Evaluación de las condiciones paleoceanográficas desde el Mioceno tardío hasta el Pleistoceno temprano en la Cuenca Pisco, Perú

Abstract

El Sistema de la Corriente de Humboldt presenta condiciones oceanográficas particulares que lo hacen el ecosistema más productivo del mundo. Sin embargo, el origen de estas condiciones es aún desconocido. Registros de sedimentos marinos indican condiciones más cálidas durante el Mioceno y Plioceno que conllevan a la hipótesis de condiciones permanentes de El Niño para el Pacifico Tropical Este. El gradiente moderno de temperatura entre el Pacifico Este y Oeste se pudo haber incrementado progresivamente con las condiciones glaciales durante el Pleistoceno Temprano. No está claro la evolución de las condiciones ambientales en la costa peruana. Durante el Mioceno, los Andes no eran tan altos como lo son actualmente, y un mar epicontinental poco profundo, protegido del océano abierto por una cadena montañosa conocida como la Cordillera de la Costa, estaba presente a lo largo de la costa sur del Perú. Esta cuenca sedimentaria, conocida hoy como la Formación Pisco, ha producido uno de los registros fósiles más extraordinarios de la evolución de vertebrados marinos. En este estudio recolectamos moluscos y dientes de tiburón fósiles en la Cuenca Pisco de diferentes depósitos sedimentarios desde el Mioceno Tardío hasta el Pleistoceno, las edades de estos depósitos se determinaron mediante estratigrafía isotópica de estroncio. Comparamos las señales isotópicas del estroncio entre dientes de tiburones pelágicos, que son indicadores de las condiciones oceanográficas del mar abierto y moluscos como indicadores de condiciones costeras. Mediante un modelo de mezcla, el cual incluyó análisis isotópicos de estroncio en muestra de agua de cinco ríos, se determinó el porcentaje de aportes de aguas oceánicas y aguas continentales en la Cuenca. Los resultados indican que para diferentes épocas existían conectividad entre la Cuenca y el océano abierto a pesar de existir la Cordillera de la Costa. Sin embargo, para la localidad Sacaco Chacra del Mioceno Tardío existía una restricción que no permitía una mezcla completa entre las aguas oceánicas y de la Cuenca. Encontramos que para esta época los aportes de aguas continentales llegarían hasta (~45%) afectando considerablemente la salinidad. Analizamos la esclerocronología y la variación mensual de δ18O y δ13C en 19 conchas para tres épocas distintas. Los resultados promedio de δ18O indican un enfriamiento de las aguas desde el Mioceno Tardío al Pleistoceno. La evaluación en alta resolución de δ18O y δ13C para el Mioceno Tardío del sitio Sacaco Chacra (5.65-5.45 Ma) en 15 conchas de la especie Anadara Chilensis, indican eventos El Niño con una frecuencia aproximada de 2.9 años. Además, estos eventos El Niño provocarían eventos de inundación en la Cuenca Pisco, indicando que la costa peruana no era hiperarida para esta época como actualmente se conoce. Mis resultados representan el registro directo más antiguo de la actividad El Niño.

The Humboldt Current System (HCS) presents particular oceanographic conditions that make it the most productive ecosystem in the world. The origins of these conditions, however, are still unknown. Marine sediments indicate much warmer conditions in the eastern tropical Pacific during the Miocene and Pliocene, which lead to the Hypothesis of permanent El-Niño-like conditions. The modern East-West temperature gradient of the Pacific may have progressively grown with glacial conditions during the Early Pleistocene. How environmental conditions have evolved on the coast of Peru remain unclear. In the Miocene, the Andes were not as high as today, and a shallow epicontinental sea, protected from the open ocean by a mountain ridge, was present along the southern coast. This sedimentary basin, known today as the Pisco formation, has yielded one of the most extraordinary fossil record of marine vertebrate evolution. In this study, we collected fossil shells and shark teeth from the East Pisco Basin (EPB) from different sedimentary deposits from Late Miocene to Pleistocene, the ages of these deposits were determined by radiogenic dating and strontium isotopic stratigraphy. We compared the strontium isotopic signature between fossil shark teeth, which are indicators of open ocean oceanographic conditions, and mollusks as indicators of coastal conditions. Results shows for different ages an important connectivity between EPB and the oceanic waters, despite the barrier that the Coastal Cordillera could represent. However, for the Sacaco Chacra locality (Late Miocene) a considerable restriction did not allow complete mixing between the EPB and oceanic waters. Results shows for this locality a continental waters contribution would reach up to (~45%), affecting considerably the salinity of EPB. We analyzed the sclerochronology and the monthly variation δ18O and δ13C at high resolution in 19 shells for three ages. Mean δ18O indicate a cooling of the oceanic waters from Late Miocene to Pleistocene. High-resolution evaluation of δ18O and δ13C for Late Miocene (Sacaco Chacra locality) in 15 Anadara chilensis fossil shells would indicate El Niño events, with 2.9 years of frequency. Additionally, these El Niño events would cause flooding events in the EPB, showing that Peruvian south coast was not hyperarid for this time as it is currently known. My results represent the oldest direct record of El Niño activity.