NOTA BREVE

Registro paleoambiental del estadio isotópico 2 en la plataforma continental exterior del sureste Bonaerense: un nuevo aporte a la evolución regional

 

Roberto A. Violante¹, Cecilia Laprida², Graciela S. Bressan², Germán R. Diaz², Graziella Bozzano¹, Juan P. Grant³, Natalia Garcia Chapori², José L. Cavallotto¹, Nora I. Maidana^3,4, Francisco A. Cianfagna, Margarita L. Osterrieth⁵, C. Marcelo Paterlini¹ e Irundo P. Costa¹

¹ División Geología y Geofísica Marina, Servicio de Hidrografía Naval. Av. Montes de Oca 2124, Buenos Aires C1270ABV. E-mail: violante@hidro.gov.ar.
² Instituto de Estudios Andinos "Don Pablo Groeber", IDEAN, FCEyN. UBA-CONICET.
³ Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental, DBBP, FCEyN. IBBEA, UBA-CONICET.
⁴ Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada, IBBEA, FCEyN. UBA-CONICET.
⁵ Instituto de Geología de Costas y del Cuaternario, IGCyC. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad Nacional de Mar del Plata-CONICET.

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Resumen

Se describe la evolución paleoambiental de la plataforma exterior del sureste bonaerense durante la última parte del Estadio Isotópico 2, a partir del estudio de un testigo a 100 m de profundidad cuya secuencia sedimentaria transgresiva grada desde facies fluvio-estuarinas a facies de barreras-lagunas costeras de edad ca. 15 ka cal AP.

Palabras clave: OIS 2; Último Máximo Glacial; Deglacial; Transgresión Holocena; Sistemas de barreras litorales.

Abstract

Paleoenvironmental record of the Marine Isotope Stage 2 in the South-bonaerensian outer continental shelf, Argentina: a new contribution to the regional evolution
A core obtained at 100 m water depth in the outer shelf of southeastern Buenos Aires is described. It contains a sedimentary sequence in transgressive facies that records for the first time in the region the evolution of barriers-coastal lagoon environments during the last part of Marine Isotope Stage 2 with an age ca. 15 ka cal AP.

Keywords: OIS 2; LGM; Deglacial; Holocene transgression; Littoral barrier systems.

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INTRODUCCIÓN

El Estadio Isotópico 2 (OIS 2) incluye al Último Máximo Glacial (UMG -o LGM según su sigla inglesa-) y al Deglacial (DG) (Lambeck et al. 2002, Shakun y Carlson 2010). En conjunto con el OIS 1 (que incluye a la transgresión holocena) representan los períodos finales de evolución de las plataformas submarinas, dominados por un ciclo regresivotransgresivo que se manifestó como un máximo descenso del mar hasta -125 m a los 20-22 ka AP con su consecuente exposición subaérea, y la posterior inundación durante la subsiguiente transgresión (Fleming et al. 1998, Guilderson et al. 2000). En la plataforma argentina se conocen aspectos regionales de la transgresión en base a testigos marinos (p.ej. Fray y Ewing 1963, Boltovskoy 1973, Urien y Ewing 1974, Urien et al. 1979, Parker et al. 1996, 2008, Guilderson et al. 2000, Violante y Parker 2000, 2004, Laprida et al. 2007, Osterrieth et al. 2008), y se mapearon posibles niveles mínimos del mar durante el UMG a partir de información sísmica, morfológica y sedimentológica (Urien y Ewing 1974, Urien et al. 1979, Tonni et al. 1999, Coronato et al. 1999, Ponce et al. 2011, Violante et al. 2014). No obstante, no se habían documentado hasta el momento evidencias sedimentarias, fosilíferas y cronológicas con implicancias paleoambientales durante el ciclo transgresivo post-UMG.
Durante la Campaña "Litoral Bonaerense V" (LBV, B/O Puerto Deseado – MinDef-CONICET-, 12-23 de Junio de 2012) se extrajo el Testigo SHN-T394 (40°09,8676´S - 57°14,9600´O, profundidad -100 m, Fig. 1a), conteniendo una secuencia sedimentaria de 215 cm de longitud que registra la evolución paleoambiental de la plataforma exterior dudante el DG y la transgresión holocena. En esta contribución se dan a conocer las características sedimentológicas y contenido fosilífero del testigo estudiado, con el objetivo de caracterizar los paleoambientes que tuvieron lugar durante la evolución de la región y brindar un marco geocronológico a las etapas evolutivas en este sector de la plataforma. De esta manera se contribuye al conocimiento de las variaciones del nivel del mar y los alcances de la regresión forzada por el UMG en la plataforma bonaerense.

