High-resolution Late Pleistocene paleomagnetic secular variation record from Laguna Potrok Aike, Southern Patagonia (Argentina): preliminary results from the ICDP-PASADO drilling

PosterHere we present preliminary results of a high-resolution full vector paleomagnetic reconstruction from the southernmost continental scientific drilling site Laguna Potrok Aike, Argentina (52°S). Magnetic analyses of the long PASADO-ICDP composite record are currently underway at the Sedimentary paleomagnetism laboratory of the Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) and reveal high quality paleomagnetic dat

Climatic influence of the latest Antarctic isotope maximum of the last glacial period (AIM4) on Southern Patagonia

This paper presents the first detailed paleoclimate reconstruction of the latest Antarctic isotope maximum (AIM4, ~ 33–29 ka cal. BP) at 52°S in continental southeastern Argentine Patagonia. High-resolution sedimentological and geochemical analyses of sediments from the maar lake Potrok Aike (PTA) reveal a decrease in the thickness of flood-induced turbidites and a series of wind burst deposits during AIM4, both pointing to increasingly drier conditions. This interpretation is also supported by a significant amount of runoff-driven micropumices incorporated within the sediments that suggests a lower lake level with canyons incising thick tephra deposits around the lake. Increased gustiness and/or dust availability in southeast Patagonia, together with intensified Antarctic circumpolar circulation in the Drake Passage, dust deposition in the Scotia Sea and in Antarctica ice shelf, are consistent with a southward shift of the Southern Westerly Winds (SWW) during the AIM4. In contrast to other warmer AIMs, the SWW during the AIM4 did not migrate far enough south to generate upwelling in the Southern Ocean and they did not reach 52°S in SE Patagonia, as revealed by unchanged values of the rock-magnetic proxy of wind intensity obtained from the same PTA core. Nevertheless, the SWW displacement during AIM4 imposed drier conditions at 52°S in southeast Patagonia likely by blocking precipitation from the Atlantic Ocean, in a way similar to modern seasonal variations and the other Antarctic warm events. -- Keywords : Southern Westerly Winds ; Micro X-ray fluorescence ; Microfacies ; Micropumices ; Dust ; Flood

High-resolution paleomagnetic records from Laguna Potrok Aike (Patagonia, Argentina) for the last 16,000 years

Holocene and Late-glacial records documenting variations in direction and intensity of the geomagnetic field during the last 16,000 cal. BP are presented for Southern Patagonia. This continuous high-resolution terrestrial record from Laguna Potrok Aike (51°58´S, 70°23´W) was recovered within the SALSA(South Argentinean Lake Sediment Archives and modeling) project. Mineral magnetic measurements indicate that pseudo single-domain magnetite is the major carrier of the remanence allowing the reliable determination of stable natural remanent magnetization inclinations and declinations from alternatingfield demagnetization and principal component analysis. Paleomagnetic secular variation records reveal most of the familiar features of declination and inclination that have previously been reported in other records from South Argentina but conspicuous centennial-scale differences are also observed. The results illustrate the potential of paleosecular variations records for dating sedimentary sequences in southern South America.Fil: Gogorza, Claudia Susana. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física Arroyo Seco; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil; ArgentinaFil: Irurzun, Maria Alicia. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física Arroyo Seco; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil; ArgentinaFil: Sinito, Ana Maria. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física Arroyo Seco; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil; ArgentinaFil: Lisé Pronovost, Agathe. Université du Québec a Montreal; CanadáFil: St Onge, Guillaume. Université du Québec a Montreal; CanadáFil: Haberzettl, Torsten. Universitat Jena; AlemaniaFil: Ohlendorf, Christian. Universitat de Bremen; AlemaniaFil: Kastner, Stephanie. Universitat de Bremen; AlemaniaFil: Zolitschka, Bernd. Universitat de Bremen; Alemani

