Geological and geophysical study of Pampean sedimentary records assigned to the late Cenozoic : paleoenvironmental and paleoclimatic analyses

Autor: Cappellotto, Luiggina
Přispěvatelé: Orgeira, María Julia
Jazyk: Spanish; Castilian
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital (UBA-FCEN)
Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
instacron:UBA-FCEN
Popis: El objetivo principal de la tesis fue aportar nuevos datos, para corroborar la hipótesis que establece la existencia de posibles interrelaciones entre las variaciones del campo magnético terrestre (CMT) y los cambios en el paleoclima, durante el Cenozoico tardío. En particular, se hizo foco en la última excursión prolongada del CMT, denominada Blake, que tuvo lugar durante el Pleistoceno tardío, en un lapso equivalente al Estadío Isotópico Marino 5 (EIM 5). En ese contexto, a nivel paleoclimático, tuvo lugar el último Interglacial anterior al presente (EIM 5e), con el consecuente aumento de temperatura y ascenso en el nivel del mar, como así también subestadíos relativamente más fríos. El análisis multidisciplinario consistió en el estudio de sucesiones sedimentarias con registro geológico posiblemente asignable al EIM 5. En localidades del sur de Santa Fe (Rosario) y Entre Ríos (Gualeguaychú), se estudiaron depósitos en los cuales, a través de evidencias ya publicadas, se podía establecer una relación directa con la ingresión marina belgranense, actualmente asociada al ascenso del nivel del mar durante el subestadío EIM 5e. Los perfiles se estudiaron a través del análisis de la información sedimentológica, estratigráfica y magnética, en el marco temporal dado por dataciones de luminiscencia. El análisis estratigráfico de los perfiles levantados permitió identificar una serie de litofacies, cuya asociación posibilitó identificar los ambientes y las características paleoclimáticas reinantes durante la sedimentación. Depósitos fluviales con importantes planicies de inundación vegetadas, con eventual ingreso de aguas salobres, sedimentos loéssicos, paleosuelos y calcretes, indican que durante la sedimentación que dio origen a ambos perfiles, se registraron importantes variaciones en las condiciones de humedad, temperatura y aporte clástico, en zonas llanas y bajo condiciones de estabilidad tectónica. El estudio microscópico de arena y limo grueso demostró que hay diferentes áreas de aporte en cada uno de los perfiles analizados. En Gualeguaychú la procedencia es netamente cratónica, lo que indica suministro clástico desde el norte y este de la región, mientras que, en Rosario, se registra además aporte piroclástico desde la cordillera. Los perfiles se estudiaron también mediante técnicas paleomagnéticas y de propiedades magnéticas. Se detectaron distintas fracciones entre sus componentes mineralógicos, lo que indica que hay una mezcla de minerales magnéticos con distintos espectros de coercitividades y/o distribución granulométrica de las partículas portadoras de la remanencia. El estudio paleomagnético demostró que, en general, los especímenes analizados poseen una componente de remanencia magnética blanda (o viscosa) con dirección NEE e inclinaciones negativas, portada probablemente por titanomagnetita dominio múltiple (DM). También presentaron una componente más dura (magnetización remanente característica, MRC), con declinaciones NNE e inclinaciones negativas; mientras que otros especímenes presentaron una MRC con declinación SSO e inclinaciones positivas. Se interpretó que la MRC es portada por titanomagnetita pseudo dominio simple (PDS) o dominio simple (DS). Algunos especímenes presentaron una componente anómala con dirección NE-SE e inclinaciones negativas bajas, portada por un mineral con mayor fuerza coercitiva que la MRC, que se interpretó como hematita. Con el fin de probar la hipótesis de trabajo mediante otras metodologías, se realizaron una serie de estudios estadísticos a través del análisis de wavelet, cross wavelet, múltiple cross wavelet y aprendizaje automático sobre determinados indicadores de condiciones paleoclimáticas, variables astronómicas y variaciones del CMT. Esta información permitió valorar las hipótesis vigentes sobre los forzantes climáticos a escala cenozoica, especialmente en relación con los cambios en la paleointensidad del CMT durante las transiciones de polaridad y los cambios paleoclimáticos. Según los resultados obtenidos en este estudio, las series de tiempo de las variables estudiadas presentaron periodicidades características del forzante orbital en los lapsos estudiados. Los resultados obtenidos para los últimos 4 Ma, que incluyen el límite Plioceno-Pleistoceno y la transición Gauss-Matuyama a ~2,6 Ma, mostraron que la excentricidad pudo haber modulado las variaciones del CMT y las paleotemperaturas oceánicas. Específicamente, en concordancia con la transición plio-pleistocena, se combinaron factores astronómicos como las variaciones de los parámetros orbitales, la reversión del CMT durante la transición Gauss-Matuyama y la influencia de un evento galáctico excepcional cercano (una supernova) que aportó un flujo intenso de rayos cósmicos galácticos. Esta conjunción habría balanceado el sistema hacia las glaciaciones pleistocenas. Por otra parte, los resultados del análisis para los últimos 500 ka mostraron que la excentricidad pudo haber modulado el comportamiento y las variaciones en la paleointensidad del CMT, mientras que la precesión podría explicar ciertas variaciones a corto plazo, siendo ambas precursoras de las variaciones del CMT. Durante el EIM 5 tuvieron lugar el último interglacial anterior al presente (EIM 5e) y dos reversiones del CMT (Blake a los 120 ka y post-Blake a los 100 ka). La posible sinergia entre estos eventos del CMT con las variaciones descendentes en la insolación, ambos influenciados por el forzante orbital, podrían finalmente haber promovido el enfriamiento climático relativo característico de los subestadíos 5d y 5b respectivamente. Este estudio multidisciplinario permitió sostener la hipótesis de vinculación entre las variaciones del CMT durante las transiciones de polaridad y los cambios climáticos durante el Cenozoico tardío. Finalmente, se realizó un análisis cualitativo e hipotético de