Ensayo cronológico de las tobas cuaternarias del río Piedra (Cordillera Ibérica)

Preliminary chronology of the Quaternary tufas from the Piedra River (Iberian Range)

Carlos Sancho <1', Concha Arenas <1', Gonzalo Pardo <1', Marta Vázquez <1', John Hellstrom <2', José Eugenio Ortiz <3>, Trinidad Torres <3>, Edward Rhodes (4>, María Cinta Osácar(1> y Luis Auqué (1> i1' Departamento de Ciencias de la Tierra. Universidad de Zaragoza, Pedro Cerbuna 12, 50009 Zaragoza, [email protected], @unlzar.es, [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] (2) School of Earth Sciences. The Unlverslty of Melbourne. Victoria 3010, Melbourne, Australia, [email protected] (3) Laboratorio de Estratigrafía Blomolecular, Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas, Ríos Rosas 21, 28003 Madrid, [email protected], [email protected] <4> Department of Earth and Space Science. Unlverslty of California. 595 Charles Young Drive East. Los Angeles, CA 90095-1567, USA. [email protected]

ABSTRACT

A preliminary absolute chronology for the Quaternary calcareous tufa deposits from the Piedra River valley (Iberian Range, NE ) has been carried out based on U series dating, Amino Acid Racemization, Optically Stimulated Luminescence and Radiocarbon dating techniques. Although the age uncertainties of the obtained dates are substantial, four stages oftufa accumulation correlated to MIS 9, 7-6, 5 and 7 can be distinguished. The most favourable period for tufa accumulation is located around the isotopic stage 7.

Key words: Quaternary tufas, dating techniques, Piedra River, MIS 7, Iberian Range.

Geogaceta, 48 (2010), 31-34 ISSN: 0213683X

Introducción vial escalonado (sensu Arenas et al, zón litoestructural se encuentra afectado 2010) con desarrollo de dispositivos de por intensos procesos de aplanamiento La formación de tobas (sedimentos barrera-represamiento, de manera que la que culminan en el Plioceno superior. carbonatados formados a partir de agua posición de las barreras coincide con Durante el Cuaternario, el encajamiento meteórica) está asociada con la dinámi­ discontinuidades importantes en el perfil del río Piedra configuró hoces y gargan­ ca de los sistemas kársticos controlada, longitudinal del río. tas donde afloran los principales edificios a su vez, por las condiciones Este trabajo constituye un intento de tobáceos (Fig. 1). paleoambientales (Magnin et al., 1991). situar cronológicamente las tobas calizas Como consecuencia, las tobas constitu­ cuaternarias del río Piedra, en el entorno Material y metodología yen excelentes paleoindicadores del Monasterio, mediante la utilización cuaternarios (Henning et al., 1983), si combinada de diferentes métodos de Tras un análisis cartográfico y bien la utilidad paleoclimática de estos datación. De manera adicional, se realiza estratigráfico previo (Vázquez-Urbez, depósitos requiere un control cronológico una valoración del significado 2008), se seleccionaron varios aflora­ preciso. La edad de las tobas puede paleoclimático de los resultados obteni­ mientos (Arco de la Yedra, La Requijada, obtenerse mediante diferentes métodos dos. Los Bancales, Los Arcos 1, Ermita de La de datación absoluta, siendo las series de Blanca, , Cascada U/Th y el radiocarbono los más utilizados Marco geológico de la Cola de Caballo y Piscifactoría) (Viles y Goudie, 1990), aunque también (Fig. 1) para determinar la edad absoluta. se ha empleado racemización de Geológicamente, el área del Monas­ Las dataciones basadas en las series de aminoácidos (Torres et al., 2005). terio de Piedra se sitúa en la Rama Caste­ desequilibrio de U/Th se han realizado En toda la red fluvial que drena la llana de la Cordillera Ibérica. En el entor­ mediante análisis por espectrometría de Cordillera Ibérica son frecuentes las for­ no de este Parque Natural afloran calizas masas con plasma de acoplamiento maciones tobáceas cuaternarias. Concre­ y dolomías del Jurásico, arenas del inductivo (ICP-MS) (Hellstrom, 2003) en tamente, uno de los sistemas fluviales Cretácico inferior y, principalmente, cali­ la University of Melbourne. Con análisis tobáceos más espectaculares corresponde zas y dolomías- del Cretácico superior. de racemización de aminoácidos se han al río Piedra. En el entorno del Monaste­ Estas unidades mesozoicas están afecta­ calculado las edades a partir de los valo­ rio de Piedra (provincia de Zaragoza) das por pliegues y fracturas de orienta­ res de la relación entre configuraciones D (Fig. 1) los afloramientos de tobas pre­ ción ibérica. Sobre ellas se apoyan y L del ácido aspártico y glutámico en sentan un amplio reparto espacial y un discordantemente conglomerados, arenis­ ostrácodos y aplicando los algoritmos es- espesor importante (Arenas et al., 2004; cas y lutitas miocenos rellenando cubetas tablecidos por el Laboratorio de Vázquez-Urbez, 2008). El desarrollo co­ tectónicas limitadas por fracturas de Estratigrafía Biomolecular de la ETSIM rresponde, en general, a un sistema flu­ orientación NO-SE y NE-SO. Este arma­ (Madrid) (Ortiz et al., 2004). Las mués- + ftii Piedra la geoquímica del sistema, se utilizaron posteriormente racemización de aminoácidos y OSL. Para los edificios más recientes se usó radiocarbono. Las muestras analizadas mediante U/ Th (Tabla I) presentaron contaminación inicial de Th detrítico. Sin embargo, es posible realizar una corrección de las edades iniciales a partir de un valor es­ tandarizado de 3,5±3,0 de la relación 230Th/232Th para estos depósitos tobáceos. La edad del afloramiento del Monasterio de Piedra (muestra MON-Top) es 341 ± 16 ka. En los depósitos de La Requijada la edad de la muestra RS-2.2, correspon­ diente a la segunda etapa de acrecimien­ to, es 175±23 ka. Desafortunadamente, algunas muestras correspondientes a la primera etapa presentan signos de pérdi­ |.' .1 Terciario da de U por alteración. El techo del aflo­ ramiento de la Ermita (muestra ER-15) Superficies de erosión ofrece una edad de 80±1 ka. Por último, n> ^ Escarpes estructurales en una muestra del Barranco de los Arcos ^V^ Cursos fluviales (BLA-1.1) se han datado dos alícuotas (a

