Optically stimulated luminescence dating techniques and multi-proxy analysis to quantify the timing of the last two major climatic transitions, as recorded by loess-palaeosol sequences

The practice of tuning different climate proxies prevents the observation of regional response times of terrestrial archives to global changes. Thus, it is imperative to develop correlation protocols based on absolute chronologies. Loess-palaeosol (L/S) deposits are continental archives of Quaternary paleoclimates and loess is generally considered an ideal material for the application of luminescence dating.The agreement previously obtained for 10-20 ka ages using different techniques has given us confidence in using the state of the art measurement protocols for young deposits, as confirmed by comparison with independent age control.  Therefore, we propose detailed investigations of loess samples collected in close proximity to the transition to the recent soil, with the purpose of obtaining a temporal quantification of the ending of the Late Tardiglacial and the beginning of the Holocene (i.e. L1/S0 boundary).</p

Groundwater erosion of coastal gullies along the Canterbury coast (New Zealand): a rapid and episodic process controlled by rainfall intensity and substrate variability

Gully formation has been associated to groundwater seepage in unconsolidated sand- to gravel-sizedsediments. Our understanding of gully evolution by groundwater seepage mostly relies on experiments and nu-merical simulations, and these rarely take into consideration contrasts in lithology and permeability. In addition,process-based observations and detailed instrumental analyses are rare. As a result, we have a poor understandingof the temporal scale of gully formation by groundwater seepage and the influence of geological heterogeneityon their formation. This is particularly the case for coastal gullies, where the role of groundwater in their for-mation and evolution has rarely been assessed. We address these knowledge gaps along the Canterbury coastof the South Island (New Zealand) by integrating field observations, luminescence dating, multi-temporal un-occupied aerial vehicle and satellite data, time domain electromagnetic data and slope stability modelling. Weshow that gully formation is a key process shaping the sandy gravel cliffs of the Canterbury coastline. It is anepisodic process associated to groundwater flow that occurs once every 227 d on average, when rainfall intensi-ties exceed 40 mm d−1. The majority of the gullies in a study area southeast (SE) of Ashburton have undergoneerosion, predominantly by elongation, during the last 11 years, with the most recent episode occurring 3 yearsago. Gullies longer than 200 m are relict features formed by higher groundwater flow and surface erosion>2 kaago. Gullies can form at rates of up to 30 m d−1via two processes, namely the formation of alcoves and tunnelsby groundwater seepage, followed by retrogressive slope failure due to undermining and a decrease in shearstrength driven by excess pore pressure development. The location of gullies is determined by the occurrenceof hydraulically conductive zones, such as relict braided river channels and possibly tunnels, and of sand lensesexposed across sandy gravel cliffs. We also show that the gully planform shape is generally geometrically similarat consecutive stages of evolution. These outcomes will facilitate the reconstruction and prediction of a prevalenterosive process and overlooked geohazard along the Canterbury coastline

Es Dolç (Colònia de Sant Jordi, ses Salines, Mallorca). Cavitat litoral amb influències hipogèniques excavada a les Eolianites quaternàries i als materials del Pliocè

