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El relleno de paleodolinas en la cuenca del Ebro y sus posiblesaportaciones a la evolución geodinámica y ambiental durante el

Pleistoceno

The sedimentary filling of palaeodolines in the Ebro Basin: possible contributions to the geodynamic andpalaeoenvironmental evolution during the Pleistocene

Aránzazu Luzón, Antonio Pérez, Mª Asunción Soriano, Héctor Gil, Alfonso Yuste y Andrés Pocoví

Departamento de Ciencias de la Tierra. Fac.Ciencias. Universidad de Zaragoza. Pedro Cerbuna 12. 50009 Zaragoza. aluzon@unizar.es, anperez@unizar.es,asuncion@unizar.es, HECGIL@terra.es, alfon@unizar.es, apocovi@unizar.es

ABSTRACT

The study of the detrital sediments in the Ebro river terraces near Zaragoza has demonstrated that inthis area karst is not only an active phenomenon at present but also during the Pleistocene. The Ebro Riversystem had mainly braided features related to a general high water availability and was affected by thedevelopment of dolines. The analysis of dolines filling shows synsedimentary deformation linked to dissolutionprocesses but probably also to tectonics. The preliminary mineralogical study reveals the existence ofsome differences depending on the terrace age and also its own potential in palaeoenvironmental andsource area studies.

Key words: Paleodolines, karst, synsedimentary deformations, Sedimentology, Ebro Basin.

Geogaceta, 48 (2010), 11-14 Fecha de recepción: 15 de febrero de 2010ISSN: 0213-683X Fecha de revisión: 21 de abril de 2010

Fecha de aceptación: 28 de mayo de 2010

Introducción

El karst es uno de los fenómenosgeológicos tomados en consideración enla actualidad en los planes de ordenacióndel territorio. El área de Zaragoza, en elsector central de la Cuenca del Ebro (Fig.1), es una de las más afectadas por esteproceso en España debido principalmentea sus características geológicas, ya que elsustrato lo constituyen materialesevaporíticos miocenos cubiertos local-mente por depósitos detríticos fluviales yde glacis cuaternarios. En esta zona exis-te una densa red de dolinas que, tal ycomo demuestra la comparación de foto-grafías aéreas de diferentes años o los da-ños que se generan en edificaciones einfraestructuras recientes (Soriano ySimón, 2002; Guerrero et al., 2004;Simón et al., 2008), han sido activas du-rante las últimas décadas. Además, exis-ten evidencias en el registro geológico deque el proceso de karstificación fue igual-mente activo durante el Pleistoceno, almenos durante algunos episodios.

En los últimos años el karst y las for-mas kársticas que existen en la zona hansido abordados desde diferentes puntosde vista (Soriano y Simón, 1995;

Gutiérrez et al., 2008, Pueyo et al., 2009),pero no ha sido sino recientemente que elrelleno de paleodolinas del sector centralde la cuenca del Ebro está siendo estudia-do desde la perspectiva específica de laEstratigrafía y la Sedimentología. Ello hapermitido caracterizar el dispositivosedimentario que representan los materia-les afectados por la génesis de dolinas yel modelo de evolución y relleno de lasmismas (Luzón et al., 2008), pero, ade-más, muestra su potencial desde otrospuntos de vista como el geodinámico o elpaleoambiental-paleoclimático.

En este trabajo se muestran los resul-tados obtenidos hasta la fecha a partir delestudio estratigráfico-sedimentológico deafloramientos considerados terrazas me-dias del río Ebro (Soriano, 1990) en losalrededores de Zaragoza. El estudiopluridisciplinar de estos afloramientos yde otros más antiguos (terrazas altas deSoriano, 1990) permite plantear nuevasvías y perspectivas de estudio. Tal es elcaso de la posible aplicación de estudiosmineralógicos para precisar cuestiones decarácter paleoclimático o de proceden-cias, o el estudio detallado de estructuras

Fig. 1.- Situacióngeológica de la zona de

estudio.

Fig. 1.- Geologicalsetting of the studied

area.

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sedimentarias de deformación y su posi-ble relación con fenómenos kársticos y/ode origen sísmico.

Caracterización sedimentológica delrelleno de paleodolinas: situaciónactual y nuevas perspectivas

Los afloramientos objeto de estudiose corresponden con frentes de canteraen las que en la actualidad se extraen ári-dos; se encuentran ubicados en su mayo-ría en las terrazas T3 y T4, situadas aunos 30 y 60 m de altura relativa sobre elcauce del río Ebro (Soriano, 1990). Do-minan las gravas silíceas y carbonatadas,generalmente granosostenidas, que sedisponen en cuerpos de alta extensión la-teral (decenas de metros) y potencia mé-trica. Se trata de cuerpos generalmentetabulares en los que domina la estratifi-cación horizontal (alternancia de se-cuencias grava-gravilla) aunque local-mente son frecuentes las morfologíascanaliformes con estratificación cruza-da. Las gravas intercalan niveles areno-sos tabulares-cuneiformes de menor ex-tensión que presentan diversas estructu-ras sedimentarias como estratificacióncruzada en surco y planar, laminaciónhorizontal, o laminación cruzada. Lomás llamativo de estos afloramientos esla presencia frecuente de niveles delutitas que, en su mayoría, muestran mor-fología lenticular o «en cubeta». Además,las gravas asociadas a estos niveles pre-sentan generalmente una estructura inter-na desorganizada. El estudiosedimentológico de estos materiales serealiza aplicando la metodología pro-puesta por Miall (1978, 1996) y se hanidentificado hasta la fecha siete elemen-tos arquitectónicos: barras de grava (GB),canales de grava (CH), formas del lecho