Reconciling 22,000 years of landscape openness in a renowned wilderness

Here, we explore the profound impact of the Tasmanian Aboriginal (Palawa) people on Tasmanian landscapes by examining a 22,000-year record of landscape change from Lake Selina in western Tasmania, Australia. We analysed a sediment core for palaeoecological proxies, namely, pollen (vegetation), charcoal (fire), and geochemical data (landscape weathering). This study reveals that the contemporary landscape is a product of Palawa people’s intentional and strategic fire management practices characterised by fire-dependent buttongrass moorland and the absence of climax rainforest. Specifically, our data show that rainforest failed to re-establish a dominance at Lake Selina following the end of the Last Glacial Maximum, as temperature and moisture increased as a result of Palawa cultural fire for at least 18,000 years. This finding challenges the long-held notion that Tasmania’s wilderness is a product of the absence of human activity. Rather, archaeological sites across western and central Tasmania demonstrate long term presence, with some of the highest artefact and faunal bone densities in the world. The study contributes to the recognition of Tasmania’s west as a cultural landscape shaped by generations of Aboriginal care for Country and fire practices

Dredging and canal gate technologies in Portus, the ancient harbour of Rome, reconstructed from event stratigraphy and multi-proxy sediment analysis

Ancient harbours are rich archives of human-environment interaction. However, dating harbour deposits and correlating their stratigraphy is a major challenge because of typically high sedimentation rates over short periods and possible curative dredging events. Portus, the maritime harbour of Rome at the height of the Roman Empire, was a port complex composed of basins and canals connecting the commercial harbour to Rome via the Tiber River. Sediment core CPS1 in the narrowest of these canals, Canale Traverso, is located centrally in what was the capital city's commercial hub and contains a continuous harbour depositional record with average sedimentation rates greater than 1 cm per year. Here we use piston coring, high-resolution core scanning and a multi-proxy sediment analysis including for the first time paleo- and rock-magnetism, and bulk and clay mineralogy in order to overcome the problems of dating harbour deposits and correlating their stratigraphy. The method allowed precise identification of major reworked events, including a dredged deposit and a hyperpycnal deposit, which improve the chronostratigraphy and water depth reconstruction, and sheds light on harbour technologies at the height of the Roman Empire. A debris layer with abundant ceramic fragments and rocks marks the decommissioning of Canale Traverso and provides a new chronostratigraphic marker at Portus. Multi-proxy riverine input signatures point to the possible use of canal gate technology for water flow management

Changements climatiques et variations du champ magnétique terrestre dans le sud de la Patagonie (Argentine) depuis 51 200 ans reconstitués à partir des propriétés magnétiques des sédiments du lac Laguna Potrok Aike

