Effects of Holocene climatic change on some tropical geomorphic processes

Man's interference with the landscape process places him in the role of a “paraglacial” agent: He tends to duplicate ice-age stresses such as deforestation, accelerated erosion, and climate alteration. Against a background climatic control dictated by the Milankovich mechanisms, the 10,000-year history of the Holocene has seen very large secondary modulations that must be better understood so that they may be distinguished from anthropogenic effects. If they are exogenetically controlled, as it seems, then they are probably predictable from astronomic data. Four geomorphic type areas are selected for demonstrating Holocene changes in tropical regions, because they have been somewhat neglected within the framework of Quaternary science and because they include some of the most fragile and easily disrupted environments: lakes, semiarid desert margins, coastlines, and coral reefs. In a nutshell, the tropical Holocene has seen three major changes: (a) the evolution from the hyperaridity of the last pleniglacial stage to the “postglacial pluvial”; (b) the “climatic optimum,” which was highly diachronous and strongly retarded as it shifted from low latitudes to high; (c) the postoptimum “deterioration” that has involved desiccation of lakes, readvances of the deserts, fall of sea level, and truncation of coral reefs. While this deterioration is predictable in terms of an interglacial-glacial climatic transition, strong natural climatic oscillations, not yet well understood, together with man's activities, make the future a cause for concern.     

Petrologic constraints on rift-zone processes

The Puu Oo eruption in the middle of Kilauea volcano's east rift zone provides an excellent opportunity to utilize petrologic constraints to interpret rift-zone processes. Emplacement of a dike began 24 hours before the start of the eruption on 3 January 1983. Seismic and geodetic evidence indicates that the dike collided with a magma body in the rift zone. Most of the lava produced during the initial episode of the Puu Oo eruption is of hybrid composition, with petrographic and geochemical evidence of mixing magmas of highly evllved and more mafic compositions. Some olivine and plagioclase grains in the hybrid lavas show reverse zoning. Whole-rock compositional variations are linear even for normally compatible elements like Ni and Cr. Leastsquares mixing calculations yield good residuals for major and trace element analyses for magma mixing. Crystal fractionation calculations yield unsatisfactory residuals. The highly evolved magma is similar in composition to the lava from the 1977 eruption and, at one point, vents for these two eruptions are only 200 m apart. Possibly both the 1977 lava and the highly evolved component of the episode 1 Puu Oo lava were derived from a common body of rift-zone-stored magma. The more mafic mixing component may be represented by the most mafic lava from the January 1983 eruption; it shows no evidence of magma mixing. The dike that was intruded just prior to the start of the Puu Oo eruption may have acted as a hydraulic plunger causing mixing of the two rift-zone-stored magmas.     

Basis for submarine nomenclature in the South-West Pacific Ocean

Summary Focus of attention on the geophysical interpretation of the topographic features of the sea floor calls for an appraisal of the nomenclature problem. Valuable contributions have already been made by various committees, national and international, but certain important problems remain. Since historical priority and customary usage rank high in the normal nomenclatorial systems of science, a careful review of existing methods and names is submitted, together with recommendations. Analysis and proposals for the extremely complex area of the South-West Pacific (Melanesia to Eastern Australia) will be reserved for a subsequent article.

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Grundlagen der Nomenklatur untermeerischer Bodenformen im südwestlichen Pazifischen Ozean

