Grandes deslizamientos en el flanco occidental de los Andes Centrales: inventario, caracterización y factores temporales

Abstract

Landslides are responsible for economic losses and deaths around the world. Large landslides also play an active role in the erosion and geomorphological evolution of mountains. They can be triggered by multiple factors including climatic and tectonic forcing’s. However, the respective roles climate variations and long-term tectonic on landslide processes remain poorly known because of a lack of chronological data on landslide occurrences over suitable time-scales. The western flank of the Central Andes presents interesting possibilities to study those questions because it offers landscapes and old sequences of mass movements that have been well preserved since hundreds of thousand years due to a dominant arid climate. In this context the aim of this thesis was to conduct a pluri-disciplinary work to better understand the factors controlling and triggering the large landslides in the Central arid Andes. For this purpose, we combined field geomorphology, SIG analysis and absolute dating at different spatial scales (i) a regional-scale landslide inventory; (ii) a local focus on an emblematic giant landslide for dating and geomorphological reconstructions, and (iii) a more systematic dating of landslides at the scale of a valley. Firstly, in order to identify the factors controlling landslide formation at a regional scale along the Central Andes, we inventoried all the large landslides (areas >0.1 km²) between the latitude 15 and 20°S. A thousand landslides were mapped, identifying two dominant typologies: rockslides (86%) and rock avalanches (14%). By statistical exploring this landslide database, it was identified a dominant lithological and relief control. The spatial distribution of the landslides reveals the presence of landslide clusters close to the crustal faults. Secondly, we conducted a focused study on the giant Aricota landslide, located in the southern Peru, in order to know when and in which conditions this large mass movement occurred. Detailed geomorphological mapping and cosmogenic nuclide dating (10Be) were applied revealing the occurrence of two failure events: (i) first a rockslide of ~2 km3 dated at 17.9 ± 0.7 ka, which dam the the valley and formed the Aricota lake (~6 km long), (ii) second a smaller rock-avalanche dated at 12.1 ± 0.2 ka, which was deposited on top of the first event. This chronology correlates well with two major paleo wet periods recorded on the Altiplano during the Younger Dryas and the Henrich 1st stadial, suggesting that the transition from arid to more humid climate may have influenced the formation of this landslide. Thirdly, in order to document more patterns of landslide occurrence though time and to further investigate their triggering, we replicated the dating procedure on eight other large landslides located all around the Aricota rockslide (the Locumba landslide cluster). The results indicated that they all occurred during the Pleistocene. Precise ages were obtained for four cases: the Cotana rockavalanche at ca. 16 ka, the Antavilca rock-avalanche at ca. 18 ka, the Quilahuani rock-avalanche at ca. 114 ka and the Angostura rockslide at ca. 205 ka. However, strong ages dispersion attributed to problems due cosmogenic nuclide inheritance have affected the others hampering robust dating. Those additional chronological constraints did not favor the hypothesis that the Locumba landslide cluster formed during a single event such as a single mega earthquake. Alternatively, the almost systematic correlation of landslide timing with paleo wet periods, including the "Ouki humid event" (ca. 100-120 ka) during the MIS5, rather support a dominant climate forcing although the co-effect of local seismicity cannot be ruled out.

Los deslizamientos son responsables de pérdidas económicas y muertes en todo el mundo. Los grandes deslizamientos también desempeñan un papel activo en la erosión y la evolución geomorfológica de las montañas. Estos pueden ser provocados por múltiples factores, entre ellos los climáticos y tectónicos. Sin embargo, los roles que desempeñan las variaciones climáticas y tectónicas a largo plazo en los procesos de deslizamiento siguen siendo poco conocidos debido a la falta de datos cronológicos sobre la ocurrencia de deslizamientos en escalas de tiempo adecuadas. El flanco oeste de los Andes Centrales presenta interesantes posibilidades para estudiar estas cuestiones porque ofrece paisajes y antiguas secuencias de movimientos en masa que se han conservado bien desde hace cientos de miles de años debido al clima árido dominante. En este contexto, el objetivo de esta tesis fue realizar un trabajo pluridisciplinar para comprender mejor los factores que controlan y desencadenan los grandes deslizamientos en los Andes Áridos Centrales. Para ello, combinamos la geomorfología de campo, el análisis SIG y la datación absoluta a diferentes escalas espaciales: (i) un inventario de deslizamientos a escala regional; (ii) un enfoque local sobre un gran deslizamiento para su datación y reconstrucciones geomorfológicas, y (iii) una datación más sistemática de los deslizamientos a escala de un valle. En primer lugar, para identificar los factores que controlan la formación de deslizamientos a escala regional a lo largo de los Andes Centrales, se hizo el inventario de todos los grandes deslizamientos (áreas >0,1 km²) entre la latitud 15 y 20°S. Se cartografiaron mil deslizamientos de tierra, identificando dos tipologías dominantes: deslizamientos de roca (86%) y avalanchas de rocas (14%). Mediante la exploración estadística de esta base de datos de deslizamientos, se identificó que la litología y el relieve son factores dominantes para su formacion. La distribución espacial de los deslizamientos revela la presencia de agrupaciones de deslizamientos cerca de las fallas corticales. En segundo lugar, realizamos un estudio enfocado en el gran deslizamiento Aricota, situado en el sur de Perú, para saber cuándo y en qué condiciones se produjo este gran evento. Se aplicó un mapeo geomorfológico detallado y datación con nucleidos cosmogénicos (10Be), los resultados revelaron la ocurrencia de dos eventos: (i) primero un deslizamiento de rocas de ~2 km3 fechado en 17,9 ± 0,7 ka, que represó el valle y formó el lago de Aricota (de ~6 km de longitud), (ii) segundo una avalancha de rocas más pequeña fechada en 12,1 ± 0,2 ka, que se depositó sobre el primer evento. Esta cronología se correlaciona bien con dos importantes períodos paleohúmedos registrados en el Altiplano durante el Younger Dryas y el Henrich 1st stadial, lo que sugiere que la transición de un clima árido a uno más húmedo puede haber influido en la formación de este deslizamiento. En tercer lugar, para documentar los patrones de ocurrencia de deslizamientos a lo largo del tiempo e investigar más a fondo su desencadenamiento, replicamos el procedimiento de datación en otros ocho grandes deslizamientos situados alrededor del deslizamiento de Aricota (enjambre de deslizamientos de Locumba). Los resultados indicaron que todos ellos se produjeron durante el Pleistoceno. Se obtuvieron edades precisas para cuatro casos: el deslizamiento de rocas Cotana a ca. 16 ka, la avalancha de rocas Antavilca a ca. 18 ka, la avalancha de rocas Quilahuani a ca. 114 ka y la avalancha de rocas Angostura hacia 205 ka. Sin embargo, la fuerte dispersión de las edades, atribuida a problemas debidos a la herencia de los nucleidos cosmogénicos, ha afectado a los demás, dificultando una datación sólida. Estas limitaciones cronológicas adicionales no favorecen la hipótesis de que el conjunto de desprendimientos de Locumba se formara durante un único evento, como un único megaterremoto. Por el contrario, la correlación casi sistemática de la cronología de los deslizamientos con los periodos paleohúmedos, incluido el "evento húmedo de Ouki" (ca. 100-120 ka) durante el MIS5, apoya más bien un forzamiento climático dominante, aunque no se puede descartar el efecto conjunto de la sismicidad local.