Figura 1: a) Mapa de ubicación y zona de trabajo. Los triángulos negros representan la posición de testigos existentes en la plataforma, cuyos datos están en los archivos del Servicio de Hidrografía Naval. b) Perfil batimétrico obtenido durante la Campaña Litoral Bonaerense V (ver ubicación en Fig. 1a). c) Columna litológica, estructuras sedimentarias y contenido fosilífero del testigo SHN-T394.

HIPÓTESIS Y METODOLOGÍA DE TRABAJO

En la plataforma exterior del sureste bonaerense, la información batimétrica y sedimentológica disponible -recogida tanto de recopilación bibliográfica (SHN 1976, IHO 1978, Fray y Ewing 1963, Urien y Ewing 1974, Parker et al. 1996) como de trabajos actualmente en progreso- muestra rasgos que permiten inferir la existencia de paleoambientes costeros hoy sumergidos a profundidades entre 90 y 100 m, asociados a un nivel del mar bajo durante al último ciclo glacial. Así se identificaron sitios potencialmente adecuados para la preservación de secuencias litorales depositadas durante el máximo descenso eustático e inicio de la transgresión. Bajo esta hipótesis se programaron relevamientos batimétricos y extracción de dos testigos y muestras superficiales en lugares cuidadosamente seleccionados dentro de depresiones cuya fisiografía permitía presuponer la presencia de paleoambientes marginales y costeros. Los relevamientos batimétricos se llevaron a cabo con ecosondas de 12 y 200 kHz acopladas a un posicionador satelital DGPS, navegando a una velocidad de 6 a 8 nudos; para la registración y elaboración de los datos se utilizó el sistema Hypack. Los testigos fueron extraídos mediante el sistema sacatestigos tipo Ewing con pistón. El testigo SHN-T394 fue el que registró la secuencia sedimentaria más completa. El mismo fue descripto y muestreado para determinaciones sedimentológicas, fosilíferas y de estructuras sedimentarias. La descripción de las concentraciones bioclásticas se efectuó siguiendo el criterio de Kidwell y Holland (1991) para fábricas bioclásticas gruesas. Se realizaron dos dataciones AMS en Beta Analytics Inc. (EEUU), una en un resto vegetal y otra en un bivalvo en posición de vida, las cuales fueron calibradas a 1 s considerando la base de datos Marine09; en el caso del bivalvo fue calculado el efecto reservorio (Informes Beta-643693 y 643692).

