Upper holocene tephro-chronostratigraphy of Irazú Volcano, Costa Rica.

Irazú is one of the largest and most active volcanoes in Costa Rica. We present the tephro-chronostratigraphy of the last 2.6 ka of the Irazú volcano based on detailed field work and C14 radiometric dating, as well as a revision of the geological and historical records. In the stratigraphic record we identified at least 30 tephra units. Eight of them corresponding to the historical period (i.e., after 1700 A.D.), separated by repose periods of different durations. The distribution of the deposits, the volcanic morphologies (craters and pyroclastic cones) and the radiometric ages indicate that most of this recent eruptive activity has occurred from the summit of Irazú along an E-W fissure (~ 4 km long). Toward the west of the summit, near the Sapper hill may be the source of the oldest eruptions at 200 A.D., while the La Laguna cone, located to the east of the summit, could have formed around 1540 A.D., and Main Crater to the west could have formed around sixteenth-seventeenth century. Since then, the historical eruptions (i.e., 1723-1724, 1917-1921, 1924, 1928, 1930, 1933, 1939-1940 and 1963-1965) have been sourced from this crater, but not all of them are registered in the stratigraphy. The eruption frequency of Irazú during this period ranges from 23 to 100 years, with a major event about every 80 years. Irazu's eruptions have been mainly phreatomagmatic and Strombolian, including some phreatic explosions. We present a detailed tephro-chronostratigraphy that will help to building temporal analysis for hazard assessment and risk management plans to face future eruptions at Irazú.

Notas sobre los factores naturales y culturales en el desarrollo sociopolítico prehispánico en el extremo noroeste de Guanacaste, Costa Rica

Introducción: El estudio interdisciplinario de los patrones de ocupación y desarrollo de la sociedad humana en tiempos prehispánicos es tenue en la zona del volcán Orosí. El contexto ambiental es usualmente descrito para ilustrar patrones de subsistencia, sin mayor propósito de establecer formas de relación con los cambios que se vislumbran en la composición sociopolítica de los pobladores. Objetivo: En este trabajo, se explora la posibilidad de ilustrar instancias de relación entre los cambios que detecta el registro arqueológico, con potenciales factores naturales y culturales, según se destacan en los aportes de otras disciplinas científicas. Métodos: Una muestra de 111 componentes culturales identificados en sitios arqueológicos fue examinada en cuanto a su localización geográfica en diversos ecosistemas y su posición cronológica, respecto de los períodos culturales definidos en la región de Guanacaste. Resultados: Los componentes arqueológicos se confrontan con diversos factores naturales y culturales que habría incidido como agentes de cambio. Se analizaron las instancias de relación y se valoraron sus efectos por períodos, cubriendo tiempos precerámicos y cerámicos. Conclusiones: Se identifica como agentes naturales de cambio a la calidad de suelos, el tipo de clima, pero, ante todo, destacan los procesos culturales como el intercambio de productos, desarrollo de la agricultura y los movimientos migratorios de la población.

Introduction: Interdisciplinary studies on ancient occupation patterns and the development of human society in the Orosí Volcano region are few. Environmental data are included in archaeological studies of specific sites, mainly to illustrate the likely availability of local subsistence resources, with little regard for biodiversity linked to altitude and an array of different geomorphic areas. Effects surging from volcanic activity and tectonics are largely dispensed. Incidence of all these natural phenomena is rarely considered as agents of sociopolitical changes. Objective: Herein a search is performed in order to detect and illustrate instances of the relationship between sociopolitical change detected by archaeology and diverse natural and cultural factors as described by other scientific disciplines. Methods: A sample of 111 cultural components in archaeological sites were examined in terms of their geographical location, ecological context and chronological position along the periods of the cultural sequence in the Guanacaste region. Results: As settlement models, the archaeological data are confronted with diverse natural and cultural factors looking for their potential incidence as agents for sociopolitical change. Instances of relationship are examined and their apparent effects are evaluated for each period, both in preceramic and ceramic times. Conclusions: Both soil quality and climate are identified as important factors for change and development. Yet, largely salient are distinct cultural factors, namely the exchange of products, agriculture and migration processes.

