Sea-level changes evolution and paleoceanography of coastal waters in SE-Vietnam since the mid-Holocene

Michelli, Maximiliano

The coast of SE-Vietnam, extending between Nha Trang and Phan Thiet, was explored in terms of beachrock formation, sea-level fluctuations and shallow water temperature during the mid-Holocene in comparison with present time. Beachrock formations were found at three places. Petrographic observations, chemistry analyses of Mg and Sr as well as isotopic results of δ18O and δ13C indicated beachrock lithification in marine environment within the phreatic zone. The early cement types are constituted by micritic high-Mg calcite and aragonite crystals. In addition, blade cement type was found indicating meteoritic recrystallization of the most elevated beachrocks which are located today in supratidal position. The age of the beachrocks covers a period from 6721 to 642 cal yr BP. It can be divided into three intervals: 6721 to 5869 cal yr BP as an older period of beachrock formation, followed by 3760 to 3272 cal yr BP showing a probable second stage of cementation, and the youngest cement formation from 1210 to 642 cal yr BP. The age of the beachrocks were correlated with other sea-level indicators such as beachridge, backshore and washover deposits. They were explored in order to determine the sea-level fluctuations from mid-Holocene to the present time. Records of sea-level highstand started between 6721 to 5869 cal yr BP with an average of 1.32 m above the modern mean sea level (amsl) indicated by oldest beachrocks. Subsequently, it rose until 2.67 m as maximum spring-tidal level between 5687 to 5377 cal yr BP, measured in at the base of Ca Na beachridge. This corresponds to a mean sea-level of 1.52 m after subtraction of the half-tidal range of 1.15 m. The drop of the sea-level started after the 5377 cal yr BP with a linear decrease from 4500 cal yr BP until present time. Therefore, the probable coastal scenery during the mid-Holocene sea-level highstand shows that the beachrocks formed within the intertidal zone and beachridge was deposited in the supratidal zone. Both indicators denote the same period of formation within the interval of 6721 to 5377 cal yr BP during mid-Holocene sea-level highstand. From the Ca Na beachridge a sample of Spondylus sp, bivalve dated at 5537 ± 55 cal yr BP was analysed for δ18O and δ13C isotopes along its growth-path. From the stable isotope records shallow-water temperatures during the mid-Holocene sea-level highstand were calculated. Paleotemperature values were compared to present water temperature from NOAA at two different geographic positions, inside and outside of the investigation area taking into account a costal upwelling. The results of the comparison paleotemperature and modern water temperature in two positions showed a seasonal difference. During summertime the water temperature in the mid-Holocene was approximately 1° C warmer than at the present water temperature. Higher paleotemperatures found in shallow water along the SE-Vietnam coast during the mid-Holocene could be responsible for excessive coral mortality. The following hypothesis is suggested: firstly, warm water temperatures induced the bleaching of corals; secondly, beachridge deposit consisting mainly of skeleton from marine organisms might indicate the deposition after their death. The present study demonstrates that the coastal evolution in SE-Vietnam was strongly influenced by mid-Holocene sea-level highstand and the warming of coastal waters.

