Análisis paleoambiental de depósitos turbosos holocenos en el sector central del litoral suratlántico español Palaeoenvironmental analysis of Holocene peaty deposit in the central sector of the South Atlantic Spanish littoral M. Abad1*, A. F. Muñoz2, F. Ruiz1, J. Rodríguez-Vidal1, L. M. Cáceres1, M. Pozo3, M. I. Carretero4, N. López-González5, E. Font6, F. Gomez7 y A. Toscano1 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Dpto. Geodinámica y Paleontología, Facultad de Ciencias Experimentales, Universidad de Huelva, 21071 Huelva. E-mail:
[email protected] Dpto. Biología Ambiental y Salud Pública, Facultad de Ciencias Experimentales, Universidad de Huelva 21071 Huelva Dpto. Geología y Geoquímica, Facultad de Ciencias, Universidad Autónoma de Madrid, 28049 Madrid Dpto. Cristalografía, Mineralogía y Química Agrícola, Facultad de Química, Universidad de Sevilla, 41012 Sevilla Instituto Español de Oceanografía, Centro Oceanográfico de Málaga, Puerto Pesquero s/n, 29640 Fuengirola, Málaga Instituto Dom Luís, Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal Dpto. Historia I, Facultad de Humanidades, Universidad de Huelva 21071 Huelva
Resumen: El análisis pluridisciplinar de un perfil costero situado en la costa occidental del Parque Nacional de Doñana (Suroeste de España) ha permitido reconstruir sus cambios paleoambientales durante el Holoceno tardío, con una transición inicial desde marisma salobre a laguna de agua dulce, acompañada de un enfriamiento climático registrado mediante la aparición de vegetación esteparia, y un paso posterior a turbera por la ausencia de drenaje debido al cierre de la conexión marina. El final de esta secuencia coincide con los primeros tsunamis históricos de la región (218-209 a.C) y el inicio de una fase de progradación costera. Un evento erosivo posterior y una subsecuente invasión marina ocasionaron la exposición y colonización de las arcillas basales por bivalvos perforantes Barnea candida. Este sector de la playa habría permanecido invadido por el mar durante al menos 4 años de acuerdo con la longitud y densidad de aparición de las perforaciones de los ejemplares de B. candida. Una última fase de progradación litoral produjo que estos depósitos fuesen cubiertos por facies arenosas de playa hasta su exposición reciente por acción de las tormentas invernales. Palabras clave: Turba, Holoceno, Parque Nacional de Doñana, SO España.
Abstract: The multidisciplinary analysis of a peaty coastal outcrop located in the western coast of Doñana National Park (Southeastern Spain) has allowed the reconstruction of palaeoenvironmental changes during the Late Holocene, with an initial transition from brackish marsh to freshwater lagoon together with a climatic cooling recorded by the appearance of steppe vegetation, and a subsequent evolution to a peatland by the absence of drainage due to the closure of marine connection. The end of this sequence coincides with the first historical tsunami studied in the region (218-209 BC), and the beginning of a new coastal progradation phase. A later erosive event and the subsequent marine invasion led the colonization of the exposed basal clay by boring bivalves Barnea candida. This coastal sector would have been submerged for at least 4 year according to the length and occurrence density of the B. candida perforations. During a final stage of coastal progradation these deposits were covered by sandy beach facies until its recent exposure due to the action of winter storms. Key words: Peat, Holocene, Doñana National Park, SW Spain.