Q\' Valles de fondo plano y b) obteniendo edades de 255±48 y 229±35 ka. Todas las edades se presentan I Tobes calizas pleislocenas con un error de 2-sigma. Debido a la con­ Rellenos tobáceos de fondo de valle holocenos taminación inicial de Th es necesario considerar las edades propuestas como ^ Escalones tobáceos máximas. ^+„. Divisoria de aguas Por otro lado, tres muestras que con­ Jg Edificios tienen ejemplares de dos especies de ostrácodos (Herpetocypris reptans e Ilyocypris bravi), han sido datadas me­ diante racemización de aminoácidos. Las edades obtenidas para dos muestras del afloramiento de Los Bancales son 233±49 (muestra MP-A-02) y 167±37 (muestra MP-A-01) ka. Además, la edad calculada Fig. 1.- Área de estudio y cartografía de los depósitos tobáceos. de la muestra MP-A-05, correspondiente al afloramiento de La Requijada, es Fig. 1.- Study área andmapping ofthe tufaceous deposits. 148±17ka(TablaI). tras se analizaron en un cromatógrafo de pas de desarrollo durante el Pleistoceno La OSL se ha aplicado a dos muestras líquidos de altas prestaciones HPLC- (Vázquez-Urbez, 2008). Concretamente, extraídas de un canal arenoso del edificio 1100 con detector de fluorescencia. Tam­ en La Requijada se conserva un edificio de La Requijada. Las edades obtenidas bién se han datado sedimentos arenosos tobáceo de casi 75 m de espesor en el que son 231±50 (muestra MP05-04) y 199±34 mediante Luminiscencia Ópticamente Es­ se reconocen dos etapas de acrecimiento (muestra MP05-06) ka (Tabla I). El valor timulada (OSL). La tasa de dosis se obtu­ superpuestas, separadas por una profunda de la dosis equivalente corresponde a la vo en campo y la dosis fue determinada a incisión. Los depósitos de La Requijada media de seis alícuotas. Aunque los gra­ partir de la regeneración de la señal sobre conectan físicamente con los de Los Ban­ nos de cuarzo de estas muestras presentan una alícuota simple (Murray y Wintle, cales a través de la plataforma tobácea de una alta sensibilidad a la luminiscencia, 2000) en la Australian National Lugar Nuevo (Fig. 1), mientras que los de se encuentran próximas a la saturación, University. El análisis de 14C mediante Los Arcos 1, Ermita de La Blanca y Mo­ por lo que es necesario considerar las eda­ técnica AMS se ha realizado en el Labo­ nasterio de Piedra están des propuestas como mínimas. Las eda­ ratorio de Radicarbono de la University cartográficamente desconectados. Por des se presentan con un error de 1-sigma. of Zurich y en el Swiss Federal Institute otro lado, se ha detectado también otra Finalmente, en el fondo del valle y en of Technology. pulsación tobácea más reciente en el fon­ saltos de agua del río Piedra aparecen con do de valle. De cara a establecer una dife­ frecuencia acumulaciones tobáceas re­ Resultados renciación cronológica de estas etapas de cientes. En el Arco de la Yedra, la mues­ formación de tobas se utilizaron, en un tra MP-3 arroja una edad de 2680±50 El estudio de los afloramientos de primer momento, las series de desequili­ años BP mediante radiocarbono (muestra tobas calizas localizados en el valle del brio de U/Th como método de datación. MP-3). Las tobas del fondo del valle en la río Piedra permite diferenciar varias eta­ Debido a las imprecisiones derivadas de Piscifactoría del Monasterio tienen una ¡» o c) El techo del afloramiento de la o) <0 Ermita de La Blanca tiene una edad de 0) ce o % ctj 80±1 ka, que representa el final del MIS o ü I o o o.