Die Küste von SO-Vietnam wurde zwischen den Städten Nha Trang and Phan Thiet untersucht. Im Mittelpunkt stand die Bildung von Beachrocks im Zusammenhang mit Meeresspiegelschwankungen und die Rekonstruktion der Wassertemperatur während des mittleren Holozäns. Die Beachrocks wurden an drei Standorten gefunden. Die petrographische und chemische Auswertung sowie die Isotopenwerte von δ18O und δ13C zeigt, dass die Beachrocks im marinen Milieu innerhalb des phreatischen Bereichs gebildet wurden. Der Originalzement der Beachrocks besteht aus Mikrit mit hoch-Mg Calzit und Aragonit. Außerdem wurde in den heute höchstgelegenen Beachrocks in supratidaler Position ein Bladezementtyp gefunden, der ein Anzeichen für den Einfluss von Süßwasser ist. Das Alter der Beachrocks erstreckt sich über einen Zeitraum von 6721 bis 642 Kalenderjahren vor heute, der in drei Phasen unterteilt ist: von 6721 bis 5869 Kalenderjahren vor heute entstand die älteste Beachrockformation, darauf folgt von 3760 bis 3272 Kalenderjahren vor heute die zweite Phase, in der Beachrocks gebildet wurden, und die jüngste Beachrockformation entstand zwischen 1210 und 640 Kalenderjahren vor heute. Das Alter der Beachrocks wurde gemeinsam mit Ablagrungen vom Strandwall, Oberen Strand und Durchbruchsfächer als weitere Anzeichen der Meeresspiegelschwankungen vom mittleren Holozän bis in die Gegenwart untersucht. Die Meeresspiegelschwankungen begannen zwischen 6721 bis 5869 Kalenderjahren vor heute mit einem Mittelwert von 1.32 m über dem heutigen mittleren Meeresspiegel, was aus den Werten der Beachrocks berechnet wurde. Infolgedessen lag der Anstieg bis zum Meeresspiegelhochstand zwischen 5687 und 5377 Kalenderjahren vor heute bei + 2.67 m als maximale Springtide und bei + 1.52 m als mittlerer Meeresspigel. 1.52 m wurde aus dem Höchststand (2.67 m) minus 1.15 m berechnet, der Hälfte des Wertes des heutigen Tidenhubs. Nach 5377 Kalenderjahren vor heute sank der Meeresspiegel ab 4500 Kalenderjahren linear zum heutigen Niveau ab. Dadurch entstanden an der Küste im mittleren Holozän Beachrocks in der Gezeitenzone und Strandwälle in der supratiden Zone. Die beiden Meeresspiegelindikatoren deuten auf die gleiche Zeit hin, nämlich zwischen 6721 bis 5377 Kalenderjahren vor heute, den Höchstand des Meeresspiegels. Am Beachridge von Ca Na wurde eine Schale der Muschel Spondylus sp analysiert. Die Muschel wurde auf 5537 ± 55 Kalenderjahre vor heute datiert. Aus der Schale wurden entsprechend dem Schalenwachstum eine Serie von Karbonat-Mikroproben entnommen und das stabile Isotop 18O gemessen. Aus den stabilen Isotopenwerten wurde die Wasser-Paläotemperatur berechnet. Die Ergebnisse der Paläotemperaturrekonstrution wurden mit den heutigen Wassertemperaturen an zwei unterschiedlichen geographischen Positionen verglichen, innerhalb und außerhalb des Untersuchungsgebiets, da an der sudöstlichen Küste von Vietnam ein Auftriebgebiet liegt. Die Paläotemperaturergebnisse, verglichen mit der heutigen Wassertemperatur an diesen zwei Positionen, zeigen einen saisonalen Unterschied an. Während der Sommersaison war die Wassertemperatur im mittleren Holozän um ca. 1° C höher als die derzeitige Wassertemperatur. Die erhöhte Temperatur der Küstengewässer von SO-Vietnam während des mittleren Holozäns war vermutlich verantwortlich für die erhöhte Mortalität der Korallen. Diese Hypothese basiert auf folgenden Annahmen: Erstens führte die warme Wassertemperatur das „Bleaching“ der Korallen herbei. Zweitens könnte der Strandwall eine Ablagerung dieser Korallen nach ihrem Tod sein, weil seine Ausgestaltung hauptsächlich aus Skeletten von Meeresorganismen besteht. Aus den oben beschriebenen Untersuchungen lässt sich der Schluss ziehen, dass die Küstenentwicklung von SO-Vietnam durch den Meeresspiegelhochstand und die Erwärmung der flachen Küstengewässer im Mittelholozän stark beeinflusst wurde.

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Michelli, Maximiliano: Sea-level changes evolution and paleoceanography of coastal waters in SE-Vietnam since the mid-Holocene. 2008.

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