Description of Onthophagus humboldti and Uroxys bonplandi, two new scarab beetles (Coleoptera, Scarabaeidae, Scarabaeinae) from Costa Rica, with notes on tropical mountain brachyptery and endemicity.

Two new endemic species of scarab beetles are described from Costa Rica, Onthophagus humboldti sp. nov. and Uroxys bonplandi sp. nov. Onthophagus humboldti sp. nov. is also the tenth brachypterous Onthophagus species to be described worldwide, representing also a case of extreme brachyptery in Onthophagini. Illustrations for both new species, as well as marking differences with closely related species are included. Maps showing the distribution of the new species, as well as the distribution of brachypterous and endemic scarab-beetle species for Costa Rica are presented and discussed. The Cordillera de Talamanca represents an area where Scarabaeinae (four genera) show very high known levels of brachypterism in Mesoamerica. A reconstruction of the montane environment in the Cordillera de Talamanca during the Last Glacial Maximum (~24 ka) is analyzed, in order to try to understand a possible historical biogeography model that might promote high levels of brachypterism in scarab-beetles. The present study supports previous proposals that brachyptery is correlated with stable environments associated with deeply incised valleys. Tropical mountain ranges are also identified as having more endemics than lowland rain forests, contradicting accepted wisdom. Lastly, a mitochondrial DNA analysis supports the existence of the Onthophagus dicranius and the O. clypeatus species-groups as two well-defined and closely related branches.

Lack of Microbial Diversity in an Extreme Mars Analog Setting: Poás Volcano, Costa Rica.

The Poás volcano in Costa Rica has been studied as a Mars geochemical analog environment, since both the style of hydrothermal alteration present and the alteration mineralogy are consistent with Mars' relict hydrothermal systems. The site hosts an active volcano, with high-temperature fumaroles (up to 980°C) and an ultra-acidic lake. This lake, Laguna Caliente, is one of the most dynamic environments on Earth, with frequent phreatic eruptions, temperatures ranging from near-ambient to almost boiling, a pH range of -1 to 1.5, and a wide range of chemistries and redox potential. Martian acid-sulfate hydrothermal systems were likely similarly dynamic and equally challenging to life. The microbiology existing within Laguna Caliente was characterized for the first time, with sampling taking place in November, 2013. The diversity of the microbial community was surveyed via extraction of environmental DNA from fluid and sediment samples followed by Illumina sequencing of the 16S rRNA gene. The microbial diversity was limited to a single species of the bacterial genus Acidiphilium. This organism likely gets its energy from oxidation of reduced sulfur in the lake, including elemental sulfur. Given Mars' propensity for sulfur and acid-sulfate environments, this type of organism is of significant interest to the search for past or present life on the Red Planet. Key Words: Mars astrobiology-Acid-sulfate hydrothermal systems-Extremophiles-Acidic-High temperature-Acidiphilium bacteria. Astrobiology 18, 923-933.

Marco geológico y tectónico de la Isla del Coco y la región marítima circunvecina, Costa Rica / Geological and geotectonic framework of Isla del Coco and the marine zone off the central Pacific coast of Costa Rica

The Isla del Coco (also known as Cocos Island), in the Eastern Pacific Ocean, has a rough topography, an area of 24km², and is the only sub-aerial topographic height of the summit of a volcano located in the margin of the Cordillera Volcánica del Coco (also known as Cocos Ridge). The Cocos Ridge is a well defined linear bathymetric height, issued from the active volcanism of the Galápagos hotspot during the last 15 million years (Ma); it is the largest geographic feature of Costa Rica, as a volcanic range of 780km long in its territorial seawaters. Isla del Coco is part of a submarine shield volcano of complex evolution, which erupted several times above sea level during the Lower Pleistocene (2.2-1.5Ma). The island and other seamounts are the result from a mantle thermal anomaly that erupted through volcano-tectonic fissures in the oceanic crust. The rocks consist mainly of alkali basaltic lava flows (aa, pahoehoe, blocky lavas) and dikes, minor trachyte lava flows, volcanic domes and dikes, with subordinate pyroclastic and epivolcanic rocks. Colluvial, soils and local littoral deposits such as sand and gravel beaches are also present. The island has a juvenile erosive stadium, but their submarine erosive arcs and platforms (90-110m and 183m depth) are probably the result of the erosion occurred during last two glacial maxima, besides slow subsidence events of the island due the thermal cooling of the volcanic shield and its oceanic crust. The most important current external geodynamic hazards are landslides, tsunamis and rare seismic events, Mw ≤ 5.8 in a 300km radio associated to N-S right lateral strike slip faults. However, the limited seismic data available, and geomorphological alignments, indicates that there is some seismic activity related to local faults oriented N-S, ENE and in a lesser extend NW trend. Seismicity and rainfall have triggered landslides; liquefaction is restricted to Chatham and Wafer bays’ beaches. Moderate historical and prehistorical tsunamis were related to regional seismic events. The relative young age of Isla del Coco makes it an interesting place to study the evolution and migration of species, and their genetic features. More detailed studies related to tephrostratigraphy, neotectonics, marine geomorphology, evolution of seamounts, lava flow morphology, and submarine hydrothermal activity, are still necessary to understand the expression of internal geodynamic processes in this region.

