شواهد رسوب شناختی و ژئوشمیایی از یک رخداد آب و هوایی سرد و خشک در حدود چهارهزار پیش در دریای خزر جنوبی

پیشینه و اهداف: مطالعه تغییرات آب و هوایی گذشته زمین می تواند نقشی مهمی در درک ما از نحوه تغییرات مشابه و نیز یافتن عوامل موثر بر آن داشته و ما را قادر سازد تا پیش بینی های درست تری از شرایط محیطی در آینده زمین داشته باشیم. پس از آخرین دوره ی یخبندان کره ی زمین که در حدود 15 هزار سال پیش خاتمه یافت، یک دوره سرد در پایان پلیستوسن و در بازه ی زمانی 13000 تا 11700 سال پیش به وقوع پیوست که به داریاس نو yanger darias مشهور است. پس از آن نیز، در هولوسن، دوره هایی نسبتا سرد مانند دوره ی سرد حدود 8000 سال پیش شناسایی شده است. از دیگر تغییرات آب و هوایی مهم در هولوسن دوره ای نسبتا سرد و خشک در حدود چهار هزار سال پیش است که به رخداد آب و هوایی 4.2 مشهور شده است. این رخداد در گستره وسیعی در سرتاسر جهان گزارش شده که با فروپاشی تمدن های باستانی و مهاجرت های گسترده انسانی همراه بوده است. مطالعات چندی نیز اثرات این رخداد در خاورمیانه را نشان داده اند که از جمله در برخی از مطالعات فروپاشی تمدن آکادی ها در بین النحرین را تحت تاثیر این تغییرات آب و هوایی دانسته اند. با وجود این مطالعات، شناخت بیشتر این رخداد و اثرات ان در حوضه های رسوبی به درک بیشتر ما از تغیرات مشابه در حال و آبنده این منطقه از کره زمین، بسیار سودمند خواهد بود. در این راستا، مطالعه حاضر با هدف شناخته اثرات احتمالی این تغییر آب و هوایی در رسوبات دریای خزر انجام شده است. روش‌ها‌: جهت انجام مطالعه حاضر، دو مغزه گرفته شده از اعماق 400 و 600 متری بخش شرقی دریایی خزر در مناطق نزدیک به بابلسر مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. جهت بررسی تغییرات جزیی رسوبات که می تواند نشان دهنده اثرات رخداد آب و هوایی مورد نظر باشد، مجموعه متنوعی از آزمایشات رسوب شناختی و ژئوشیمیایی بر روی روی رسوبات انجام شده است که عبارتند از: تعیین دانه بندی ذرات رسوبی به روش لیزری، تعیین میزان  مواد آلی رسوبات، تعیین میزان کربنات کلسیم، میزان مغناطیس پذیری، اندازه گیری غلظت عناصر مختلف با روش اسکن اشعه ایکس(xrf scan) و تعیین سن رسوبات با استفاده از روش کربن 14. جهت انجام سه آزمایش نخست، در طول مغزه رسوبی از هر 2 سانتیمتر، نمونه برداری شده، حساسیت مغناطیسی در هر 1 سانتیمتر و غلطت عناصر به روش xrf در هر 0.5سانتیمتر انجام شده است. در هر یک از مغزه های 400 و 600 متری یک نمونه در به ترتیب در عمق های 97 و 86 سانتیمتری نسبت به بالای مغزه، سن سنجی شده است. یافته‌ها: براساس بررسی دو مغزه مورد مطالعه، آنومالی های رسوب شناختی و ژئوشیمیایی متاثر از رخداد آب و هوایی 4.2، در بازه های زمانی 3900 تا 4400 و 4400 تا 4700 سال پیش به ترتیب در مغزه های 600 و 400 متری مشاهده گردید. بر این اساس، غلظت عناصر لیتیوم و زیرکونیوم و نسبت آنها در طول این رخداد آب و هوایی در حوضه رسوبی مورد بحث افزایش یافته است. دلیل این امر احتمالا افزایش هوازدگی فیزیکی سنگهای آذرین در کوههای البرز به دلیل کاهش پوشش گیاهی ناشی از هوای سرد و خشک باشد. همچنین کاهش غلظت عناصر کلسیم و استرانسیم و افزایش نسبت این دو در این بازه زمانی احتمالا شاهدی بر کاهش تولیدات زیستی در دریای آن زمان است. این کاهش در تولیدات زیستی را از یک سو به افت دمای آب و کاهش فعالیت موجودات دریازی و از سوی دیگر به کاهش میزان مواد مغذی وارده به حوضه به دلیل کاهش پوشش گیاهی در خشکی و طبیعتا کاهش امکان رشد و تکثیر موجودات دریایی می توان مرتبط دانست. علاوه بر این افزایش نسبی اندازه ذرات رسوبی و افزایش نسبی میزان مغناطیس پذیری رسوبات نشان دهنده افزایش نسبی ورود مواد آواری به حوضه بوده و در نتیجه می تواند تاییدی بر غلبه نسبی فرسایش فیزیکی در ارتفاعات تفسیر گردد. نتیجه‌گیری: با لحاظ دقت آزمایشات سن سنجی و بررسی سایر تجربیات جهانی، به نظر می رسد این رخداد در منطقه خزر نیز در محدوده زمانی حدود 2000 سال پیش از میلاد رخ داده و با تاثیرات زیست محیطی درخور توجهی همراه بوده است. برخی از مطالعات نشان داده اند که مهاجرت اقوام هندو- اروپایی با این رخداد آب و هوایی همزمان بوده است. بنابراین به نظر می رسد احتمالا سرد شدن هوا باعث مهاجرت اقوام هندو- اروپایی از عرض های جغرافیایی شمالی تر به سمت عرض های جنوبی در این حدود زمانی شده که به نوبه خود تاثیرات عمیقی بر گسترش تمدن بشری داشته است

