Traducción Late Pleistocene–early Holocene paraglacial and fluvial sediment history in the Turbio valley, semiarid Chilean Andes PDF

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Pleistoceno tardío-Holoceno temprano sedimento fluvial paraglacial y la historia en el Turbio valle semiárido de los andes de Chile. Rodrigo Riquelme Constanza Rojas Germán Aguilar Pablo Flores

ABSTRACTO El carácter transitorio de las condiciones climáticas confiere gran importancia a los estudios paleoclimáticos en la región semiárida donde los registros de glaciares geomorfológicos y holoceno son escasos. A continuación se presenta la evolución paraglacial y fluvial del valle Turbio (30 ° S), utilizando las observaciones de campo y la cronología 14C AMS. Dos sitios clave en la parte más alta del valle Turbio muestran márgenes glaciares que probablemente se formaron durante los 17-12 ka evento pluvial de los Andes Centrales y los primeros episodios 37-27 ka asociados con los avances glaciales reportados en otras partes de los Andes semiáridos. Del mismo modo, dos episodios de respuesta paraglacial posterior se identifican: un primer episodio corresponde al Holoceno temprano depósitos de grano fino (~ 11,500-7800 cal yr BP) se extiende más abajo (N40 km) desde los márgenes de glaciares. Estos depósitos coetáneos y conos de escombros (~ 11,000-5500 cal yr BP) son el resultado de condiciones áridas con escurrimientos ocasionales que no pudieron exportar los sedimentos a lo largo del valle del tronco. El segundo episodio se corresponde con gravas fluviales que cubre disconformably extendiendo ~ 70 km aguas abajo de la margen glacial, que indican un aumento de la capacidad de transporte fluvial se producen poco después de 5500 años AP cal. Aumento del transporte fluvial como resultado de un cambio Holoceno tardío a las condiciones climáticas más húmedas, lo que representa un factor que obliga que mejora la respuesta paraglacial.

introducción Durante la última década ha habido un creciente interés en el estudio de finales de los cambios climáticos del Cuaternario (últimos ciclos glaciales-interglaciales) y la historia de la glaciación de los Andes Centrales (15 ° -30 ° S) (por ejemplo Veit, 1993, 1996; Grosjean et al, 1998;. Kull y Grosjean, 2000; Ammann et al, 2001;. Kull et al, 2002;. Zac et al, 2006, 2007, 2008).. En particular, los últimos avances glaciales importantes han sido establecidos y se de fecha relativamente bien (Zac et al., 2006, 2007, 2008). Sin embargo, aparte de la amplia labor regional llevada a cabo por Paskoff en los años 70 tempranos (Paskoff, 1970) y los trabajos geomorfológicos y paleopedologic por Veit (1993, 1996), la documentación de los registros de glaciares tanto geomorfológicos y Holoceno de la región semiárida sigue siendo escaso.

El área de estudio se localiza al sur de la Diagonal Árida (Fig. 1A): una zona de transición donde - al norte precipitaciones se producen durante el verano y se asocia con la temporada de monzón tropical, mientras que para la precipitación del sur se concentra principalmente en el invierno, asociados con los vientos del oeste. Por lo tanto, el carácter transitorio de las condiciones climáticas de esta región otorga una gran relevancia a los estudios paleoclimáticos, porque podemos predecir una mayor sensibilidad a los cambios pasados en registros climáticos como resultado de latitudinal shifting o cambios en la intensidad de estos regímenes de lluvia (Maldonado y Villagrán, 2006). En este trabajo se aborda la naturaleza de la relación entre finales de glaciaciones del Cuaternario y la evolución fluvial del valle del Turbio utilizando tanto las observaciones de campo y la cronología 14C AMS. Nuestro objetivo es doble: (1) proporcionar un registro de cambios en el paisaje durante la tarde Pleistoceno-Holoceno y (2) para relacionar los resultados con las condiciones paleoclimáticas actualmente en debate en el contexto de los Andes semiáridos Central. METOLOGÍA Nuestro estudio se basa en la cartografía geomorfológica detallada que incluía Landsat ETM + y análisis de imágenes de fotografía aérea relieves glaciares, glacifluvial y fluvial erosivos y deposicionales. Un estudio de campo de 30 días nos permitió definir la naturaleza y principales características sedimentológicas de estas características e identificar sus relaciones espaciales y temporales. Nueve muestras de 14C se obtuvieron de carbono ricos en capas dentro de las formas de relieve observadas, lo que limita la cronología de la evolución del paisaje. Muestras de campo se tomaron para evitar la contaminación con carbono jóvenes, y se embalan en paquetes aluminumfoil. Los procedimientos estándar se llevaron a cabo en la Beta Analytics radiocarbono Dating Laboratory (Miami, EE.UU.). Todas las muestras recogidas corresponden a sedimentos orgánicos a granel y se lavaron ácido. Fracciones de turba y carbón se analizaron por separado para dos de las muestras. Calibrados edades de radiocarbono se determinaron con el procedimiento de calibración publicado por Stuiver y Reimer (1993; versión 5,0) y utilizar el conjunto de datos INTCAL98 (Stuiver et al, 1998.). Resultantes edades calibradas se presentan como rangos de 2 sigma en la Tabla 1. Edad oscila discutidos en el texto son los '100%-probable "rangos de edad.

