Geochemical characteristics of the infilling of ground wedges at Puerto Deseado (Santa Cruz, Argentina): palaeoenvironmental and chronological implications

Abstract

Ground wedge structures of cryogenic origin are common in the Quaternary sediments along the coast of the Patagonia, and their formation is related to climatic cold events experienced by this area in the Late Quaternary. The infilling sediments of two wedges generations were analyzed in the area of Puerto Deseado. Bulk chemistry (major elements), X-ray diffraction (XRD), morphoscopic observations with Scanning Electronic Microscope (SEM) and chemical analyses of volcanic glass shards were undertaken to provide indications about infilling sediment provenience, along with chronological constraint for wedge formation. Bulk chemistry and XRD patterns indicate a significant SiO2- enriched composition of the sediment infilling compared to the most of the loess deposits of the North Argentina and the present day dust originated in Patagonia. This was interpreted as due to the nature of the bedrock present over the Deseado Massif. SEM morphoscopic characteristics of glass shards evidence typical aeolian reworking features, with impact structures and indented edges of the volcanic fragments. Chemical analyses of the glass shards indicate that they were probably generated by the H0 eruption (17,300-17,400 cal yr BP) of the Hudson volcano. Volcanological data indicate that H0 eruption dispersed toward NE, but volcanic glasses were available for reworking due to a WNW component in the western wind direction. Over the Deseado Massif structural high the glass shards mixed with sediments enriched in SiO2, and were eventually deflated further to SE reaching the present coastal area and infilling the frost cracks. The age of the glass shards (17,300-17,400 cal yr BP) and that of the sandy layer affected by cryogenic structures (14,670±750 yr BP) well constrain to the Late Glacial both wedge generations.

Las cuñas de hielo son estructuras comunes en sedimentos cuaternarios a lo largo de la costa patagónica, y su formación está relacionada con eventos climáticos fríos experimentados en esta área en el Cuaternario Tardío. Se analizaron sedimentos que rellenan dos generaciones de cuñas de hielo en la zona de Puerto Deseado. Análisis químicos de elementos mayores, difractometría de rayos X (DRX), observaciones con microscopio electrónico de barrido (SEM) y análisis químico de fragmentos de vidrio volcánico contenidos en el sedimento que rellena las cuñas proporcionaron información sobre la precedencia del relleno, además de inferir antecedentes cronológicos sobre su formación. La composición química del sedimento y la difracción de rayos X indican una composición enriquecida en SiO2 en comparación con la mayoría de los depósitos de loess del norte de Argentina y el polvo actual originado en la Patagonia. Esto fue interpretado como producto de la influencia de las rocas que constituyen el macizo del Deseado. Las características morfológicas de los fragmentos de vidrio evidencian rasgos típicos de retrabajo eólico, con presencia de estructuras de impacto y bordes dentados. Los análisis químicos de los fragmentos de vidrio son compatibles con un origen en la erupción H0 (17.300-17.400 cal yr BP) del volcán Hudson. Datos volcanológicos indican que la erupción H0 originó una pluma de dispersión hacia el NE. El material volcánico dispersado por esta erupción quedó disponible para ser retrabajado por una componente WNW de los vientos del W dominantes en la zona. Sobre el macizo del Deseado, los fragmentos de vidrio se mezclaron con sedimentos ricos en SiO2 y fueron adicionalmente, enriquecidos en este elemento hasta alcanzar el área de costa actual, rellenando las cuñas de hielo. La edad de los fragmentos de vidrio (17.300-17.400 cal yr BP) y de la capa arenosa afectada por las estructuras criogénicas (14.670±750 años BP) limitan al glacial tardío la formación de ambas generaciones de cuñas.