Ü S o != aj (1) o 5. ra TJ -a £3 co d) Las formaciones tobáceas locali­ 5180PDB%O |'0" | 1 o co n tn re E o tí) zadas en el fondo del valle y en casca­ -1.0 -2.0 ÚJ S 2 O o _i ni < Ú ti das del río Piedra son claramente — i — 1 H ..O O- holocenas (2680±50, 945±45 y 760±45) , * •* •* 2 £ (MIS 1). 3 ti tí A la vista de estos resultados es posi­ É fe •5 ble proponer la correlación entre los de­ 4 3 m pósitos estudiados que se plasma en la fi­ 100 5 gura 3. Se recoge, en ella, la hipótesis de 2 UJ una equivalencia temporal entre el edifi­ *ÍL 128 -> t 1 cio de Los Arcos 1 y la primera etapa de « :D 1 6 _i O sedimentación tobácea en La Requijada, i ' C) T con lo que se evidencia la necesidad de o efectuar nuevos muéstreos en ambos edi­ §, 200 CM 0- ficios. •o O Z cala global. Algunas de estas fases de 400 c • 11 u sedimentación tobácea se han detectado a 2 escala regional en la Cordillera Ibérica. 440 Fig. 2.- Distribución cronológica de las muestras datadas y relación con los estadios isotópicos Conclusiones marinos correspondientes al sondeo V28-238 (Shackleton y Opdyke, 1973). Se indican las siglas de las muestras recogidas en la tabla I y el método de datación utilizado. A pesar de las imprecisiones cronológicas existentes, parece eviden­ Fig. 2.- Chronological distribution ofdated s ampies andrelation to the marine isotope stages from core V28-238 (Shackleton y Opdyke, 1973). Samples from table I with the used dating te que las etapas diferenciadas en el method are shown. sector analizado del Sistema Ibérico co­ inciden, a grandes rasgos, con picos de frecuencia de acumulación de tobas a edad de 760±45 BP (muestra MP-1). Ade­ b) La fase principal de actividad escala peninsular (Duran, 1989) y en más, las tobas de la Cascada de la Cola de tobácea está representada por los edifi­ áreas de ambiente mediterráneo Caballo tienen una edad de 945±45 BP cios de La Requijada, Los Bancales y el (Henning et al, 1983). Estas pulsacio­ (muestra MP-2) (Tabla I). Barranco de los Arcos. Las edades osci­ nes favorables para el desarrollo lan entre 255±48 y 148±17 ka. Esta etapa tobáceo se correlacionan con los MIS Discusión incluye todo el MIS 7 y podría prolongar­ 9, 7, 5 y 1, a nivel global (Shackleton y se hasta el MIS 6. Opdyke, 1973), de características Los resultados de los diferentes méto­ dos de datación absoluta utilizados en las U/Th tobas calizas asociadas con el río Piedra Muestra U238 ng/s 230Th/238U 234U/238U 232TO238U Filad ka Rilad corregida ka plantean un grado de incertidumbre im­ ER-15 414 1,1894 2.1505 0,0053 64,99 79,67±0,95 portante. En este sentido, el abanico de KS-2.2 269 1,6544 1,7869 Ü.1264 199,04 174,71 ±22,57 edades obtenido apunta más bien hacia un BLA-l.l a 295 1,6395 1.6201 0.1624 283,11 229,32±35 BLA-1.1 