los cambios bióticos globales ocurridos durante el Mioceno tardío, el límite Plio-Pleistoceno y el Pleistoceno tardío, los cuales estarían relacionados con el comportamiento del CMT y probablemente con la ocurrencia de supernovas cercanas a la Tierra. Como resultado colateral, los efectos mutagénicos de la radiación entrante, junto con otros factores debido a los cambios climáticos y ambientales, podrían haber promovido cambios bióticos importantes. The main goal of the thesis was to provide new data to corroborate the hypothesis that establishes the existence of likely correlations between the variations of the geomagnetic field (GF) and the changes in the paleoclimate during the late Cenozoic. In particular, the focus was on the last prolonged excursion of the GF, called Blake, which took place during the late Pleistocene, in a period equivalent to Marine Isotope Stage 5 (MIS 5). In this context, at a paleoclimatic level, the last Interglacial before the present (MIS 5e) took place, with the consequent temperature increase and rise in sea level, as well as relatively colder substages. The multidisciplinary analysis consisted of the study of sedimentary successions with geological record possibly assignable to MIS 5. In southern Santa Fe (Rosario) and Entre Ríos (Gualeguaychú), the studied localities are made up of deposits that could have a relationship with the belgranense marine ingression, currently associated with sea level rise during MIS 5e substage. The profiles were studied through the analysis of sedimentological, stratigraphic, and magnetic information, in the time frame given by luminescence ages. The stratigraphic analysis of the profiles allowed us to identify a series of lithofacies, whose association made it possible to identify the environments and paleoclimatic characteristics prevailing during sedimentation. Fluvial deposits with important vegetated flood plains, with eventual entry of brackish water, loessic sediments, paleosols and calcretes, indicate that during the sedimentation of both sections, there were important variations in the conditions of humidity, temperature, and clastic input, in flat areas and under conditions of tectonic stability. The microscopic study of sand and coarse silt showed different source areas. In Gualeguaychú the origin is clearly cratonic, evidenced by a clastic supply from the north and east of the region, whereas in Rosario, there is an additional pyroclastic input coming from the mountain range. The profiles were also studied by paleomagnetic and magnetic properties techniques. Different fractions were detected among their mineralogical components, indicating a mixture of magnetic minerals with different coercivity spectra and/or granulometric distribution of the remanence-bearing particles. The paleomagnetic study showed that, in general, the analyzed specimens have a soft (or viscous) magnetic remanence component with NEE direction and negative inclinations, probably carried by multi-domain (MD) titanomagnetite. They also presented a harder component (characteristic remanent magnetization, ChRM), with NNE declinations and negative inclinations, while other specimens presented a ChRM with SSW declination and positive inclinations. The ChRM was interpreted to be carried by pseudo single-domain (PSD) or single-domain (SD) titanomagnetite. Some specimens presented an anomalous component with NE-SE direction and lower negative inclinations portrayed by a mineral with harder coercive forces, likely hematite. To test the working hypothesis through other methodologies, a series of statistical studies were carried out through wavelet, cross wavelet, multiple cross wavelets, and Machine Learning analyses on certain indicators of paleoclimatic conditions, astronomical variables, and GF variations. This information allowed us to assess the current hypotheses on climatic forcing at the Cenozoic scale, especially in relation to changes in GF paleointensity during polarity transitions and paleoclimatic changes. According to the results obtained in this study, the time series of the variables studied presented characteristic periodicities of the orbital forcing in the studied time intervals. The results obtained for the last 4 Ma, which include the Pliocene-Pleistocene boundary and the Gauss-Matuyama transition at ~2,6 Ma, showed that eccentricity could have modulated the variations of the GF and ocean paleotemperatures. Specifically, in agreement with the Plio-Pleistocene transition, astronomical factors such as orbital parameter variations, GF reversal during the Gauss-Matuyama transition, and the influence of a nearby exceptional galactic event (supernova) would have additionally contributed with an intense flux of galactic cosmic rays. This conjunction would have balanced the system towards the Pleistocene glaciations. On the other hand, the results of the analysis for the last 500 kyr showed that eccentricity could have modulated the behavior and variations in the GF paleointensity, while precession could explain certain short-term variations, both as precursors of GF variations. The last interglacial before the present (MIS 5e) and two GF reversals (Blake at 120 kyr and post-Blake at 100 kyr) occurred during MIS 5. The possible synergy between these GF events with downward variations in insolation, both influenced by orbital forcing, could finally have promoted the relative climatic cooling characteristic of substages 5d and 5b, respectively. This multidisciplinary study supported the hypothesized link between GF variations during polarity transitions and climatic changes during the late Cenozoic. Finally, a qualitative and hypothetical analysis of global biotic changes during the late Miocene, the Plio-Pleistocene boundary and the late Pleistocene was performed, which would be related to the GF behavior and probably to the occurrence of near-Earth supernovae. As a collateral result, the mutagenic effects of incoming radiation, together with other factors due to climatic and environmental changes, could have promoted important biotic changes. Fil: Cappellotto, Luiggina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.
Databáze: OpenAIRE
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