RASGOS MORFOSEDIMENTARIOS

La plataforma bonaerense evolucionó durante la última transgresión mediante la retrogradación de sistemas de barreraslagunas costeras. En las llanuras costeras se han conservado secuencias y rasgos morfológicos completos de esos sistemas (p.ej. Violante et al. 2001, Ferrero 2009); pero en la plataforma, la dinámica propia del retroceso costero y los procesos erosivos asociados impidieron su preservación. Sus registros están parcialmente representados por depósitos mantiformes arenosos relícticos que en algunos sitios se manifiestan como paleolíneas de costas con concentraciones de sedimentos más gruesos y abundantes bioclastos, e intercalaciones de arcillas (Urien y Ewing 1974, Parker y Violante 1982, Violante y Parker 2000, 2004, Laprida et al. 2007, Parker et al. 2008).
El área de trabajo se localiza en la plataforma exterior del sureste bonaerense entre 90 y 100 m de profundidad (Fig. 1a), cerca de la transición hacia el talud que ocurre entre 100 y 110 m (Parker et al. 1996). La carta batimétrica GEBCO (IHO 1978) revela una entrada (inflexión hacia el continente) de la isobata de 100 m, que modela una extensa depresión cuyo relieve interno está constituido por altos y bajos de no más de 10 m de desnivel (base de datos GeoMapApp, Marine Geoscience Data System 2013). A profundidades mayores a 70 m, los sedimentos que constituyen el fondo (Fig. 1a, datos provenientes de testigos del Servicio de Hidrografía Naval y del Lamont-Doherty Earth Observatory, Universidad de Columbia, EEUU -Marine Geoscience Data System 2013) son arenas finas con bioclastos y niveles arcillosos. En el alto topográfico que cierra parcialmente la depresión por el este (Fig. 1b) son abundantes los bioclastos tamaño grava. A su vez, en las áreas más cercanas a la costa, a profundidades menores a 70 m, los sedimentos arenosos contienen gravas constituidas por rodados de rocas de composición variada, las cuales podrían asociarse a facies de alta energía en los depósitos deltaicos mencionados por Spalletti e Isla (2003) y Melo et al. (2003) desarrollados en primitivas desembocaduras del río Colorado actualmente sumergidas.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El testigo SHN-T394 recuperó un paquete sedimentario de 215 cm de longitud (Fig. 1c). La longitud original del testigo fue de 275 cm, con sedimento desde el tope hasta 135 cm y desde 195 hasta 275 cm, con el intervalo entre 135 y 195 cm vacío. Situaciones semejantes con testigos que incluyen intervalos sin sedimento fueron descriptas por Robinson (1990), quien atribuyó el vacío a diversos mecanismos propios de la maniobra de extracción. Considerando el contacto neto entre litologías muy diferentes por encima y por debajo del intervalo vacío, se interpreta que éste fue consecuencia del "despegue" en la superficie de contacto por efecto de la succión diferencial del pistón durante la recuperación. Por lo tanto, se considera a la secuencia sedimentaria en forma continua eliminando el intervalo sin sedimento.
Se reconocieron cuatro unidades, las cuales se describen de base a techo (Fig. 1c): Unidad A (base, 215-135 cm): arenas finas a medianas parcialmente limosas gris muy oscuras, con niveles limosos negruzcos, laminados; las fracciones más finas dominan en el techo. El conjunto contiene bioclastos de tamaño arena gruesa a grava fina en una proporción de 5% que aumenta notoriamente en los 5 cm basales. Son comunes los fragmentos y valvas enteras de bivalvos y gastrópodos, estos últimos más abundantes entre 163-157 cm. Las asociaEvolución de la plataforma durante OIS2. 451 ciones de microfósiles están compuestas por especies de ambientes de mezcla con diferentes estados de preservación. Se reconocieron escasos foraminíferos como Buccella peruviana, Quinqueloculina patagónica, Q. seminulina y Q. milletti, parcialmente disueltos e incrustados por carbonatos, así como abundantes valvas bien preservadas de ostrácodos típicos de ambientes oligo- mesohalinos como Cyprideis hartmanni y Limnocythere spp. (Cuadro 1). Los rasgos taxonómicos, sumados a las características litológicas permiten considerar que la secuencia representaría un ambiente fluvial a límnico labrado sobre un antiguo depósito de playa distal/médano. Unidad B (135-89 cm): de carácter arenoso y fangoso heterogéneo, comienza en la base con un intervalo de 10 cm que contiene niveles arcillo-limosos gris verdosos, en capas entre 1 y 3 cm de espesor, intercalados con arenas finas negro-verdosas. La estructura es de tipo laminación ondulítica. Sigue por encima arena fina fangosa gris muy oscura, bioturbada, con bioclastos en proporciones decrecientes de base a techo. En los 20 cm superiores el sedimento se hace más limo-arcilloso gris verdoso oscuro con menor grado de bioturbación, con laminación de arcillas verde claro de tipo heterolítico afín a ambientes mareales. Los bivalvos, tanto con las valvas enteras como fragmentadas, son especialmente abundantes en los niveles 124-121 cm, 118-116 cm, 110-108 cm y 100 cm. La microfauna es abundante y está caracterizada por escasos foraminíferos típicos de ambientes mixohalinos como Ammonia beccarii, Quinqueloculina milletti, Elphidium gunteri y Miliolinella subrotunda; y abundantes ostrácodos como Paradoxostoma sp., Perissocytheridea whitensis, Limnocythere solum y L. multiperforata (Cuadro 1). La presencia de ostrácodos como Cyprideis hartmanni y Limnocythere staplini sugiere conexión con ambientes continentales. Son frecuentes las diatomeas, carofitas y restos vegetales como semillas, particularmente abundantes en los niveles más arcillosos entre 135-127,5 cm y 103-101 cm. Entre las diatomeas, Grammatophora, Planothidium y Achnanthidium aparecen en proporciones mayores al 3 %. Grammatophora es característica de ambiente marino litoral, mientras que las dos restantes son de ambientes continentales. Otros géneros minoritarios son Diploneis, Cocconeis, Navicula y algunos pertenecientes al grupo de "las pequeñas fragilaroides", casi todos de ambiente continental. La unidad contiene biomineralizaciones de sílice amorfa hidratada (silicofitolitos) abundantes en los niveles superiores, y de hierro (pirita framboidal y poliframboidal) más abundantes en los inferiores. Los restos vegetales del nivel 135 cm fueron datados por AMS 14C (Fig. 1c) dando una edad de 12.680 ± 50 años 14C AP (15.110- 15.020 años cal AP). Las características litológicas, estructuras sedimentarias y asociaciones fósiles permiten establecer, en la parte basal, la existencia de ambientes con significativa influencia continental, pasando a fluvio-marinos o estuáricos de aguas salobres afectadas por acción de mareas, y más arriba aún a una laguna costera mixohalina bien vegetada de carácter estuárico con creciente influencia marina. Las biomineralizaciones señalan pedogénesis en condiciones de saturación con el desarrollo de suelos tipo Gley en zonas costeras adyacentes a la paleocosta, con afectación creciente hacia arriba por retrabajo del sustrato como consecuencia de la transgresión marina, lo cual favoreció la instalación de ambientes reductores (Osterrieth et al. 2014).

