Abstract

In this PhD thesis glacial sediment from the East Siberian Sea/Shelf, central Arctic Ocean, and Baltic Sea were investigated in order to present interactions between the Late Pleistocene deglaciations and sediment deposition in marine and lacustrine environments in the Northern Hemisphere. The main objective of the study was to determine provenance areas and transport mechanisms and pathways for sediments from the De Long Trough, southern and central Lomonosov Ridge, and Landsort Deep. Sedimentological, mineralogical, and geochemical proxies were determined from the SWERUS-C3, IODP Expedition 347 Site M0063, and AO96/12-1pc core materials to establish the rate of processes and products related to deglaciation dynamics, such as loss of ice and meltwater release. The heavy mineral signature of marine glacial sediments from a glacial trough and the related trough mouth fan setting from the East Siberian Shelf were used for far field reconstructions of ice sheet activity on the East Siberian continental margin. The changes in the mineralogy between the diamicts and the overlying clay-rich sediments from the last glacial cycle deposited in the De Long Trough reflect the changes related to deglaciation in the East Siberian continental margin. The clay mineral content and the isotope signatures of the sediments from the Lomonosov Ridge, central Arctic Ocean were used to evaluate the provenances and transportation of the detrital sediments related to the deglaciation event during the transition from Marine Isotope Stage (MIS) 4 to 3. Sedimentological, mineralogical, and geochemical analyses of the sediments from the Landsort Deep enabled to establish more detailed interpretation of the depositional events and environments of the sediments related to the Baltic Ice Lake between ~13.5 and 10.5 ka BP. The sediments reflect the fluctuations of the Fennoscandian Ice Sheet; retreat and melting of the ice sheet and/or lake drainage events associated to warm periods, such as the Bølling/Allerød interstadial; and the standstill and/or readvance of the ice sheet during the Younger Dryas stadial.

Tiivistelmä

Tässä väitöstutkimuksessa tutkittiin sedimenttikairanäytteitä Itä-Siperian mereltä, keskeiseltä Jäämereltä, ja Itämereltä tarkoituksena selvittää vuorovaikutuksia myöhäispleistoseeniajan deglasiaation ja sedimenttien kerrostumisen välillä pohjoisen pallonpuoliskon meri- ja järviympäristössä. Tämän työn päätavoitteena oli määrittää lähdealueet ja kuljetusmekanismit- ja reitit sedimenteille, jotka ovat kerrostuneet De Long kanavansuuviuhkassa, Lomonosovin harjanteen etelä- ja keskiosassa sekä Landsortin syvänteessä. SWERUS-C3:n, IODP Expedition 347 Site M0063:n, ja AO96/12-1pc:n sedimenttikairanäytteiden sedimentologisten, mineralogisten, ja geokemiallisten analyysien perusteella määritettiin kerrostumisprosessit ja kerrostuneet sedimentit, jotka liittyvät deglasiaation dynamiikkaan, kuten jään vähenemiseen ja sulamisveden vapautumiseen. Itä-Siperian mannerhyllyllä sijaitsevan jäätikön muokkaaman laakson ja sen edessä kerrostuneiden merellisten glasiaalisedimenttien raskasmineraalipitoisuuksia käytettiin Itä-Siperian mannerreunan jäätikön dynamiikan tutkimuksessa. Muutokset De Long kanavansuuviuhkaan kerrostuneiden subglasiaalisen diamiktonin ja viimeisimmän jääkauden savirikkaiden sedimenttien välillä heijastavat Itä-Siperian mannerreunan deglasiaatioon liittyviämuutoksia. Jäämeren keskiosan Lomonosovin harjanteelta peräisin olevien sedimenttien savimineraalien koostumusta ja isotooppipitoisuuksia käytettiin arvioidessa deglasiaatioon liittyvien detritaalisten sedimenttien alkuperää ja kulkeutumista merenpohjan isotooppivaihe (MIS) 4:stä 3:een siirtymisen aikana. Sedimentologiset, mineralogiset ja geokemialliset analyysit Landsortin syvänteen glasiaalisedimenteistä mahdollistivat yksityiskohtaisemman tulkinnan Itämeren jääjärven vaiheeseen liittyvistä sedimenttien kerrostumisesta ja kerrostumisympäristöistä aikavälillä ~13.5–10.5 ka. Sedimentit edustavat Fennoskandian mannerjäätikön levinneisyyden vaihtelua; lämpimiin aikoihin liittyviä vetäytymis- ja sulamisvaiheita ja/tai järven purkautumisia, kuten Bølling/Allerød interstadiaali, ja jäätikön pysähtymistä ja/tai etenemistä Younger Dryasin stadiaalin aikana.

Osajulkaisut / Original papers

Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon. / Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.

1. Alatarvas, R., O’Regan, M., & Strand, K. (2022). Heavy mineral assemblages of the De Long Trough and southern Lomonosov Ridge glacigenic deposits: Implications for the East Siberian Ice Sheet extent. Climate of the Past, 18(8), 1867–1881. https://doi.org/10.5194/cp-18-1867-2022

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

2. Alatarvas, R., Strand, K., Hyttinen, O., & Kotilainen, A. (2022). Sedimentary facies and clay mineralogy of the late Pleistocene Landsort Deep sediments, Baltic Sea—Implications for the Baltic Ice Lake development. Arctic, Antarctic, and Alpine Research, 54(1), 624–639. https://doi.org/10.1080/15230430.2022.2155352

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

3. Alatarvas, R., Immonen, N., & Strand, K. (2023). Clay mineral and Nd, Pb, and Sr isotope provenance of a MIS 4-3 sediment record from the Lomonosov Ridge, central Arctic Ocean. Bulletin of the Geological Society of Finland, 95(1), 35–46. https://doi.org/10.17741/bgsf/95.1.003

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version