domingo, 28 de junio de 2015

Más conceptos molones: hoy, el hardground.


De los creadores de ‘la imbricación de clastos, pero ¿qué demonios es eso?’, ‘las discordancias’ y ‘la bioturbación’, llega ahora…’El Hardground’.

Hablando de rocas, que el terreno sea duro  parece una obviedad, pero no estamos hablando de eso. En realidad, no todos los suelos rocosos son un hardground ¿Confusos? Entiendo. Esto exige una explicación detallada. Vamos allá.

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Sin duda, un duro suelo para dormir sobre él, pero en absoluto un hardground. ¿Intrigados? Seguid leyendo...

¿Qué es un hardground?

El término hardground tiene un significado muy preciso en geología y, además, representa un concepto extremadamente útil e interesante. En Sedimentary rocks in the field, de Maurice Tucker, se define como seafloor cemented sediment, usually limestone. Es decir, sedimentos cementados de fondo marino de carácter carbonatado. Sobre ellos se dice que son estructuras presentes en sedimentos carbonatados en los cuales se ha producido una cementación sinsedimentaria. Bueno, eso empieza a explicar la cosa. No decimos que una capa sea un hardground porque sea dura ahora, sino porque ya lo era de forma ‘precoz’ en el momento en que estaban depositándose los sedimentos que formaron ese nivel en particular. Lo cual nos plantea una dificultad: ¿cómo distinguir esos niveles cementados sinsedimentariamente? Bueno, en el mismo libro se nos dice que la mejor pista para distinguir un hardground está en su superficie (en el techo) de la capa. Básicamente hay que buscar tres indicios:
  • Colonización por organismos incrustantes y sésiles: ostreidos, tubos de serpúlidos, crinoides, etc.
  • Bioturbación (más sobre esto más adelante)
  • Minerales diagenéticos: alto contenido en óxidos de hierro, fosfatos, glauconita, etc.
Tenemos, todavía, un tercer conjunto de pistas asociadas a materiales carbonatados perimareales. En ese caso hay que buscar: 
  • Evidencias de retrabajamiento posterior: brechas intraformacionales, brechas de cantos planos.
  • Estructuras diagenéticas como tepees, etc.
  • Grietas de retracción.
Quizá nos sintamos, desde un punto de vista práctico, preparados para salir al campo a la caza de hardground. Pero nos queda algo más por saber. ¿En qué condiciones se forma una de estas estructuras?

¿Cómo se forman?

Bien, la formación de un hardground se asocia a un ascenso rápido del nivel relativo del nivel del mar. Ahora bien, dependiendo del lugar de la cuenca en que nos encontremos, ese ascenso desencadena distintos procesos cuyo resultado será la formación de un hardground. La estratigrafía secuencial es una herramienta poderosísima que nos facilita el marco conceptual para estudiar la evolución de una cuenca. No es el propósito de este artículo entrar en detalles sobre esta maravillosa herramienta, aunque nos apoyaremos en algunos de sus conceptos. Si tenéis interés, podéis consultar la página de la Society for sedimentary geology, que ofrece multitud de recursos online.

Supongamos, en primer lugar, que nos encontramos en una posición alejada de la costa. Un ascenso del nivel relativo del mar tiene como resultado que ésta se aleje todavía más. Nos encontraremos (obviando otras consideraciones) en un entorno con una energía menor que en la situación previa. Además, el aporte de sedimento al fondo de la cuenca será menor. El resultado es la formación de una sección condensada: una fracción de la columna estratigráfica en la que está representado un intervalo de tiempo mayor, por unidad de longitud, que en el resto. Esto se debe al menor ritmo de deposición de sedimentos. Pues bien, una de las características de las secciones condensadas es la formación de hardgrounds. En este caso, debido a la poca energía del medio no cabe esperar perforaciones correspondientes a la icnofacies skolythos, aunque la abundante bioturbación confiere a las rocas un aspecto noduloso y los fósiles que se acumulan suelen ser de organismos pelágicos. El fondo marino durante este evento constituye una superficie conceptual conocida como Maximum Flooding Surface (MFS) y es muy importante ya que nos permite reconocer el inicio de una transgresión en posiciones externas de la cuenca.

