Tsunami Overtopping Fan and Erosive Scarps at Atlantic Coast of Tierra Del Fuego

Abstract

The Ensenada de la Colonia embayment, North-Eastern Tierra del Fuego, presents an extensive and wide Holocene beach ridge plain composed of gravel and coarse sand. These deposits have revealed a regressive behavior since 6000 yr B.P. A Pleistocene gravel beach ridge plain was recognized in the area. Several erosive scarps are present at the embayment, indicating strong and episodic erosive events. Seaward and immediately behind the present storm berm, a high and unique overtopping fan develops. Tierra del Fuego is a seismic area and the subduction zone of the South Sandwich Islands constitutes a potential source of tsunamis. The abrasion platform of embayment shows a glacifluvial carved paleomorphology. This feature conditions the wave refraction pattern, concentrating the orthogonal rays in its central section. In this setting, a tsunami backwash could generate mega-vortexes in the nearshore zone of the bay linked to the depressed areas of the abrasion platform. The combined action of a large seepage, tsunami backwash currents and tangential currents of the vortex applied on saturated gravel beaches would cause carving of the lower section of the beach and instability of the entire profile. Then collapses of relevant volumes of gravel and sand would lead to the formation of semi-circular erosive scarps. The overtopping fan architecture displays a sequence of 3 to 5 landward overlapping radar facies of overwashing and overtopping events. The semicircular erosive scarps and the overtopping fan were originated by tsunamis that reached the Atlantic coast of Tierra del Fuego. At least three pulses of a unique tsunami episode constructed the overtopping fan.

La ensenada de la Colonia, en el norte de Tierra del Fuego (53°50′–53°56′34″ S, 67°30′ W), presenta un régimen macromareal, está expuesta a olas del Atlántico y muestra una planicie de cordones litorales de grava del Holoceno. En su sección central, se desarrollan escarpes semicirculares que evidencian tres eventos episódicos de erosión para los últimos 6000 años. Al norte de esta zona erosiva, se desarrolla un abanico de sobredepositación prominente (1,2 m sobre la berma de tormenta actual). El origen de estas formas estaría vinculado a tsunamis. La región es sísmicamente activa, destacándose el terremoto del 17/12/1949, de magnitud 7,75. La zona de subducción de las islas Sandwich del Sur, a 2300 km de Tierra del Fuego, constituye la fuente sísmica generadora de potenciales tsunamis, registrando 20 sismos de magnitud 7 desde 1990 y uno de 8. La paleotopografía de la plataforma de abrasión condiciona la refracción de olas, con concentración de ortogonales y erosión en el eje central. Bajo condiciones de tsunami se deduce la generación de megavórtices, vinculados al reflujo. La acción combinada de la saturación de los depósitos, la descarga del agua infiltrada, el reflujo y las corrientes tangenciales de los vórtices socavarían el pie de playa, desestabilizando el perfil y generando colapsos de grandes volúmenes de grava y escarpes semicirculares. La arquitectura del abanico muestra una secuencia de 3 a 5 facies radar sobrepuestas de eventos de sobrelavado–sobredepositación. Las superficies radar y la estructura de estas facies presentan inclinación hacia el continente. Las facies inferiores son de menor desarrollo y espesor que las superiores. El abanico habría sido originado durante un único evento, interviniendo en su formación al menos tres pulsos de un tsunami.