INTRODUCCIÓN La evolución paleoambiental holocena del Parque Nacional de Doñana y su entorno ha sido objeto de numerosas investigaciones en los últimos 25 años. En el sector litoral cercano al Parque diversos estudios han puesto de manifiesto la presencia e importancia de las turberas como indicadores paleoambientales durante el Pleistoceno y Holoceno (p.e. Morales-Molino et al., 2011).Sin embargo, los estudios directos sobre el litoral
del propio Parque son menos abundantes y se restringen principalmente a la evolución de la flecha de Doñana. El principal objetivo de este trabajo es determinar la evolución paleoambiental de una parte de los depósitos litorales de este espacio protegido. MATERIAL Y MÉTODOS Se ha realizado un análisis pluridisciplinar de un perfil (70 cm) excavado por las tormentas invernales de
2010 en el extremo occidental del Parque Nacional de Doñana, próximo a la localidad de Matalascañas (Fig. 1). En una primera fase de campo, se determinaron las distintas facies presentes (FA-1 a FA-3) y se seleccionaron cuatro muestras representativas (DN-4 a DN-1, de muro a techo). En una segunda fase, se procedió al estudio textural y mineralógico, con el tamizado de la fracción arenosa, el análisis de la fracción inferior a 63μm mediante Sedigraph III 5120 y la determinación de la mineralogía total y de arcillas mediante difracción de rayos X. El análisis micropaleontológico incluyó el estudio taxonómico y cuantitativo de polen (500 granos/muestra) y diatomeas (500 ejemplares/muestra). La revisión de posibles foraminíferos u ostrácodos no aportó especímenes de ambos grupos. Además, se han analizado los restos macroscópicos de FA-2. Finalmente, se han datado tanto la muestra superior (DN-1) como algunos ejemplares de Barnea candida obtenidos en el techo de la facies FA-3. Estas dataciones se han realizado en el Centro Nacional de Aceleradores de Sevilla (CNA).
todo el perfil. Dominan las Chenopodiaceae (Fig. 2), típicas de marisma con aporte de agua salada. Durante el depósito de FA-1, la vegetación del entorno estaría constituida por olivos (Olea europea), encinas (Quercus) y pinos (Pinus). La escasa abundancia de polen podría explicarse por la baja producción polínica de las comunidades de marisma y por la peor conservación del polen en estos medios (Stevenson, 1985; Fernández-Illescas et al., 2010).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN Análisis de facies y polínico FA-1 (limo arcilloso). Ocupa los 15 cm inferiores del perfil y se caracteriza por la presencia de limos arcillosos grises (limo: 75-80%; arcilla: 11-18%) con bajos porcentajes de arena (6-8%). La mineralogía total está dominada por filosilicatos (55-58%), con menores proporciones de cuarzo (23-25%), plagioclasa (7-9%) y pirita (6-8%). Esmectita (44-47%) e illita (40-48%) son los principales componentes de la fracción arcillosa. A techo, esta facies presenta un gran número de perforaciones circulares en sección ecuatorial (Gastrochaenolites), ocupadas por numerosos ejemplares del bivalvo Barnea candida en posición natural. FA-2 (turba). Esta facies está caracterizada por la presencia de numerosos restos vegetales dentro de una matriz limosa negra (limo: 71-74%; arcilla: 12-16%), con mayores porcentajes de arena (12-13%) que FA-1. La mineralogía total del tramo inferior (muestra DN-2) es similar a la indicada para FA-1, en tanto que el contenido en cuarzo aumenta (36%) en la parte superior. En esta facies, la mineralogía de arcillas está dominada por la illita (>50%). FA-3 (arena media y fina). Presenta una base erosiva dispuesta sobre FA-2 y está constituida por arenas finas a medias amarillentas, ricas en cuarzo y feldespatos, con escaso contenido limo-arcilloso. Por otro lado, se han identificado un total de 33 tipos polínicos en las 4 muestras analizadas. FA-1 presenta una acusada escasez polínica (100.000 individuos/mg). Los altos porcentajes de Pseudostaurosira brevistriata, así como la disminución de U. capitata, indicarían una sedimentación en una laguna de agua dulce de escasa profundidad (Round y Bukhtiyarova, 1996). En las muestras superiores de FA-2, las diatomeas son escasas (40.000 individuos/mg), debido probablemente a los procesos de turbidificación (Leira, 1998). La abundancia de U. capitata en la muestra DN-2 reafirmaría la frecuencia de helófitos durante el depósito de estos materiales.
Cyclotella meneghiniana Kütz. DN2 Epithemia turgida (Ehrenb.) Kütz.
DN3 DN4
Pinnularia sp. Navicula radiosa Kütz. Diploneis bombus Ehrenb. Nitzschia sp. Melosira varians C.Agardh Diploneis sp. Eunotia bilunaris (Ehrenb.) Mills Lemnicola hungarica (Grunow) Round & Basson Cymbella affinis Kütz.