Cuadro 1: Microfósiles calcáreos (foraminíferos y ostrácodos) del testigo SHN-T394 para cada una de las unidades identificadas.
Abundancia de microfósiles: A- Abundante; F- Frecuente; R- Raro.

Unidad C (89-10 cm): de carácter dominantemente bioclástico, se inicia con un nivel de 25 cm de arena mediana que en el tercio superior grada a limo, con proporciones variables (10 a 80 %) de fragmentos de bivalvos; se observan sectores con laminación ondulítica y finas capas lentiformes. En los intervalos 78-77 cm y 76- 75 cm se encontraron ejemplares de bivalvos infaunales en posición de vida con las valvas cerradas, preservando en su interior un sedimento arcilloso gris oscuro; el espécimen del intervalo 76-75 cm (Fig. 1c) fue datado dando una edad corregida por efecto reservorio de 11.020 ± 680 años 14C AP (13.180-11.280 años cal. AP). En esta sección del testigo la microfauna presenta afinidad marina, expresada sobre todo en la ostracofauna, donde especies como Perissocytheridea whitensis, Limnocythere sp., Pellucistoma sp., Leptocythere darwinii y Callistocythere aspereticulata (Cuadro 1) permiten inferir un ambiente de llanuras de mareas mixohalinas o estuario exterior. Los foraminíferos son escasos y están representados por especies típicas de lagunas costeras mixohalinas tales como Elphidium gunteri, Buccella peruviana, Quinqueloculina milletti y Ammonia becarii. La unidad no contiene diatomeas, a excepción de algunos fragmentos indeterminables. Por encima de 64 cm se desarrolla una grava bioclástica de base erosiva que constituye una concentración internamente compuesta, formada mayoritariamente por bivalvos ocasionalmente incrustados con cirripedios y tubos de serpúlidos; también se encuentran gastrópodos, especialmente abundantes en el tramo medio de la unidad. Las determinaciones permitieron reconocer la presencia dominante de Mactra isabelleana y fragmentos de Chlamys sp. y ?Ostrea sp. entre los bivalvos, y un ejemplar incompleto de Buccinanops paytensis entre los gastrópodos. Los especímenes se encuentran en una matriz de arena fina limosa gris oscura, más abundante y oscura en el tercio inferior donde incluye laminaciones limosas. La concentración se encuentra formada por la acreción de al menos 11 unidades internamente simples de entre 2 y 12,5 cm de espesor cada una, con contactos erosivos entre ellas. Las conchillas de bivalvos se encuentran desarticuladas presentando alta fragmentación, mientras que el redondeamiento y la abrasión son bajos, y sólo ocasionalmente aparecen ejemplares articulados no fragmentados de bivalvos infaunales y gastrópodos. La biofábrica presenta un empaquetamiento suelto a denso localmente variable. La orientación de los bioclastos es caótica con respecto a la estratificación, excepto en la parte superior donde los bivalvos se disponen en gran parte concordantes con respecto a la estratificación y dispuestos cóncavos hacia abajo en una secuencia de tamaños decrecientes hacia arriba. La selección por tamaños es pobre, variando los bivalvos entre 0,2 y 3,5 cm y los gastrópodos entre 0,7 y 2,5 cm. La alta fragmentación de las conchillas indica que los bioclastos provendrían de un ambiente de alta energía permanentemente sometido a la acción del oleaje, como ocurre en sectores de anteplaya entre la baja marea y el nivel de base de olas de buen tiempo (Johnson y Baldwin 1996). La depositación final podría vincularse a eventos de tormenta con capacidad de retrabajar las conchillas presentes en la interfase sedimento-agua y exhumar bivalvos infaunales (e.g. Mactra isabelleana), con transporte hacia sectores de mayor profundidad, en la anteplaya inferior y en la zona de transición entre el nivel de base de olas de buen tiempo y el nivel de base de olas de tormentas.