geochemical and sedimentary evidences of a cold and dry climate occurred in around 4000 bp in the southern caspian sea

background and objectives: studying the past climate changes of the earth can have an important role in understanding how similar changes will likely occur and which parameters control them. in addition, based on this data, we will be able to predict more accurately the environmental changes of the earth in the future. after the last glacial maximum (lgm) that ended around 15000 bp, a shorter period of cold climate has been reported in the pleistocene between ~13000 to 11700 bp (yanger darias). some other short periods of cold climate have been reported during the holocene like that occurred around 8000 bp. another main climate changes that occurred in the holocene is a period of cold and dry climate that is called 4.2 climate event. this event that was reported around the world was associated with many civilization collapses. some studies showed the effect of this event in the middle east which for example claimed that the akkadian empire in mesopotamia collapsed under the effect of this climate change. in spite of the past studies, more knowledge of the 4.2 event and its effect on the sedimentary basins will be very useful to understand the similar changes in the future of this region of the earth. methods: in the current study, two sediment cores retrieved from the water depths of 400 and 600- metermeters of the eastern part of the south caspian sea, near the coastline of babolsar, were used to assess the 4.2 events. different geochemical and sedimentological laboratory tests were implemented to assess every change that may represent the effects of the mentioned climate event. the tests, including magnetic susceptibility (ms) with 1 cm increment, continuous xrf measurements and also sedimentary tests to measure the grain size, calcium carbonate, and organic matter (om) contents for every 2 cm, were performed in inioas laboratory (iran) and cerege laboratory of aix-marseille university (france). in addition, two bulk samples taken from different horizons of the cores were dated in the poznan radiocarbon laboratory by 14c method. findings: based on the observation in the studied cores, sedimentological and geochemical anomalies likely affected by the 4.2 event were observed in 3900 to 4400 bp and 4400 to 4700 bp in cores taken from water depths 600 and 400 meters, respectively. the concentrations of li and zr and their ratio showed an increased anomaly during these periods. the increase was probably caused by relative upraise of physical weathering of the igneous rocks in the alborz mountains which itself occurred because of lower vegetation coverage as a result of the cold and dry weather. the concentrations of ca and sr also decreased which probably represents lower bioproductivity during the discussed periods. the fall in bioproductivity probably occured by the biological activities deceased under the lower temperature of the water and also lower nutrients resulted from less vegetation coverage. in addition, the relative increase of magnetic susceptibility and grain size shows a higher volume of detrital sediments that confirms the predominance of physical erosion in the surrounding areas. conclusion: considering the accuracy of the chronological tests and also the previous experiences around the world, it seems that the event, so called 4.2, occurred around 4000 bp in the caspian region and associated with significant environmental effects. some studies showed that the migration of indo- european people coincided with this climatic event. therefore, it seems that the cold climate that was more powerful in the northern attitudes forced indo-european peoples to migrate to the southern attitudes with warmer climate.