Zusammenfassung Die geophysikalische Forschung und die Deutung topographischer Erscheinungen des Meeresbodens erfordern eine sorgfältige Behandlung der Fragen der Terminologie und Namengebung. Hierzu sind schon seit langem zahlreiche wertvolle Beiträge, sei es von Einzelpersonen, sei es von nationalen oder internationalen Gremien, geliefert worden, trotzdem blieben einige wichtige Fragen noch bis jetzt offen. Historische Priorität und Gewohnheitsrecht pflegen in Fragen der wissenschaftlichen Terminologie und Namengebung einen breiten Raum einzunehmen, und dies ist auch in vorliegendem Gebiet der Fall; gerade darum reizt es, die angewandten Methoden und die vorhandenen Namen sorgfältig zu überprüfen und mit Empfehlungen zu versehen. Eine Analyse des Äu\erst komplizierten Gebietes des südwestlichen Pazifischen Ozeans zwischen Melanesien und Ost-Australien und Vorschläge dazu sind einer späteren Studie vorbehalten.In der vorliegenden Arbeit wird zunächst eine vorwiegend historisch orientierte Darstellung der Grundlagen der Namengebungsfragen gegeben; diese gipfelt in den zwei Systemen: a dem britischen (originellerweise von einem Deutschen, August Petermann [1877], aufgestellt), das für alle Meeresbodendepressionen Namen vorschlägt, die von den Entdeckern, von Schiffen und anderen Eigennamen abgeleitet sind, während er für untermeerische Rücken und Plateaus generell geographische Namen bevorzugt haben möchte; b. dem deutschen, das allgemein für alle Bodenformen geographische Namen verwendet, ausgenommen die tiefsten Stellen in Becken, Depressionen usw. und die flachsten Positionen auf Rücken und anderen Erhebungen. Das letztere System beginnt sich durchzusetzen, so da\, soweit es möglich ist, die Gro\formen des Meeresbodens nach geographischen Gesichtspunkten, Kleinformen dagegen (z. B. Guyots, Bänke, Tiefen u. a.), soweit geographisch abgeleitete Namen nicht zur Verfügung stehen, nach Persönlichkeiten, Schiffen, Organisationen usw. benannt werden sollten.Der Verfasser bringt sodann ein Inventar aller von ihm erfa\ten Namen im Bereich des südwestlichen Pazifischen Ozeans mit Angabe der Lage, der Tiefe (in Faden) und der Erklärung des Namens (z. B. des Entdeckers oder der zu ehrenden Persönlichkeit). Dieses Register reicht bis in die jüngste Zeit.Im letzten Teil (Recommendations) unterscheidet der Verfasser zwischen Namen für untermeerische Bodenformen und Begriffsbestimmungen zur Beschreibung untermeerischer Bodenformen.Für die Namen selbst wird empfohlen: Anwendung des geographischen Prinzips für Gro\formen; bei durch Bindestrich verbundenen Namensteilen (Notabene: im Englischen hat der Bindestrich (=hyphen) oft eine andere Funktion als im Deutschen) haben die in den Nord- und West-quadranten gelegenen Formen den Vorrang; wo geographische Namen nicht anwendbar sind, und auf alle Fälle bei Kleinformen wird individuelle Namengebung (nach Persönlichkeiten, Schiffen usw.) empfohlen, besonders bei den grö\ten Tiefen; Beschränkung des geographischen Namensteils, wenn er mit mehreren gegensätzlichen Formen in Verbindung gebracht wird, auf nur eine Erscheinung; Unterdrückung von Gattungsbegriffen (z. B. Insel, Meer) in Namenzusammensetzungen, au\er wenn der mit einem solchen Gattungsbegriff zusammengesetzte erste Namensteil sonst mi\verständlich wäre; Vermeidung von aus zwei Eigennamen zusammengesetzten Namen (z. B. Lord Howe-Neuseeland-Rücken); nach Möglichkeit Einschränkung von Richtungsangaben (Nord-, Ost- usw.) in Namen, au\er wenn schon zum geographischen Namensbestandteil eine Richtungsangabe gehört; Anwendung des meistverbreiteten Namens, wenn neben ihm noch weitere bestehen, selbst wenn diese die Priorität besser wiedergeben (z. B. Carlsberg-Rücken statt Sokotra-Tschagos-Rücken). Der Verfasser fa\t diese Grundsätze in zehn Regeln zusammen und gibt fär besondere Fälle Vorschläge betreffs des Vorrangs einer Regel vor der anderen und für Varianten. Im übrigen: Namen so kurz und so klar wie möglich.Für die Begriffsbestimmungen schlägt der Verfasser, z. T. abweichend von anderweitig geäu\erten Meinungen, einige Gattungsbegriffe vor, die ja, einmal festgelegt, mit den entsprechenden Synonyma in das Namensgut der an der Bathymetrie interessierten Nationen eingehen; so möchte er mit trough (engl.) nur solche Hohlformen bezeichnen, die zwar langgezogen und relativ schmal sind, aber im Gegensatz zumtrench (engl.) keine steilen Seiten aufweisen. Weiter empfiehlt er eigene Begriffe zur Unterscheidung des Charakters von Tiefseebecken: je nachdem ob mit allseits geschlossener runder Form oder mit schiefen Strukturen oder, ob es sich umtrenches odertroughs handelt, die an einem Ende oder an den Flanken in breitere Becken übergehen; für diese Möglichkeiten, die dem Morphologen oder Geologen oder Geotektoniker von Wichtigkeit sein können, liegen noch keine kritischen Untersuchungen vor. — Zwischen Rücken (english:ridges) und Schwellen (englisch:rises) macht der Verfasser vom Standpunkt des Geologen Unterschiede; beide sind lange Erhebungen, erstere mit manchmal steilen Flanken und mit oft unregelmä\iger Topographie, indessen können gelegentlich ein oder mehrere Rücken auf dem Sockel einer Schwelle aufsitzen. Den Begriff Rinne (englisch:furrow) möchte Verfasser auf die langgezogenen, sanft geböschten, an beiden Enden offenen Vertiefungen in Tiefseebecken beschränkt sehen zum Unterschied von den Schelffurchen. Sattelartige Verbindungen zwischen zwei Tiefseebecken (englisch:sill) sollten nicht mit den oben charakterisierten Tiefseefurchen identifiziert werden. Unter Tief (deutsch: das Tief, englisch:deep) versteht man allgemein hinreichend gut begrenzbare Einsenkungen in Ozeanbecken; eine Einschränkung dahingehend, da\ diese Einsenkungen bestimmt >3000 fms tief sein sollen, wird abgelehnt. In diesem Sinne definierte Tiefseegebiete können gut und gern mit den von A. Petermann und Sir John Murray vorgeschlagenen Eigennamen berühmter Ozeanographen, die dadurch geehrt werden, belegt werden.

