El fin de una era: la discordancia entre el Precámbrico y el Cámbrico en Barrios de Luna

En ocasiones anteriores hemos hablado de superficies estratigráficas y su significado, especialmente en el caso de hardground y, de forma más general, repasando el concepto de discordancias. He de reconocer que siento fascinación por estas últimas. En mi opinión, hay tres formas de experimentar el abismo del tiempo: la primera de ellas es observando una sucesión estratigráfica continua de gran potencia en la que una inmensa cantidad de tiempo está representado, evidenciando de esa forma el significado de la expresión ‘los estratos son las páginas en que está escrita la historia de la Tierra’. Un ejemplo de esto es la contemplación del Gran Cañón del Colorado (obviando el hecho de que existen discontinuidades menores). Otra es, por el contrario, observar una discordancia en la que exista un ‘hueco’ en la sucesión de capas (una laguna estratigráfica o un hiato), especialmente si el intervalo de tiempo no representado en las rocas (las páginas arrancadas del libro) es grande. Esto también puede experimentarse en el Gran Cañón, observando la Gran Discordancia: entre el Esquisto Vishnu (Proterozoico) y las Areniscas Tapeat hay un hueco de ¡1.000 millones de años (Ma en lo sucesivo)! Aunque sin duda, la discordancia angular más famosa del mundo es la que aflora en Siccar Point, Escocia, un lugar sagrado para la Geología en el que Hutton experimentó por primera vez la sensación de asomarse al abismo del tiempo. Así describió Playfair, amigo de Hutton, el momento: “The mind seemed to grow giddy by looking so far into the abyss of time”. Podéis visitar virtualmente este lugar gracias al trabajo de Callan Bentley, que ha estado recorriendo Escocia y lo ha contado (y mostrado con imágenes de Gigapan) en detalle en su blog Mountain Beltway.

La tercera forma, siempre según mi opinión, es visitar aquellos lugares en los que se puede ‘tocar’ un evento relevante en la historia de la vida en la Tierra. Ya hemos estado en algunos de ellos, como el límite KT en Agost (que señala el fin del Mesozoico) o el PT (que marca el fin del Paleozoico con la Gran Extinción y el inicio del Mesozoico). Pues bien, durante esta primavera tuve ocasión de visitar otro de estos lugares: la discordancia entre el Precámbrico y el Cámbrico en Barrios de Luna, en la cordillera Cantábrica.

Vista general del afloramiento de Barrios de Luna junto al cruce de Portilla de Luna.

¿Y qué tiene de particular esta discordancia? Pues que pone en contacto dos grupos de rocas formadas en dos periodos radicalmente distintos de la historia de la vida. Y es que, como los primeros geólogos reconocieron, las rocas rocas por debajo de ese contacto no contienen fósiles mientras que las que se encuentran por encima sí los contienen. Es por ello que denominaron a las primeras estratos primordiales (estas rocas se integraron después en el sistema Cámbrico, propuesto por Sedwick en 1835) y, a los fósiles que contenían, fauna primordial. Y, por debajo… por debajo se extendía todo un abismo de tiempo, imposible de medir en aquel entonces, al que se denominó, por oposición, Precámbrico. El hecho de que en el registro fósil apareciese, aparentemente ex novo, todo un conjunto de animales complejos sin ancestros simples de los que evolucionar supuso un serio quebradero de cabeza para Darwin, que en la 6ª edición de El Origen de las Especies tuvo que admitir, con una honestidad científica extraordinaria, que “To the question why we do not find rich fossiliferous deposits belonging to these assumed earliest periods prior to the Cambrian system, I can give no satisfactory answer”. Asumió como inevitable la existencia de tales ancestros y atribuyó su no hallazgo a la imperfección del registro fósil.

Posteriormente, el análisis y reinterpretación de los extraordinarios fósiles cámbricos hallados en Burgess Shale por Charles Walcott en las primeras décadas del siglo XX condujo a la formulación de la teoría de La Explosión Cámbrica: aparentemente el Cámbrico fue un periodo en el que aparecieron, en un ‘acelerón’ de la dinámica evolutiva sin precedentes y nunca repetido, un gran número de planes corporales, de los cuales una parte sobrevivió como los ancestros de los grupos que han llegado hasta nuestros días. Esta idea fue especialmente defendida por Steve Gould, que la transmitió al gran público en su libro La vida maravillosa. Las razones de tal febril actividad son discutidas todavía, habiéndose formulado un gran número de hipótesis: incremento en los niveles de oxígeno en la Tierra, el fin de las glaciaciones del Neoproterozoico, causas puramente ecológicas y evolutivas como aparición de partes duras en los organismos, etc. El asunto no está cerrado y, de hecho, se ha discutido cuánto de excepcional y de súbito tuvo la Explosión Cámbrica. Se han descubierto fósiles de animales como la fauna de Ediacara anteriores al Cámbrico, así como otras faunas, como la SSF (Small Shelly Fauna) que prueba la existencia de animales complejos justo antes del inicio del Cámbrico. Se ha valorado hasta que punto la aparición repentina de fósiles no es una cuestión tafonómica (es decir, de un cambio a mayor en las posibilidades de preservación de los cuerpos de aquellos animales). El registro fósil se ha ido completando con el hallazgo de formas de vida bacteriana (evidenciada por sus rastros geoquímicos) desde hace más de 3.000 Ma, incluyendo forma visibles como los estromatolitos (de los que ya hablamos en este artículo). Lo de la visibilidad es importante, ya que ello llevó a dar nombre a los eones Fanerozoico (del griego vida visible, a partir precisamente del Cámbrico) y Criptozoico (del griego vida no visible).

