Parámetros geoquímicos (carbono orgánico, sílice biogénica y cadmio) y petrográficos (materia orgánica) estudiados en un testigo de sedimento de la Bahía Mejillones del Sur fueron utilizados para inferir variaciones en la productividad biológica superficial y la oxigenación subsuperficial durante los últimos 2.000 años. Este estudio demuestra que al interior de la bahía la productividad ha disminuido hacia el presente mientras que la Zona de Mínimo Oxígeno se ha intensificado. Se plantea que las variaciones de la productividad se deben a un desplazamiento del centro de surgencia de Punta Angamos, más cerca o más lejos de la bahía y/o a cambios en su intensidad asociados al régimen de vientos locales. Por su parte, la oxigenación estaría influenciada por el ascenso o descenso de la Zona de Mínimo Oxígeno presente en el área. Una correlación de estos resultados con estudios de bioindicadores realizados en otros testigos de la Bahía Mejillones permiten reforzar la hipótesis de que eventos como la Pequeña Edad del Hielo y el Episodio Cálido de la Edad Media han quedado registrados en esta bahía del norte de Chile. Según el presente estudio, el primer periodo estaría caracterizado por un aumento de la productividad superficial y un descenso en la oxigenación subsuperficial de la bahía, mientras que el segundo periodo presentaría características opuestas.