Figura 1. A - Localización del área de estudio. Principales sistemas de circulación atmosférica que proporcionan humedad a los Andes áridos y semiáridos se muestran con flechas discontinuas. Línea gruesa negro punteada indica la posición actual del Diagonal Árida. B-Diagrama de bloques de una imagen Landsat TM cubría un DEM (4X verticales exageración, NE-ver) que muestra las dos principales unidades fisiográficas de los Andes semiáridos separados por la falla inversa Vicuña. Línea blanca continua muestra los valles Turbio y Elqui. White cuadrado indica la ciudad de La Serena en la costa.

Geomorfologia y ajuste climático. El área de estudio abarca el ~ 6000 km2 Valle Turbio (29 ° 20's-32 ° 15'S), uno de los dos principales afluentes del río Elqui en la Cordillera Principal de los Andes semiárida central (Fig. 1B). Cumbres promedio en el rango de área entre 4000 y 4500 msnm, los superiores - N5000 msnm - Se encuentra al este (Co. Doña Ana, Co. Cementerio) ya lo largo de la divisoria de aguas entre Chile y Argentina (por ejemplo Co. El Tapado) (Fig. . 1B), mientras que las cumbres más bajas (~ 3500 msnm) se limitan a la parte occidental de la Cordillera Principal. Superficies Antiguo pedimento coronan los interfluvios altos han sido ampliamente descritos en esta parte de la Cordillera Principal y son consideradas como las reliquias del Terciario "matureland" (Paskoff, 1970). La menor de estas superficies frontón está sellado por un 5,8 Ma K-Ar nivel de cenizas (Nasi et al., 1990) que define una edad máxima para el inicio incisión fluvial vertical que forma el actual valle Turbio. Los más pequeños elementos paisajísticos reconocidos en el área de reflejar una tarde evolución geomorfológica del Cuaternario impulsado por las glaciaciones, que es el objetivo principal de este estudio. Hoy en día las condiciones climáticas de la zona son principalmente controlados por el régimen occidental relacionado con el sistema de circulación anticiclónica del Pacífico Sur (Garreaud et al., 2008), con precipitaciones que ocurren predominantemente en invierno (de mayo a septiembre). Precipitaciones anuales son fuertemente dependientes de la orografía y el rango de entre sólo 25 mm / año en las zonas costeras hasta ca. 300 mm / año en la cordillera (Favier et al., 2009). En la alta Cordillera Principal, el aire es muy seco, con una humedad relativa% b40 y condiciones libres de nubes la mayor parte del año. La media anual alcance temperaturas de - 0,4 ° C y las temperaturas oscilan diariamente entre -12 y 10 ° C (4200 msnm) en el glaciar El Tapado (Kull et al, 2002.).

