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The region of the Andean back-arc of northwestern Argentina has been struck by several magnitude >= 6 crustal earthquakes since the first historically recorded event in 1692. One of these events corresponds to the Anta earthquake on 25 August 1948, with epicenter in the Santa Barbara System causing three deaths and severe damage in Salta and Jujuy provinces with maximum Modified Mercalli seismic intensities (MMI) of IX. We collected and digitized analog seismograms of this earthquake from worldwide seismic observatories in order to perform first-motion analysis and modeling of long-period teleseismic P-waveforms. Our results indicate a simple seismic source of M0 = 2.85 x 1019 N m consistent with a moment magnitude Mw = 6.9. We have also tested for the focal depth determining a shallow source at 8 km with a reverse focal mechanism solution with a minor dextral strike-slip component (strike 20 degrees, dip 30 degrees, rake 120 degrees) from the best fit of waveforms. Using magnitude size empirical relationships, the comparison of the obtained Mw 6.9 magnitude value and the ca. 10,000 km2 area of MMI >= IX from our seismic intensity map, which was obtained from newspaper and many historical reports, indicates a rupture length of 42 +/- 8 km for the Anta earthquake. We show our results in a 3D geological model around the epicentral area, which integrates modern seismicity, geological data, and information of a previously studied east-west cross section located a few kilometers south of the 1948 epicenter. The integration of all available information provides evidence of the re-activation of the Pie de la Sierra del Gallo fault during the 1948 Mw 6.9 shallow earthquake; this thrust fault bounds the Santa Barbara System along its western foothill.
Drainage-divide migration, controlled by rock-uplift and rainfall patterns, may play a major role in the geomorphic evolution of mountain ranges.
However, divide-migration rates over geologic timescales have only been estimated by theoretical studies and remain empirically poorly constrained.
Geomorphological evidence suggests that the Sierra de Aconquija, on the eastern side of the southern Central Andes, northwest Argentina, is undergoing active westward drainage-divide migration. The mountain range has been subjected to steep rock trajectories and pronounced orographic rainfall for the last several million years, presenting an ideal setting for using low-temperature thermochronometric data to explore its topographic evolution.
We perform three-dimensional thermal-kinematic modeling of previously published thermochronometric data spanning the windward and leeward sides of the range to explore the most likely structural and topographic evolution of the range.
We find that the data can be explained by scenarios involving drainage-divide migration alone, or by scenarios that also involve changes in the structures that have accommodated deformation through time.
By combining new Be-10-derived catchment-average denudation rates with geomorphic constraints on probable fault activity, we conclude that the evolution of the range was likely dominated by west-vergent faulting on a high-angle reverse fault underlying the range, together with westward drainage-divide migration at a rate of several km per million years.
Our findings place new constraints on the magnitudes and rates of drainage-divide migration in real landscapes, quantify the effects of orographic rainfall and erosion on the topographic evolution of a mountain range, and highlight the importance of considering drainage-divide migration when interpreting thermochronometer age patterns.
El plateau Andino es el segundo plateau orogénico más grande del mundo y se ubica en los Andes Centrales, desarrollado en un sistema orogénico no colisional. Se extiende desde el sur del Perú (15°S), hasta el norte de Argentina y Chile (27°30´S). A partir de los 24°S y prologándose hacia el sur, el plateau Andino se denomina Puna y está caracterizado por un sistema de cuencas endorreicas y salares delimitados por cordones montañosos. Entre los 26° y 27°30´S, la Puna encuentra su límite austral en una zona de transición entre una zona de subducción normal y una zona de subducción plana o “flat slab” que se prolonga hasta los 33°S. Diversos estudios documentan la ocurrencia de un aumento del espesor cortical, y levantamiento episódico y diacrónico del relieve, alcanzando su configuración actual durante el Mioceno tardío. Posteriormente, el plateau habría experimentado un cambio en el estilo de deformación dominado por procesos extensionales evidenciado por fallas y terremotos de cinemática normal. Sin embargo, en el borde sur del plateau de la Puna y en las áreas delimitadas con el resto del orógeno, la variación del campo de esfuerzo no está del todo comprendida, reflejando una excelente oportunidad para evaluar cómo el campo de esfuerzo puede evolucionar durante el desarrollo del orógeno y cómo puede verse afectado por la presencia/ausencia de un plateau orogénico, así como también por la existencia de anisotropías estructurales propias de cada unidad morfotectónica.