b 358 1,7314 1,6456 0,2206 268,87 254,73±48,46 modelo cronológico aproximado. No obs­ MON-Top 34.1 1,4914 1,4150 0,0345 424.79 340,72±15,64 tante, los resultados permiten algunas asignaciones cronológicas con referencia Luminiscencia Ópticamente Estimulada Racemización de aminoáeidos a los estadios isotópicos marinos (MIS) Muestra Dosis Gy Tasa de dosis mGy/a Edad ka Muestra Edad ka MP-A-05 148±17 (Fig. 2): MP05-06 263±43 1.32±0,06 199±34 MP05-04 369±77 1.60±0.08 231±50 MP-A-OI 167±37 a) Aunque sólo se dispone de una MP-A-02 233±49 muestra datada (341±16 ka), el desarrollo Radiocarbono del afloramiento localizado al norte del Muestra Edad años BP Edad calibrada MP-3 (carbón) 268O±50 85l±39BC propio Monasterio de Piedra parece que Tabla I.- Datos cronológicos. MP-2 (gasterópodos) 945±45 1099±S1 AD tuvo lugar durante el MIS 9. MP-I (cartón) 760±45 1257±32 AÜ Table I.- Chronological data. M| cen los comentarios aportados por J.J. S Arco de la Yedra :|L l-MP-8 1 _ Cala de Cabailo Duran y B. Valero. *" J-MP-3 y Piscifactoría MIS Referencias 2+3+4 Arenas, C, Auqué, L.E, Elias, M.J., Lon­ gares, LA., Osácar, M.C., Pardo, G, Peña, J.L., Sancho, C. y Vázquez, M. MIS 5 (2004). En: Itinerarios Geológicos por Aragón (F. Colombo, C.L. Liesa, G. Meléndez, A. Pocoví, C. Sancho y A.R. Ermita La Blanca Soria, Eds.). Geo-Guías, 1, 11-32. So­ La Requijada ciedad Geológica de España. Arenas, C, Vázquez, M., Pardo, G y San­ cho, C. (2010). En: Carbonates in Con­ £ÉÉ tinental Settings (A.M. Alonso y L.H. MP-A-01 MP-A-02 Tanner, Eds.). Developments in Sedi­ mento logy, 61, 133-175. Elsevier. Duran, J.J. (1989). En: El karst en España Los Bancales (J.J. Duran y J. Martínez, Eds.). Mono­ grafía Sociedad Española de Geomor- MIS fología, 4, 243-256. 6 + 7 Hellstrom, J. (2003). Journal ofAnalyti- cal Atomic Spectrometry, 18, 1346- 1351. Henning, G.J., Gran, R. y Brunnacker, K. (1983). Quaternary Research, 20, 1- 29. Magnin, F, Guendon, J.L., Vaudour, J. y Martin, Ph. (1991). 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Quaternary International 135, pal correspondiente al MIS 7 se 21-33. adentraría hasta el MIS6, de manera que Este trabajo constituye una contribu­ Vázquez-Urbez, M. (2008). Caracteri­ se plantea la hipótesis de que las condi­ ción de los Proyectos REN2002-03575/ zación y significado ambiental de de­ ciones ambientales a escala regional CLI y CGL2006-05063/BTE financia­ pósitos tobáceos neógenos en la durante este estadio isotópico fueran dos por el Ministerio de Ciencia y Tec­ Cuenca del . Comparación con más favorables que a nivel global. En nología y fondos FEDER y de los Gru­ ambientes cuaternarios. Tesis Docto­ cualquier caso, resulta necesario seguir pos de Investigación Análisis de Cuen­ ral, Univ. de Zaragoza, 476 p. http:// insistiendo en la propuesta de un mode­ cas Sedimentarias Continentales y zaguan.unizar.es/record/2057. lo cronológico preciso para las forma­ PaleoQ del Gobierno de Aragón-Univer­ Viles, HA. y Goudie, A.S. (1990). Pro­ ciones tobáceas del valle del río Piedra. sidad de Zaragoza. Los autores agrade­ gres in Physical Geography, 14,19-41.