características glaciales Alpine características del paisaje glacial se reconocen en el valle de La Laguna Turbio y El Tapado áreas (Fig. 2). Las intersecciones de circos glaciares definir semicircular (por ejemplo, Cerro El Tapado) a dientes de sierra lineal divisiones que son de hasta 10 km de largo (Fig. 2). Divide infringió situado entre los picos convexos indican que el desarrollo capa de hielo es suficiente para generar distracción en algunos valles pre-glaciales, pero no lo suficiente como para generar afilados picos piramidales en todas las montañas más altas. Espuelas de hielo talladas alineados entre valles colgantes laterales puede ser claramente reconocida aguas abajo del Cerro El Tapado y aguas arriba de La Laguna. En la actualidad, el valle del Turbio recibe sólo un único y pequeño, de 1,5 km2, circo glaciar (El Tapado glaciar, fig. 2). Dos sitios clave que exponen los sistemas asociados con antiguas morrenas glaciares, los márgenes situados a más de 20 km de distancia, se registran a lo largo del valle del Turbio El primer sitio, en la posición más arriba (3700masl), se encuentra ~ 8 km aguas abajo del Cerro (El Tapado. las Figs. 2 y 3). Allí, una morrena frontal solo llega a más de 50 mA Bove el suelo corriente del río, se extiende ~ 0,5 kmalongvalle y se presenta como una morrena lateral de 0,6 km de longitud, valle arriba (MF morrena frontal en las Figs. 2 y 3 A). Un hasta a 15 m de espesor, de color marrón claro, de grano fino sucesión en el regazo de la morrena y es reconocido por ~ 1,5 km aguas arriba. Se compone de arcilla hasta 10 cm de espesor y limo camas depositado en un lago represado por la morrena frontal aguas abajo. Tres fechas 14C AMS se obtuvieron de esta sucesión lacustre: una fecha de 13.710 ± 90 14C años AP (muestra VE1-171204-2, Tabla 1) froman materia orgánica entre acostado en la parte media de la sucesión, y dos fechas (muestra VE1 -171204-3), de turba (13 250 ± 90 14C años AP) y las fracciones orgánicas de sedimentos (12.890 ± 80 14C años AP) de una estera orgánico situado a 200 mdown-valle y varios metros arriba de la secuencia de la muestra anterior (Figs. 2 y 3A). Estas dos muestras, aunque situado parte 200mA, tienen similares fechas 14C y edades calibradas superponen en 2 sigma. Además, turba y fracciones orgánicas sedimentos fechas para la muestra VE1-171204-3 también se superponen a 2 sigma; la primera consideró que - después de un tratamiento con ácido-base - como la edad primaria de deposición, que esta última también puede incluir carbono secundario relacionado con 14C efectos del agua dura (Broecker y Walton, 1959). El acuerdo entre estas tres fechas indica que representan el tiempo de deposición lacustre.

Figura 2. A - mapa geomorfológico del valle del Turbio. Solid cuadrados negros indican las principales localidades. 1 El Tapado glaciar, 2 - cirque, 3 - Depósitos diamictita, 4 - depósitos aluviales y grava, 5 - depósitos de grano fino, 6 - conos de deyección, 7 - antiguos márgenes de glaciares, 8 - depósitos lacustres, 9 - La Laguna depósito . Unidades 4, 5, 6 y 7 se han exagerado con respecto a la escala del mapa. En La Laguna pequeño afluente U, V símbolos indican valles en forma de U y en forma de V. B - bosquejo diagrama de bloques que muestra el glacial y paraglacial accidentes geográficos en el valle del Turbio en un NE-view (fuera de escala). Accidentes geográficos de las más altas aguas abajo parte incluyen: (1) la sucesión lacustre encerrada por la morrena frontal (MF) situado 8 km aguas abajo de El Tapado Glacier. (2) morrenas laterales (ML1, ML2) y (3) los depósitos ML3 diamictita que forman la Laguna La ex frente del glaciar. (4) los depósitos aluviales cubiertas por relleno fluvially reelaborado grava. (5) de grano fino relleno y (6) los conos de escombros. Incluye principales localidades mencionadas en el texto y los sitios de la datación por radiocarbono.