La orientación caótica y los contactos erosivos avalan esta interpretación. La mezcla de estados de preservación y la presencia de conchillas con incrustantes pone en evidencia repetidos eventos de exhumación y depositación, producto de la capacidad erosiva de las tormentas. Unidad D (tope, 10 cm-superficie): arena fina a mediana gris oliva oscuro con bioclastos tamaño arena a sábulo de abundancia variable, creciente de base a techo, formados por valvas enteras (hasta 1,5 cm) y fragmentadas de bivalvos. Entre los foraminíferos bentónicos, sólo Uvigerina striata y Cassidulina inflata -típicos de la plataforma exterior y el talud- son relativamente abundantes. El depósito es masivo a ligeramente laminado. Las características sedimentológicas son afines a las arenas transgresivas relícticas descriptas para la mayor parte de la plataforma (p.ej. Urien y Ewing 1974, Parker et al. 1996, 2008, Violante y Parker 2000), por lo que se le asigna al depósito un típico ambiente de plataforma de probable edad holocena. La sucesión de las cuatro unidades descriptas permite afirmar que el testigo SHN-T394 documenta la evolución de la plataforma en un contexto transgresivo post-UMG, durante el DG y la transgresión holocena, con el cambio desde ambientes fluvio-estuáricos hacia sistemas de barreras-lagunas costeras retrogradantes. La evolución de costas de barrera postglaciales en la plataforma bonaerense fue propuesta por diversos autores (Fray y Ewing 1963, Urien y Ewing 1974, Urien Evolución de la plataforma durante OIS2. 453 et al. 1979, Parker y Violante 1982, Violante y Parker 2000, 2004, Parker et al. 2008). Los resultados de la presente contribución confirman aquellas interpretaciones y aportan nuevos aspectos paleoambientales y geocronológicos en un contexto estratigráfico temporalmente acotado. Los rasgos evolutivos son acordes a los modelos establecidos para la costa este de Estados Unidos (p.ej. Swift 1976, Kraft 1978). También en la plataforma de Brasil se documentaron evidencias de paleoambientes transgresivos de playas y lagunas costeras a diferentes profundidades (p.ej. Zembruski 1979, Correa et al. 1980, Costa et al. 1988, Mahiques et al. 2010, dos Reis et al. 2011).
La secuencia evolutiva registrada en el testigo estudiado se inició con un ambiente continental en facies fluviales, posiblemente vinculado a antiguos cauces del río Colorado desarrollados durante las etapas finales del UMG. Seguidamente se instaló un sistema estuárico con fuerte influencia continental. Si bien no se cuenta con dataciones de esta sección, las facies estudiadas indican que con anterioridad a los 15.000 años AP la línea de costa se encontraría ubicada al este del sitio de muestreo en cotas hoy situadas a profundidades mayores a 100 m, cercanas al mínimo nivel marino alcanzado durante el UMG. Posteriormente, entre 15.000 y 12.600 años AP se desarrolló un estuario en facies de transición que evolucionó a una laguna costera mixohalina bien vegetada con limitada conexión con el mar. Poco después comenzaron a dominar facies arenosas bioclásticas litorales, indicando una reconexión marina a medida que progresaba la transgresión. Cerca de los 11.000 años AP se instaló una costa de barreras con playas expuestas a la acción del oleaje de alta energía y formación de bancos de conchillas asociados a eventos de tormenta, con depositación en la playa inferior y en la zona de transición hacia sectores offshore. Es muy posible que la instalación de estos sistemas costeros haya resultado de estabilizaciones momentáneas del nivel del mar, permitiendo que los mismos tuvieran el tiempo suficiente de evolución quedando preservados sus registros sedimentarios. Finalmente, el progreso de la transgresión marina llevó a la instalación de las actuales condiciones típicas de plataforma en el tope de la secuencia.

