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Durante el verano austral de 2003-2004, se estudiaron las propiedades del material particulado que sedimenta en la bahía Mejillones del Sur, y la estructura físico-química de la columna de agua. Se encontraron aguas más cálidas y oxigenadas en la superficie, una clara estratificación entre 10 y 20 m de profundidad y aguas más frías, densas y subóxicas bajo los 30 m y hasta el fondo durante el periodo de estudio. La bahía se caracterizó por la interacción de tres masas de aguas: Agua Superficial Subtropical (ASST), Agua Subantártica (ASSA), Agua Subsuperficial Ecuatorial (AESS). Se puso en evidencia que eventos moderados y cortos de surgencia con duración entre tres a ocho días alternan con períodos más prolongados de estratificación de 29 días. Durante los eventos débiles de surgencia y en el inicio del evento de estratificación prevalecieron condiciones subóxicas a microóxicas con concentraciones de nutrientes más elevados en el estrato de los 10 a 15 m de profundidad. La variabilidad de los niveles de saturación de oxígeno disuelto (OD) y de nutrientes con las concentraciones de nitrógeno (N), fósforo (P) y ácido silícico (Si), y las razones de N:P y Si:NID en la superficie, indicaron la presencia de una dinámica importante de los procesos de reciclaje de la materia orgánica en la columna de agua, y del aporte alóctono de nutrientes durante la surgencia. Las variaciones quincenales de los flujos totales del material particulado colectado con trampas instaladas en la bahía, sugieren que la sedimentación del material en la columna de agua se encuentra gobernada por la alternancia entre los períodos de surgencia y de estratificación. Además en las trampas de sedimentación se observó un patrón de empobrecimiento de nitrógeno en función de la profundidad, lo que sugiere condiciones de remineralización y desnitrificación en las aguas oxido-reductoras de fondo de esta bahía.This study addresses the spatial and temporal variability of physical-chemical properties and sedimentation rates of particulate matter of the water column at a fixed station set within Bahía de Mejillones del Sur, during the austral summer of 2003-2004. The water column was generally characterized by warmer oxygen-rich surface waters, marked stratification gradients between about 10 to 20 m depths and by colder, denser and sub-oxic upwelling waters from 30 m depths to the bottom throughout studied period. The bay was governed by three different water masses: the Surface Sub-Tropical Waters (SSTW), Sub-Antarctic Waters (SAAW) and the Equatorial Sub-Surface Waters (ESSW). The surface waters exhibited a clear alternation between weak and short (three to eight days) upwelling events and longer (29 days) periods of stratification. During the weak upwelling events and at the onset of the stratification periods, sub-oxic to micro-oxic conditions prevailed with elevated nutrient concentrations at the 10 to 15 m depth layer. The variability of oxygen saturation levéis and of the dissolved inorganic nutrients nitrogen (N), phosphorus (P) and silicic acid (Si), as well as the behavior of the N:P and Si:NID ratios, indicated the important combined effects of internal recycling of the organic matter in the surface water column and of the contribution of allochthonous nutrients from upwelled bottom waters. The fortnightly variability of the total flux of particulate material collected in sediment traps in the bay suggest that material deposition from the water column is governed by the alternation of upwelling and stratification events. In addition, the sediment traps registered nitrogen impoverishment with increasing depths, suggesting that remineralisation processes affected the settling of particles and the denitrification of the oxydo-reducting deeper waters of the bay.