RÉSUMÉ: Le magnétisme des sédiments est influencé à la fois par le climat et par le champ magnétique de la Terre. L'objectif de cette thèse est d'utiliser les propriétés magnétiques de la longue séquence sédimentaire du lac Laguna Potrok Aike (l06 m, 51200 cal BP) pour fournir un enregistrement paléomagnétique et un enregistrement paléoclimatique dans une région clé de l'hémisphère Sud pourtant peu documentée. Le lac Laguna Potrok Aike (52°S, 70°W) est situé dans le sud-est de la Patagonie (Argentine) et se retrouve ainsi sous l'influence des forts vents d'ouest de l'hémisphère Sud et dans la région source des poussières déposées sur les glaces du continent Antarctique durant les périodes glaciaires. La position géographique du lac est donc idéale pour reconstituer l'activité éolienne ainsi que les changements climatiques survenus en Patagonie au cours du Quaternaire. Il s'agit aussi d'un endroit clé pour reconstituer la variabilité du champ magnétique terrestre, puisque l'hémisphère Sud est significativement sous-documenté par rapport à l'hémisphère Nord. De plus, la proximité de l'anomalie magnétique de l'Atlantique Sud (SAA) ainsi que des régions à fort flux géomagnétique (lobes) dans l'hémisphère Sud pourrait potentiellement permettre de mettre en évidence des différences entre l'évolution du champ au cours du temps dans la région du sud de l'Amérique du Sud et celle, mieux connue, de l'hémisphère Nord. Pour son grand potentiel à fournir un enregistrement climatique, éolien et paléomagnétique à haute résolution et au-delà la dernière transition climatique, le lac de maar Laguna Potrok Aike a été foré dans le cadre du Programme intemational de forage scientifique continental (International scientific Continental Drilling Program, ICDP) pour le projet Potrok Aike maar lake Sediment Archive Drilling prOject (PASADO). Dans cette thèse, les propriétés magnétiques et physiques de cette longue séquence sédimentaire ont été utilisées à haute résolution pour reconstituer les enregistrements paléomagnétique et paléoclimatique dans la région la plus au sud de l'Amérique du Sud. Dans le premier chapitre, le vecteur paléomagnétique complet (inclinaison, déclinaison et paléointensité relative) a été reconstitué. Une influence de la taille des grains sur le signal de paléointensité relative (NRMI ARM) a été corrigée en utilisant le champ médian destructif de l'aimantation rémanente naturelle (MDFNRM). La comparaison du nouvel enregistrement paléomagnétique avec d'autres enregistrements dans le sud de l'Amérique du Sud, ailleurs dans l'hémisphère Sud ainsi qu'avec des modèles du champ dipolaire révèle une variabilité millénaire similaire. L'excursion géomagnétique Laschamp et possiblement aussi Mono Lake et Hilina Pali sont documentés et témoignent de la nature globale de ces événements. La comparaison du vecteur paléomagnétique complet avec les enregistrements des lacs Baïkal et Biwa situés de l'autre côté du globe en Sibérie et au Japon révèle une différence apparemment régionale et d'origine non-dipolaire à ca. 46000 cal BP. Dans le deuxième chapitre, nous présentons des indicateurs magnétiques de l'activité éolienne depuis 51200 cal BP. La combinaison des propriétés magnétiques et des données granulométriques a permis d'établir que le champ destructif médian de l'aimantation rémanente isothennale (MDFIRM) reflète la magnétite dans une taille comprise entre les silts moyens à grossiers. Ces grains sont typiquement transportés par le vent en suspension sur de courtes distances. MDFIRM présente une variabilité comparable à d'autres indicateurs de l'intensité des vents dérivés de sédiments marins, lacustres, de tourbière et de modelés quartziques en Patagonie depuis la demi ère transition climatique et dans l'hémisphère Sud depuis 51200 cal BP. De plus, l'estimation du flux de magnétite au lac, l'influence de la taille des grains sur le signal de susceptibilité magnétique ainsi qu'une comparaison avec des enregistrements de poussières venant de la Patagonie et déposées dans l'océan Austral ainsi qu'en Antarctique révèlent que la susceptibilité magnétique est un indicateur des poussières de Patagonie à l'échelle multi-millénaire. Dans le troisième chapitre nous présentons des indicateurs magnétiques d'évènements d'inondation liés à des précipitations intenses et à la fonte du pergélisol depuis 51200 cal BP. Les évènements d'inondation sont d'abord identifiés par la présence de minéraux magnétiques à haute coercivité (hématite et/ou goethite), puis l'origine pédogénique des grains est révélée par un ensemble d'évidences géologiques, limnologiques, stratigraphiques et climatiques. Ces dix évènements d'inondation sont associés à des couches de sédiments redéposés généralement lors de périodes plus productives dans le lac Laguna Potrok Aike et plus chaudes en Antarctique. De plus, nous démontrons que la formation authigène de greigite est limitée à des couches de sables et de cendres volcaniques remobilisées qui fournissent les conditions suboxiques et le sulfate dissous requis. Dans l'ensemble, l'étude du magnétisme des sédiments du lac Laguna Potrok Aike foumit un enregistrement paléomagnétique de qualité ainsi que des indicateurs magnétiques des changements climatiques