Supongamos ahora que cuando se produce el inicio de la transgresión nos encontramos en la costa. El avance hacia tierra del shoreface tiene como resultado la erosión de los materiales depositados previamente resultando en la exhumación de niveles que quizá ya se hayan litificado. Estos niveles quedan, por tanto, expuestos al medio marino en condiciones de alta energía. Su superficie constituye, así, un hardground en el sentido de que es un fondo marino ya litificado (aunque, en realidad, no se ajusta exactamente a la definición anterior ya que no se ha cementado sinsedimentariamente). Sus características son diferentes a las de un hardground originado en la situación anterior: aquí, por ejemplo, sí encontraremos skolythos (icnofacies asociada a entornos muy energéticos con perforaciones) y organismos incrustantes, aunque no fósiles pelágicos. La superficie generada por el avance hacia tierra del shoreface se conoce como ravinement surface y forma parte (con ciertas condiciones) de otra superficie conocida como Transgressive Surface. Esta última se corresponde, hacia el interior de la cuenca, con la MFS.

El tercer caso de hardground es el que se forma en sedimentos carbonatados perimareales. Estos materiales se cementan de forma precoz a causa de la precipitación de CaCO3, lo que puede dar lugar a costras que pueden permanecer como tales o ser rotas a posteriori.

Todo esto ha quedado quizá algo abstracto, así que vamos a salir al campo a ver si somos capaces de identificar uno de estos hardground y, mejor aún, interpretar su contexto.

A la caza del hardground

El primer ejemplo lo vamos a buscar en la sierra de Chiva, Valencia. Allí, en el margen del camino que desde el Barranco Grande conduce hacia la Umbría Mala encontramos uno de los mejores ejemplo de hardground que podemos hallar en el sector suribérico. Se trata de la capa de oolitos ferruginosos de Arroyofrío.

Capa de Arroyofrío
Así aparece el hardground del Calloviense en el Camino de Umbría mala. Fijaos en el color rojizo que evidencia el alto contenido en óxidos de hierro. Escala, el martillo (centro izquierda de la imagen)

La capa de Arroyofrío señala el techo del Dogger (Jurásico Medio) en la Ibérica Valenciana y el hiato Calloviense-Oxfordiense, es decir, representa un periodo del que no hay registro sedimentario y que abarca varios millones de años. Es un ejemplo excelente de sección condensada (el primero de los casos que expusimos más arriba). Un ascenso del nivel relativo del mar alejó la línea de costa e impidió la llegada de sedimento. Verifiquemos en una serie de fotografías las características definitorias de un hardground que encontramos aquí.

Acumulación de fósiles
Nivel con gran concentración de fauna pelágica, principalmente ammonites y belemnites

oolitos ferruginosos
Detalle de los oolitos ferruginosos, ahora limonitizados. Si queréis saber más al respecto, dirigíos al fantástico artículo de José María Montes disponible aquí.

Textura nodulosa
Aspecto nodulosos a causa de la bioturbación en la capa en la que reposa el martillo

Lamentablemente, la existencia del hiato (no excluyendo la posibilidad de erosión antes de la deposición de la Fm. Calizas con esponjas de Yátova, Oxfordienses) nos impide saber que ocurrió tras la formación del hardground. En otros sitios, no obstante, las cosas son diferentes. Viajemos hasta Siete Aguas, un poco más al oeste…

Hardground y estratigrafía secuencial

…y un poco más atrás en el tiempo. Nos situamos en Pliensbachense (Lías, Jurásico inferior). La formación Calizas de la Barahona representa facies de rampa interna en la que predominan las calizas bioclásticas, siendo especialmente característicos los ejemplares de Gryphaea sp. De tanto en tanto aparecen niveles de margas, poco representativos.

Facies bioclásticas
Calizas bioclásticas de la Fm. Barahona. Ampliado un ejemplar de Gryphaea sp. Fijaos en la curvatura de las valvas, de las que una se arrolla sobre la otra.