S’han fet exploracions i estudis per part del Grup Nord de Mallorca al llarg dels anys 2011, 2012 i 2013 que han suposat 90 dies d’immersions. La cavitat, de direcció general SW-NE, compta amb tres esfondraments naturals que permeten accedir al sistema, que posseeix un recorregut de 4.100 m, amb un desnivell que supera els 36 m i una fondària màxima de 27 m. La distància lineal, si se segueix la cova, entre l’entrada més propera a la mar i la part interior més allunyada és de 1.444 m. Pràcticament tota la cova, llevat les entrades, és subaquàtica. La troballa i documentació de la cavitat suposa donar a conèixer l’existència d’una important formació endocàrstica als materials del Quaternari i del Pliocè. La cova es pot considerar, com una megaforma constituïda per un sistema de cavitats de planta ramiforme, és a dir, una planta divagant a on els plans d’estratificació i les sales d’esfondrament han assolit un paper important en el desenvolupament d’algunes zones de la cavitat. La formació de la cova ha estat una combinació dels factors genètics hipogènics, freàtics litorals i amb fortes influències del drenatge de les aigües subterrànies cap a la mar. La cavitat consta de dos nivells molt diferenciats: per una part, galeries hipogèniques ascendents que constitueixen les zones més fondes de la cavitat, i que s’inicien dins dels materials del Pliocè i, per altra banda, les galeries horitzontals i d’aspecte freàtic, excavades a les eolianites del Quaternari. Els estudis morfomètrics denoten una disposició consistent en un conjunt de galeries de dimensions relativament amples (>4 m), desenvolupades a unes fondàries bastant constants entre -6 i -12 m. Els passatges de major profunditat estan prou ben representats (gairebé un 25% de la cova discorre entre -14 i -26 m) en relació amb l’existència de conductes ascendents lligats a l’alimentació profunda del sistema de drenatge. L’absència de morfologies secundàries o de precipitació és, llevat de poques excepcions, un dels trets més distintius de la cavitat, ja que són molt pocs els indrets on hi són presents. Els materials propis de la dinàmica sedimentària de la cavitat consisteixen en nivells arenosos fins, amb grans carbonatats probablement procedents de la desagregació i rentat mecànic de les eolianites de les parets. Els nivells molt llimosos de color vermellós que, a part de minerals de les argiles, incorporen elevades quantitats de quars, correspondrien a elements procedents de la infiltració superficial. Destaquen dipòsits obscurs amb presència d’importants quantitats de ferro i especialment manganès que pot arribar a valors del 40%. Els centenars de metres més propers a la mar són freqüentats per espècies marines de vertebrats i invertebrats que presenten elevada tolerància a les aigües més dolces. El descobriment més sorprenent i interessant a nivell faunístic ha estat la troballa de nombrosos espècimens del crustaci misidaci Burrimysis palmeri que només es coneixia fins ara de la cova des Burrí, cavitat de l’illa de Cabrera. S’ha recuperat dins la cavitat una àmfora del tipus MGS V, també denominada grecoitàlica arcaica de la variant LWa. La cronologia d’aquest tipus de produccions oscil•laria entre finals del segle IV i inicis del III aC. L’abocament de les aigües residuals, provinents de la depuradora de la Colònia de Sant Jordi, suposa la contaminació de les aigües subterrànies i alhora la destrucció progressiva d’una cavitat excepcional, que drena cap a la mar, amb uns valors patrimonials naturals geològics i biològics de primer ordr

Es Dolç (Colònia de Sant Jordi, ses Salines, Mallorca). Cavitat litoral amb influències hipogèniques

