A calcite dissolution pulse in the Norwegian-Greenland Sea during the last deglaciation

Carbonate preservation profiles in the Atlantic Ocean and the Norwegian-Greenland Sea seem to be out-of phase during the last deglaciation. A possibly time transgressive deglacial preservation spike in the N-Atlantic overlaps with a major calcite dissolution pulse in the Norwegian Sea. Contemporaneously major changes in surface and bottom water circulation of the Norwegian-Greenland Sea occurred. Isotopic and sedimentological evidence suggests that bottom water formation in the Norwegian-Greenland Sea was almost shut down during the last maximum glaciation and probably also during the first part of the last deglaciation. During that time corrosive bottom waters might have filled the Norwegian Sea deep sea basins causing carbonate dissolution at the sea floor. Subsequently, the reinitiation of deep water formation could have been coupled with increased resuspension of organic matter and/or reworking of older organic matter rising the p CO₂ of bottom waters and contributing to carbonate dissolution at the sea floor. Additionally, large volumes of atmospheric CO₂ stored before the Younger Dryas might have been pumped into the deep sea possibly by downwelling of surface waters and been neutralized against carbonate at the sea floor.

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Zusammenfassung Erhaltungsprofile des Karbonatlösungszustandes, bestimmt an der planktonischen Foraminif ere N. pachyderma aus Sedimenten, die während der letzten Abschmelzphase der letzten Eiszeit abgelagert wurden, zeigen im Atlantik und in der Norwegisch-Grönländischen See eine deutliche Phasenverschiebung der Erhaltungszustände. Ein möglicherweise zeittransgressiver Erhaltungspeak im Atlantik tritt in zeitlicher überlappung mit einer Phase erhöhter Karbonatlösung in der Norwegischen See auf. Aufgrund verschiedener sedimentologischer Parameter (Korngrö\enspektren, C-org Gehalte, Sedimentstrukturen) und deutlicher Veränderungen der stabilen Sauerstoff- und Kohlenstoffisotopenverhältnisse benthonischer Foraminiferen erscheint es wahrscheinlich, da\ die Tiefenwasserproduktion in der Norwegisch-Grönländischen See während des Höchststandes der letzten Vereisung und möglicherweise auch während des ersten Abschnittes des Abschmelzvorgangs gestoppt war. Während dieses Zeitraumes war die vertikale Durchmischung der Wassermassen stark herabgesetzt und altes korrosives Bodenwasser füllte die Tiefseebecken der Norwegischen See und verursachte eine intensive Karbonatlösung am Meeresboden. Nachdem die Bodenwasserzirkulation und Tiefenwasserbildung später erneut einsetzte, wurde zunächst eine verstärkte Ventilation durch absinkendes, sauerstoffreiches Oberflächenwasser am Meeresboden verursacht. Die Oxidation von resuspendiertem und die Aufarbeitung von bereits abgelagertem organischem Material bedingte einen letzten starken Anstieg des CO₂ Partialdrucks im Bodenwasser und verstärkte die Karbonatlösung am Meeresboden. Eine mögliche zusätzliche Quelle liefert vor der Jüngeren Dryas in der Atmosphäre angereichertes CO₂, das möglicherweise durch »downwelling« von Oberflächenwasser zusätzlich in die Tiefsee gepumpt wurde.

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Résumé Au moyen den l'examen des foraminifères planctoniquesN. pachyderma, des profils de l'état de conservation des carbonates ont été établis dans les sédiments déposés dans l'Atlantique et dans la Mer de Norvège au cours de la phase de fusion de la dernière glaciation. Ces profils ne sont pas en corrélation: dans l'Atlantique apparaÎt un maximum de stabilité des carbonates, probablement transgressif dans le temps, qui correspond à une phase de forte dissolution dans la Mer de Norvège. Certains paramètres sédimentologiques (granularité, teneur en C organique, structures sédimentaires) ainsi que des variations de la composition isotopique de l'O et du C des foraminifères benthoniques permettent de penser que la production d'eau profonde s'est arrÊtée dans la Mer de Norvège au cours du maximum de la dernière glaciation et sans doute aussi pendant le début de la fusion qui a suivi. Pendant cette période, le mélange vertical des masses d'eau était fortement ralenti et une ancienne eau de fond à caractère corrosif occupait le bassin de la Mer de Norvège où elle induisait une forte dissolution des carbonates. Plus tard, lorsque se rétablirent la circulation de l'eau de fond et la formation d'eau profonde, on assita à une aération de la partie profonde de la mer, par l'effet de la descente d'eau superficielle riche en oxygène. L'oxydation de la matière organique provoqua un accroissement de la pression partielle de CO₂ dans l'eau de fond, ce qui y accentua la dissolution des carbonates. Une autre source possible pourrait Être le CO₂ accumulé dans l'atmosphère avant le Dryas supérieur et entraÎné vers la profondeur par la descente des eaux de surface.

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