dans le sud-est de la Patagonie et associés au climat en Antarctique. -- Mots clés: magnétisme sédimentaire, paléomagnétisme, paléoclimatologie, Laguna Potrok Aike, Patagonie, hémisphère Sud, variabilité millénaire à séculaire, demière période glaciaire, Holocène, intensité des vents. -- ABSTRACT: Rock magnetism is influenced by climate and by the Emih's magnetic field. The goal of this thesis is to use the rock magnetic properties of the long sedimentaly sequence from the lake Laguna Polrok Aike (106 m, 51200 cal BP) to derive paleomagnetic and paleoclimatic records in a key are a of the Southern Hemisphere that is poorly documented. Laguna Polrok Aike (52°S, 70°W) is located in southeastern Patagonia (Argentina) in the path of the strong Southern Hemisphere westerly winds and in the source area of the dust deposited in Antarctica during Glacial periods. The lake geographical location is therefore ideal to reconstruct past changes in aeolian activity and climate changes in Patagonia. It is also a key location to reconstruct past changes of the geomagnetic field because the Southern Hemisphere is significantly under-documented relative to the Northern Hemisphere. In addition, the proximity of the South Atlantic Anomaly (SAA) as well as the Southern Hemisphere high flux lobes could allow identifying differences in the paleomagnetic field evolution in southern South America relative to the much more documented Northern Hemisphere. For his strong potential to provide high-resolution climatic, aeolian and paleomagnetic records beyond the last climatic transition, the maar lake Laguna Palrak Aike was drilled in the framework of the International scientific Continental Drilling Program (ICDP) for the Potrok Aike maar lake Sediment Archive Drilling prOject (PASADO). In this thesis, high-resolution rock-magnetic and physical properties are used in order to reconstruct paleoclimate and paleomagnetic records from the southemmost part of South America. In tbe first chapter, the full-vector paleomagnetic record (inclination, declination and relative paleointensity) derived from the sediments of Laguna Palrak Aike. A grain size influence on the relative paleointensity record (NRMI ARM) was corrected using the median destructive field of the natural remanent magnetisation (MDFNRM). Full-vector comparison of the new paleomagnetic record with other records from southern South America, elsewhere in the Southern Hemisphere, as well as dipole field models and compilations reveal similar millennial-scale variability. The Laschamp geomagnetic excursion and possibly the Mono Lake as weIl as the Hilina Pali excursions are recorded and suggest the global nature of these events. Nevertheless comparison with the Lake Baikal and Biwa records located on the opposite side of the globe in Siberia and Japan respectively reveals a different behaviour at ca. 46000 cal BP in Laguna Potrak Aike and in southem South America, hinting at a non-dipolar origin. In the second chapter, rock-magnetic proxies of dust and wind intensity since 51200 cal BP are constucted. The combined use of rock magnetism and grain size data allowed identifying the median destructive field of the isothermal remanent magnetisation MDFlRM) as best reflecting silt-sized magnetite typically transported by wind in suspension over short distances. The MDFIRM displays similar variability than other wind intensity proxies derived from marine and lacustrine sediments, peat bug and speleothem records from Patagonia since the last climatic transition and from the Southem Hemisphere since 51200 cal BP. In addition, estimation of the flux of magnetite to the lake, investigation of the grain size influence on magnetic susceptibility and comparison with distal Patagonian dust records from the Southem Ocean and Antarctica indicate that the magnetic susceptibility signal from Laguna Pott'ok Aike is a dust record at the multi millennial scale. In the third chapter, rock-magnetic proxies of runoff events associated with extreme precipitation and permafrost melt since 51200 cal BP are presented. The runoff events are identified by the presence of high coercivity magnetic mineral (such as hematite and goethite) which its pedogenic origin is inferred from geological, limnological, stratigraphic and climatic evidence. The runoff events are generally associated with mass movement deposits during time of enhanced lake productivity in Laguna Potrok Aike and are also coeval within the limit of the chronology to warm atmospheric conditions recorded in Antarctica. In addition, we show that the authigenic formation of iron sulfide such as greigite is strictly associated to reworked sands and tephra layers providing the required suboxic conditions and dissolved sulfate. As a whole, rock magnetism of the sediment from Laguna Potrok Aike provides a high quality full-vector paleomagnetic record as well as rock-magnetic proxies of past climate changes in southeastern Patagonia that are also associated with climate changes in Antarctica. -- Keywords: Paleomagnetism, sediment magnetism, paleoclimatology, Laguna Potrok Aike, Patagonia, Southern Hemisphere, millennial- to centennial-scale variability, last Glacial period, Holocene, wind intensity