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Les éléments de la nomenclature sous-marine dans la zone sud-ouest de l'océan Pacifique

Résumé La recherche géophysique de l'interprétation des phénomènes topographiques du fond de la mer exige un examen approfondi des problèmes de la terminologie et de la nomenclature. De nombreuses contributions utiles ont été fournies soit de la part de personnes isolées, soit de la part de comités nationaux ou internationaux, pourtant il reste à résoudre certains problèmes. La priorité historique et la coutume étant de grande importance aux problèmes de la terminologie scientifique et de la nomenclature, on a, dans l'article suivant, examiné d'une manière approfondie les méthodes et les noms en usage en faisant en mÊme temps des propositions. Une analyse et des propositions relatives à la zone sud-ouest de l'Océan Pacifique (à partir de la Mélanésie jusqu'à l'Australie d'Est) seront exposées dans un article suivant.

     

Geomorphological evolution of the Tilcara alluvial fan (Jujuy Province, NW Argentina): Tectonic implications and palaeoenvironmental considerations

The development and evolution of the Tilcara alluvial fan, in the Quebrada de Humahuaca (Andean Eastern Cordillera, NW Argentina), has been analysed by using geomorphological mapping techniques, sedimentological characterisation of the deposits and OSL chronological methods. It is a complex segmented alluvial fan made up of five evolutionary stages (units Qf1, Qf2, Qf3, Qf4 and Qf5) developed under arid climatic environments as well as compressive tectonic conditions. Segmentation processes, including aggradation/entrenchment cycles and changes in the location of the depositional lobe, are mainly controlled by climatic and/or tectonic changes as well as channel piracy processes in the drainage system. Alluvial fan deposits include debris flows, sheet flows and braided channel facies associated with high water discharge events in an arid environment. The best mean OSL age estimated for stage Qf2 is 84.5 ± 7 ka BP. In addition, a thrust fault affecting these deposits has been recognized and, as a consequence, the compressive tectonics must date from the Upper Pleistocene in this area of the Andean Eastern Cordillera.     

