Contexto estratigráfico y sedimentario de los yacimientos de grandes mamíferos del sector central de la cuenca de guadix (cordillera bética)

Resum

Resumen El área de trabajo de esta Tesis Doctoral se localiza en el sector central de la Cuenca de Guadix, en la provincia de Granada (España). Esta cuenca está situada sobre el antiguo contacto entre los dos dominios estructurales principales de la Cordillera Bética, que constituyen las principales áreas fuente de sedimento en el sector estudiado: las Zonas Internas (o Bloque de Alborán, Andrieux et al., 1971) y las Zonas Externas, (paleomargen sudibérico plegado y fallado, Vera, 2001). La investigación se ha centrado en la caracterización estratigráfica y sedimentológica del sector central de la Cuenca de Guadix, en el que se concentran gran parte de los yacimientos de macromamíferos más importantes encontrados por el equipo investigador del Proyecto Fonelas: FPB-4, FP-1, FSCC-1, FSCC-2, FSCC-3, FBP-SVY-1, M-3, M-4, M-5, M-8, M-9 y FST-1 (Viseras et al., 2006; Garrido, 2006; Arribas y Garrido, 2007; Pla-Pueyo et al., 2006, 2008; Garrido y Arribas, 2008). Estos yacimientos se encuentran en las dos unidades genéticas más recientes del relleno continental de la cuenca (unidades genéticas V y VI, Fernández et al., 1996a;Viseras et al., 2005), en cuya reconstrucción paleogeográfica se reconoce un sistema fluvial (Sistema Axial) que presenta una alta sinuosidad en su tramo situado en el sector estudiado, y que drenaba hacia un lago somero localizado al noroeste (Viseras, 1991; Fernández et al., 1996b). Los otros dos sistemas de drenaje que se han identificado en el área de estudio (SistemaTransversal Interno y Sistema Transversal Externo) estaban formados por abanicos aluviales que alimentaban transversalmente el valle axial (Viseras, 1991; Fernández et al., 1991a, 1991c, 1993; Viseras y Fernández, 1990, 1994, 1995). La cuenca, tras su colmatación en el Pleistoceno superior (techo de la unidad VI, Fernández et al., 1996b; Soria et al., 1998, 1999) se transformó en una depresión exorreica, dando lugar a una profunda incisión de la red de drenaje holocena sobre el relleno sedimentario de la cuenca (Vera, 1970b; Estévez et al., 1976; Viseras y Fernández, 1992; Calvache y Viseras, 1995, 1997; Calvache et al., 1996). Esta erosión ha permitido una exposición excepcional de los sedimentos del relleno de la cuenca, dando lugar al hallazgo de multitud de puntos con registro fósil de vertebrados. Los estudios estratigráficos se han apoyado en una cartografía litoestratigráfica, a escala 1:25.000 y en el levantamiento de quince perfiles estratigráficos, muchos de los cuales pasan por la vertical de los yacimientos más importantes. La combinación de la correlación de dichos perfiles con datos bioestratigráficos previos y con los nuevos datos magnetoestratigráficos ha llevado a la obtención de un esquema cronoestratigráfico detallado en el que se muestra la arquitectura estratigráfica del sector central de la cuenca. Este esquema sitúa los yacimientos en un marco espacio-temporal que permite relacionarlos entre sí, así como facilitar la rápida ubicación estratigráfica de posibles nuevos hallazgos. La mayoría de los yacimientos tienen una edad cercana al límite Plioceno-Pleistoceno, y en base a los resultados de este trabajo (sumados a los datos biocronológicos previos), de más antiguo a más moderno quedan ordenados cronológicamente de la siguiente forma: FSSC-3 y FSCC-2 (2,5-2,4 Ma), FST-1 (de 2,5-2,4 Ma, la edad de los yacimientos FSCC-2/FSCC-3, a 2,148 Ma, la edad a la que se inicia el subcron Reunión), FPB-4 (de 2,128 a 2,0 Ma, polaridad inversa entre el subcrón Reunión y el yacimiento FP-1), FP-1 y FSCC-1 (el primero ligeramente más antiguo, pero ambos en torno a 2,0 Ma), FBP-SVY-1 (1,9 Ma), M-8 (1,9-1,8 Ma), M-3, M-4 y M-5 (de 1,778 Ma, el