La Isla del Coco es la única isla oceánica y el único afloramiento subaéreo de la Cordillera Volcánica del Coco, el rasgo geográfico y geológico más extenso en aguas territoriales costarricenses. Desde el punto de vista geológico, está conformada por rocas volcánicas, predominantemente coladas de lavas basálticas y traquíticas en menor cantidad, con rocas piroclásticas y epiclásticas subordinadas. Posee suelos, coluvios y depósitos de playas (arenas y cantos) superficiales; su topografía es muy variable pero predomina el relieve quebrado y rugoso. La Isla del Coco es la parte emergida de un volcán submarino de evolución compleja, desarrollado a partir y durante el Pleistoceno Inferior (entre 2.2 y 1.5 millones de años, Ma), producto de una anomalía térmica en el manto a través de varias fisuras, que originaron varios alineamientos de volcanes submarinos. La Isla del Coco se encuentra en un estadio de erosión activo, y sus arcos y plataformas sumergidas (90-110m y 183m) son probablemente el producto de una erosión subaérea durante las dos últimas máximas glaciaciones, combinados quizás con la subsidencia debida al enfriamiento del escudo volcánico y de la corteza oceánica. Al ser la isla geológicamente joven, posee importantes implicaciones para la comprensión de la evolución y el endemismo de su biodiversidad. Las amenazas en la geodinámica principales identificadas son los deslizamientos, los tsunamis y, en menor grado, la sismicidad, poco frecuente y con magnitudes moderadas (≤ 5.8 Mw hasta la fecha) dentro de un radio de alrededor de 300km, predominantemente asociada con fallas dextrales de rumbo N-S. Los pocos datos obtenidos hasta el momento indican que hay un cierto grado de actividad sísmica en los alrededores de la Isla del Coco, relacionados con las fallas locales. Algunos pequeños tsunamis históricos y prehistóricos han afectado a la Isla del Coco y los sismos así como la precipitación pluvial elevada han generado deslizamientos. La licuefacción está restringida a las dos playas arenosas (bahías Chatham y Wafer).

Tefroestratigrafía (40000-200 a.P.) en el sector de los volcanes Barva, Congo y Hule, Codillera Central, Costa Rica

El área de estudio se ubica en el flanco norte de la Cordillera Volcánica Central, en las inmediaciones de los volcanes Poás (históricamente activo), Von Frantizius (activo por lo menos hace 40 000 años), Congo (activo hace unos 6000 años) y comprende la caldera explosiva de la Laguna Hule, que explotó hace 2800 años posiblemente con periodos eruptivos menores hace 1700 y 670 años a.P. y el volcán Barva. Las capas de pómez plinianas (caída y flujos) aflorantes en ambas márgenes del río Sarapiquí son antiguas (> 40 000 años). Se encontraron capas piroclásticas (tobas freatomagmáticas y lapilli pliniano) holocenas con fragmentos líticos y juveniles, procedentes de los volcanes Congo y Hule. Entre las facies asociadas con Congo, se identificaron facies de caída de naturaleza andesíticas, correspondientes con distintas erupciones (C1 y C2); facies de flujo piroclástico (de pumíceos y menos frecuentemente de bloques y ceniza) y una facies lahárica (datada en 5030 años). Dentro del evento explosivo relacionado con el centro volcánico Hule, se encuentran además de la facies de caída pliniana, depósitos de tobas estratificadas y lapillitas vinculados con procesos de oleadas piroclásticas basales y oleadas asociadas con nubes de cenizas.(AU)