Lake basin response to tectonic drainage diversion: Eocene Green River Formation, Wyoming

A previously unidentified major sequence boundary within the Eocene Green River Formation separates fluctuating profundal facies of the Tipton Shale Member from evaporative facies of the Wilkins Peak Member. During deposition of the Tipton Shale Member, rivers entered the basin from the north, across the subdued Wind River Mountains, and deposited the southward prograding deltaic complex of the Farson Sandstone Member. Boulder-rich alluvial fan deposits overlie the Farson Sandstone adjacent to the Continental Fault, and correlate basinward to hypersaline lacustrine deposits of the Wilkins Peak Member. The alluvial fan deposits record a period of reverse motion on the Continental Fault and uplift of the southeastern Wind River Range, which diverted drainage away from the greater Green River Basin. This decreased inflow caused Lake Gosiute to shrink, exposing its bed to desiccation and erosion, and contributed to hydrologically-closed conditions and periodic evaporite deposition thereafter. This study is one of the first to demonstrate a direct relationship between movement along a specific basin-bounding structure, and a change in the overall style of lacustrine sedimentation. The identification of similar relationships elsewhere may challenge conventional interpretations of climate as the dominant factor influencing the character of lake deposits, and provide an important, but previously unexploited, approach to interpreting continental deformation and regional drainage organization.     

Quaternary reactivation of Tertiary faults in the southeastern Korean Peninsula: Age constraint by optically stimulated luminescence dating

Abstract   Two groups of Quaternary faults occur in the southeastern Korean Peninsula. The first group is north-northeast-striking, high-angle dextral strike–slip faults. The second group is north-northeast-striking, low-angle reverse faults that represent the reactivation of the pre-existing normal faults. Optically stimulated luminescence dating of Quaternary sediments cut by one of the reverse faults constrains the faulting age to post-32 Ka. These faults seem to be capable of further slip under the current tectonic stress regime, as determined by recent earthquake events in northeast Asia. Therefore, the traditional concept that the southeastern Korean Peninsula is seismically stable should be reappraised.     

Project NOAH: Regulating modern sea-level rise. Phase II: Jerusalem Underground

This proposal builds a high-speed inter-urban express between Jerusalem and Tel Aviv, generates 1500 megawatts of hydroelectric energy, curtails littoral erosion, builds a port along the Israeli Mediterranean coast and demands peaceful cooperation on both sides of the Jordan River. Phase II represents a pilot project demonstrating the feasibility of continuing to regulate world sea-level by a new series of water regulation schemes. Phase I previously described all those projects already completed or underway which have inadvertently and/or unintentionally served the purpose of sea-level regulation. These forms of Phase I sea-level regulation include large and small reservoirs, irrigation projects, water infiltration schemes, farm ponds, and swimming and reflecting pools. All these water storage projects have already exercised a very appreciable brake on 20th century sea-level rise. Phase II outlines a high-visibility proposal which will serve to illustrate the viability of “Project NOAH”.     

Formulation, implementation and examination of vertical coordinate choices in the Global Navy Coastal Ocean Model (NCOM)

A 1/8° global version of the Navy Coastal Ocean Model (NCOM) is described with details of its formulation, implementation, and configuration of the vertical coordinate. NCOM is a baroclinic, hydrostatic, Boussinesq, free-surface ocean model that allows its vertical coordinate to consist of σ coordinates for the upper layers and z-levels below a user-specified depth. This flexibility allows implementation of a hybrid σ–z coordinate system that is expected to mitigate some of the weaknesses that can be associated with either pure coordinate option. For the global NCOM application, the σ–z coordinate is used to allow terrain-following σ coordinates in the upper ocean, providing better resolution and topographic fidelity in shelf regions where flow is most sensitive to its representation. Including z coordinates for deeper regions efficiently maintains high near-surface vertical resolution in the open ocean. Investigation into the impact of the selected coordinate system focuses on differences between atmospherically-forced free-running (no assimilation) global solutions using σ–z and pure z coordinates. Comparisons with independent temperature observations indicate that global NCOM using the σ–z coordinate has improved skill relative to its z coordinate implementation. Among other metrics, we show that in comparison with time series of surface temperature from National Oceanic Data Center (NODC) buoys, mostly located in coastal regions, root mean squared differences (RMSD) improved for 63% and correlation improved for 71% of the stations when σ–z coordinates were used instead of pure z. For the exclusively open-ocean Tropical Atmosphere-Ocean (TAO) buoys, differences between the simulations were small, with the σ–z showing smaller RMSD for 45% of the stations and higher correlation for 65% of the stations. Additional comparisons using temperature profile observations further confirm a tendency for improved performance using the hybrid σ–z coordinates.