Se analizó la distribución de molibdeno, cadmio, zinc, vanadio y níquel, todos metales redox-sensitivos, bajo una perspectiva espacial (sedimento superficial) y temporal (testigos de sedimento), con el propósito de determinar su potencial como indicadores de paleoxigenación en la bahía Mejillones del Sur, un ambiente hipóxico del norte de Chile. El aporte litogénico (de acuerdo a aluminio) fue descartado. Además, el flujo biogénico no es el único factor que controla la preservación de metales en esta bahía. La variación espacial en la concentración de metales fue investigada en relación con la oxigenación de las aguas de fondo. Los resultados mostraron que solo el Ni y el Cd presentan una correlación significativa con el oxígeno disuelto, aumentando sus concentraciones hacia el sector más profundo de la bahía, en donde prevalecen condiciones de mínimo oxígeno, con valores cercanos a 0,02 mL L-1. La variación temporal en la concentración de metales redox-sensitivos, registrada en tres testigos de sedimento que cubren los pasados 2.000 años, mostró que, en general, la oxigenación de fondo de la bahía ha cambiado desde un ambiente más oxigenado en el pasado, hacia un ambiente menos oxigenado en el presente. Se propone que el flujo biogénico a través de una oxiclina bien desarrollada, asociado a una condición anóxica de la interfase agua-sedimento son los principales factores que permiten explicar la concentración de metales que se preserva en los sedimentos marinos de Mejillones durante condiciones no-El Niño/La Niña. Cuando El Niño está presente en la bahía, se profundiza la oxiclina, aumentando el nivel de oxigenación de las aguas subsuperficiales al interior de la bahía, lo que provoca que la precipitación de metales hacia los sedimentos disminuya, favoreciendo, a su vez, la liberación de metales desde la interfase agua-sedimento. Basado en esto, se plantea que las diferencias en la concentración de metales registrada entre las muestras de la parte superior de los testigos (correspondientes a antes de 1996) y las muestras superficiales (correspondientes al año 2000) y tomadas en la misma zona de los testigos, pueden ser atribuidas al efecto de El Niño 1997-1998, el cual provocó un brusco descenso en el flujo de metales (principalmente Ni y Cd) hacia los sedimentos, debido a una condición más oxigenada de la columna de agua. Este trabajo muestra que de los cinco metales analizados, solo en Ni y el Cd parecen tener un potencial como indicadores de paleoxigenación en la bahía Mejillones. Sin embargo, su uso está restringido para identificar cambios extremos desde una condición anóxica a una óxica en los sedimentos de fondo de esta bahía.The distribution of molybdenum, cadmium, zinc, vanadium and nickel, all redox-sensitive metals, was analyzed under a spatial (surface sediment samples) and temporal (core samples) perspective, in order to identify the potential of these metals for paleoxygenation interpretations in Mejillones bay, a hypoxic environment of northern Chile. Lithogenic supply (according to aluminum) was discarded. Biogenic flux is not the unique factor that controls the mechanism of metals preservation in sediments of this bay. Spatial variation of metals concentration was investigated in relation to the bottom water oxygenation in each sampling station. Results showed that only Ni and Cd present a strong correlation with dissolved oxygen, increasing their concentration toward the deepest area of the bay were an oxygen minimum zone prevails with values around 0.02 mL L-1. The temporal variation in redox-sensitive metals, recorded in three sediments core covering the last 2,000 years, showed that bottom oxygenation of the bay changed from a more oxygenated environment in the past to a less oxygenated environment at present. A biogenic flux across a very well developed oxycline, associated to an anoxic sediment-water interface, are proposed to be the principal factors to explain the metal concentrations preserved in Mejillones sediments during non-El Niño condition. When El Niño is present in the bay, the water column turn oxic, and the precipitation of redox-sensitive metals drops; so the concentration of metals decrease in the sediments. Thus, differences in concentration of metals in core top (sampled in 1996) and surface sediments (sampled in 2000) in the same area of the bay, were attributed to El Niño 1997-1998 that provoked a decrease in the flux of metals (principally nickel and cadmium) toward the sediments in a more oxygenated bottom environment. All these information show that among the five metals analyzed, only nickel and cadmium seem to record paleoxygenation conditions in Mejillones. However their use as proxy is limited to the cases when extreme changes from anoxic to oxic conditions occurred in bottom sediments of this bay