Anisotropy of magnetic susceptibility of sediments in the Ross Sea continental rise, antarctica: Evaluation of paleocurrent variability reconstruction

Abstract

The Antarctic continental margins exhibit unique sedimentary characteristics influenced by climatic changes in glacial environments and oceanic circulation. This study aims to trace the variability of bottom current and associated paleoenvironmental conditions in the Ross Sea continental rise through comprehensive interpretation of sedimentary facies, grain size distribution, and anisotropy of magnetic susceptibility (AMS). The sedimentary facies of the studied core are divided into two, diamictite with abundant ice-rafted debris (IRD) and laminated silt lacking IRD. Silty sediments with well-developed wavy contact and cross laminae indicate the influence of sustained bottom currents. The diamictite layers display faint or absent sedimentary structures and abundant bioturbation, but occasionally contain graveland sand-rich layers formed by bottom-current winnowing. AMS results show that the degree of magnetic anisotropy (P') has no consistent relationship with sedimentary facies and grain size variations, probably due to disturbances from secondary magnetic fabrics, and is not regarded as a direct proxy for current intensity. However, enhanced oblate fabrics align with the laminated silts and gravel-rich layers, contourite deposition by geostrophic currents flowing around the Ross Sea. These results imply that magnetic fabrics may sensitively reflect sedimentary processes that vary with bottom current systems in the Ross Sea (e.g., lamination and winnowing), highlighting the need for future magnetic studies in various polar environmental settings.

남극 대륙주변부 퇴적물은 기후에 따른 빙하 환경 및 해양 순환 변화의 영향을 받아 고유의 퇴적 특성을 기록한다. 본 연구에서는 로스해 대륙대에서 해류 변동성과 관련된 고환경 복원을 위하여 퇴적상, 입도분포 및 대자율 이방성(Anisotropy of magnetic susceptibility, AMS) 분석을 수행하였다. 퇴적상은 빙운쇄설물이 풍부한 다이아믹트와 조립질 입자가 거의 없는 엽층리 실트로 구분된다. 엽층리 실트 퇴적상에는 파형의 경계부 및 사엽층리가 잘 발달되어 있으며, 이는 지속적인 저층 해류의 영향을 지시한다. 다이아믹트 퇴적상은 생물 교란 구조가 빈번하고 퇴적구조가 뚜렷하지 않지만, 저층 해류의 키질작용에 의한 박층의 역질/사질층이 종종 관찰된다. AMS 분석 결과, 이방성 정도(P')는 퇴적상 및 입도 변화와 연관성을 보이지 않으며, 이는 교란 등에 의한 자성입자의 2차적인 배열의 결과로 판단된다. 따라서 P'의 변동성은 본 연구에서 해류 세기의 직접적인 지시자로 적용하기 어렵다. 그러나 이방성 타원체는 엽층리 실트 및 역질/사질층이 협재된 다이아믹트 구간에서 강화된 편원구조(oblate) 특성을 보이며, 이는 로스해 주변의 지형류에 의한 등수심 퇴적체 형성 모델과 일치한다. 이러한 결과는 자성입자의 배열을 반영하는 자기 이방성 조직이로스해 저층 해류 순환에 따라 엽층리 형성 및 키질 작용과 같은 퇴적 기작의 변화를 민감하게 반영할 수 있음을 시사하며, 향후 다양한 극지 환경에서의 AMS 연구 및 퇴적 지시자를 이용한 종합적 해석의 필요성을 강조한다.