Event History of the Santiago Area (Chile): the Sedimentological Archive of Lago Lo Encañado
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
Event History of the Santiago area (Chile): the sedimentological archive of Lago Lo Encañado Thomas Pille 1 2 Acknowledgements Om te beginnen zou ik graag mijn promotor, Prof. Dr. Marc De Batist, bedanken voor dit interessante onderwerp en voor de tijd die u hierin gestoken hebt, voor de snelle verbeteringen en de veelbetekende tips en commentaren. Ook Maarten, mijn begeleider, verdient een welgemeende bedanking. Terwijl je het dit jaar zelf heel druk had (een doctoraat dat afgemaakt moest worden, je eerste kindje, een nieuw onderzoeksproject) vond je toch altijd de tijd om mij bij te staan. Vooral je enthousiasme en je doorzettingsvermogen zullen me bijblijven. Voor ieder klein vraagje waarmee ik kwam waren we een paar uur bezig, en vertrok ik niet enkel met een antwoord, maar ook met een hoofd vol extra ideeën. Philipp, obwohl ich ursprünglich nicht dein Thesis-Student war, hast du in der Abwesenheit von Maarten sehr viel Zeit in mein Project investiert. Was mir vor allem gefallen hat war das du bei einer Frage nicht einfach die Antwort gegeben hast, sondern auch versucht hast mir das Prinzip dahinter zu erklären. Vielen Dank für al deine Hilfe, und für eine schöne Reise nach Brest. Ich wünsche dir alles Gute bei deiner Doktorarbeit. I would also like to thank the rest of the RCMG staff, especially to Thomas, Mario, Willem, Oscar, Stan, Katrien and Koen. You were always there to help me if needed, or for a chat during a coffee break. The RCMG is a fantastic working environment. Mijn familie heeft er dit jaar (en eigenlijk doorheen mijn 5-jarige universitaire carrier) altijd voor mij gestaan. Bedankt voor de hulp, en bedankt om mij vanuit het buitenland de kans en het vertrouwen te geven om mijn eigen weg te zoeken. Ook van mijn klasgenoten heb ik veel steun gekregen. In deze tijden van thesis-stress geldt dat vooral voor Stef, Jeroen en Tim. Ik vond de koffiepauzes altijd een zeer aangenaam moment om de sleur van de dag te doorbreken, en de late-night schrijfsessies in de S8 zouden niet gelukt zijn zonder de steun die we van elkaar kregen. Ten slotte mag ik zeker mijn vriendin Roosje niet vergeten. Jij stond altijd achter mij, luisterde naar mijn gezaag en pepte mij op als ik het even niet meer zag zitten. Bedankt Roosje, jij bent de beste! 3 4 Nederlandstalige samenvatting Tijdens twee veldcampagnes in 2011 en 2012 werden in totaal negen sedimentkernen genomen in Lago Lo Encañado, een klein meertje in de Chileense Andes op ongeveer 50 km ten oosten van de hoofdstad Santiago. Van die negen kernen werden er acht geopend en bestudeerd, met als bedoeling het vinden van sporen van aardbevingen. Chili, en bij uitbreiding de hele Zuid-Amerikaanse westkust, is een tectonisch zeer actief gebied. Deze kust bevindt zich langs een subductiezone waar de oceanische Nazca plaat (en in het zuiden van Chili de Antarctische plaat) onder de continentale Zuid-Amerikaanse plaat duikt. Deze platenbeweging kan zeer zware subductie- (of megathrust) aardbevingen produceren. In Chili komen subductie-aardbevingen met een moment magnitude (Mw) > 8.5 gemiddeld een paar keer per eeuw voor (Udías et al., 2012). Deze aardbevingen hebben in veel gevallen een hoge dodentol tot gevolg, omdat ze vaak ook een tsunami opwekken. Bekende voorbeelden zijn onder andere de Maule aardbeving in 2010 (Mw 