El segundo sitio se encuentra río abajo de La Laguna (3150 msnm;. Fig 2) y consta de tres características glaciales. Dos arcos de morrenas laterales están presentes en la ladera occidental del valle. El arco más alto morena (ML1 en la fig. 3C) se desarrolla durante 1 km a lo largo del valle con su superficie superior alcanzando ~ 250 m por encima del fondo del valle y ubicado ~ 80 m por encima de la superficie superior del arco morrena segundo (ML2 en la fig. 3C ). Este arco morrena última es insertada en la primera y se extiende durante 1,5 km a lo largo del valle que tiene una geometría en forma de cuña que se adelgaza hacia abajo. No estratificados, no ordenados depósitos diamictita con una morfología superficial ¿hummocky? son emplazadas en el segundo arco morena y son reconocidos por 0,8 km del La Laguna valle abajo (deriva en la fig. 3C). Estos depósitos contienen clastos estriados redondeadas indicativos de un depósito en caja sin reelaboración significativa. En la sección transversal que muestran una orientada aguas abajo en forma de cuña geometría, que Paskoff (1970) interpreta como el astrágalo frontal de una morrena (Fig. 3C). La posición de la diamictita coincide con un cambio notable en la morfología del valle: aguas arriba, el valle es más ancho y tiene una relativamente suave en forma de U, mientras que aguas abajo morfología una morfología en forma de V con un profundo desfiladero del río. Tenga en cuenta que las diamictitas fueron descritas por Abele (1984) como reelaborada hasta depositado por un deslizamiento que ocurrió después de la retirada de hielo. La configuración geomorfológica y las propiedades sedimentológicas, sin embargo, reiteran que son los restos de una morrena hummocky, frontal (ML3 fig. 2B) menores de ML1 ML2 y (Bloom, 1998, p. 162). La incisión fluvial actual en las diamictitas alcanza 90 m de profundidad, y un pequeño lago permaneció justo aguas arriba hasta tiempos históricos. Sin embargo, a principios del siglo pasado, el río fue represado artificialmente para formar el actual depósito de agua de La Laguna. No hay datos geocronológicos anterior está disponible para los relieves glaciares en el valle Turbio, aunque la evidencia para fines de avances glaciales cuaternarios en los Andes semiáridos ha sido reconocido al norte y sur de la región de estudio. Inmediatamente al norte, en el valle del Encierro (29 ° S), las edades de exposición de clastos 10BE morrenas glaciares indican que los avances más importantes se produjeron entre 16 y 12 ka y, finalmente, ya en ~ 27 ka (Zac et al., 2006, 2008 ). Los más pequeños avances glaciales (~ 3000 14C años AP) se han descrito en este valle (Grosjean et al, 1998.), Pero por lo general se extienden a pocos kilómetros aguas abajo de los circos glaciares y morrenas corresponden a recesivas mucho menores que las observadas en el Turbio valle. Al sur de la zona de estudio, en el Cordon Doña Rosa (~ 31 ° S), las edades de exposición evidencia varios avances glaciales ocurridos entre ~ 16,8 ± 1,7 y 13,4 ± 1,4 ka, mientras que una glaciación mucho más extenso fue fechado en ~ 37 ± 3 ka (Zac et al., 2007, 2008). Teniendo en cuenta las edades de mayor y menor, un rango de 17 a 15 kA supone para los depósitos lacustres. Por consiguiente, una edad ligeramente mayor que 17 BP cal ka se puede asignar a la morrena frontal (MF) situado en el sitio más alto, mostrando acuerdo con el último avance glacial señalado por Zech. En La Laguna sitio, el tamaño, la distancia y la distribución de los artículos ML1 ML2 y morrenas con respecto a los más cercanos circos glaciares son comparables a las descritas para mayor (37 o 27 ka) sistemas recesivas en el Encierro y Cordon áreas de Dona Rosa (Za et al., 2006, 2007, 2008). Por otra parte la edad de morrena ML3 es discutible. Sin embargo, nuestras observaciones de campo indican que la parte más alta del valle Turbio incluye dos principales NS orientadas en forma de U valles (aguas arriba de lunes a viernes y en La Laguna, respectivamente) unidos por un segmento de 4 km de longitud, EW orientada en forma de V (Fig. incisioned . 2A). Las distancias de morrenas frontales MF y ML3 a los respectivos circos glaciares son similares a unos 14 km. Además, ML3 morrena frontal da paso a las asociaciones del valle de relleno sedimentario depositado no mucho más tarde que los 17-12 glaciaciones que sugieren que son

