Middle holocene SST record (6,200 +/- 80 to 4,760 +/- 90 yr B.P.) based on corals from Cañada Honda, Dominican Republic

Abstract

It is important to understand climate change in the past, present, and future. The Holocene was initially considered to have a relative stable climate, however, significant climate variations have been observed in several paleoclimate records studies. Previous studies have shown that coral proxy records can provide past archives of paleoclimate variations in the tropics. Using both Sr/Ca and δ18O analysis should lead to a higher precision and resolution of the SST reconstruction. The subaerial exposure of the Cañada Honda fossil coral reef, located in the Enriquillo Valley of the Dominican Republic, provides remarkable well-preserved corals that lived in a shallow water reef environment during the Holocene. Although many coral species are present in the Cañada Honda reef, the Orbicella sp. corals are the main focus of this project. The U/Th dates from MZ facies range from 5152 ± 30 to 6833 ± 31 yr B.P. The average growth rate obtained for all MZ coral facies zone ranges from 4.43 ± 0.03 to 5.18 ± 0.04 mm/yr with an average value of 4.73 ± 0.03 mm/yr (n from 21 to 32 years). Based on the measurements of the corals the estimated sedimentation rate in the reef at the time of accretation was 6.29 ± 0.15 to 5.76 ± 0.15 mm/yr with an average value of 6.03 ± 0.15 mm/yr (n = 1 to 3 years). The presence of the expected aragonite XRD spectra and absence of all the possible calcite peaks in the diffractograms indicates the coral samples studied have retained the original aragonitic mineralogical composition. The Sr/Ca values obtained from coral samples range from 9.1 to 9.5 mmol/mol, similar to Holocene samples from the tropics. The δ18O values obtained from the MZ Orbicella sp. in this study (6 kya B.P) range from -2.84 to -3.11 ‰. Having a more positive δ18O from the fossil corals than modern corals is a result of the corals being exposed to a salinity environment. The Sr/Ca ratios measured in corals of the facies MZ resulted relatively higher than Sr/Ca measurements reported for modern corals but similar to Holocene samples from different locations. By measuring higher Sr/Ca ratios, the temperatures obtain were colder than anticipated.

Es importante entender el cambio climático en el pasado, presente y futuro. Inicialmente, se consideró que el Holoceno tenía un clima relativamente estable, sin embargo, se han observado variaciones climáticas significativas en varios estudios de registros del paleoclima. Estudios previos han demostrado que los registros de coral pueden proporcionar archivos pasados de variaciones paleoclimáticas en los trópicos. El uso de análisis Sr/Ca y δ18O debería resultar en una mayor precisión y resolución de la reconstrucción de SST. La exposición subaérea del arrecife de coral fósil Cañada Honda, ubicado en el Valle de Enriquillo en la República Dominicana, provee corales conservados que vivieron en un entorno de arrecifes de aguas poco profundas durante el Holoceno. Aunque muchas especies de coral están presentes en el arrecife Cañada Honda, el coral Orbicella sp. es el foco principal de este proyecto. Las fechas U/Th de la facie MZ varían de 5152 ± 30 a 6833 ± 31 años B.P. La tasa de crecimiento promedio obtenida para todas las zonas de facies de coral de MZ varía de 4.43 ± 0.03 a 5.18 ± 0.04 mm /yr con un valor promedio de 4.73 ± 0.03 mm /yr (n de 21 a 32 años). Basado en las medidas de los corales, la tasa de sedimentación estimada en el arrecife en el momento de la acreción fue de 6.29 ± 0.15 a 5.76 ± 0.15 mm/yr con un valor promedio de 6.03 ± 0.15 mm /yr (n = 1 a 3 años). La presencia del espectro esperado de aragonita en el XRD y la ausencia de todos los posibles picos de calcita en los difractogramas, indica que las muestras de coral estudiadas han conservado la composición mineralógica de aragonítica original. Los valores de Sr/Ca obtenidos de las muestras de coral varían de 9.1 a 9.5 mmol/mol, similar a las muestras del Holoceno de los trópicos. Los valores de δ18O obtenidos en MZ con corales Orbicella sp. en este estudio (6 kya B.P) varían de -2.84 a -3.11 ‰. Obtener un δ18O más positivo en los corales fósiles que en los corales modernos es el resultado de la exposición de los corales a un ambiente de salinidad. Las relaciones de Sr/Ca medidas en los corales de la facies MZ resultaron relativamente más altas que las medidas de Sr/Ca notificadas para los corales modernos, pero similares a las muestras del Holoceno de diferentes lugares. Al medir mayores relaciones de Sr/Ca, las temperaturas obtenidas fueron más frías de lo esperado.