Optical Dating of Modern and Late Holocene Dune Sands in the Brandon Sand Hills, Southwestern Manitoba Datation optique de dunes de sable modernes et de l’Holocène supérieur dans les Brandon Sand Hills, au sud-ouest du Manitoba Datación óptica de las dunas de las arenas modernas y del Holoceno superior en la región de Brandon Sand Hills al sudoeste de Manitoba, Canadá

Abstract

For any suite of optical dating samples two issues that must be considered are: do zero-age samples yield an optical age of zero, and are the optical ages consistent with independent stratigraphic and chronologic information? A test of the zero-age of dune sands was performed by dating samples from the crest, lee slope and stoss slope of an active dune in southwestern Manitoba. Three surface samples showed that, using 1.4 eV (infrared) excitation of K-feldspars, the equivalent dose, and hence “age”, depended on whether the bleach used for the thermal transfer correction was infrared/red or sunlight, leading to an age uncertainty of about ±40 years. Optical ages for samples 50 cm below these, and calculated relative to them, were 8 ± 8, 1 ± 7, and 38 ± 7 years, independent of the bleach used. These ages are consistent with expectations for the crest, lee slope and stoss slope, respectively. Optical ages of late Holocene dune sand units at the Brookdale Road section, southwestern Manitoba, were consistent with radiocarbon ages from organic matter within intervening buried soils. The suite of optical and radiocarbon ages from the Brandon Sand Hills provides a record of dune activity and stability for the region, and tentatively identifies periods of eolian activity at about 2 ka, 3.1 to 4.0 ka, and prior to 5.2 ka.

Résumé

En datation optique, on doit tenir compte de deux aspects : les échantillons d’âge zéro livrent-ils bien un âge optique de zéro ? Les âges optiques correspondent-ils aux autres données d’ordres stratigraphique et chronologique ? Un test a été réalisé sur des échantillons d’âge zéro provenant d’une dune de sable active. Les résultats obtenus sur trois échantillons de surface ont démontré qu’en soumettant des feldspaths potassiques à un rayonnement infrarouge de 1,4 eV, la dose équivalente nécessaire, et par conséquent l’âge, dépendait du type de transfert de correction thermique, radiation infrarouge/rouge ou solaire, ce qui entraînait une marge d’erreur possible de ±40 ans. Les âges optiques des échantillons situés à 50 cm sous ces derniers, calculés en fonction de ceux-ci, étaient de 8 ± 8, 1 ± 7, et 38 ± 7 ans, peu importe le type de remise à zéro. Ces âges correspondent aux valeurs attendues dans tous les cas. Les âges optiques de sables dunaires de l’Holocène supérieur obtenus à la coupe de Brookdale Road correspondaient aux âges au radiocarbone de la matière organique dans les sols enfouis. La série des âges optiques et au radiocarbone obtenus dans les Brandon Sand Hills révèle l’existence de périodes d’activité et de stabilité des dunes dans la région et indique l’existence probable de périodes d’activité éolienne vers 2 ka, de 3,1 à 4,0 ka et avant 5,2 ka BP.

Resumen

A fin de establecer la edad óptica de una muestra dos aspectos necesitan ser considerados: primero saber si muestras estimadas a una edad cero llevan a obtener una edad óptica cero y segundo si la edad óptica coincide con la información obtenida a partir de datos estratigráficos y cronológicos independientes. Durante el presente estudio una prueba de edad-cero de las dunas de arena fue realizada a partir de muestras provenientes de la cima, y de las laderas a sotavento y a barlovento de una duna activa situada al sudoeste de Manitoba. Tres muestras superficiales mostraron que usando un rango de excitación infrarrojo de 1,4 eV sobre feldespato potásico, la dosis equivalente y por lo tanto la “edad” depende de si el excitante empleado para obtener la corrección de transferencia térmica se sitúa en la región del rojo/infrarrojo o de la luz solar y proporciona un margen de error de ±40 años. La edad óptica de muestras de 50 cm situadas por debajo se estimaron respecto a las anteriores. Los resultados obtenidos las sitúan entre 8 ± 8, 1 ± 7, y 38 ± 7 años, independientemente del excitante empleado. Estas edades concuerdan con lo que se esperaba para la cima y las laderas a sotavento y a barlovento, respectivamente. La edad óptica correspondiente a dunas de arena datando del Holoceno superior en la sección de Brookdale Road al sudoeste de Manitoba coincidió con la edad estimada con carbono radioactivo obtenida a partir de la materia orgánica en diversos suelos sepultados. Los datos correspondientes a la edad óptica y la estimada con radiocarbono en la zona de Brandon Sand Hills proporcionan un registro de la actividad de las dunas e igualmente de la estabilidad de la región. Podemos además suponer que identifican periodos de actividad eólica que los sitúan entre 2000, 3100 a 4000 y 5200 años anteriores al presente, respectivamente.