8.8; Wang et al., 2012) en de Valdivia aardbeving in 1960 (Mw 9.5; Kanamori, 1977). Deze laatste is wereldwijd de krachtigste aardbeving ooit waargenomen. In centraal en zuid Chili kan men de subductiezone verdelen in drie segmenten, met van noord naar zuid het Valparaíso segment, het Concepción segment en het Valdivia segment. Naast subductie-aardbevingen brengt het subductieproces nog andere gevaren met zich mee, waaronder intraplaat-aardbevingen en vulkaanuitbarstingen. Intraplaat-aardbevingen worden veroorzaakt door spanning op de bovenliggende continentale korst (ondiepe aardbevingen) of op de onderduikende oceanische korst (diepe aardbevingen). Deze aardbevingen zijn over het algemeen gekenmerkt door een veel lagere magnitude, maar kunnen lokaal minstens even schadelijk zijn. De dodelijkste aardbeving in de geschiedenis van Chili was een intraplaat-aardbeving in 1939 in het stadje Chillán (Mw 8.3). Deze aardbeving kostte het leven aan 30.000 mensen. Het hoge aantal krachtige aardbevingen zorgt ervoor dat Chili wereldwijd een van de landen is met het hoogst aantal doden per aantal inwoners als het gevolg van geohazards (Lomnitz, 1970a). Om een beter zicht te krijgen op de kans op en de kracht van toekomstige aardbevingen is het van belang om, naast real-time observaties, de tektonische geschiedenis van dit land en deze regio te kennen. Deze is echter onvolledig gekend en dat heeft twee belangrijke redenen. Ten eerste bestaan er maar historische documenten vanaf de aankomst van de Spaanse veroveraars in 1541. De oorspronkelijke bewoners, de Mapuche, hadden namelijk geen schrift. Daarnaast zijn grote delen van Chili zeer dun bevolkt of helemaal onbewoond, wat het aantal waarnemingen sterk limiteert. Enkel in de grote steden vindt men grote bevolkingsdichtheden. Zo is de regio rond Santiago (Región Metropolitana de Santiago) met meer dan 6 miljoen inwoners goed voor bijna 40% van de bevolking van het land. Om meer te weten te komen over de tektonische geschiedenis van dit land is het nodig om andere bronnen dan historische waarnemingen te raadplegen. Zo zijn er bijvoorbeeld 5 onderzoekers die dit proberen te doen aan hand van tsunami-afzettingen (Cisternas et al., 2005). Deze methode blijkt echter minder gevoelig te zijn als men dit vergelijkt met gekende aardbevingen, aangezien niet iedere aardbeving een tsunami veroorzaakt. Een archief dat wel nauwkeurig en gevoelig is, en al in verschillende aardbevingsgevoelige gebieden gebruikt is (Howarth et al., 2012 in Nieuw Zeeland; Beck, 2009 in de Franse alpen), zijn meersedimenten. Het doel van deze thesis is voornamelijk het vinden van aardbevingen in dergelijke meersedimenten en het testen van de gevoeligheid van dit specifieke meer op aardbevingen. Het onderzoeksgebied is een klein meertje in de Andes van Centraal Chili. Deze locatie is zeer interessant omdat het op 50 km van het grootste bevolkingscentrum van Chili ligt. Lago Lo Encañado is een proglaciaal meer op een hoogte van 2500 boven de zeespiegel in de Maipo vallei. Er bevindt zich nog steeds een gletsjer in het noordelijkste uiteinde van het drainagegebied. Bijzonder aan dit meer is dat het drainagegebied (30 km²) veel groter is dan het meer zelf (0.5 km²). Het drainagebekken kent bovendien een zeer groot hoogteverschil. Zo is het hoogste punt gelegen op meer dan 4100 m boven zeespiegel. Deze factoren zorgen ervoor dat Lago Lo Encañado een grote en bovendien zeer klastische sedimenttoevoer kent. Het