Sedimentología del abanico aluvial de Lima relacionada a sus paleoambientes y procedencia

Abstract

Bajo la ciudad de Lima se encuentra un extenso y potente abanico aluvial que se formó durante el Cuaternario. Su sedimentación está controlada por los paleoclimas a los que estuvo sujeto, y estos se ven reflejados principalmente en las tendencias granocrecientes y granodecrecientes presentes en la estratigrafía. La investigación se basa en los afloramientos del abanico que se presentan en el borde costero de la ciudad. Aquí se ubica un acantilado constando de 62.5 m de altura en el distrito de Magdalena y otro de 34 m en el distrito de Chorrillos, donde la formación aflora y queda expuesta para estudiar la estratigrafía. En Magdalena, se levantó una columna estratigráfica a detalle y se midió los diámetros de 5000 clastos a lo largo de un perfil vertical para estudiar en más detalle las secuencias granocrecientes-decrecientes. Se recolectaron 10 muestras a distintas alturas del sector frontal del abanico (Magdalena) y 3 del extremo lateral sur (Chorrillos), para realizar dataciones pIR IRSL y análisis geoquímicos de fluorescencia y difracción de rayos X (XRF y XRD). Los análisis geoquímicos se emplearon para correlacionar la composición del abanico con sus fuentes sedimentarias ubicadas en las cuencas hidrográficas de los ríos Rímac y Chillón. A partir del análisis del contado de clastos en Magdalena, se presentan tendencias granocrecientes y granodecrecientes de manera cíclica cada 5 a 6 m aproximadamente. Los resultados demuestran una alta correlación en cuanto a episodios paleoclimáticos de la región en los últimos ⁓121 ka. Las secuencias granocrecientes-decrecientes siguen en parte las oscilaciones orbitales en el tambaleo del eje terrestre con ciclicidades de ~26 ka que se conoce como los ciclos de la precesión. Pero la mejor correlación existe con los ciclos climatológicos suborbitales de duraciones de 3 a 5 mi años, especialmente durante los últimos 50 ka cuando se dieron los llamados eventos Heinrich. Estos ciclos influyeron en el paleoclima del Perú, con más precipitación durante los picos altos de la precesión y menos precipitación durante los picos bajos, ocasionados principalmente por el Sistema Monzónico Sudamericano (SASM, por sus siglas en inglés) según la escala temporal definida. Anterior a ello, se discute que el final del Eemiense y el inicio del último Glacial fue un importante desencadenante para la rápida deposición de gran parte del abanico. Entre 121 ka y 105 ka se depositó un espesor de 30 m de sedimentos, mientras que en un intervalo de tiempo más largo comprendido entre 105 ka y 0 ka se depositó los otros 30 metros de sedimentos. Por el lado de la proveniencia, se refleja un alto nivel de parentesco entre la composición mineralógica y geoquímica de los sedimentos del abanico y el Batolito de la Costa, así como una serie de evidencias químicas y mineralógicas de poco transporte sedimentario. Esta investigación es un aporte al conocimiento sobre el comportamiento de los abanicos aluviales y sus respuestas ante los diversos cambios climáticos de la historia; tanto a nivel local como global. Además, es el estudio con mayor nivel de detalle granulométrico de la formación hasta la fecha.

Underneath the city of Lima, an extensive and thick alluvial fan was continuously deposited during the Quaternary. Its sedimentation is controlled by the paleoclimates it was subjected to, and this is primarily evidenced in the granulometric tendencies (fining or coarsening upward) present in its stratigraphy. This investigation is based on the alluvial fan’s outcrops that can be found in the districts of Magdalena and Chorrillos along the coastline of the city. The formation is adequately exposed in an approximately 62.5 m high vertical section in the Magdalena district and another 34 m high section in the Chorrillos district, and these sites are used for the elaboration of stratigraphic columns and sedimentological analysis. For the Magdalena section, a stratigraphical column detailing the coarsening upward-fining upward sequences was made, and the diameters of 5000 clasts were measured along a vertical transect. Samples were collected along a vertical section from 10 different strata with varying depths in the frontal section of the fan (Magdalena); and from 3 different strata with from the southern limit of the formation in Chorrillos in order to carry out pIR IRSL dating, and geochemical XRD and XRF analyses. The geochemical analyses were used to correlate the alluvial fan’s composition to its provenance source; located in the hydrographic basins of the rivers Rímac and Chillón. The clasts diameter analyses clasts from the vertical section in Magdalena shows cyclic fining upward-coarsening upward tendencies which are present every 5 to 6 m approximately. Results demonstrate a high correlation regarding the relatively recent (⁓121 ka) paleoclimatic episodes. Coarsening upward tendencies within the alluvial fan are associated with periods of increased precipitation and discharge in the river basins, which are mainly triggered by the South American Summer Monsoon (SASM) based on the strata’s defined time scale. These paleoclimatic periods of elevated SASM intensity was correlated to orbital and suborbital cycles. The results show partial correlations between precession cycles and the granulome tendencies in the last ⁓121 ka, and a much better correlation with suborbital climate cycles such as the Atlantic Heinrich events. Regarding provenance of the sediment, a high level of correlation is established between the alluvial fan and the Coastal Batholith’s chemical compositions, as well as abundant chemical and mineralogical evidence for very short sediment transport distances. This investigation is a contribution to the general knowledge about alluvial fan behavior on the Peruvian coast in response to climate variability on geological timescales. It is also the formation’s most detailed granulometric study to date of not only the Lima fan, but of all alluvial fans in Peru.