North-Western part of the Black Sea in the last 30,000 years. We used sedimentary cores extracted from water depths ranging from 55 to 2100 m. In order to obtain information about the depositional environment and the chronology of the events, we used different methods: clay mineralogy analysis, sedimentology, environmental magnetism, organic matter characteristics and AMS radiocarbon chronology. Radiocarbon dating of the organic matter and fossil shells was used to obtain a precise chronology of the past events. It was difficult to correct the 14C data, because of the differences between the ages of organic matter and shells that varied significantly from one sample to another. This difficulty comes from the fact that the Black Sea basin contained in some periods oxygenated fresh water and in some periods stratified salty water. The correlation between the 14C data and the carbonate content allowed us to set up a chronology of the sediments. The clay mineralogy pointed out that the sediments containing smectite were carried into the basin mainly from the North and not from the South of the drainage basin, as previous studies indicated. The environmental magnetism study helped us to determine the significant variations in the oxygenation of the sediment and of the water column (i.e., changes between oxygenated and anoxic conditions). The magnetism study together with the organic matter characteristics also indicates changes in the salinity of the water. Our study reveals the environmental changes that have occurred during the last 30,000 years.L'objectif de ce travail est l'étude des processus et des changements environnementaux récents (durant les derniers 30000 ans) à travers leurs enregistrement sédimentaire dans la zone Nord-Ouest de la Mer Noire (carottes sédimentaires prélevées à des profondeurs allant de 55 à 2100 m sous la tranche d'eau). Nous avons privilégié des méthodes permettant d'obtenir des informations sur le milieu de dépôt et la chronologie des évènements telles que : analyses des argiles, sédimentologie, magnétisme environnemental, caractéristiques isotopiques de la matière organique totale, 14C AMS. Afin d'obtenir une chronologie la plus fiable possible des évènements nous avons effectué des datations par le 14C de la matière organique et des coquilles fossiles du sédiment. La comparaison des datations obtenues sur les coquilles et la matière organique provenant d'un même niveau sédimentaire nous a montré que l'application des corrections sur les données 14C reste difficile ; cette difficulté provient du fait que le bassin a contenu tantôt de l'eau douce oxygénée, tantôt de l'eau stratifiée. C'est en associant les résultats de l'étude des taux des carbonates le long des carottes aux données 14C que nous avons établi l'échelle chronologique proposée. L'étude des minéraux argileux des sédiments nous a permis de conclure que pour le nord-ouest du bassin, l'origine des sédiments à smectite doit être recherchée au nord, et non au sud du bassin versant de la Mer Noire, comme il est admis dans la littérature. Les données de magnétisme environnemental nous ont permis de mettre en évidence des variations significatives dans les conditions d'oxygénation (aérobie/anaérobie) au sommet du sédiment ou dans la colonne d'eau. Ces données magnétiques, ainsi que celles de matière organique montrent aussi des modifications des conditions de salinité dans le bassin. En conclusion nous proposons une reconstitution des conditions d'environnement au cours des derniers 30000 ans

Enregistrement sédimentaire des changements environnementaux récents dans la zone Nord-Ouest de la Mer Noire

L objectif de ce travail est l étude des processus et des changements environnementaux récents (pendant les derniers 30000 ans) à travers leurs enregistrement sédimentaire dans la zone Nord-Ouest de la Mer Noire. Nous avons privilégié des méthodes permettant d obtenir des informations sur le milieu de dépôt et la chronologie des évènements telles que : analyses des argiles, sédimentologie, magnétisme environnemental, caractéristiques isotopiques de la matière organique totale, 14C AMS. La comparaison des datations obtenues sur les coquilles fossiles et la matière organique provenant d un même niveau sédimentaire nous a montré que l application des corrections sur les données 14C reste difficile du fait que le bassin a contenu tantôt de l eau douce oxygénée, tantôt de l eau stratifiée. C est en associant les résultats de l étude des taux des carbonates le long des carottes aux données 14C que nous avons établi l échelle chronologique proposée. L étude des minéraux argileux des sédiments nous a permis de conclure que pour le nord-ouest du bassin, l origine des sédiments à smectite doit être recherchée au nord, et non au sud du bassin versant de la Mer Noire, comme il est admis dans la littérature. Les données de magnétisme environnemental nous ont permis de mettre en évidence des variations significatives dans les conditions d oxygénation (aérobie/anaérobie) au sommet du sédiment ou dans la colonne d eau. Ces données magnétiques, ainsi que celles de matière organique montrent aussi des modifications des conditions de salinité dans le bassin. En conclusion nous proposons une reconstitution des conditions d environnement au cours des derniers 30000 ans.The purpose of this study is to investigate the processes and the recent environmental changes stored in the sediments from the North-Western part of the Black Sea in the last 30,000 years. We used sedimentary cores extracted from water depths ranging from 55 to 2100 m. In order to obtain information about the depositional environment and the chronology of the events, we used different methods: clay mineralogy analysis, sedimentology, environmental magnetism, organic matter characteristics and AMS radiocarbon chronology. Radiocarbon dating of the organic matter and fossil shells was used to obtain a precise chronology of the past events. It was difficult to correct the 14C data, because of the differences between the ages of organic matter and shells that varied significantly from one sample to another. This difficulty comes from the fact that the Black Sea basin contained in some periods oxygenated fresh water and in some periods stratified salty water. The correlation between the 14C data and the carbonate content allowed us to set up a chronology of the sediments. The clay mineralogy pointed out that the sediments containing smectite were carried into the basin mainly from the North and not from the South of the drainage basin, as previous studies indicated. The environmental magnetism study helped us to determine the significant variations in the oxygenation of the sediment and of the water column (i.e., changes between oxygenated and anoxic conditions). The magnetism study together with the organic matter characteristics also indicates changes in the salinity of the water. Our study reveals the environmental changes that have occurred during the last 30,000 years.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Variations in 14 C Reservoir Ages of Black Sea Waters and Sedimentary Organic Carbon During Anoxic Periods: Influence of Photosynthetic Versus Chemoautotrophic Production

International audienceRadiocarbon activity of dissolved inorganic carbon has been measured in the northwestern Black Sea. Both continental shelf and open-sea profiles show that surface waters are in equilibrium with the atmosphere. The observed distribution of 14 C activity shows a weak contribution of the deep 14 C-depleted CO 2 to the photic zone. Such a distribution of 14 C within the water column is unable to explain the aging of sedimentary organic matter and reservoir ages greater than 500 yr. A contribution of production by chemoautotrophic bacteria feeding on 14 C-depleted methane at the boundary of the oxic and anoxic zones is a realistic hypothesis. Also, a contribution to sedimentary organic carbon estimated at <15% of the photosyn-thetic primary production could explain 14 C reservoir ages greater than 1300 yr

Final Project Report : ASSEssment of the BLAck Sea sedimentary system since the last Glacial Extreme

Contract number : EVK3-CT-2002-2009, period du 1er février au 30 juin 2006, 2006-08-3