arenosas (SB), lóbulos de grava (GL),gravas y arenas desorganizadas deposita-das en relación con procesosgravitacionales (SG y SGS) y lutitas (FF).Los tres primeros elementos son los másfrecuentes y permiten proponer un mode-lo de sedimentación de sistema fluvialtipo braided dominado por gravas con ca-nales someros y barras de bajo relieve enel que existió alta disponibilidad de agua(Fig. 2). El resto de elementos, que se haninterpretado como asociados a la génesisy relleno de paleodolinas (Luzón et al.,2008), se encuentran lateralmente rela-cionados entre sí: los depósitos lutíticosen cubeta (FF) representan el principal re-lleno y pasan lateralmente a facies de gra-vas y arenas desorganizadas (SG y SGS)o a lóbulos de grava (GL) que dibujanabanicos de capas e incluso discordanciasprogresivas, y marcan los bordes de lasdolinas. Estas últimas se desarrollaroncomo resultado de la génesis de colapsospor disolución del sustrato evaporítico sibien la arquitectura estratigráfica de surelleno evidencia que tras la creación delhueco se produjo una ampliación del mis-mo en sucesivas etapas. De este modo, lasfacies de gravas y arenas desorganizadasestán asociadas al relleno inicial de loscolapsos kársticos por material fluvialpreviamente depositado y afectado por ladisolución del subsuelo, pero las discor-dancias progresivas evidencian que la de-formación por disolución se mantuvo du-rante toda la fase de relleno. Laspaleodolinas se encuentran habitualmen-te fosilizadas por gravas y arenas no afec-tadas por deformación que marcan el fi-nal del proceso en ese punto (Fig. 2). Lasdataciones realizadas por OSL hasta lafecha en las terrazas medias (Luzón et al.,2008) confirman que se depositaron en elPleistoceno superior.

Por otra parte, el estudio del rellenosedimentario de las paleodolinas ha pues-to de manifiesto la existencia de diversastexturas y estructuras de deformación(Fig 3) no sólo representadas en las terra-zas medias sino también en depósitos másantiguos. Por un lado, y como se ha co-mentado con anterioridad, se desarrollandepósitos de gravedad que en general he-mos relacionado con la pérdida desustrato y el retrabajamiento de materialdetrítico previamente depositado. Tal esel caso de los elementos arquitéctonicosSG (Fig. 3A) y SGS. Por otro lado losabanicos de capas y las discordanciasprogresivas (Fig. 3B) marcan la existen-cia de deformación sinsedimentaria, aligual que las numerosas fallas, con com-ponente normal e inversa, que afectan alas facies fluviales y que a menudo estánfosilizadas.

Pero analizando los rellenos de las de-presiones con más detalle se observa queexisten otras estructuras de deformaciónde pequeña escala. Son frecuentes las fa-cies de arenas con laminaciónconvolucionada (Fig. 3C) o las gravasafectadas por pequeños slumps en el bor-de de las dolinas, pero también las estruc-turas de licuefacción y las microfallas ymicropliegues afectando a arenas y lutitas(Fig. 3D y E). Estas estructuras pudierongenerarse en relación con los movimien-tos del subsuelo debidos al proceso de di-solución y subsidencia, si bien el hechode que se encuentren estructuras de de-formación afectando igualmente a depó-sitos fluviales no colapsados (Figs. 3F y3G) permite plantear que su génesis po-dría haber estado igualmente relacionadacon la existencia de movimientossísmicos de origen tectónico que, a su vezpudieran ser la causa inductora de los co-lapsos, eso sí, sobre un sustrato muy afec-

Fig. 2.-Modelo de sedimentación esquemático (modificado de Luzón et al., 2008) propuesto para las terrazas medias del río Ebro en las proximi-dades de Zaragoza con las gravas fluviales cuaternarias sobre los materiales evaporíticos terciarios. En el bloque A se observa el desarrollo de

dolinas en relación con las zonas fluviales. En el bloque B se muestra la misma dolina fosilizada debido a la estabilización del proceso.

Fig. 2.- Schematic sedimentation model (modified from Luzón et al., 2008) proposed for the middle terraces of the Ebro river near Zaragoza withfluvial Quaternary gravels covering Tertiary evaporites. Sketch A shows the development of dolines in fluvial areas whereas sketch B shows the

palaeodoline fossilized due to the stabilization of the karst process.

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El relleno de paleodolinas: posibles aportaciones a la evolución geodinámica y ambiental del Pleistoceno

Fig. 3.-Texturas y estructuras en los depósitos estudiados que evidencian deformación. A) Facies SG; nótese el eje vertical de los clastos. B) Aba-nico de capas afectando a capas de gravas y arenas en el borde de un colapso. C) Laminación convolucionada en arenas y limos. D) Microfallas.

