Torbjörn Wall
Magnetisk kornstorleksanalys av Holocena sediment från Nordatlanten och
Norska havet - palaeoceanografisk tillämpning
Fokus i denna studie är magnetiska kornstorleksvariationer i havssediment. Frågeställningen
är: finns det en koppling mellan kornstorleksvariationer i havsbottensedimenten och
bottenströmmarnas intensitet? Undersökningarna utfördes på tre sedimentborrkärnor har tagits
upp från Nordatlanten och Norska havet. Enligt resultaten i denna studie finns det en koppling
mellan kornstorleksvariationer och yttemperaturen i havet, vilket i sin tur har tolkats som
bottenströmsintensitet (Snowball and Moros 2003).
Det magnetiska uppförandet av magnetit med låg halt av titan (titanomagnetit) har studerats
för bestämning av mineralens olika magnetiska domäner. Varje domän består av en
magnetfältsriktning. Titanomagnetit kommer från basaltisk lava som svalnat hastigt, främst
från mittoceaniska ryggen och Island. Små korn av titanomagnetit, mindre än 2 µm, har bara
en riktning på sitt magnetfält (endast en domän eller singeldomän). Mineralkorn som är större
än 30-40 µm har många domäner (multidomän). Titanomagnetitkorn mellan 2 till 30-40 µm
utgör en mellangrupp med några få, svagare domäner (pseudosingeldomäner).
Bestämningen av de magnetiska mineralens olika domäner görs genom att placera en bit av
sedimentet mellan två starka elektromagneter och mäta rörelsen på sedimentet mellan dessa.
Genom att alternera strömstyrkan på elektromagneterna kommer sedimentprovet att bete sig
olika. Det är också möjligt att mäta hur väl sedimentet behåller de magnetfält som det har
blivit utsatt för. Mättekniken ger också möjligt att mäta den spänning som krävs för att ändra
riktning på sedimentets magnetfält. Dessa mätningar producerar en hysteresisgraf och ur
vilken det kan utläsas hur många domäner som de magnetiska kornen i sedimentet i medeltal
besitter. Hysteresisgrafen påvisar också ungefärlig magnetisk kornstorlek.
Den magnetiska kornstorleken har i denna studie överförts till fysisk kornstorlek med hjälp av
data producerad av Day et al. (1977). Kopplingen mellan magnetiska kornstorlekar och
fysiska kornstorlekar är emellertid inte exakt utan ger endast en uppskattning vilken storlek
partiklarna i sedimentet har. Uppskattningen är emellertid tillräckligt noggrann för att avgöra
om sedimentet hamnar i fönstret för hydrologiskt sorterbara partiklar, vilket ligger mellan 10
till 63 µm (McCave et al. 1995).
De magnetiska kornstorlekskurvorna har blivit jämförda med rekonstruktioner av havsytetemperaturdata för Holocen. Denna jämförelse visar att perioder med högre temperaturen vid
ytan sammanfaller med grövre magnetisk kornstorlek i bottensedimentet medan perioder med
låg temperatur sammanfaller med mindre kornstorleken i bottensedimenten.
För transport av grövre korn föreligger tre fysiskt möjliga sätt; (i) smältande isberg, (ii) hårda
vindar och (iii) djuphavsströmmar. Under tidsperioden mellan 9,000 till 6,000 kalibrerade år
före nutid (nutid = 1950 BP) i Holocen finns det inga indikationer av riklig förekomst av
isberg eller att extrema vindar skulle ha existerat. Detta indikerar att den troligaste förklaring
för differentieringen av kornstorleken i bottensedimenten är djuphavsströmmar.
Mellan 9000 och 6000 kalibrerade år före nutid var Nordatlanten mer influerat av ytvatten
från Atlanten (Andersen et al. 2004). Djuphavsströmmar i området är beroende av mängden
varmt vatten som strömmar mot norr från Mexikanska Golfen via den Nordatlantiska
1
strömmen. I den Mexikanska Golfen avdunstar vatten, men vattnet som avdunstar regnar ner i
Stilla havet. Detta medför att vattnet i den Mexikanska Golfen blir anrikat på salt. När den
varma ytströmmen från den Mexikanska Golfen når kallare vatten i Nordatlanten och Norska
havet avges värme till atmosfären över nordöstra Europa. När strömmen förlorar värme,
kombinerat med den högre salthalten och därmed högre densiteten i förhållande till det
omgivande vattnet, börjar vattnet sjunka. Detta fenomen går under beteckningen termohalina
cirkulationen (THC) och är en del av den globala havscirkulationen. När den Nordatlantiska
vattenströmmen sjunker i Nordatlanten och Norska havet böjar den åter att strömma söderut
som bottenströmmar. Detta skulle kunna var förklaringen till den funna relationen mellan hög
havsytetemperatur och grövre sedimentkorn i bottensedimenten.
Handledare: Ian Snowball
Examensarbete 20 p i Geologi. Ht 2004 (Examensarbeten i Geologi vid Lunds universitet –
Kvartärgeologi, nr. 179)
Geologiska
institutionen,
Kvartärgeologiska
avdelningen,
Lunds
universitet
2
Torbjörn Wall
Magnetic grain-size analyses of Holocene sediments in the North Atlantic and
Norwegian Sea - palaeoceanographic applications
High-resolution magnetic hysteresis measurements were carried out on three sediment cores,
one from the North Atlantic and two from the Norwegian Sea. These measurements can be
used to reconstruct changes in magnetic grain-size. Physical grain-size has been interpreted as
a proxy for bottom current intensity (McCave et al. 1995) and this study shows that the
hysteresis measurements can contribute as a proxy for near bottom currents in this region
during the Holocene, but only when the magnetic measurements are combined with other
proxy records. The magnetic grain-size record of one core from the Norwegian Sea has been
compared with sea surface temperature reconstructions produced by Calvo et al. (2002) and
Birks & Koç (2002). The dominant magnetic mineral in the sediment is low titanium content
magnetite (titanomagnetite) and the grain-size variation is discussed as a potential of nearbottom current flow intensity during the Holocene. A core from the Vøring plateau (MD952011) shows that the magnetic grain-size has a significant positive correlation to SST during
the Holocene. Maximum sediment grain-size was reached between 9000 to 6000 cal BP,
which would imply that the THC was most active in the Norwegian Sea during the Holocene
thermal maximum, as registered by SST and terrestrial reconstructions. The core LO09-14 on
the Reykjanes Ridge in the North Atlantic shows the same behaviour during the first part of
the Holocene, but after 7500 cal BP there are indications of a shift in the oceanographic
conditions and at 3700 cal BP the magnetic mineral sediment source changed and the
magnetic properties cannot be used to reconstruct near-bottom current flow intensity. Core
M23258-2 from south of Svalbard does not show the same behaviour at all and the variable
magnetic properties of the core appear to be dominated by ice-rafted-debris.
Advisor: Ian Snowball
Degree project 20 credits in Geology. Autumn 2005-01-04 (Degree project in Geology – Quaternary
Sciences, no. 179)
Department of Geology, Quaternary Sciences, Lund University
3