Las Gryphaea son protagonistas de una interesante historia acerca de la evolución de las teorías sobre la evolución. En un momento sirvieron como ejemplo de una idea, la ortogenesis, que propugna que los organismos evolucionan según una tendencia lineal predeterminada que es inherente a cada grupo. De esta forma, las pobres Gryphaeas evolucionaron irremisiblemente en una línea  de arrollamiento progresivo de las valvas que en límite acabó provocando la imposibilidad de la apertura de las mismas y, con ello, la extinción del grupo. Otro ejemplo de supuesta ortogénesis es el incremento constante e inexorable de inteligencia de los homínidos, algo que se viene abajo sin más que sintonizar Telecinco. Fin de la digresión. Volvamos a las Calizas de la Barahona.

Techo Cuevas Labradas
Hacia techo de la Fm. Barahona aparecen intercalaciones de margas y calizas finamente laminadas. Las capas son más jóvenes hacia la derecha.

No obstante, a techo aparecen evidencias de un proceso transgresivo. Como ya hemos comentado, cuando el mar avanza el frente del shoreface erosiona los depósitos costeros preexistentes dejando al descubierto materiales ya litificados (total o parcialmente). La transgresión representa la transición entre la Fm. Barahona y la Fm. Margas de Turmiel suprayacente (Toarciense). Podemos ver esto muy bien aprovechando los viales fantasma de la urbanización El Cerro. Aquí tenemos la superficie que marca el inicio de la transgresión. Un hardground de libro, como se dice:

Hardground
Hardground a techo de la Fm. Barahona. La capa aparece verticalizada por la tectónica. De nuevo el color rojizo es muy evidente. El arriba estratigráfico está a la izquierda.

Bueno, quizá sea mejor verlo de cerca. Aquí las evidencias.

Superficie
Perforaciones de organismos litófagos en la superfice del hardground. Un fósil traza o icnofósil conocido como Skolythos isp.

Skolythos
Detalle de las perforaciones

Organismos incrustantes
Organismos incrustantes (bivalvos no identificados) en la superficie del hardground.

Niveles ricos en hierro
Más bivalvos y pátina ferruginosa.

Los terrenos margosos correspondientes a facies de menor energía (en este caso, un ambiente de mayor profundidad) han sido abancalados para su aprovechamiento como campos de labor.

Barranco
Vista general del afloramiento al pie del cerro de Siete Aguas. La línea en el fondo de la imagen sigue la traza del hardground. A la derecha de la línea, la Fm. Barahona. A la izquierda, la Fm. Turmiel. La flecha en la esquina inferior izquierda señala la ubicación de la fotografía de esta última formación que se muestra más adelante.

Sin embargo, a lo largo del camino que asciende al Cerro aparece en un punto la transición en la que pueden identificarse dos niveles de hardground a techo de capas de calizas bioclásticas intercaladas entre niveles margosos. Cada uno de ellos representa un pulso transgresivo, ya que estos episodios no ocurren de una vez, sino a escalones.

Ciclos
Nuevos ejemplos de hardground en el tránsito entre la Fm. Barahona y la Fm. Turmiel. Cada alternancia entre margas y calizas bioclásticas corresponde a un pulso transgresivo. En primer plano un hardground. Al fondo izquierda otro. Las capas son más jóvenes hacia la derecha

Hardground (2)
Detalle del hardground. Fijaos en el contraste de litologías (calizas bioclásticas abajo, margas arriba), la pátina ferruginosa y las perforaciones verticales que penetran desde las margas en las calizas.

Tras la transgresión las condiciones de plataforma externa quedan establecidas y representadas por la Fm. Turmiel y su característica alternancia de margas y calizas margosas.

Toarciense
Aspecto típico del Toarciense (Fm. Turmiel) con su alternancia de calizas y margas tableadas.

Ya que estamos aquí, veamos algunos detalles de esta formación. Por una parte, la abundancia de braquiópodos (Terebrátula sp. y Rhynconella sp.) y por otra la abundancia de pellets.

Braquiópodos
Las margas y calizas margosas de la Fm. Turmiel son ricas en braquípodos, como estos ejemplares de Terebrátula sp. que se ven aquí.

Pellets
Las facies de plataforma de la Fm. Turmiel también contienen pellets, como estos que se ven a través de la lupa x10. Muy probablemente se trata de pellets fecales de crustáceos.