Esta Tesis investiga la relación entre la deformación cortical somera y la evolución en tiempo y espacio del campo de esfuerzos en el sector sur del plateau Andino, durante el cenozoico tardío. Para realizar esta investigación, se utilizaron técnicas de obtención de edades radiométricas con el método Uranio-Plomo (U-Pb), análisis de fallas mesoscópicas para la obtención de tensores de esfuerzos y delimitación de la orientación de los ejes principales de esfuerzos, análisis de anisotropía de susceptibilidad magnética en rocas sedimentarias y volcanoclásticas para estimar direcciones de acortamiento o direcciones de transporte sedimentario, técnicas de modelado cinemático para llegar a una aproximación de las estructuras corticales profundas asociadas a la deformación allí registrada, y un análisis morfométrico para la identificación de indicadores geomorfológicos asociados a deformación producto de la actividad tectónica cuaternaria.
Combinando estos resultados con los antecedentes previamente documentados, el estudio revela una compleja variación del campo de esfuerzo caracterizado por cambios en la orientación y permutaciones verticales de los ejes principales de esfuerzos, durante cada régimen de deformación, durante los últimos ~24 Ma. La evolución del campo de esfuerzos puede ser asociada temporalmente a tres fases orogénicas involucradas con la evolución de los Andes Centrales en esta latitud: (1) una primera fase con un régimen de esfuerzos compresivos de acortamiento E-O documentado desde el Eoceno, Oligoceno tardío hasta el Mioceno medio en el área, coincide con la fase de construcción andina, engrosamiento y crecimiento de la corteza y levantamiento topográfico; (2) una segunda fase caracterizada por un régimen de esfuerzos de transcurrencia, a partir de los ~11 Ma en el borde occidental y compresión y transcurrencia a los~5 Ma en el borde oriental del plateau de la Puna, y un régimen de esfuerzo compresivos en Famatina y las Sierras Pampeanas interpretado como una transición entre la construcción orogénica del Neógeno y la máxima acumulación de deformación y el alzamiento topográfico del plateau de la Puna, y (3) una tercera fase donde el régimen se caracteriza por la transcurrencia en la Puna y en su borde occidental y en su borde oriental con las Sierras Pampeanas, después de ~5-4 Ma, interpretado como un régimen de esfuerzos controlados por el engrosamiento cortical desarrollado a lo largo del borde sur del plateau Altiplano/Puna, previo a un colapso orogénico. Los resultados dejan en evidencia que el borde del plateau experimentó el paso desde un régimen compresivo hacia uno transcurrente, que se diferencia de la extensión documentada hacia el norte en el plateau Andino para el mismo período. Cambios en los esfuerzos similares han sido documentado durante la construcción del plateau Tibetano, en donde un régimen de esfuerzo predominantemente compresivo cambió a un régimen de transcurrente cuando el plateau habría alcanzado la mitad de su elevación actual, y que posteriormente derivó en un régimen extensional, entre 14 y 4 Ma, cuando la altitud del plateau fue superior al 80% respecto a su actitud actual, lo que podría estar indicando que los regímenes transcurrentes representan etapas transicionales entre las zonas externas del plateau bajo compresión y las zonas internas, en las que los regímenes extensionales son más viables de ocurrir.
The Central Andean region is characterized by diverse climate zones with sharp transitions between them. In this work, the area of interest is the South-Central Andes in northwestern Argentina that borders with Bolivia and Chile. The focus is the observation of soil moisture and water vapour with Global Navigation Satellite System (GNSS) remote-sensing methodologies. Because of the rapid temporal and spatial variations of water vapour and moisture circulations, monitoring this part of the hydrological cycle is crucial for understanding the mechanisms that control the local climate. Moreover, GNSS-based techniques have previously shown high potential and are appropriate for further investigation. This study includes both logistic-organization effort and data analysis. As for the prior, three GNSS ground stations were installed in remote locations in northwestern Argentina to acquire observations, where there was no availability of third-party data.
The methodological development for the observation of the climate variables of soil moisture and water vapour is independent and relies on different approaches. The soil-moisture estimation with GNSS reflectometry is an approximation that has demonstrated promising results, but it has yet to be operationally employed. Thus, a more advanced algorithm that exploits more observations from multiple satellite constellations was developed using data from two pilot stations in Germany. Additionally, this algorithm was slightly modified and used in a sea-level measurement campaign. Although the objective of this application is not related to monitoring hydrological parameters, its methodology is based on the same principles and helps to evaluate the core algorithm. On the other hand, water-vapour monitoring with GNSS observations is a well-established technique that is utilized operationally. Hence, the scope of this study is conducting a meteorological analysis by examining the along-the-zenith air-moisture levels and introducing indices related to the azimuthal gradient.
The results of the experiments indicate higher-quality soil moisture observations with the new algorithm. Furthermore, the analysis using the stations in northwestern Argentina illustrates the limits of this technology because of varying soil conditions and shows future research directions. The water-vapour analysis points out the strong influence of the topography on atmospheric moisture circulation and rainfall generation. Moreover, the GNSS time series allows for the identification of seasonal signatures, and the azimuthal-gradient indices permit the detection of main circulation pathways.