A Geochemical Record of Precession-Induced Cyclic Eastern Mediterranean Sedimentation: Implications for Northern Sahara Humidity During the Pliocene

The chemical composition of lithogenic components in Pliocene sediments from the eastern Mediterranean displays periodic variations that are related to earth's orbital parameters owing to changes in insolation of the northern hemisphere. This can be explained by two different paleoclimatic/palaeoceanographic scenarios. During oligotrophic periods, similar to those persisting in the modern Mediterranean, sedimentation is rather uniform, and sediments receive high proportions of eolian material from the surrounding deserts. During more humid intervals sedimentation is dominated by fluviatile material that has been introduced by the Nile and northern borderland rivers. Higher nutrient loads associated with enhanced riverine input and a change in water circulation led to eutrophication, water column anoxia, and sapropel deposition in the eastern Mediterranean. Our investigations confirm earlier works claiming that in large parts of the northern Sahara palaeoclimatic conditions changed frequently from arid to more humid. Our results suggest that these changes in the Pliocene match with the approximately 22-ka insolation cyclicity.

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Zusammenfassung   Der Chemismus lithogener Komponenten plioz?ner Sedimente des ?stlichen Mittelmeers weist periodische ?nderungen auf, die mit den Orbitalparametern der Erde und dadurch hervorgerufenen Variationen der Sonneneinstrahlung im Bereich der Nordhemisph?re einhergehen. Dadurch entstehen zwei gegens?tzliche pal?oklimatische bzw. pal?ozeanographische Szenarien. In Zeiten mit geringen Niederschl?gen und oligotrophen Bedingungen im Mittelmeer, wie sie auch heute vorherrschen, ist die Sedimentation sehr stark von ?olischen Staubeintr?gen angrenzender Wüstengebiete gekennzeichnet. Demgegenüber dominiert in feuchten Klimaperioden die Sedimentation von fluviatilem Material, das durch den Nil und Flüsse der n?rdlich an das Mittelmeer grenzenden Gebiete eingetragen wird. Die durch Zirkulations?nderungen sowie den N?hrstoffeintrag der Flüsse induzierten eutrophen Bedingungen führten schlie?lich zur Ausbildung von Wassers?ulen-Anoxia und der Ablagerung von Sapropelen im ?stlichen Mittelmeer. Unsere Untersuchungen unterstützen frühere Forschungsergebnisse, wonach in weiten Teilen der n?rdlichen Sahara ein h?ufigerer Wechsel zwischen ariden und humideren Klimabedingungen stattfand. Nach unseren Ergebnissen folgte dieser rhythmische Wechsel im Plioz?n dem Insolationszyklus von ca. 22 ka.

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Received: 16 September 1998 / Accepted in revised form: 28 December 1998