Los grandes deslizamientos (volcánicos y no volcánicos) de tipo debris avalanche en Costa Rica

Una serie de grandes deslizamientos complejos del tipo debris avalanche, han sido identificados en Costa Rica. En tierra se presentan asociados con grandes volcanes (Cacao, Rincón de la Vieja, Miravalles, Tenorio y Turrialba: 1,5-23,5 km de longitud, 3-127 km2, 0,1-8,2 km3), o de menor tamaño en serranías volcánicas y sedimentarias antiguas (p.ej., cordillera Costeña), así como colosales en el fondo del océano Pacífico (22 km de longitud, 1100 km2, >500 km3). En los volcanes, estos depósitos poseen edades variables entre aproximadamente 0,2 millones de años hasta 9000 años. El deslizamiento de Arancibia del año 2000 fue un evento de este tipo, en una zona volcánica actualmente inactiva (cordillera de Tilarán). Se puede especular que un evento de este tipo puede ocurrir cada 500-2000 años, aproximadamente. Las laderas inestables del talud continental frente a la costa pacífica, son sectores aptos para la generación de tsunamis disparados por grandes deslizamientos submarinos.(AU)

La lavina del Valle Central (Costa Rica) : ¿Lahar o debris avalanche?

La denominada lavina del Valle Central, constituida por bloques de lava mal seleccionados y flotantes en una matriz de lodos volcánicos, había sido interpretada genéticamente como un debris flow (lahar). Este trabajo trata de discutir algunas características que sugieren que el depósito se originó en un debris avalanche que se transformó en un debris flow (lahar). Se identificaron anfiteatros de avalancha en los estratovolcanes extintos del sector occidental del macizo del Irazú, en donde la fuente de origen más probable es el sector de colapso en el flanco oeste del volcán Cabeza de Vaca. Esto pudo acontecer alrededor de 150 ka -250 ka, tal vez durante o al final de periodos glaciares en el hemisferio norte. La utilización de perforaciones en la mayor parte del Área Metropolitana, permitió la definición morfométrica de las superficies estratigráficas y la determinación de un volumen = 2,0 km3 distribuido en un área aproximada de 130 Km2.(AU)

Tafonomía y sedimentología de la paleobiota estuarina en los Cerros Barbudal (Costa Rica) sepultada por vulcanismo neógeno

Intercalada dentro de una secuencia volcaniclástica del Neógeno (ignimbritas y tobitas de la Formación Bagaces), se encontró una tafocenosis marina constituida por braquiópodos y moluscos (bivalvos y gasterópodos), en la que sobresale el hallazgo de los primeros braquiópodos inarticulados fósiles en América Central: Glottidia sp. Estos restos se encuentran bien preservados por poseer un esqueleto de fosfato de calcio, mientras que los moluscos de carbonato de calcio, se preservan solo como moldes internos. Los fósiles se ubican actualmente a sólo 10 m s.n.m. a pesar de tener varios millones de años, lo cual puede deberse a un complejo equilibrio entre subsidencia y levantamiento de la región.(AU)

Early arc magmatism : Geochemical characteristics of volcanic clasts from Punta Sámara, Costa Rica

The geochemical characteristics of volcaniclasts from Punta Sámara, are used to infer magmatic processes that generated Late Cretaceous - Early Paleocene arc lavas. The Ba/La ratios of the volcaniclasts are higher than the ratios for any of the modern lavas from Costa Rica, and the La/Yb ratios are lower; suggesting that the lavas from the primitive arc were generated by greater contribution of slab material than the modern arc lavas. Furthermore, the lower La/Yb ratios imply that the degree of melting was significantly higher and/or that the mantle source was more depleted than in modern Costa Rica. The low Zr/Nb ratios for the modern lavas from central Costa Rica imply a more enriched mantle source (OIB-like), whereas the higher ratios for the primitive arc volcaniclasts imply a more depleted mantle source (MORB-like). We use the geochemical information to infer the conditions of subduction during the early stages of arc magmatism in the southern part of the Central American arc. We infer that the primitive arc was associated with a subducting slab that dip at a steeper angle than the present. The steeper angle would imply that the subducting Farallon plate was older, colder and denser than the present Cocos plate.(AU)