&#091;cat&#093; S’han fet exploracions i estudis per part del Grup Nord de Mallorca al llarg dels anys 2011, 2012 i 2013 que han suposat 90 dies d’immersions. La cavitat, de direcció general SW-NE, compta amb tres esfondraments naturals que permeten accedir al sistema, que posseeix un recorregut de 4.100 m, amb un desnivell que supera els 36 m i una fondària màxima de 27 m. La distància lineal, si se segueix la cova, entre l’entrada més propera a la mar i la part interior més allunyada és de 1.444 m. Pràcticament tota la cova, llevat les entrades, és subaquàtica. La troballa i documentació de la cavitat suposa donar a conèixer l’existència d’una important formació endocàrstica als materials del Quaternari i del Pliocè. La cova es pot considerar, com una megaforma constituïda per un sistema de cavitats de planta ramiforme, és a dir, una planta divagant a on els plans d’estratificació i les sales d’esfondrament han assolit un paper important en el desenvolupament d’algunes zones de la cavitat. La formació de la cova ha estat una combinació dels factors genètics hipogènics, freàtics litorals i amb fortes influències del drenatge de les aigües subterrànies cap a la mar. La cavitat consta de dos nivells molt diferenciats: per una part, galeries hipogèniques ascendents que constitueixen les zones més fondes de la cavitat, i que s’inicien dins dels materials del Pliocè i, per altra banda, les galeries horitzontals i d’aspecte freàtic, excavades a les eolianites del Quaternari. Els estudis morfomètrics denoten una disposició consistent en un conjunt de galeries de dimensions relativament amples (>4 m), desenvolupades a unes fondàries bastant constants entre -6 i -12 m. Els passatges de major profunditat estan prou ben representats (gairebé un 25% de la cova discorre entre -14 i -26 m) en relació amb l’existència de conductes ascendents lligats a l’alimentació profunda del sistema de drenatge. L’absència de morfologies secundàries o de precipitació és, llevat de poques excepcions, un dels trets més distintius de la cavitat, ja que són molt pocs els indrets on hi són presents. Els materials propis de la dinàmica sedimentària de la cavitat consisteixen en nivells arenosos fins, amb grans carbonatats probablement procedents de la desagregació i rentat mecànic de les eolianites de les parets. Els nivells molt llimosos de color vermellós que, a part de minerals de les argiles, incorporen elevades quantitats de quars, correspondrien a elements procedents de la infiltració superficial. Destaquen dipòsits obscurs amb presència d’importants quantitats de ferro i especialment manganès que pot arribar a valors del 40%. Els centenars de metres més propers a la mar són freqüentats per espècies marines de vertebrats i invertebrats que presenten elevada tolerància a les aigües més dolces. El descobriment més sorprenent i interessant a nivell faunístic ha estat la troballa de nombrosos espècimens del crustaci misidaci Burrimysis palmeri que només es coneixia fins ara de la cova des Burrí, cavitat de l’illa de Cabrera. S’ha recuperat dins la cavitat una àmfora del tipus MGS V, també denominada grecoitàlica arcaica de la variant LWa. La cronologia d’aquest tipus de produccions oscil•laria entre finals del segle IV i inicis del III aC. L’abocament de les aigües residuals, provinents de la depuradora de la Colònia de Sant Jordi, suposa la contaminació de les aigües subterrànies i alhora la destrucció progressiva d’una cavitat excepcional, que drena cap a la mar, amb uns valors patrimonials naturals geològics i biològics de primer ordre.&#091;eng&#093; Exploration and scientific research have been done by Grup Nord de Mallorca during the years 2011, 2012 and 2013 representing a total of 90 days of dives. The cave, with a general SW-NE trend, shows three collapse structures that give way to the entrance of the system. With a total length of 4100 m, and 36 m of maximum difference in height, attain a maximum depth of 27 m bsl. The maximum distance measured, along the cave course, between the entrance nearest the sea to the farthest inner part of the cave is 1444 m. Practically all the cave, apart from the entrances, develops underwater. The finding of this cave and the subsequent documentation of its characteristics disclose the existence of a very important endokarst system carved in Pliocene and Quaternary deposits. The cave can be considered as a megaform constituted by a ramiform system of passages, with a mixed hypogenic and littoral phreatic genesis highly influenced by the groundwater drainage to the sea. The cave system show two clearly differentiated tiers: ascending hypogenic passages that constitute the deepest areas of the cave starting in the Pliocene materials, and the horizontal phreatic galleries formed within the Pleistocene aeolianites. Morphometric data indicate that passages show relatively wide dimensions (>4 m) being developed at rather constant depths comprised between -6 and -12 m bsl. The deepest passages are quantitatively well represented (near 25% of the cave is located between -14 and -26 m) owing to the existence of the ascending galleries linked to the basal recharge of the system. An almost absence of speleothems is one of the most distinctive characteristics of the cavity; they have only a scattered presence. The materials related to the sedimentary dynamics in the cave are represented by thin sandy levels composed by carbonate grains probably detached from the aeolianite walls. Silty reddish levels, formed by abundant quartz grains, apart from clay minerals, reveal a clear process of infiltration from the soil. It is especially important the presence of abundant dark Fe and Mn-rich sediments attaining values near 40%. The passages that are closer to the sea are colonized by vertebrate and invertebrate marine species showing a high degree of tolerance to freshwaters. The more surprising fact has been the discovery of a great number of Burrimysis palmeri a misidacean crustacean only known till now from Cova del Burri, a coastal cave from the island of Cabrera. An archaic Greco italic variant LWa amphora (MGS V) has been recovered into the cavity. Its chronology must be placed between the end of the IV century to the early III century b.C. Wastewater discharge from the Colònia de Sant Jordi treatment plant implies the groundwater contamination as well as the progressive destruction of an exceptional cave, that can be considered as a first order phenomenon by their biologic and geologic natural heritage values

Chronology of loess-palaeosol sequences in SE Romania: insights from quartz-based SAR-OSL dating and high-resolution sampling strategies

C

Single Aliquot Regeneration (SAR) Optically Stimulated Luminescence Dating Protocols Using Different Grain-Sizes of Quartz: Revisiting the Chronology of Mircea Vodă Loess-Paleosol Master Section (Romania)

The loess-paleosol archive from Mircea Vodă (Romania) represents one of the most studied sections in Europe. We are applying here the current state of the art luminescence dating protocols for revisiting the chronology of this section. Analysis were performed on fine (4&ndash;11 &micro;m) and coarse (63&ndash;90 &micro;m) quartz extracts using the single aliquot regenerative (SAR) optically stimulated luminescence (OSL) dating protocol. Laboratory generated SAR dose response curves in the high dose range (5 kGy for fine quartz and 2 kGy for coarse quartz) were investigated by employing a test dose of either 17 or 170 Gy. The results confirm the previously reported different saturation characteristics of the two quartz fractions, with no evident dependency of the equivalent dose (De) on the size of the test dose. The OSL SAR ages are discussed and compared to the previously obtained results on quartz and feldspars. The previous reports regarding the chronological discrepancy between the two quartz fractions are confirmed. However, while previous investigations on other sites concluded that this discrepancy appears only above equivalent doses of about 100 Gy, here fine grain quartz ages underestimate coarse quartz ages starting with equivalent doses as low as around 50 Gy