En cualquier caso, lo que es cierto es que el inicio del Cámbrico supuso un cambio sustancial para la vida en la Tierra, y posiblemente la explicación definitiva tenga que ver con todo lo anterior, sin razones únicas y definitivas (un argumento muy Gouldiano). Todo esto da para extenderse hasta el infinito y es una historia apasionante que se ha contado muchas veces. Así que, una vez fijado el contexto y justificado el interés de la frontera entre el Precámbrico y el Cámbrico, será mejor que volvamos a las rocas.

El Precámbrico aflora en la cordillera Cantábrica en un arco estrecho que se extiende desde la costa Asturiana (en Cudillero) hasta el área de Barrios de Luna. Este arco corresponde a una gran estructura, el Antiforme del Narcea. En el entorno de Barrios de Luna hay dos afloramientos de calidad muy conocidos: el mítico de Irede de Luna, donde el contacto se expresa como una discordancia angular de libro, y el de Vega de Caballeros, junto a la carretera CL-626, menos espectacular pero más cómodo de visitar.

Mapa geológico de la Zona Cantábrica del Macizo Ibérico. Tomada de Bastida (2004) basada en Julivert (1971)

El afloramiento está en un desmonte de la carretera, justo en el cruce con la carretera que conduce a Portilla de Luna. Además, justo enfrente hay una explanada que parece hecha a propósito para visitar el lugar…

Ubicación general del afloramiento junto a Vega de Caballeros. Imagen tomada de Google Maps

Las condiciones del afloramiento son excelentes: la carretera no sólo ha puesto a la vista una buena longitud de la secuencia, sino que además, gracias al escaso tráfico, es posible pasar un buen rato sin riesgo (cosa que no ocurre en otros lugares). La discordancia es, como ya hemos dicho, angular y erosiva. Es decir, los materiales precámbricos fueron deformados, elevados durante un episodio orogénico, erosionados y, finalmente, cubiertos por un mar Cámbrico en el que se depositaron los materiales por encima del contacto. En la siguiente imagen se ve de forma general la discordancia: el Precámbrico está a la derecha y el Cámbrico a la izquierda.

La discordancia entre el Precámbrico y el Cámbrico en Barrios de Luna, junto al cruce de Portilla. El Cámbrico está a la izquierda y el Precámbrico a la derecha. Mi mano reposa sobre la base del Cámbrico. El Cámbrico está verticalizado pero de forma discordante en relación con el Precámbrico, lo que evidencia una fase de deformación previa a la deposición del primero.

Si añadimos unas líneas de guía ayudamos a hacer más visible la discordancia. Como se ve, también el Cámbrico está verticalizado, lo que nos indica que hay, al menos, un episodio tectónico posterior. Repasaremos la historia completa más adelante.

Imagen anterior comentada: en rojo la superficie de la discordancia. Líneas gruesas corresponden con fallas. Las líneas delgadas remarcan la estratificación para evidenciar la discordancia.

El Precámbrico corresponde a la formación Narcea (o también formación Mora) mientras que el Cámbrico lo hace con la formación Herrería. La edad de la fm. Narcea se ha datado por medios radiométricos en 640 Ma - 559 Ma, lo que la sitúa en el periodo Ediacárico (sí, por la fauna de Ediacara, a su vez por las colinas de Ediacara, en Australia). A la fm. Herrería se asigna una edad Cámbrico inferior. Si tenemos en cuenta que el Cámbrico tiene asignado su inicio hace 542 Ma, nos encontramos ante un hiato de entre 40 Ma – 100 Ma. Puede que 40 Ma nos parezca una minucia comparando con la edad absoluta de las rocas, pero entonces debemos recordar que el final de la era Mesozoica y la extinción de los dinosaurios se produjo hace 63 Ma. Claro que también podría argüirse que la Tierra tiene una edad de 4.500 Ma. Cosas del abismo del tiempo.