FIGURA 4. Porcentajes de diatomeas en las muestras seleccionadas. Percentage 0
5
10
15
20
25
30
35
Cronología de los depósitos
Typha sp. Poaceae Chenopodiaceae Cyperaceae Quercus sp. Olea europaea L. Pinus sp. Sparganium sp. Erica sp. Salix sp. Inualeae Juniperus sp. Lamiaceae Fraxinus-Phillyrea
DN1 DN2
La edad calibrada del nivel superior de FA-2 (muestra DN-1), muy próximo al tránsito erosivo a FA3, indica una edad de 390-200 años a.C. para estos materiales. En contraposición, los ejemplares de Barnea candida son subactuales o actuales (edad convencional no calibrada: -667+34 años BP)
Rumex sp. Urtica membranacea Poir. Ranunculus sp. Fabaceae
Marco paleogeográfico, facies y eventos
Hypericum sp. Artemisia sp. Pistacia sp. Apiaceae Chamaerops humilis L.
Se propone la siguiente evolución paleogeográfica de este sector durante el Holoceno superior:
Plantago sp. Liliaceae Echium sp. Myrtus communis L. Liguliflorae
FIGURA 3. Porcentaje de polen de la facies FA-2.
En las muestras superiores de FA-2, las diatomeas son escasas (40.000 individuos/mg), debido probablemente a los procesos de turbidificación (Leira, 1998). La abundancia de U. capitata en la muestra DN-
• Fase 1 (DN-4). Este sector estaría ocupado por marismas con aporte de agua salada y un amplio desarrollo de Chenopodiaceae. Su entorno presentaría una vegetación que se encuentra actualmente en una parte significativa del Parque Nacional de Doñana, donde los bosques de la asociación Oleo sylvestrisQuercetum suberis constituirían su clímax. La abundancia de polen de Pinus sp. confirmaría el carácter de acompañante habitual de esta especie en estos bosques o, al menos, constataría la existencia de
pinares en los trenes de dunas móviles cercanos a la zona (Allier, 1977). • Fase 2 (DN-3). Se produce el tránsito hacia una laguna somera de agua dulce, con desarrollo de helófitos (Typha, Sparganium) en las zonas más profundas. La abundancia de Chenopodiaceae, Ephedra y Artemisia parece indicar un enfriamiento climático, ya que constituirían una vegetación esteparia (Menéndez Amor y Florschütz, 1963). • Fase 3 (DN-1 y DN-2). El espectro polínico y los elementos macroscópicos apuntan a la existencia de lagunas permanentes de agua dulce, donde prosperarían las comunidades de helófitos, con abundancia de eneas (Typha) y probablemente de carrizo (Phragmites australis). Los bosques próximos estarían constituidos por fresnedas (Fraxinus, Salix), entre otros. Esta reconstrucción es similar a la efectuada por Stevenson (1985) en la cercana Laguna de las Madres, con formación de turberas por ausencia de drenaje debido al cierre de la conexión marina por el avance de frentes dunares. • Fase 4 (FA-3). La evolución de la turbera finaliza hacia el siglo III a.C., con la implantación posterior de sistemas de dunas (FA-3) sobre los espacios lagunares previos. La edad de este brusco cambio coincide con el tsunami histórico que acaeció entre los años 218 y el 209 a.C., (Rodríguez-Vidal et al., 2011) en tanto que la progradación posterior coincidiría con el inicio de la fase regional H3 de Dabrio et al. (1999). • Fase 5 (colonización de FA-1). La edad de los ejemplares de B. candida y su aparición como consecuencia de tormentas invernales sugieren que la colonización de FA-1 vino precedida de un evento erosivo que expuso las arcillas inferiores, ya ligeramente litificadas, y el perfil estudiado en los últimos siglos. Este sector de la playa habría permanecido invadido por el mar durante, al menos, 4 años, de acuerdo con la longitud y densidad de los ejemplares de B. candida (Pinn et al., 2005). CONCLUSIONES Un evento erosivo reciente ha permitido realizar un análisis pluridisciplinar del sustrato sobre el que se asientan los sistemas dunares del NO del Parque Nacional de Doñana. Se han distinguido tres facies, cuyo registro micropaleontológico denota una progresiva restricción del medio desde una marisma salada hasta una turbera, con una posterior implantación de sistemas dunares y una invasión marina temporal. Algunos de estos cambios pueden estar relacionados con tsunamis históricos y etapas de progradación costera.