Emisión difusa de dióxido de carbono en el volcán Irazú, Costa Rica

El primer estudio sobre desgasificación difusa de CO2 en el volcán Irazú se realizó en el 2001 con el objetivo de evaluar el origen y la distribución espacial del flujo difuso de CO2 así como la tasa de emisión de CO2 a la atmósfera. La mayor parte del área de estudio presentó valores de fondo para el flujo difuso de CO2 inferiores a los 20 g m-2 d-1. El mayor valor medido fue de 316 g m-2 d-1, que es relativamente inferior a los mayores valores medidos en otros sistemas volcánicos asentados en el mismo ambiente volcano-tectónico. Los mayores valores de flujo difuso de CO2 se detectaron en el borde NE del cráter Principal y al N del cráter Diego de La Haya. La firma isotópica del carbono en el CO2 de la atmósfera del suelo presentó un amplio rango de valores ? 13C-CO2, entre -65,3 y -19,8

, que sugiere una importante contribución biogénica para la emisión difusa de CO2 en el Irazú. La tasa de emisión difusa de CO2 para el área de estudio en el Irazú se estimó en 44 t d-1. El estudio de los gases fumarólicos mostró una relación 3He/4He característica de volcanes relacionados con zonas de subducción (6,6 RA), y que el 90

del CO2 emitido procede de la incorporación de sedimentos calcáreos en el proceso de subducción.(AU)

Emisión difusa de hidrógeno en el volcán Poás, Costa Rica

Se presentan los resultados obtenidos del estudio de las emanaciones difusas de H2 en el volcán Poás, Costa Rica. Este estudio ha implicado la realización de tres campañas en los años 2000, 2001 y 2002, con la finalidad de investigar la distribución espacial de la concentración de H2 en el gas del suelo y evaluar la desgasificación difusa de esta especie como una herramienta geoquímica para el programa de vigilancia volcánica del Poás. Las concentraciones de H2 en el gas del suelo medidas presentan un amplio rango de valores que van desde 0,4 a 7059 ppmV. La mayor parte del área de estudio reflejó contenidos relativamente bajos de H2 en el gas del suelo, mientras que las concentraciones más altas se midieron en el interior del cráter principal durante los años 2001 y 2002. Desde la campaña del 2001 se ha observado un aumento relativo del contenido de H2 en el gas del suelo del interior del cráter principal, coincidiendo en el tiempo con un incremento de la actividad fumarólica y de la temperatura en los suelos. Estos resultados pueden indicar la existencia de cambios en el sistema volcánico-hidrotermal del Poás, por lo que el monitoreo de las emanaciones difusas de H2 podría ser útil para mejorar el programa de vigilancia volcánica.(AU)

Emisión difusa de dióxido de carbono y vapor de mercurio en el volcán Miravalles, Costa Rica

En este trabajo se presenta un estudio sobre desgasificación difusa de CO2 y vapor de mercurio (Hg0) en el volcán Miravalles, así como una estimación conservativa de la tasa de emisión de CO2 a la atmósfera. Valores relativamente altos de flujo difuso de CO2 y concentración de vapor de Hg0 se han observado en el volcán Miravalles, llegándose a alcanzar valores del orden de los 24 kg m-2 d-1 y 25 ppbV, respectivamente. Los resultados reflejan la existencia de una buena correlación espacial entre las anomalías de flujo difuso de CO2, concentración de vapor de Hg0, y las relaciones isotópicas de carbono en el CO2 de la atmósfera del suelo, con las principales características volcano-estructurales de Miravalles. La cantidad de CO2 emitida de forma difusa a la atmósfera por el área de estudio es de 12700 t d-1. Estos resultados son muy útiles para mejorar el programa geoquímico destinado a la vigilancia volcánica de Miravalles.(AU)