Pero no nos despistemos. Tras este vistazo al inicio de un ciclo transgresivo veamos otros ejemplos. Viajemos al futuro y al norte.

Otro ejemplo en el Cretácico de Benassal

En la localidad de Benassal, en el Maestrazgo de Castellón, podemos ver un ejemplo de hardground desarrollado en el interior de la Fm. Mosqueruela (Cretácico inferior, podéis repasar el contexto geológico en detalle en este artículo que publiqué hace un tiempo). En el Bovalar hay una cantera abandonada de la que posiblemente se extraían lajas de piedra para la mampostería seca tan típica de la región. Pues bien. Aquí, sobre un paquete de calcarenitas bioclásticas aparece otro de calizas margosas nodulosas. El contacto entre ambas es neto a través de una superficie que presenta señales que ya nos son conocidas: alto contenido en óxidos de hierro y organismos incrustantes. Ved, sin más explicación:

Frente cantera
Frente de cantera en el Bovalar. Las flechas señalan la traza del hardground.

Hardground 2
Nivel de hardground. La mano reposa sobre el mismo.

Hardground
Detalle del hardground donde se ven bivalvos y uu tubo de serpúlido.

Las facies calcareníticas representan un nivel de alta energía, posiblemente una barra submareal, a la que (según mi interpretación) siguen las facies de calizas margosas que evidencian un medio menos energético establecido tras un incremento de profundidad registrado por el hardground.

Un último ejemplo. Esos carbonatos…

En el Cretácico superior de Cortes de Pallás encontramos buenos ejemplos de costras carbonatas asociadas a depósitos perimareales. Aquí tenéis un par de ejemplos extraídos de la Fm. Utiel. El primer caso es una brecha intraformacional de cantos planos: el oleaje erosiona una costra previa (cementada durante la exposición subaérea durante la marea baja). Los fragmentos rotos de la costra, planos, redondeados, vuelven a depositarse y a cementarse posteriormente formando la brecha.

Brecha intraformacional de cantos planos que forman un pavimento.

Las estructuras tipo tepee se atribuyen al siguiente proceso: cuando el sedimento carbonatado queda expuesto a la atmósfera y el sol se reseca, precipitan cementos que, a fuerza de repetirse en ciclos diarios, hacen que se cree una corteza sobre el terreno que se expande y agrieta. Puesto que la corteza trata de extenderse sobre una superficie mayor de la disponible se levanta, formando unos picos como de tiendas de campaña, de donde procede su nombre.

Estructura tipo tepee. Observad las grietas y el pico 
levantado central

El contexto geológico lo tenéis descrito en detalle en este artículo sobre el Cretácico superior en Cortes de Pallás.

A modo de conclusión

Bueno, pues hasta aquí la introducción al importante concepto de hardground. Como hemos podido ver, ni todas las rocas forman hardground ni todas las superficies son iguales: algunas de ellas guardan información vital para entender la evolución de una cuenca sedimentaria. Aprovecho para insistir en la importancia del marco conceptual establecido por la estratigrafía secuencial, una disciplina que sigue maravillándome: podéis aprender más sobre ella en la página de la SEPM Society for Sedimentary Geology, en la que hay gran cantidad de material gráfico que os ayudará a profundizar en estos y otros conceptos.
Y por último, un contenido extra. La imagen que abre el artículo corresponde al pavimento del aeropuerto de Alicante. Si os toca pasar algún tiempo de espera allí este verano os podéis entretener observando lo que parece una megabrecha formada por el colapso de una plataforma carbonatada en la que, en una matriz de grano fino, aparecen bloques procedentes de la propia plataforma, incluyendo carbonatos perimareales. Si es que el que se aburre es porque quiere…

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1 comentario :

  1. Vaya lección magistral sobre hardgrounds. Excelente. Muchas gracias.
    Con la capa de Arroyofrío me traes muchos recuerdos: durante la carrera solíamos salir los fines de semana un grupo de tres o cuatro compañeros a buscarla por los montes de Teruel y Zaragoza, para recolectar fósiles bonitos para nuestras colecciones. Esa capa, o nivel de condensación, tiene una historia muy interesante, que seguro que podrías contarnos algún día con tu estilo didáctico y ameno.
    Un saludo

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