Original paper

Multivariate analysis of the location of rock glaciers and the environmental implications in a tropical volcano: La Malinche (Central Mexico)

Castillo-Rodríguez, Miguel; López-Blanco, Jorge; Palacios, David

Abstract

La Malinche volcano is located in the eastern sector of the Trans-Mexican Volcanic Belt (TMVB). At least, five glacial advances have been documented in the Pleistocene for higher volcanoes of the TMVB. La Malinche and Nevado de Toluca volcanoes were severely affected by periglacial processes during the last two glacial advances. These processes produced landforms such as rock glaciers and scree slopes on La Malinche. This study has two primary purposes: to develop geomorphologic mapping of the La Malinche summit area on a scale of 1:25,000 and include glacial and periglacial landforms, and to analyze the topographic conditions where rock glaciers developed by using multivariate analysis. The geomorphologic map was obtained through photo-interpretation and fieldwork where volcanic, glacial, periglacial, fluvio-glacial and mass wasting landforms were observed. To carry out the analysis of the topo-graphic parameters, a digital elevation model (DEM) was used. The Principal Component Analysis (PCA) was useful in identifying specific factors that explain correlations between topographic variables. Results of PCA show that altitude is the main factor in controlling the location of periglacial landforms. Cluster Analysis (CA) was helpful in classifying fossil rock glaciers according to height similarities, and two groups were obtained where two possible generations of rock glaciers were established. Results from multivariate analysis, indicated that geomorphic processes and landform development at the summit area are highly sensitive to climatic oscillation. Periglacial landforms on the summit area served as indicators of environmental change.

Kurzfassung

Der Malinche Vulkan befindet sich im östlichen Sektor des Trans-Mexikanischen Vulkan-Gürtels (TMVB; Trans-Mexican Volcanic Belt). Mindestens fünf Gletscherbewegungen sind bei den höheren Vulkanen vom TMVB im Gebiet des Pleistozän in den letzten Jahren verzeichnet worden. Bei den Vulkanen Malinche und Nevado von Toluca waren besonders die letzten beiden periglazialen Prozesse entscheidend. Diese Gletscherbewegungen haben beim Malinche-Vulkan Landschaftsformen von ,,Gesteins-Gletschern und Geröllhalden hervorgerufen. Trotz all dem gibt es immer noch keine detail-lierten Landkarten über die Beschaffenheit sowie über die geometrische Lage und Bewegung der Gletscher. Das Hauptziel dieser Arbeit war erstens, die genaue geometrische Lage der Gletscher im Gipfelbereich von Malinche zu ermitteln und diese in einer Landkarte mit dem Maßstab 1:25.000 darzustellen. Diese Landkarte dokumentiert die unterschiedlichen Beschaffenheiten der Gletscher sowie die Einwirkungen auf die Felsformation. Ein weiteres Ziel war die Ermittlung der topographischen Zustände der ,,Gesteins-Gletscher mittels unfangreicher Analysen. Dabei wurden die geometrischen Daten der Landkarte mit Hilfe von Luftaufnahmen ermittelt. Vor Ort Expeditionen in Gebieten mit vulkanisch Gletscher, Abschürfung und Geröllhalden lieferten genauere Daten. Um die Analyseergebnisse der topo-graphischen Parameter aufzuführen, wurde ein digitales Hochebenen-Modell (DEM; digital elevation model) verwendet. Die sogenannte Haupt-Bestandteil-Analyse (PCA; Principal Component Analysis) war hilfreich bei der Identifizierung, welche Faktoren Wechselbeziehungen zu topographischen Variablen erklären. So haben die Ergebnisse dieser Analyse gezeigt, dass die geographische Höhe die Beschaf-fenheit der Gletscherlandschaft am stärksten beeinflusst. Eine Cluster-Analyse (CA), welche die Gesteinsarten verschiedener Höhen verglich, gab Aufschluss über, die ,,Ur-Gestern-Gletscher. Dabei wurden zwei Gruppen ermittelt, wobei zwei mögliche Generationen von Stein-Gletschern gefunden wurden. Basierend auf einer Vielzahl von Analysen schließen wir, dass der geomorphologische Prozess des Gipfel-gebietes hauptsächlich von klimatischen Schwingungen abhängt. Der geomorphologische Prozess steht im direkten Zusammenhang zu Höhe und Temperatur. Dies bedeutet, dass Gletscher uns die Möglich-keit verschaffen, frühzeitig Klima- und Umweltveränderungen zu ermitteln und anzuzeigen. French Le volcan La Malinche se situe dans la partie est de la chaîne volcanique trans-mexicaine (TMVB, d'après son nom anglais). Au Pléistocène, au moins cinq avancées glaciaires ont été établies pour les plus hauts volcans de la TMVB. En ce qui concerne les volcans La Malinche et le Nevado de Toluca, les deux dernières avancées ont été dominées par des processus périglaciaires. Ceux-ci ont généré des formes de relief tels que des glaciers rocheux et des éboulis à La Malinche; néanmoins, il n'existe aucune carte géomorphologique. L'objectif principal de cette étude est, premièrement de cartographier la géomorphologie de la zone recouvrant le sommet de La Malinche, à une échelle de 1:25 000, afin de décrire les formes de relief glaciaires et périglaciaires présentes; et deuxièmement, d'expliquer grâce à une analyse multi-variée les conditions topographiques dans lesquelles se sont développés les glaciers rocheux. Une carte géomorphologique a été obtenue à partir d'interprétations photographiques et du travail sur le terrain où des formes de relief volcanique, glaciaire, périglaciaire, fluvio-glaciaire et des éboulis ont été observés. Un model numérique d'altitude (DEM, d'après son nom anglais) a été utilisé afin de mener à bien l'analyse des paramètres topographiques, et une analyse en composante principale (ACP) a été appliquée pour identifier quels facteurs expliquaient les corrélations entre variables. Les résultats obtenus grâce à l'ACP montrent que l'altitude est le principal facteur intervenant dans la localisation des éléments périglaciaires. Une analyse de classification (CA, de Cluster Analysis) a permis de classer les glaciers rocheux fossiles selon leur hauteur; deux groupes ont été formés pour expliquer deux formations possibles des glaciers rocheux. L'analyse multivariée a conduit à la conclusion que les processus géomorphologiques et le développement de formes de relief au sommet ont été surtout influencés par les oscillations climatiques, ainsi que par la relation entre altitude et température. Les éléments périglaciaires au niveau du sommet sont utiles en tant qu'indicateurs du changement environnemental.