AGRADECIMIENTOS Este trabajo ha sido financiado con los siguientes proyectos: MICIIN-FEDER (CGL2010-15810/BTE), FCT (PTDC/CTE-GIX/110205/2009), Excelencia de la Junta de Andalucía financiado con fondos europeos FEDER (SEJ-4770) y contrato de investigación postdoctoral JDC (P.N. I+D+i 2008-2011). REFERENCIAS Allier, C. (1977): La végétation psammophile du litoral de la Réserve Biologique de Doñana. Monografías ICONA, 18, 131-157. De las Heras, M.A. (2007): Estudio de flora y vegetación del oeste del entorno de Doñana. Ed. Universidad de Huelva. Fernández-Illescas, F., Nieva, F. J.J., Silva, I., Tormo, R. and Muñoz, A.M. (2010): Pollen production of Chenopodiaceae species at habitat and landscape scale in Mediterranean salt marshes: An ecological and phenological study. Review of Palaeobotany and Palynology, 161, 127-136. Leira, M. (1998): Preservación de diatomeas en sedimentos turbosos. Cadernos de Laboratorio Xeoloxico de Laxe, 23, 225-236. Menéndez Amor, J. et Florschütz, F. (1963): Sur les elements steppiques dans la végétation quaternaire de l’Espagne. Boletín de la Real Sociedad Española de Historia Natural, 61, 121-133. Morales-Molino, C., Postigo-Mijarra, J.M., GarcíaAntón, M. and Zazo, C. (2011): Vegetation and environmental conditions in the Doñana Natural Park coastal area (SW Iberia) at the beginning of the last glacial cycle. Quaternary Research, 75, 205-212. Pinn, E.H., Richardson, C.A., Thompson, R.C. and Hawkins, S.J. (2005): Burrow morphology, biometry, age and growth of piddocks (Mollusca: Bivalvia: Pholadidae) on the Routh coast of England. Marine Biology, 147: 943-953. Rodríguez-Vidal, J., Ruiz, F., Cáceres, L.M., Abad, M., González-Regalado, M.L., Pozo, M., Carretero, M.I., Monge Soares, A.M., Gómez Toscano, F. (2011): Geomarkers of the 218−209 BC Atlantic tsunami in the Roman Lacus Ligustinus (SW Spain): A palaeogeographical approach. Quaternary International, 242, 201-212. Round, F.E. and Bukhtiyarova, L. (1996): Epipsammic diatoms-communities of British rivers. Diatom Research, 11, 363-372. Stevenson, A.C. (1985): Studies in the Vegetational History of SW Spain. II. Palynological investigations at Laguna de Las Madres, SW Spain. Journal of Biogeography, 12, 293-314.
ANÁLISIS PALEOAMBIENTAL DE DEPÓSITOS TURBOSOS HOLOCENOS EN EL SECTOR CENTRAL DEL LITORAL SURATLÁNTICO ESPAÑOL M. Abad 1, A.F. Muñoz2, F. Ruiz 1, J. Rodríguez-Vidal1, L.M. Cáceres1, M. Pozo3, M.I. Carretero4, N. López-González5 E. Font6, F. Gómez 7, A. Toscano1 E-mail:
[email protected]
VII Congreso Geológico de España (2012-Oviedo)
INTRODUCCIÓN Y LOCALIZACIÓN
METODOLOGÍA
En el sector litoral cercano al Parque Nacional de Doñana diversos estudios han puesto de manifiesto la presencia e importancia de las turberas como indicadores paleoambientales durante el Pleistoceno y Holoceno. Sin embargo, los estudios directos sobre el litoral del propio Parque son menos abundantes y se restringen principalmente a la evolución de la flecha de Doñana. El objetivo de este trabajo es determinar la evolución paleoambiental de una parte de los depósitos litorales de este espacio protegido.
