Original paper
Holocene sea levels of Bonaire (Leeward Antilles) and tectonic implications
Engel, Max; Brückner, Helmut; Scheffers, Anja M.; May, S. Matthias; Kelletat, Dieter H.
Zeitschrift für Geomorphologie, Supplementary Issues Volume 58 Supplementary Issue 1 (2014), p. 159 - 178
published: Feb 1, 2014
DOI: 10.1127/0372-8854/2012/S-00111
ArtNo. ESP023105801009, Price: 29.00 €
Abstract
Future relative sea-level (RSL) rise is one of the most serious coastal hazards worldwide, in particular in the Caribbean region. RSL is a function of global (glacioeustasy, steric effect), regional (e.g. glacioisostatic adjustment [GIA], gravitational effects inducing deformation of the Earth, upper/lower mantle viscosity, etc.) and local (lithosome compaction, vertical neotectonic movement) factors which are connected via a complex pattern of interference. Information on past RSL supports inferences on upper limits of ice shield ablation, estimates of anthropogenic contribution to historical and future RSL rise and calibration of rheological models of the earth. We present the first RSL curve for the island of Bonaire (S Caribbean). Forty-two C ages from 20 sediment cores taken from nine different sedimentary archives along the coast were used. The sedimentary environment of each index point was linked to a palaeo-water depth based on literature and field observations. The index points trace a local RSL history of decelerating rise since 7000 ? 6000 years ago and subsequent asymptotical approximation, similar to existing RSL curves from Curaçao and Venezuela. The results were compared to a simulation of Holocene sea-level history (reference model) which considers global effects and regional GIA (including consequences for geopotential and vertical position of earth surface). Even though the central and NW parts of Bonaire experienced slow tectonic uplift of up to 50 cm since the mid-Holocene and tentative correction for compaction was applied, the new RSL curve for Bonaire runs slightly below the reference model. A further outcome of this study is the detection of a so far unknown micro-graben structure with a vertical slip rate of c. 1.5 mm yr at Boka Bartol, which was identified based on depth discrepancies of well-dated isochronous high-energy wave deposits.
Kurzfassung
Der zukünftige relative Meeresspiegelanstieg stellt eines der gravierendsten Küstenrisiken weltweit dar. Dies gilt insbesondere für den karibischen Raum. Der relative Meeresspiegel ist eine Funktion globaler (Glazialeustasie, sterischer Effekt), regionaler (z.B. Glazialisostasie, gravitative Effekte und deren Einfluss auf die Deformation der Asthenosphäre, Dynamik der Asthenosphärenviskosität) und lokaler (Sedimentkompaktion, vertikale tektonische Bewegungen) Faktoren, die wiederum über ein komplexes Netzwerk von Wechselwirkungen verbunden sind. Die Rekonstruktion lokaler Entwicklungen des Meeresspiegels ermöglicht Rückschlüsse auf maximale postglaziale Ablationswerte der Eisschilde, den anthropogenen Einfluss auf den historischen und zukünftigen relativen Meeresspiegelanstieg, und dient darüber hinaus der Kalibrierung rheologischer Modelle. Diese Studie präsentiert die erste relative Meeresspiegelkurve der Insel Bonaire (Südkaribik), die auf 42 14C-Altern von 20 Sedimentkernen aus neun unterschiedlichen Sedimentarchiven entlang der Küste basiert. Der umgebenden Fazies eines jeden datierten Objekts wurde auf Basis von Literaturwerten und Geländebeobachtungen eine Paläo-Wassertiefe zugewiesen. Die Resultate deuten auf einen sich seit 7000?6000 Jahren vor heute verlangsamenden Meeresspiegelanstieg und eine damit verbundende asymptotische Annäherung an das heutige Niveau hin, ähnlich der bereits existierenden relativen Meeresspiegelkurven von Curaçao und Venezuela. Die neue Kurve von Bonaire wurde mit einer Simulation der holozänen Meeresspiegelentwicklung (Referenzmodell) verglichen, die globale Faktoren sowie regionale glazialisostatischen Effekte und deren Wechselwirkungen mit dem Schwerepotential der Erde berücksichtigt. Obwohl die zentralen und nordwestlichen Bereiche von Bonaire seit dem Mittelholozän tektonisch um bis zu 50 cm gehoben und individuelle Korrekturen in Bezug auf die Kompaktion der Sedimente vorgenommen wurden, verläuft die neue relative Meeresspiegelkurve von Bonaire geringfügig unterhalb des Referenzmodells. Ein weiterer Ertrag dieser Studie ist die Identifizierung einer bisher unkartierten Mikrograben-Struktur mit einer Abschiebungsrate von ca. 1,5 mm/a, die auf den signifikant unterschiedlichen Tiefenlagen gut datierter, gleichaltriger Sedimentschichten basiert.
Keywords
bonaire • holocene stratigraphy • local relative sea-level curve • mangrove peat • radiocarbon dating • southern caribbean • vibracoring