techo del subcrón Olduvai, a 1,072 Ma, la edad de inicio del subcrón Jaramillo), y M-9 (1,5-1,4 Ma). Asimismo, los datos magnetoestratigráficos han sido una herramienta muy útil a la hora de estimar y comparar tasas de sedimentación en distintos sectores y en diferentes períodos de tiempo. Los valores estimados para la unidad V son de 5,2 cm/Ka en el centro de la cuenca (FP-1), mientras que en el margen norte, en las proximidades de los relieves de las Zonas Externas, la tasa de sedimentación es próxima a 3 cm/Ka. En la unidad VI las tasas de sedimentación son similares en el centro y en el margen (2,3 cm/Ka y 2,4 cm/Ka respectivamente), y por tanto menores en conjunto que las estimadas para la unidad V. El esquema de correlación lito-, bio.- y magnetoestratigráfico también ha ayudado a establecer la posición exacta y la edad (1,778 Ma) de la superficie que separa las unidades genéticas V y VI. Los estudios de tipo sedimentológico han permitido la identificación de un conjunto de elementos arquitectónicos que se han jerarquizado y descrito en detalle, empezando por las litofacies simples (elementos de orden 1) y terminando por macrosecuencias que afectan a varias cuencas (orden 6). En el sector estudiado se han identificado un total de 39 litofacies simples, algunas de ellas descritas por primera vez en la cuenca. Estas litofacies simples se asocian formando 15 elementos de segundo orden, que se han agrupado en función de la litología que predomina en ellos. 11 de estos elementos están dominados por una litología predominantemente siliciclástica y se han subdividido en elementos canalizados (Canales de gravas y arenas, canales arenosos, canales amalgamados, canales en forma de V5 y complejos canaliformes pseudotabulares) y no canalizados (Cuerpos tabulares, capas de brechas, lentes plano-convexas, paquetes lutítico-margosos, capas arenoso-arcillosas grises y capas arenoso-arcillosas rojas). Los 4 elementos restantes presentan una litología predominantemente carbonatada, y muestran los tres tipos diferentes de carbonatos continentales presentes en el sector estudiado: carbonatos palustres, calcretas y tobas, pudiendo diferenciarse en estas últimas entre tobas palustres y tobas de barrera. En cuanto a los elementos de tercer orden, formados por la asociación de varios de segundo orden, están caracterizados en el área de estudio por secuencias básicas que representan diferentes ambientes de cada uno de los tres sistemas de drenaje principales (Sistema Axial, Sistema Transversal Interno y Sistema Transversal Externo) registrados en los sedimentos de las unidades V y VI. Estos sistemas ya fueron descritos y caracterizados por Viseras (1991) y Fernández et al. (1996b) en ambas unidades genéticas para el conjunto del relleno continental de la cuenca. Por lo tanto, en este trabajo se contribuye con un modelo sedimentario para el Sistema Axial en el sector central de la cuenca. La influencia de los procesos alogénicos tales como el clima, la tectónica y las variaciones del nivel de base se ha utilizado para diferenciar elementos arquitectónicos de órdenes 4, 5 y 6. Así, el control astronómico sobre la sedimentación en el área de estudio viene dado por la organización cíclica de la interdigitación de sedimentos atribuidos al Sistema Transversal Interno con los del Sistema Axial. Cada uno de los ciclos resultantes corresponde a un intervalo temporal de 100 Ka, indicando la influencia de las variaciones de la excentricidad orbital en el clima y por tanto en la sedimentación. Además de la ciclicidad identificada en relación con controles de tipo astronómico, los rasgos petrográficos de las facies carbonatadas han permitido realizar estimaciones en lo que al clima imperante durante el dearrollo de las unidades V y VI se refiere. Las texturas de los carbonatos palustres, junto con el carácter