Se ha realizado un análisis pluridisciplinar de un perfil (70 cm) excavado por las tormentas invernales de 2010 en el extremo occidental del P.N. de Doñana (Fig. 1). Se determinaron las distintas facies presentes (FA-1 a FA-3) y se seleccionaron cuatro muestras representativas (DN-4 a DN1). En laboratorio se procedió al estudio textural y mineralógico total y de arcillas. El análisis micropaleontológico incluyó el estudio taxonómico y cuantitativo de polen (500 granos/muestra) y diatomeas (500 ejemplares/muestra). Se identificaron un total de 33 tipos polínicos y 17 formas de diatomeas en las muestras analizadas. Se han datado la muestra superior (DN-1) y algunos ejemplares de Barnea candida del techo de la facies FA-3 en el C.N.A. de Sevilla (Fig. 2).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN Análisis de facies y polínico FA-1 (limo arcilloso). Ocupa los 15 cm inferiores del perfil y se caracteriza por la presencia de limos arcillosos grises ligeramente arenosos. La mineralogía total está dominada por filosilicatos, con menores proporciones de cuarzo, plagioclasa y pirita. Esmectita e illita son los principales componentes de la fracción arcillosa. A techo, esta facies presenta un gran número de perforaciones circulares en sección ecuatorial (Gastrochaenolites), ocupadas por numerosos ejemplares del bivalvo Barnea candida en posición natural.
FA-3
Presenta una acusada escasez polínica (100.000 individuos/mg). Los altos porcentajes de Pseudostaurosira brevistriata, así como la disminución de U. capitata, indicarían sedimentación en una laguna de agua dulce de escasa profundidad. FA-2 (turba). Esta facies está caracterizada por la presencia de numerosos restos vegetales dentro de una matriz limosa negra, con porcentajes de arena que FA-1. La mineralogía total del tramo inferior (muestra DN-2) es similar a la indicada para FA-1 pero el contenido en cuarzo aumenta en la parte superior. La mineralogía de arcillas está dominada por la illita. Se han identificado 4 tipos de estructuras macroscópicas en las muestras de turba: utrículos y cápsulas de Carex (Fig. 4), aquenios de Eleocharis palustris, semillas correspondientes a alguna especie de Poeaceae de la subfamilia Panicoideae y esporangios de helechos con anillo de dehiscencia.
FA-2
FA-1
FA-2
FA-1
FIGURA 3. Porcentaje de polen y diatomeas en las FA-1 y FA-2 (arriba). Abundancia relativa de diatomeas y polen en las diferentes muestras (abajo). DNI-4 y DNI-3 en FA-1 DNI-2 y DNI-1 en FA-2 FA-2
FA-2
FA-1
FA-1
FA-3 (arena media y fina). Presenta una base erosiva dispuesta sobre FA-2 y está constituida por arenas finas a medias amarillentas, ricas en cuarzo y feldespatos, con escaso contenido limo-arcilloso. a)
b)
c)
d)
e)
f)
l) g)
h)
i)
j)
k) m)
Polen: a) Pinus sp., b y c) Typha sp., d) Poaceae, e) Olea europaea f) Ephedra sp., g) Juniperus sp., h) Cyperaceae, i) Quercus sp., j) Pistacia sp., l y m) Sparganium sp.
a)
e)
b)
f)
e
c)
d)
Diatomeas: a) Navicula radiosa, b) Ulnaria capitata, c) Diploneis bombus d) Pinnularia sp., e) Rhopalodia gibberula, f) Cocconeis placentula. Escala en las fotografías 20 mm
REFERENCIAS - De las Heras, M.A. (2007): Estudio de flora y vegetación del oeste del entorno de Doñana. Ed. Univ. de Huelva. - Fernández-Illescas, F., Nieva, F. J.J., Silva, I., Tormo, R. and Muñoz, A.M. (2010): Pollen production of Chenopodiaceae species at habitat and landscape scale in Mediterranean salt marshes: An ecological and phenological study. Review of Palaeobotany and Palynology, 161, 127-136. - Dabrio, C. J.; Zazo, C.; Lario, J.; Goy, J. L.; Sierro, F. J.; Borja, F.; González, J. A., y Flores, J. A. 1999. Sequence stratigraphy of Holocene incised valley fills and coastal evolution in the Gulf of Cádiz (Southern Spain). Geologie in Mijnbouw, 77, 23-281.