grootste deel van het sediment wordt aangevoerd door een riviertje, de Río lo Encañado, dat door de glaciale vallei stroomt, ten noorden van het meer. De gemiddelde sedimentatiesnelheid bedraagt 1.75 mm/jaar (Salvetti, 2006). Om het meer te bestuderen werden acht boorkernen geopend, beschreven, gemeten en bestudeerd. Met behulp van een Multi-Sensor Core logger (MSCL) (UGent) werd de magnetische susceptibiliteit gemeten (Bartington puntsensor), de densiteit bepaald met behulp van gammastralen en spectrofotometrie gedaan. Het sediment werd vervolgens bestudeerd aan hand van kleurbewerkte fotos en er werden smeerplaatjes gemaakt voor een microscopische studie. Om interessante laagjes te kunnen dateren werden de kernen gecorreleerd met een kern (kern 1305) uit een andere studie (Salvetti, 2006). Deze kern is gedateerd met behulp van 210Pb voor het bovenste deel (tot 1906 AD) en met 14C voor het onderste deel. Omdat de 14C dateringen onrealistisch grote ouderdommen opleveren werden deze verworpen, en werd een ouderdomsmodel ontwikkeld dat gebaseerd is op een extrapolatie van de sedimentatiesnelheden bepaald in de bovenste sedimenten. Het meer werd in kaart gebracht door middel van een sidescan-sonar survey. Hiermee werd een reflectiviteitskaart en een bathymetrische kaart gemaakt. Op beide kaarten zijn een aantal structuren zichtbaar. Onder andere kan in het noorden van het meer een delta onderscheiden worden, waarop kanaaltjes gevormd zijn waarlangs het sediment van de rivier het meer binnenkomt. Ook zijn de steile hellingen van de oostelijke en westelijke randen zichtbaar, net als een aantal puinwaaiers die op verschillende plaatsen het meer in gaan. Deze puinwaaiers bevatten blokken van meer als 1 m diameter, die op de reflectiviteitskaart zichtbaar zijn. In de kernen werden aanwijzingen voor aardbevingen gevonden. Deze bestaan uit afzettingen van laagjes met een grove, zandige, basis, die naar boven toe fijner worden. Deze laagjes worden vaak bedekt met een wit laagje van variabele dikte. De totale dikte van zulke laagjes 6 kan variëren van enkele mm tot meer dan 20 cm. Deze laagjes kunnen tussen de verschillende boorkernen gecorreleerd worden. In het algemeen geldt dat deze laagjes een grotere korrelgrootte hebben naarmate ze zich dichter bij de delta bevinden. Zo heeft de eerste kern (ENC01) een basis die bestaat uit grind. Daar zijn deze lagen erosief, wat ervoor zorgt dat de stratigrafie niet compleet is. Ook de dikte van de laagjes is groter met een kleinere afstand van de delta, of van de steile rotswanden aan de oostelijke en westelijke rand van het meer. Onder een turbidiet is het sediment soms verstoord. Dat is voornamelijk het geval in de kernen het dichtst bij de randen van het meer. Deze verstoring kan gaan van een plooiing van het sediment tot een volledige homogenisatie van het sediment. Deze verstoringen zijn geïnterpreteerd als afzettingen van een afglijding of massastroom (de zogenaamde Mass- Transport Deposits of MTDs). De grofkorrelige afzettingen werden geïnterpreteerd als turbidieten, die in dezelfde beweging afgezet zijn als de MTDs. Microscopisch onderzoek toont aan dat deze turbidieten bestaan uit klastisch, terrigeen materiaal. Dit type van turbidieten heeft niet met zekerheid een seismische oorsprong (Van Daele, 2013). Een delta kan ook instorten onder zijn eigen gewicht, en de steile oostelijke en westelijke bergflanken kunnen ook zonder externe oorzaak in het meer afglijden.