title: Dating of alluvial fans from NW Argentina using cosmogenic nuclides and optically stimulated luminescence technique
Creators: name: Reger, Carolin
Publisher: name: Universität Potsdam
Year: 2020

description: Alluvial fans are important geomorphic markers and sedimentary archives of tectonic and climatic changes. Hence, basins providing perfect studying conditions can often be found in arid regions due to the low weathering impact and thus well preservation of sedimentary features. Twelve samples for optically/infrared stimulated luminescence (OSL/IRSL) dating and one depth profile for cosmogenic radionuclide dating (10Be) were collected in the Santa Maria Valley in NW Argentina, where the exceptional preservation of several generations of alluvial fans allow exploring the external forcing conditions that led to repeated cycles of incision and aggradation. The results of the OSL/IRSL dating yielded ages ranging between 0.4 ± 0.1 ka and 271.8 ± 24.5 ka. Previous studies next to the study area indicate a depositional age of 1.5-2 Mio years for the oldest generation of alluvial fans, which might still be supported by our ongoing 10Be dating. Due to field observations, sediment provenance, stratigraphic characteristics and the geomorphic pattern of erosion, seven (/eight) generations of alluvial fan deposits were recognized. Comparing my ages with global glaciation cycles as well as linking them to temperature proxies retrieved from a lake on the Altiplano Plateau, a good fit between alluvial fan accumulation phases and global glacial periods (corresponding to cold/wet phases within the central Andes) is observed. This suggests that aggradation occurs during the early stages of glacial periods, while incision is expected at the end of glacial phases. This pattern might be linked to variations in the vegetational cover (controlled by water availability), which will decrease/increase during hot and dry/cold and wet interglacial/glacial phases favoring/limiting sediment production and will increase/decrease during cold and wet/hot and dry glacial/interglacial phases. Even though the eastern Andean margin is showing neotectonic activities and is assumed to be active up to recent times, deformation and seismicity might most probably have played only a minor role in relation to the rather short timescale reflected by the data.
description: Schwemmfächer stellen wichtige geomorphologische Erkennungszeichen und gute sedimentologische Archive von tektonischen wie auch klimatischen Veränderungen dar. Aus diesem Grund sind Becken mit ausgezeichneten Forschungsbedingungen oft in ariden Gebieten vorzufinden, da die Schwemmfächer auf Grund der geringen Verwitterung in diesen Gebieten meist gut erhalten sind. Im Santa Maria Tal in NW Argentinien wurden zwölf Proben zur Datierung mit Optisch/Infrarot Stimulierter Lumineszenz (OSL/IRSL) genommen sowie ein Tiefenprofil zur Datierung des kosmogenen Radionuklids 10Be erstellt. Die gute Erhaltung mehrerer Generationen von Schwemmfächern in diesem Gebiet gestattet die Untersuchung externer Bedingungen, welche zu wiederholten Zyklen von Akkumulation und Einschneidung der alluvialen Ablagerungen führten. Die Ergebnisse der OSL/IRSL Datierung lieferten Alter zwischen 0.4 ± 0.1 ka und 271.8 ± 24.5 ka. Frühere Veröffentlichungen zu angrenzenden Forschungsgebieten ließen auf ein maximales Alter der ältesten Schwemmfächer-Generation von 1.5-2 Millionen Jahren schließen, was in Zukunft noch durch die laufenden 10Be-Datierungen belegt werden könnte. Sieben (/acht) Generationen von Schwemmfächern konnten, gestützt durch die Altersdatierungen sowie Geländebeobachtungen zu Herkunft der Sedimente, stratigraphische Eigenschaften und Beobachtungen zum geomorphologischen Erosionsmuster des jeweiligen Schwemmfächers, unterschieden werden. Bei dem Vergleich meiner Daten mit globalen glazialen Zyklen sowie einem Temperatur-Proxy aus einem Seebohrkern auf dem Altiplano-Plateau, überschnitten sich die Ablagerungsphasen der Schwemmfächer im Santa Maria Becken mit globalen Kaltzeiten und kalten/feuchten Zyklen innerhalb der Anden. Es besteht die Annahme, dass Ablagerung während dem Übergang von Warm- zu Kaltzeiten bis hin zu glazialen Maxima auftritt, während Phasen der Einschneidung gegen Ende globaler Kaltzeiten zu erwarten sind. Dieses Muster dürfte durch die Varianz an Vegetationsbedeckung, bedingt durch die klimatischen Schwankungen, zu erklären sein, welche wahrscheinlich bei erhöhter Dichte (Kaltzeiten) als Sedimentbarriere an der Grenze der Sediment-Ursprungsregion dient. Trotz der in der Vergangenheit auftretenden, neotektonischen Aktivitäten am östlichen Rand der Anden und der Annahme anhaltender tektonischer Aktivität wird Deformation und seismischen Aktivitäten auf Grund der kurzen Zeitspanne, welche von den Daten umfasst wird, nur eine Nebenrolle im Entstehungsprozess der Schwemmfächer zugeschrieben.