AGRADECIMIENTOS Este trabajo ha sido financiado con un proyecto del MICIIN-FEDER (CGL2010-15810/BTE), un proyecto internacional de la FCT (PTDC/CTE-GIX/110205/2009), un proyecto de Excelencia de la Junta de Andalucía financiado con fondos europeos FEDER (SEJ4770), tres grupos de investigación de la Junta de Andalucía (RNM-238, RNM-293 y RNM-349) y un contrato de investigación postdoctoral Juan de La Cierva (Plan Nacional I+D+i 2008-2011).
View publication stats
Los espectros polínicos de las muestras DN-1 y DN-2 (Fig. 3) indicarían que FA-2 se habría depositado en lagunas permanentes de agua dulce, donde prosperarían las comunidades de helófitos. Los taxones observados se presentan actualmente en el entorno de Doñana en la asociación fitosociológica Thypa angustifoliaePhragmitetum australis, característica de suelos hidromorfos de márgenes de lagunas, ríos y arroyos de aguas permanentes, con abundancia de las especies de Cyperaceae y predominio de la sedimentación frente a la erosión. En las muestras superiores de FA-2, las diatomeas son escasas (40.000 individuos/mg), debido probablemente a los procesos de turbidificación. La abundancia de U. capitata en la muestra DN-2 reafirmaría la frecuencia de helófitos durante el depósito de estos materiales.
FIGURA 4. Restos macroscópicos de Carex en la FA-2
DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES La edad calibrada del nivel superior de FA-2 (DN-1), muy próximo al tránsito erosivo a FA-3, indica una edad de 390-200 años a.C. para estos materiales. En contraposición, los ejemplares de Barnea candida son subactuales o actuales (edad convencional no calibrada: -667+34 años BP). De esta forma, los datos analizados permiten realizar una aproximación a la evolución paleogeográfica de este sector durante el Holoceno superior, con las siguientes fases: - Fase 1 (DN-4). Este sector estaría ocupado por marismas con aporte de agua salada y un amplio desarrollo de Chenopodiaceae. Su entorno presentaría una vegetación que se encuentra actualmente en una parte significativa del Parque Nacional de Doñana, donde los bosques de la asociación Oleo sylvestris-Quercetum suberis constituirían su clímax. La abundancia de polen de Pinus sp. confirmaría el carácter de acompañante habitual de esta especie en estos bosques o, al menos, constataría la existencia de pinares en los trenes de dunas móviles cercanos a la zona. - Fase 2 (DN-3). Se produce el tránsito hacia una laguna somera de agua dulce, con desarrollo de helófitos (Typha, Sparganium) en las zonas más profundas. La abundancia de Chenopodiaceae, Ephedra y Artemisia parece indicar un enfriamiento climático, ya que constituirían una vegetación esteparia. - Fase 3 (DN-1 y DN-2). El espectro polínico y los elementos macroscópicos apuntan a la existencia de lagunas permanentes de agua dulce, donde prosperarían las comunidades de helófitos, con abundancia de eneas (Typha) y probablemente de carrizo (Phragmites australis). Los bosques próximos estarían constituidos por fresnedas (Fraxinus, Salix), entre otros. Esta reconstrucción es similar a la efectuada por en la cercana Laguna de las Madres, con la formación de una turbera por la ausencia de drenaje debido al cierre de la conexión marina por el avance de frentes dunares. - Fase 4 (FA-3). La evolución de la turbera finaliza hacia el siglo III a.C., con la implantación posterior de sistemas de dunas (FA3) sobre los espacios lagunares previos. La edad de este brusco cambio coincide con el tsunami histórico que acaeció entre los años 218 y el 209 a.C., en tanto que la progradación posterior coincidiría con el inicio de la fase regional H3 de Dabrio et al. (1999). - Fase 5 (colonización por Barnea de FA-1). La edad de los ejemplares de B. candida y su aparición como consecuencia de tormentas invernales sugieren que la colonización de FA-1 vino precedida de un evento erosivo que expuso las arcillas inferiores, ya ligeramente litificadas, y el perfil estudiado en los últimos siglos. Este sector de la playa habría permanecido invadido por el mar durante, al menos, 4 años, de acuerdo con la longitud y densidad de los ejemplares de B. candida colectados.
