Early and Mid-Holocene environments in Isfjorden, Svalbard - what does the foraminifera and molluscs tell?
Abstract
Denne oppgaven tar for seg foraminiferer (poredyr) og muslinger fra tidlig Holocen (11 700 – 8200 år før nåtid) og mid-Holocen (8200-4200 år før nåtid) i Svalbard, og hva disse kan fortelle om klima og miljø i den perioden. Sedimentprøver og muslingskjell har blitt samlet inn på fire ulike lokasjoner rundt Isfjorden, vestlige Spitsbergen, høsten 2020. Tidligere observasjoner av termofile (varmeelskende) muslinger som ikke lever på Svalbard i dag har blitt sett som en indikator på et betydlig varmere klima på Svalbard i denne perioden, kjent som «Holocene Thermal Maximum» (HTM). Kunnskap om tidligere faser med klimatiske forhold varmere enn de nåværende er viktig for å evaluere konsekvensene av menneskeskapte klimaendringer.Et antall på 300 individer av foraminiferer per prøve ble forsøkt registrert i 12 prøver fra Bogebekken og fem fra Erdmannflya. I prøvene fra Hiorthhamn og Bolterdalen ble ingen foraminifera observert. Totalt 21 skjell av Arctica islandica (kuskjell) har blitt radiokarbondatert, hvorav 15 fra Bogebekken og seks fra Erdmannflya. Radiokarbondateringene viser at skjellene fra begge prøvesteder er betydelig yngre enn tidligere daterte A. islandica fra Svalbard, og kan indikere varme forhold med innstrømming av varmt atlantisk vann i hvert fall frem til ca. 8500 år før nåtid. Grunnet et begrenset datasett av skjell er ytterliggere tolkninger for det meste spekulasjoner – men et mulig fravær av A. islandica frem til 7900 år før nåtid kan potensielt tolkes som en respons på den såkalte «8.2 ka BP-hendelsen» med redusert varmetransport til Svalbard. Kun kalkdannende, bentiske (bunnlevende) foraminiferarter ble observert i prøvene, og et relativt lavt antall arter. Den dominerende arten i både Bogebekken og på Erdmannflya er Lobatula lobatula, en art som kan indikere et energirikt miljø, betydelige strømninger og/eller grove sedimenter. Cribroelphidium excavatum og Cassidulina reniforme opptrer også med med en andel over 10 % i én eller flere prøver. Fravær av distinkt stratigrafi begrenser de miljømessige tolkningene fra Bogebekken. Flere studier av foraminiferer i hevede marine sedimenter på Svalbard og bruk av f.eks. stabile oksygen isotoper (δ18O) – analyser er anbefalt. Den nåværende kunnskapen om utbredelsen til termofile muslinger er begrenset og vitner om behovet for flere undersøkelser. A. islandica bekrefter polar amplifikasjon i Holocen, men bekrefter også at ulike mønstre i temperaturendring gjør HTM til en mindre god sammenligning for den menneskeskapte pågående og fremtidige globale oppvarmingen. This thesis aims to investigate foraminifera and molluscs from early- and mid-Holocene in Svalbard and their paleoenvironmental implications. Raised marine sediments have been sampled for foraminifera and mollusc bivalves from four different field sites around Isfjorden, western Spitsbergen, in fall 2020. Earlier observations of thermophilous molluscs extinct in Svalbard today is seen as an indicator of significant warmth in early phases of the Holocene, known as the Holocene Thermal Maximum (HTM). Knowledge about the last phase with warmer-than-present conditions is crucial to evaluate effects of human-induced warming and environmental change. A target number of 300 foraminifera specimens were identified in 12 samples from Bogebekken and five from Erdmannflya. At two sites, Hiorthhamn and Bolterdalen, no foraminifera were seen in the samples. A total of 21 individuals of the mollusc bivalve Arctica islandica have been radiocarbon dated, 15 from Bogebekken and six from Erdmannflya. The radiocarbon dates from both sites reveal younger dates than previously reported A. islandica from Svalbard and indicate warm conditions and inflow of Atlantic water at least until ~8.5 ka BP. Further interpretations from the yet scarce dataset remain speculations, but a potential hiatus of A. islandica 8.5 ka BP – 7.9 ka BP may be linked with the 8.2 ka – event and reduced ocean heat transport to Svalbard. Only calcareous benthic foraminifera species were observed, with a relatively low species diversity. Foraminifera assemblages on both sites are strongly dominated by Lobatula lobatula, which indicates a high-energy regime, strong currents and/or coarse sediments. Cribroelphidium excavatum and Cassidulina reniforme also occur >10% relative abundance in one or more samples. Lack of distinct stratigraphy limits the paleoenvironmental interpretations from Bogebekken. More studies of foraminifera from raised marine sediments in Svalbard and the use of e.g. δ18O-analysis may increase the comparability and quantitative paleoenvironmental interpretations. The known spatial and temporal distribution of thermophiolus molluscs is still limited and calls for further investigations of the mollusc fauna. The occurrence of A. islandica confirms Arctic amplification of warming, while also confirming earlier studies indicating that different pattern of warming makes HTM a bad analogue for the current and future Arctic warming.