E) Estructuras de licuefacción. F) Pequeño colapso de gravas relacionado con el desarrollo de una falla en el nivel infrayacente (arenas). G)Estructuras de escape de fluidos. A a E se encuentran en el relleno de las paleodolinas mientras que F y G se encuentran en los depósitos fluviales

no afectados por grandes colapsos.

Fig. 3.- Textures and structures in the studied deposits which evidence deformation. A) Facies SG; note the vertical axis of the clasts. B) Progressiveunconformity affecting gravels and sands in a collapse border. C) Convolute lamination in sands and silts. D) Microfaults. E) Liquefaction

structures. F) Gravel collapse related to a fault affecting sands. G) A to E are located inside palaeodolines whereas and G are in fluvial deposits notaffected by big collapses.

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tado por disolución dadas sus caracterís-ticas. En este sentido, la existencia dediscordancias angulares de amplia exten-sión dentro de una misma terraza podríaavalar el hecho de que, independiente-mente del proceso de disolución kárstica,hayan existido movimientos tectónicosdurante el Pleistoceno. Por el momento,nuestro estudio se encuentra en una fasemuy preliminar en relación a este punto,pero se ha comenzado a realizar un inven-tario de estructuras de deformación aten-diendo al tipo, material afectado y distan-cia con respecto a zonas de colapso. Asi-mismo se está realizando un estudiosistematizado de las fallas presentes conel fin de determinar su posible relacióncon la tectónica regional.

Otro de los aspectos interesantes enel estudio de las paleodolinas, es que és-tas actuaron como pequeñas lagunas ad-yacentes al sistema fluvial y ello ha per-mitido la conservación de depósitoslutíticos a pesar de la migración de cana-les y erosión de áreas de inundación quecaracterizaron a un sistema como el quenos ocupa. El análisis mineralógico pre-liminar de estos materiales evidencia laexistencia de cambios verticales en lamineralogía de muestra total de los re-llenos y la presencia de distintos tipos defilosilicatos. Los filosilicatos se originanfundamentalmente por transformación oalteración de otras fases silicatadas pre-vias o por precipitación directa a partirde iones en solución. Sea cual sea su ori-gen, existe una relación entre el tipo,composición y cristalinidad de unfilosilicato y las condiciones ambienta-les en las que se originó. Es evidente, portanto, la importancia que tiene la identi-ficación y caracterización precisa de losfilosilicatos que constituyen las fraccio-nes finas para la obtención de datospaleoambientales. Asimimo, a falta deotros estudios como la caracterizaciónde minerales pesados en arenas, el estu-dio de los filosilicatos detríticos puedeaportar información sobre la proceden-

cia de los materiales. Nuestros datosmuestran un claro predominio de illitasobre el resto de filosilicatos presentesque incluyen clori ta, caolinita,esmectita, sepiolita y paligorskita. Lasunidades geológicas que constituyen elárea fuente de este sistema (C. Ibérica yPirineos) incluyen todos estos minera-les, si bien, y tal y como se deduce delestudio por microscopía electrónica debarrido, algunos de ellos (paligorskita ysepiolita) podrían ser en algunos casosneoformados. Estos últimos pueden pro-porcionar información directa de lascondiciones físico-químicas prevale-cientes en las pequeñas lagunas en lasque se generaron. Asimismo, si se com-paran los datos mineralógicos de relle-nos de paleodolinas de las terrazas me-dias con los de las más antiguas se ob-serva que, a pesar de que la asociaciónmineralógica de muestra global no varíaconsiderablemente, sí lo hace la asocia-ción de minerales de la arcilla, existien-do, por ejemplo, mayor presencia deesmectita en las terrazas altas y menorcontenido en caolinita, que está bien re-presentada en las medias. Incluso aten-diendo exclusivamente a la muestra glo-bal existen claras diferencias entre terra-zas en lo que se refiere a los contenidosrelativos entre distintos minerales y portanto en las covarianzas.

Conclusiones

Los depósitos fluviales de las terrazasmedias del río Ebro se depositaron en unsistema braided conglomerático con altadisponibilidad de agua durante elPleistoceno. El sistema se vio afectadopor la existencia de dolinas debido a ladisolución del sustrato evaporíticoinfrayacente y al desarrollo de colapsos.Las estructuras de deformación y las dis-cordancias angulares observadas sugie-ren, que a pesar de la indudable influen-cia del karst en el proceso, la actividadsísmica pudo jugar un papel importante.

El estudio mineralógico preliminar evi-dencia diferencias en las asociaciones deminerales entre distintos niveles de terra-za que sin duda tendrán un reflejo en lapropuesta de modelos paleogeográficosy/o paleoambientales para el Pleistocenoen esta zona.

Agradecimientos

Este trabajo ha sido financiado por losproyectos PI 030/08 del Gobierno deAragón, GA-LC-026/2009 del Gobiernode Aragón-Caixa y de la Universidad deZaragoza UZ 2008-CIE-21.

Referencias

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