The tablelands in the Puli Basin (central Taiwan): a geochronological and geomorphological approach to Late Quaternary fluvial sedimentary and erosional processes

Abstract

The island of Taiwan has been formed by the orogeny resulting from the convergence of the two tectonic plates, the Eurasian Plate and the Philippine Sea Plate. The climate in Taiwan is influenced by the East Asian Monsoon because of its geographic position, offshore to the southeast of the Eurasia Continent. In the tectonic and climatic contexts, Taiwan is characterized by a diverse topography, i.e., mountains, hills, tablelands, basins, and plains. A group of intramontane basins with areas larger than 1 km2 exist in central Taiwan, namely the Puli Basin, the Yuchih Basin, the Sun Moon Lake, and the Toushe Basin. This study focuses on the Puli Basin and aims at linking the tableland formation in the Puli Basin to paleoclimate conditions and to shed light on the tectonic framework and its possible influences on the tableland formation. Results from the Puli Basin were still missing, whereas other basin areas have already been studied. Hence, the results from the Puli Basin will be compared to other areas in Taiwan. This study relies on various methods, such as topography interpretations from aerial photographs and digital terrain model (DTM), sedimentological analyses including element, mineral, and grain size measurements, and burial age estimation by applying optically stimulated luminescence (OSL) and radiocarbon (14C) dating techniques. The results demonstrate that: huge amounts of sediment originating outside the Puli Basin were deposited as an alluvial fan during the transition from the Late Pleistocene to the Holocene (14–9 ka) owing to climate changes. The climate changes could prevail in Taiwan, so that slope movements, mass wasting, and alluvial fans formation were active from high mountains to low-altitude areas during the same period. Local and intermittent tectonic activities and resultant river incision created several levels and tablelands and terraces in the Puli Basin. It is thus concluded that past climate changes, topographical and lithological features, and local tectonic activities have controlled the landform development in the Puli Basin.

Die Insel Taiwan wurde durch die Gebirgsbildung aus der Konvergenz der beiden tektonischen Platten, Eurasischer Platte und Philippinischer Platte, gebildet. Das Klima Taiwans wird wegen seiner geographischen Lage im Südosten des Kontinents Eurasien vom ostasiatischen Monsun beeinflusst. Aufgrund der tektonischen und klimatischen Hintergründe wird Taiwan von einer abwechslungsreichen Topographie aus Bergen, Hügeln, Hochebenen, Becken und Ebenen gekennzeichnet. In Zentral Taiwan gibt es eine Gruppe von intramontanen Becken mit einer Fläche größer als 1 km2, darunter das Puli-Becken, das Yuchih-Becken, der Sonne-Mond-See und das Toushe-Becken. Diese Arbeit befasst sich mit dem Puli-Becken und zielt darauf ab, die Bildung der Hauptterrassen im Puli-Becken im Lichte der maßgeblichen paläoklimatischen und tektonischen Begebenheiten zu rekonstruieren. Bislang lagen keine detaillierten Arbeiten zu den Flussterrassen im Puli-Becken vor, wohingegen andere Regionen bereits detailliert untersucht wurden. Folglich wird ein Vergleich der Ergebnisse aus dem Puli-Becken mit vergleichbaren Gebieten im lokalen Kontext Taiwans angestrebt. Dabei kommen verschiedene Verfahren zu Anwendung, wie topographische Interpretationen von Luftbildern und digitalen Geländemodellen (DGM), sedimentologische Analysen einschließlich Element-, Mineral-und Korngrößenmessungen und Altersdatierungen mittels optisch stimulierter Lumineszenz (OSL) und Radiokohlenstoff (14C) Techniken. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Menge Sedimente, die in das Puli-Becken kamen, während des Übergangs vom Spätpleistozän zum Holozän (14–9 ka) durch Klimaänderungen in Form eines Schwemmkegels abgelagert wurden. Aufgrund von klimatischen Änderungen in Taiwan kam es vermehrt zu Hangbewegungen, Massenbewegungen in größeren Höhenlagen und zu Schwemmkegelbildung in niedrigeren Höhenlagen. Lokale und intermittierende tektonische Aktivitäten und daraus resultierende fluviale Einschnitte haben mehreren Ebenen und Terrassen im Puli-Becken geformt. Es wird der Schluss gezogen, dass die vergangenen Klimaveränderungen, sowie die topographischen und lithologischen Eigenschaften und lokale tektonische Aktivitäten die Landschaft des Puli-Beckens geformt haben.