CONCLUSIONES

Se documenta por primera vez la evolución paleoambiental de la plataforma exterior del sureste bonaerense durante la transgresión iniciada en el DG, durante el Estadio Isotópico 2. La región se caracterizó por el desarrollo al principio de ambientes con fuerte impronta continental, fluviales y fluvio-estuáricos, que alrededor de los 15.000 años AP evolucionaron en barreras litorales retrogradantes asociadas a ambientes estuáricos y lagunas costeras con limitada conexión con el mar. A partir de los 12.000 años AP, en la medida que progresaba el DG y durante la parte final de la transgresión, se instalaron los ambientes marinos abiertos que llevaron a la configuración final de la plataforma. Aunque esta contribución se basa en un único registro sedimentario, la calidad del mismo apoyada en el conocimiento geológico regional y un adecuado marco geocronológico, avalan y contextualizan las conclusiones obtenidas.

AGRADECIMIENTOS

El trabajo forma parte de los Proyectos MINCyT-ANPCyT-PICT 2010-0953 y PIP-CONICET 2142001100100014. Corresponde a la Contribución IDEAN Nº 121. Se expresa el reconocimiento a la dotación del Buque Oceanográfico Puerto Deseado (Ministerio de Defensa-CONICET) en la Campaña Litoral Bonaerense V (Junio 2012) y al personal científicotécnico que colaboró en los muestreos a bordo y descripción de testigos: Técnicos H.C. Martínez y A.J. de León (Servicio de Hidrografía Naval) y estudiantes Daniel Lo Prete (Universidad de Buenos Aires) y Agostina Venerdini y Matías Elizondo (Universidad de San Juan). La Lic. Susana Marcolini del Servicio de Hidrografía Naval colaboró en las tareas de gabinete y laboratorio. Se agradece a la evaluadora Dra. Silvia C. Marcomini y editores por los comentarios y sugerencias que permitieron mejorar substancialmente el contenido del trabajo.

TRABAJOS CITADOS EN EL TEXTO

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Recibido: 3 de julio, 2013
Aceptado: 8 de enero, 2014