Los abanicos aluviales de Arabia crecen y decaen con los ciclos orbitales de la Tierra


La erosión de la topografía de la Tierra arrastra sedimentos en los ríos que fluyen a través de montañas, cañones y otros paisajes naturalmente escarpados dentro de la cuenca


por Hannah Bird, Phys.org


Los abanicos aluviales de Arabia crecen y decaen con los ciclos orbitales de la Tierra
Registros paleoclimáticos de los últimos 400.000 años en la región de estudio de las montañas Hajar, Omán. Esto incluye registros aluviales de condiciones más húmedas (azul) y más secas (naranja) tanto de los sitios de muestreo como de la literatura (a), sedimentos lacustres (b), registros de espeleotemas de la cueva Hoti (c), carbono orgánico marino de bromo (d), predicción del monzón de verano del Océano Índico (e), la insolación solar que llega a la Tierra a 30 ° N en junio (f) e isótopos de oxígeno bentónicos como sustitutos de las fluctuaciones de temperatura (g). Crédito: Reseñas de ciencias cuaternarias (2023). DOI: 10.1016/j.quascirev.2023.108384

Este limo, arena y grava se transporta de forma variable mediante suspensión en la columna de agua, rebotando a lo largo del lecho del río (saltación) o haciendo rodar guijarros más grandes (tracción). Con una desaceleración en la velocidad del agua y, por lo tanto, en la capacidad de carga, a medida que la topografía se aplana, este material se deposita en forma de abanico en la desembocadura del río en la llanura menos profunda de la ruptura de la pendiente, volviéndose progresivamente de grano más fino con la distancia desde la fuente. .

Los monzones, fenómenos climáticos estacionales que causan condiciones extremas de humedad y sequía, pueden afectar el desarrollo de abanicos aluviales al aumentar el volumen y la velocidad del agua tanto para la erosión de la cuenca como para el transporte de sedimentos, apoyando así el desarrollo de abanicos aluviales más grandes. Esta agradación se ha relacionado con los forzamientos de los ciclos orbitales de la Tierra en una nueva investigación publicada en Quaternary Science Reviews .

El Dr. Sam Woor, de la Universidad de Oxford, y sus colegas investigaron abanicos aluviales en las áridas montañas Hajar del sureste de Arabia, que van desde 0,01 km 2 a 10.000 km 2 y datan del Cuaternario medio-tardío (hasta ~770.000 años). atrás). Específicamente, los científicos se propusieron determinar los vínculos de la sedimentación de los abanicos aluviales con los patrones de lluvia monzónica afectados por escalas de tiempo geológicas de ~23.000 años (precesión, el “bamboleo” del eje de la Tierra) y ~100.000 años (excentricidad, el cambio entre órbitas circulares y elípticas).

El equipo de investigación recolectó muestras de ocho sitios a lo largo de abanicos de montaña (bajadas) y rellenos de valles, incluido el canal de Wadi Sahtan cerca de Rustaq, Omán, donde la incisión del río expone sedimentos fluviales de limo de 20 m de profundidad hasta grandes guijarros, así como abanicos aluviales cerca de Dhank e Ibri, ambos también en Omán, que se extienden hacia la extensa cuenca del antepaís y se fusionan.

Los abanicos aluviales de Arabia crecen y decaen con los ciclos orbitales de la Tierra
Ubicación de tres sitios de muestra cerca de Rustaq, Omán, en las secuencias de relleno de valles de Wadi Sahtan y el abanico aluvial de Rustaq que se extiende hacia la costa de Batinah. Crédito: Reseñas de ciencias cuaternarias (2023). DOI: 10.1016/j.quascirev.2023.108384

En el laboratorio, las muestras se trataron con ácidos para eliminar carbonatos y material orgánico antes de aislar los granos de cuarzo de grosor medio para utilizarlos en una técnica conocida como luminiscencia ópticamente estimulada. Este proceso se basa en la señal radiactiva de los elementos del cristal (como uranio, torio y potasio) que se acumulan una vez que el cuarzo se entierra y se retira de la exposición a la luz solar.