Echemos un vistazo de cerca a la discordancia. En el techo de la fm. Narcea observamos una banda de algunos metros de color rojizo (rubefacción) atribuida a la alteración durante el tiempo en que estas rocas constituyeron la superficie terrestre, en algún momento de hace más de 559 Ma. 

La superficie de la discordancia. Mi mano reposa sobre la base del Cámbrico. Las cuarcitas rubefactadas del Precámbrico quedan a la derecha. El carácter angular de la discordancia es evidente.

De hecho, si pudiésemos coger el afloramiento, girarlo hacia la derecha para colocar la superficie de la discordancia horizontal y deshacer el movimiento de las fallas para restaurar esta última, lo que estaríamos viendo es un relieve montañoso (evidenciado por los pliegues) arrasado por completo y hundido hasta el fondo de una cuenca. Y sobre esa tábula rasa comienza el siguiente ciclo sedimentario, manifestado en el microconglomerado basal de la formación Herrería.

El microconglomerado de clastos silíceos de la base del Cámbrico. Fijaos en el rótulo P1, señal de que este afloramiento ha sido estudiado de forma sistemática.

A mí personalmente me impresiona mucho pensar en cuán diferente era la Tierra en el momento en que las rocas sobre las que he posado la mano eran la superficie de la misma. Si viajásemos atrás y efectivamente pudiésemos aterrizar allí encontraríamos algo inimaginable: una tierra vacía de color rojizo, sin nada vivo bajo el cielo más que quizá algún tapiz bacteriano en las orillas del océano, ríos y lagos. Y lo que es más, el momento en que los primeros pioneros saliesen del océano quedaba todavía millones de años en el futuro. Es bastante probable que lo viésemos nos recordase más a Marte que a nuestro propio planeta.

Tras estas reflexiones, volvamos a las rocas y veamos qué más nos cuentan. En este punto la Fm. Narcea consiste en una alternancia de cuarcitas y pizarras de aspecto rítmico, en capas centimétricas.

Mi compañero Gonzalo Che reflexiona acerca del carácter rítmico de la alternancia de Cuarcitas y pizarras del techo de la fm. Narcea.

Si echamos un vistazo de cerca nos llama la atención una cosa. La estratificación está bastante clara en las capas de cuarcitas, pero no tanto en las capas de pizarra intercaladas. De hecho, si no fuese por las primeras, tendríamos difícil identificar el plano original (foliación S₀, la que se corresponde con la deposición original de los materiales).

Las rocas muestran dos foliaciones bien definidas. Pero si no las ves, pasa a la siguiente imagen...

La imagen anterior comentada. Las líneas remarcan cada una de las dos foliaciones. Observad que la foliación que buza a la derecha con mayor ángulo es discontinua, estando bien marcada en los niveles pizarrosos pero no en los cuacíticos.

Se trata de un fenómeno conocido como clivaje de plano axial. Como consecuencia del estado tensional durante la deformación de las rocas, los minerales con hábito planar, como las micas de la pizarra, se orientan de forma perpendicular a la dirección de acortamiento y por tanto de forma paralela al plano axial de los pliegues que se forman en la roca. Esto puede parecer muy abstracto, pero aquí tenemos grandes y muy visuales ejemplos gracias a las estructuras presentes en la Fm. Narcea.

Gran espectáculo geológico en una sola imagen. Parte del flanco derecho y charnela de un pliegue que afecta a las turbiditas de la fm. Narcea, que exhiben un clivaje de plano axial muy evidente.

En la imagen anterior también podemos ver como las pizarras, debido a su menor competencia, fluyen para resolver el problema de compatibilidad geométrica en la charnela del pliegue, rellenando el hueco dejado por las capas de cuarcitas. Esta imagen también demuestra lo chapucero que soy dibujando, incluso con tablilla digitalizadora… por suerte, todo esto lo explica mucho mejor Pedro Castiñeiras (alias @petromet) en su blog.

La imagen anterior con subtítulos. Las líneas rojas marcan la foliación original (sedimentaria) S0. Las líneas negras la S1. Y la línea azul discontinua señala la traza aproximada del plano axial del pliegue. La complicación en el plano axial parece sugerir que el mecanismo de pliegue ha sido, quizá, flexural slip.

Pero ya sabemos que, antes del metamorfismo, las pizarras eran arcillas y las cuarcitas areniscas. Así pues, ¿qué representa esta sucesión rítmica de arcilla y arena? Pues, ni más ni menos, una secuencia turbidítica. Ya hemos tratado con ellas en el pasado y he de reconocer que están entre mis estructuras sedimentarias favoritas. Así pues, en este punto de la fm. Narcea nos encontramos ante un fondo oceánico profundo que recibía, de tanto en tanto, las avalanchas procedentes del colapso del talud continental. Echemos un vistazo de cerca.

