Testing palaeomagnetic and 14C based geochronological methods in the Baltic Sea

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Östersjön är ett grundhav med tillförsel av saltvatten från havet och sötvatten från omgivande floder. De två vattenmassorna är vertikalt skiktade, vilket resulterar i en estuarin cirkulation, vilken har genomgått stora förändringar till följd av landhöjningen efter senaste nedisningen. För att kunna rekonstruera havsmiljöers förändringar bakåt i tiden är det nödvändigt att använda pålitliga kronologiska metoder. I Östersjön är det dock problematiskt att använda kol-14 analys, vilket är den vanligaste metoden för att datera holocena marina sediment. I de djupare delarna av Östersjön saknas ofta lämpliga makrofossil för kol-14 analys, främst på grund av låg syrehalt, alkalinitet och salthalt, vilket förhindrar tillväxt av högre organismer. Dessutom har cirkulationen i Östersjön förändrats genom tiden och kol tillförs från många olika källor, vilket gör att reservoaråldern, R(t), har varierat, både temporalt och rumsligt. I denna avhandling används och utvärderas en alternativ dateringsmetod baserad på hur förändringarna i jordens magnetfält (Palaeomagnetic secular variation, PSV) har registrerats i olika sedimenttyper från Östersjön. Genom att jämföra PSV-data med referenskurvan för Fennoskandia (Fennostack PSV master curve, Snowball et al., 2007) konstruerades en ålders/djup-modell för perioden 6300-1300 år före nutid för Gotlandsdjup-området. Denna modell validerades med s k bly-isokroner, vilka baseras på åldersbestämda atmosfäriska föroreningar. Därefter jämfördes kol-14 åldrar från foraminiferer med den PSV-baserade ålders/djup-modellen för att rekonstruera hur reservoaråldern har förändrats över tid. Jämförelsen visar att reservoaråldern har minskat successivt med tiden, vilket kan förklaras genom minskad tillförsel av kol-14 från havet, då landhöjningen har skapat ett allt grundare Östersjö-innanhav. Den rumsliga variationen av R(t) rekonstruerades genom att använda kol-14-dateringar på skal från museer, insamlade från 30 olika platser i Östersjön och längs en transekt baserad på salthaltsförändringar. Dessa analyser visar att R(t) påverkas av en hårdvatteneffekt i kustnära områden med karbonatberggrund. Emellertid, om man bortser från dessa hårdvattenområden och bara använder ett mollusksläkte (Macoma), för att kunna exkludera artspecifik påverkan på R(t), kan man finna ett statistiskt samband mellan R(t) och salinitet, samt mellan R(t) och δ18O i skal. Detta tyder på att R(t) kan förklaras genom en enkel modell med två ändled, dvs hur vattnet blandas mellan kol-14 från havet och kol-14 från floder. I denna avhandling undersöktes också tidigare undersökta PSV-data från sediment med senglacial och tidig holocen ålder (14000-10000 år före nutid) i Fennoskandia, inklusive nya data från Östersjön. Dessa studier utvärderades och i några fall uppdaterades åldersbestämningarna. Därefter valdes tre sedimentsekvenser ut och kombinerades till en ny referenskurva för senglacial och tidig holocen tid, vilken kan användas som ett nytt dateringsverktyg. Dessutom, om man kombinerar den nya referenskurvan för PSV med den redan existerande referenskurvan Fennostack för holocen tid, kan man se återkommande perioder med brant inklination i Fennoskandia under de senaste 14000 åren. Resultaten visar en periodicitet på ca 1350 år, vilket motsvarar periodiciteten på den magnetiska polens rörelser enligt Nilsson et al. (2011).