casi perenne deducido para los canales fluviales, indican que durante el tiempo de desarrollo de la unidad Vel clima imperante fue intermedio a sub-húmedo. En lo que respecta a las inferencias de paleotemperaturas, el análisis de la morfología de los cuerpos tobáceos que afloran en la unidad V apunta a un clima frío a templado, lo que concuerda con las estimaciones de temperatura realizadas a partir de la asociación faunística de micromamíferos (Minwer-Barakat, 2005) de algunos yacimientos paleontológicos situados en una zona al norte del sector estudiado. No hay evidencias que proporcionen estimaciones sobre la temperatura durante el depósito de la unidad VI, pero la abundancia de carbonatos y sus texturas petrográficas apuntan a un clima muy similar al que afectó a la unidad V. Un menor índice de exposición para los carbonatos de la unidad VI sugiere un clima ligeramente más húmedo para el intervalo de tiempo en que se desarrolla esta unidad. En cuanto al papel de la tectónica, las tasas de sedimentación estimadas para las unidades V y VI en el sector estudiado, calculadas para cada unidad en el centro y el margen, muestran una evolución que puede interpretarse como un descenso de la tasa de creación de espacio de acomodación, debido a actividad tectónica sinsedimentaria, de la unidad V a la unidad VI. El concepto de nivel de base estratigráfico (Shanley y McCabe, 1994) se usa en este trabajo para estimar las variaciones en el nivel de base a través del tiempo. Para la unidad V, se propone una situación general de nivel de base en ascenso, reflejada en depósito de las secuencias de tercer orden identificadas en el Sistema Axial y el Sistema Transversal Externo, con momentos puntuales en los que el nivel descendería, marcando los límites entre dichas secuencias. A la unidad VI se atribuye un nivel de base elevado en general. Finamente, se propone una clasificación en términos de estratigrafia secuencial para las unidades V y VI, partiendo de dos modelos pre-existentes que aplican esta técnica en cuencas continentales fluviales y lacustres. Uno de los modelos trata fundamentalmente de depósitos de naturaleza siliciclástica (Martinsen et al., 1999), mientras que el otro se centra en los sedimentos carbonatados (Alonso-Zarza, 2003). Estos modelos están basados en la relación existente entre el espacio de acomodación disponible (A) y el aporte de sedimentos (S), utilizando la relación entre ambos parámetros (ratio A/S) como un indicador de las variaciones del nivel de base. El resultado es la clasificación de la unidad V como un cortejo sedimentario de alta acomodación (HAS, high accommodation systems tract), mientras que la unidad VI encaja en la descripción de cortejos sedimentarios de baja acomodación (LAS, low accommodation systems tract). La superficie limitante de ambas unidades correspondería a un límite de secuencias, mientras que las calcretas maduras que aparecen sobre los sedimentos de la unidad VI sugieren largos períodos de exposición subaérea y escasa sedimentación. En definitiva, esta Tesis Doctoral integra los conocimientos de que se dispone hasta la fecha sobre la sedimentación siliciclástica y carbonatada de los sistemas aluviales y fluvial que aparecen en el sector central de la Cuenca de Guadix. Como resultado, se propone un contexto en términos de la estratigrafía secuencial para las unidades V y VI, con objeto de proporcionar una visión de la evolución de la sedimentación continental en la cuenca durante los últimos 3,8 Ma. Esta caracterización del paleoambiente sedimentario pretende contribuir en beneficio de la comprensión de los procesos ecológicos y geológicos que llevaron a la formación de algunos de los yacimientos paleontológicos más significativos de todo el continente europeo (Viseras et al., 2006; Arribas and Garrido, 2007; Garrido and Arribas, 2008).