el resultado de un frente activo. Sobre la base de estos criterios, se propone que la edad de morrena frontal ML3 es similar a la de las morrenas frontales MF es decir, 17-12 ka. Depósitos aluviales Los montículos ML3 depósitos de grado intermedio para el lapeado depósitos de flujo de escombros que muestran aumento del espesor, de repente llega por lo menos 50 metros a 200 metros valle abajo. Presentan estratificación crudo y caídas abruptas de 5 ° que poco a poco se convierten aguas abajo horizontales (Fig. 3B). Los depósitos comprenden diamictons masivos y no ordenados, que rápidamente grado valle abajo a una serie ligeramente normal gradual que consiste de muy angulares gránulo a boulder diamictons de vez en cuando con un máximo de clastos de 1 m de diámetro. Estos diamictons no son ordenados, sobre todo apoyado matriz, y 10-m de ancho y de 10 a 50 cm de espesor para no erosiva suavemente erosiva basados en lentes abiertos. La matriz está formada principalmente por arena fina, arcilla y pequeñas cantidades de arena gruesa. Sobre la base de su geometría y la proximidad a un ex margen Paskoff hielo glaciar (1970) interpretó estos depósitos, sedimentos liberados de hielo, probablemente por la fusión. Facies sedimentarias y ropa de cama indican que son el resultado de los desechos repetido flujo transportado diamicton. Así, pueden ser interpretados como un tren valle outwash (valle sandar), una forma de relieve con frecuencia se considera como formado no mucho más tarde después de la iniciación de hielo glaciar retiro (Bloom, 1998).

Figura 3. A - morrena frontal localizado ~ 8 km aguas abajo de El Tapado glaciar, en la parte superior de La Laguna tributaria. La morrena encierra una sucesión lacustre donde tres edades 14C AMS se obtuvieron (VE1-171204-2, VE1-1712043, respectivamente, y en la Tabla 1) y está cubierta por un cono aluvial. B-Vista al margen de La Laguna glacial en la vertiente occidental del río, con ML1 ML2 y en representación de los arcos morrenas superiores e inferiores. La deriva glacial justo aguas abajo del embalse de La Laguna que probablemente representa una morrena de fondo hummocky. La deriva glacial inserto contra ML2 formando un talud aguas abajo de inmersión. Rectángulo en el lado derecho indica la transición entre la deriva y los depósitos de lavado se detallan en la fotografía de C. C - Fuera depósitos de lavado que muestra la estratificación en crudo y lamiendo la deriva glacial. Espesor aumenta abruptamente aguas abajo.

Relleno de grano fino. Un poco cohesivo de grano fino sucesión es reconocido por un tramo de 40 km ~ Las Juntas aguas abajo (Figs. 2 y 4). Estos depósitos de grano fino como limo, arena fina, arcilla y esteras orgánicas a la base con arena gruesa para lentes de guijarros predominantemente de grava en la parte superior. Ocasionalmente las camas contorted indicativa de la deformación en húmedo sedimentos y la erosión importante se observa antes de la deposición suprayacente relleno de grava. En Huanta, una terraza de 7 metros de altura de sedimentos de grano fino lenguas, entre los niveles basales de un dedo del pie escombros sección de 15 m de altura cono (ver dos secciones siguientes). La sucesión es el más expuesto a unos 3 km aguas abajo de Las Juntas, donde alcanza N10-m de espesor y se deposita directamente sobre roca ~ 5 m por encima del suelo actual del río (Fig. 4A). En el tercio superior se compone de cinco 30-a-60 m de espesor, con lechos de grava lensoid secciones que indican la deposición en un canal fluvial. Los dos tercios inferiores de la secuencia consisten principalmente de alternar capas de limo y arena fina. Las camas son de 5 a 50 cm de espesor horizontalmente laminados y continua lateralmente, mostrando en forma de hoja con geometrías planas no erosiva a las superficies basales muy suavemente erosivos con abundantes raicillas de ramificación (Fig. 4A). Dos horizontes de alternar 3-a-10-cm de espesor de arcilla camas y colchonetas orgánicas que alcanzan hasta 2 m de espesor se producen en la parte inferior y superior. Horizontes de arcilla a nivel local muestran estructuras blocky probablemente indican eventos desecación. Sección delgada 10-40 × reflejada y análisis de microscopio de luz transmitida de los niveles de arcilla y limo indica que la composición principal es los minerales de arcilla, cuarzo, fe...