Magnétostratigraphie à haute résolution de séquences sédimentaires holocènes de la marge continentale de la mer de Chukchi, océan Arctique

Deux longues séquences sédimentaires holocènes (HL Y050 1-06JPC et-08JPC) ont été prélevées sur la marge continentale de l'Alaska en mer de Chukchi afin de reconstituer les variations millénaires à séculaires du champ magnétique terrestre et établir une chrono stratigraphie régionale en Arctique de l'ouest. Les analyses physiques et paléomagnétiques indiquent que les deux séquences sédimentaires ont enregistré les paléodirections (inclinaison et déclinaison) et la paléointensité relative à haute résolution durant la période postglaciaire. La chronologie de HL Y050 1-08JPC a été établie à partir de datations radiocarbones par spectrométrie de masse par accélérateur (AMS) et indique un taux de sédimentation très élevé (348 cm/ka) sur le plateau continental à proximité du canyon Barrow entre 8000 et 5000 cal BP, suivi par une diminution majeure du taux de déposition. La corrélation des vecteurs paléomagnétiques complets (inclinaison, déclinaison et paléointensité relative) a été utilisée pour définir la chronologie de la séquence sédimentaire HLY0501-06JPC, en utilisant l' enregistrement HLY0501-08JPC ainsi que d'autres enregistrements sédimentaires et volcanique de l'ouest de l'Amérique du Nord

Rock-magnetic proxies from a sediment profile of Aike Lake

The sedimentary archive from Laguna Potrok Aike is the only continuous record reaching back to the last Glacial period in continental southeastern Patagonia. Located in the path of the Southern Hemisphere westerly winds and in the source region of dust deposited in Antarctica during Glacial periods, southern Patagonia is a vantage point to reconstruct past changes in aeolian activity. Here we use high-resolution rock-magnetic and physical grain size data from site 2 of the International Continental scientific Drilling Program (ICDP) Potrok Aike maar lake Sediment Archive Drilling prOject (PASADO) in order to develop magnetic proxies of dust and wind intensity at 52°S since 51,200 cal BP. Rock-magnetic analysis indicate the magnetic mineral assemblage is dominated by detrital magnetite. Based on the estimated flux of magnetite to the lake and comparison with distal dust records from the Southern Ocean and Antarctica, kLF is interpreted as a dust indicator in the dust source of southern Patagonia at the millennial time scale, when ferrimagnetic grain size and coercivity influence is minimal. Comparison to physical grain-size data indicates that the median destructive field of isothermal remanent magnetisation (MDFIRM) mostly reflects medium to coarse magnetite bearing silts typically transported by winds for short-term suspension. Comparison with wind-intensity proxies from the Southern Hemisphere during the last Glacial period and with regional records from Patagonia since the last deglaciation including marine, lacustrine and peat bog sediments as well as speleothems reveals similar variability with MDFIRM up to the centennial time scale. MDFIRM is interpreted as a wind-intensity proxy independent of moisture changes for southeastern Patagonia, with stronger winds capable of transporting coarser magnetite bearing silts to the lake