Detalle de las turbiditas. Se parecian algunas estructuras sedimentarias como la laminación cruzada de los ripples (derecha) y el contraste entre el contacto erosivo plano de la base de la capa de cuarcita y el contato ondulado del techo. Aquí aparecen invertidos y constituyen, por tanto, un indicador de polaridad, al igual que el clivaje de plano axial que nos indica que estamos viendo el flanco derecho de un pliegue (la charnela queda a la derecha)

En las capas de cuarcitas encontramos estructuras tractivas conservadas a pesar del metamorfismo como laminación cruzada de ripples. De hecho, la situación de los contactos ondulados de los ripples y los contactos planos de las bases erosivas de las capas de cuarcitas parecen sugerir (como de hecho ocurre) que la polaridad de la secuencia está invertida y que hacia arriba en el afloramiento es, en realidad, hacia abajo en la secuencia estratigráfica. La laminación de ripples se observa muy bien en la siguiente muestra de mano que cogí. Aparentemente sólo los términos c, d y e de la secuencia se depositaron en este punto del lóbulo turbidítico, lo que supone una posición media según un eje distal-proximal.

Un trozo del fondo de un oceáno desaparecido en la mano. Un fragmento de la secuencia turbidítica constituida por un par cuarcita con ripples (término c de la secuencia de Bouma) y pizarra (término e). En medio debe estar el término d, limos con laminación paralela, pero en esta muestra no se aprecia con claridad. 

Así pues, estas rocas nos están contando un ‘historión’. No hay nada que nos muestre la variabilidad de la superficie terrestre como ver un mapa de nuestro planeta en el que no somos capaces de reconocer ningún continente. Y en este caso estamos mirando tan hacia atrás que ni siquiera Pangea se había formado todavía. De hecho en el Ediacarense la Tierra acaba de experimentar la fragmentación de un supercontinente anterior, Rodinia, y los fragmentos de lo que algún día sería Pangea estaban alejándose unos de otros. Entre los fragmentos, en el margen de Gondwana, había toda una colección de microcontinentes. En el margen entre Gondwana y estos pequeños bloques continentales se depositaban las turbiditas que acabamos de visitar. En ese baile de masas continentales la colisión entre algunos de ellos durante la orogenia Cadómica plegó por primera vez las rocas del afloramiento, que posteriormente fueron arrasadas para ser cubiertas por los materiales cámbricos de la fm. Herrería en las orillas del océano de Japeto. Más adelante, ya durante el Carbonífero, la reunión de los fragmentos dispersos de Rodinia durante la orogenia Varisca plegó de nuevo los materiales, levantando una nueva cordillera y dando lugar a Pangea.

Reconstrucción paleogeográfica de la Tierra en el Cámbrico inferior. La elipse rojiza señala la zona aproximada donde se encontraba lo que algún día será Iberia, en el margen de Gondwana. Al norte otros continentes como Laurentia y Báltica. Junto a la plataforma se aprecian alguno de los microcontinentes mencionados en el texto, en el incipiente océano de Japeto. Modificado del sitio web de Colorado Plateau Geosystems, del Prof. Ron Blakey: http://cpgeosystems.com/index1.html

Por cerrar el círculo: apreciaréis que Rodinia ocupaba una posición centrada en el polo sur. Esta es una de las causas de las glaciaciones que cubrieron la Tierra durante el periodo Criogénico (el nombre lo dice todo) que precedió al Ediacarense, momento en el que se depositaron las rocas precámbricas de Barrios de Luna. La glaciación más famosa de todas fue la que dio lugar a la llamada Snowball Earth. La fragmentación de Rodinia se ha mencionado también como uno de los factores que influyó en la Explosión Cámbrica.

Terminado este viaje, tan sólo me queda una cosa por decir. He transitado esta primavera un buen número de veces por la autovía A-66 (autovía de la Plata) entre León y Oviedo. El mejor consejo que os puedo dar es éste: aseguraos de que otro conduzca!! El recorrido es un auténtico espectáculo geológico y corréis el riesgo de acabar circulando a 60 km/h. 

Avisados estáis.

PE: Como me chiva Pedro Castiñeiras en un comentario, estas rocas son, además, las más antiguas de la península.

Referencias:

Paleontología y estratigrafía del Paleozoico inferior en Barrios de Luna. Guía de la excursión con motivo de las XXII Jornadas de la Sociedad Española de Paleontología. Carlos Aramburu et al. Universidad de León 2006.

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