Téphrostratigraphie de sédiments lacustres situés en contexte géodynamique actif : exemple des sédiments du lac Icalma (Chili, zone volcanique sud, 38°S)

Résumé Fr En

Dans ce travail, nous rapportons les compositions minéralogique et géochimique de couches de téphra présentes dans deux longues séquences sédimentaires prélevées dans le lac Icalma (Chili, Zone Volcanique Sud des Andes). Les deux séquences ont été datées par radiocarbone et couvrent les huits derniers millénaires. En raison de l’intense activité volcanique régionale et de l’effet des vents d’Ouest sur la dispersion de téphras, les sédiments du lac Icalma contiennent un nombre impressionnant de retombées téphriques. Afin de déterminer les compositions minéralogique et géochimique des magmas juvéniles respectifs, nous avons examiné les scories et/ou les ponces de taille supérieure à 420 μm, ce qui permet de s’affranchir de la contamination des téphras par le sédiment hôte. Nos résultats démontrent qu’un seul téphra se distingue nettement du reste de la série par ses compositions géochimique (rhyolithe) et minéralogique (essentiellement de l’hypersthène) particulières. Il s’agit du téphra Alpehue, émis par le volcan Sollipulli en 3000 a cal BP. La composition des autres téphras étant relativement homogène, une méthode de corrélation par zone a été utilisée et a permis de dégager deux unités minéralogiques et géochimiques distinctes, en plus du téphra Alpehue. Les téphras de l’unité supérieure consistent en andésite basaltique riche en olivine, tandis que ceux de l’unité inférieure sont des andésites à pyroxènes dominants. Cette démarche a permis de corréler les deux carottes sédimentaires entre elles, et de proposer des corrélations avec des enregistrements palustres et pédologiques plus distaux.

In this paper, we document the mineralogical and geochemical composition of tephra layers identified in two long sediment cores (ICA-I and ICA-II) collected in Lake Icalma (Southern Volcanic Zone of the Andes, Chile). The sediment cores have been dated by radiocarbon and cover the last 8000 years. Due to the frequent regional volcanic activity and prevailing westerly winds, the sediments of Lake Icalma contain a large number of tephra deposits (134 in ICA-I and 98 in ICA-II). However, some of these tephras occur in reworked deposits and have therefore been excluded from the present tephrostratigraphic study. Based on the mineralogical composition of grains in the 105-420 μm fraction, it has been demonstrated that the tephra layers are highly contaminated by the host sediment. We therefore separated and analyzed the coarse-grained scoriae and (or) pumices (> 420 μm) to constrain the mineralogical and geochemical composition of the corresponding juvenile magmas. Our results demonstrate that only one tephra, the Alpehue pumice, clearly differs from the rest of the record by its original geochemical (rhyolitic glass) and mineralogical (essentially hyperstene) composition. This tephra was emitted by the Sollipulli volcano in 3000 cal yr BP. In addition, our results demonstrate that the mineralogy and geochemistry of successive tephra layers are generally very similar and don’t permit correlations of individual tephra layers. A method of correlation by group has therefore been used. This method clearly shows two distinct mineralogical and geochemical tephrostratigraphical units, in addition to the Alpehue tephra. Tephras occurring in the upper unit are composed of olivine-rich basaltic andesite, whereas those of the lower unit have a pyroxene-rich andesitic composition. Using this technique, we have been able to correlate the two sediment cores with each other, as well as with more distant peat and soil deposits. In each case the Alpehue tephra is the more reliable tephrostratigraphic marker. This paper demonstrates that the quality of lacustrine tephrostratigraphic records is affected by several parameters such as the direction of prevailing winds, the frequency of volcanic eruptions and the seismic activity. Using tephras deposited in such sedimentary environments for stratigraphic correlations requires the adjustment of classical methods of tephrostratigraphic investigation.