La radiactividad hace que los electrones migren dentro de los cristales de cuarzo y queden atrapados en la estructura. Cuando los cristales se exponen a luz estimulada en el laboratorio, los científicos pueden medir la luz que devuelven y estimar el número de electrones atrapados y, por tanto, la cantidad de radiación a la que han estado expuestos, determinando así las edades de agradación aluvial. Es importante destacar que los científicos tuvieron que mantener sus muestras alejadas de la exposición a la luz solar tanto durante la recolección como en el laboratorio para no restablecer esta señal, lo que implicaba trabajar en condiciones de luz naranja.

El Dr. Woor y sus colegas determinaron una conexión entre el tamaño del grano y los patrones climáticos, con conglomerados gruesos de fragmentos de roca incrustados en una matriz más fina que forman depósitos gruesos de llanuras aluviales típicos de eventos de lluvia intensa durante el monzón de verano del Océano Índico. Se descubrió que estos coincidían con máximos precesionales, lo que provocaba que los contrastes estacionales fueran más extremos en un hemisferio en comparación con el otro.

Por el contrario, las muestras de abanicos aluviales tomadas de épocas de flujo efímero con arena fina, laminaciones y bioturbación de organismos coincidieron con mínimos precesionales. La actividad hidrológica sostenida se identificó en 10 períodos a lo largo de los últimos 400.000 años, cada uno de los cuales coincidió ampliamente con picos de precesión y excentricidad.

El sitio más antiguo (OM20/6) en el área de muestra data de hace 300.000 a 370.000 años, con paleosuelos limosos (suelos antiguos) que indican inundaciones estacionales en una llanura aluvial intercalada con conglomerados que forman arroyos trenzados durante eventos de flujo alto. Esto coincide con un período interglacial en el hemisferio norte, así como con registros de espeleotemas (formaciones de cuevas características formadas a partir de depósitos minerales de aguas subterráneas ) en la cueva Hoti, Omán, que evidencian un aumento de las precipitaciones.

Hace ~156.000 años, el sitio OM20/12 conservó un conglomerado depositado por un flujo fluvial de alta energía y registra una agradación en abanico. Las siguientes fases de agradación de los abanicos aluviales se registran hace ~132.000, ~105.000, ~89.000, ~67.000, ~45.000, ~25.000, ~7.000 y ~2.000 años (con una incertidumbre relativa media de ±10.700 años). Por lo tanto, los científicos sugieren que las condiciones áridas entre los eventos del monzón de verano del Océano Índico son cuando se produce la erosión física del paisaje, que posteriormente es movilizado por fuertes lluvias durante los eventos climáticos y depositando sedimentos de grano más grueso en abanicos aluviales en constante crecimiento.

Además del ciclo precesional mencionado anteriormente, los períodos interglaciales en ciclos de 100.000 años habrían aumentado la temperatura de la superficie del mar y, por lo tanto, la abundancia de vapor de agua en la atmósfera que se evapora del Océano Índico, aumentando aún más las precipitaciones. La sobreimpresión de estos dos ciclos orbitales aparentemente tuvo un impacto mucho mayor en el clima de la Tierra, siendo las redes de drenaje increíblemente sensibles incluso a pequeños aumentos en las precipitaciones.

Esta investigación ofrece una visión importante de la variabilidad climática de una región árida durante el Cuaternario y revela que hay factores mucho más importantes que influyen en las condiciones ambientales locales.

Más información: Sam Woor et al, La agradación de los abanicos aluviales en respuesta a la variabilidad de los monzones durante los últimos 400 ka en las montañas Hajar, sureste de Arabia, Quaternary Science Reviews (2023). DOI: 10.1016/j.quascirev.2023.108384

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