Estudio paleomagnético del cretácico en las cordilleras ibérica y cantábrica. Implicaciones en la rotación de la placa ibérica y la apertura del golfo de Vizcaya

      Los modelos cinemáticos que abordan el movimiento actual de las placas litosféricas indican que la placa Ibérica se mueve en la actualidad de manera solidaria con la europea. Sin embargo los análisis cinemáticos del pasado. procedentes de distintos ámbitos (paleomagnetismo, análisis de las anomalías magnéticas oceánicas, evolución de cuencas sedimentarias y geología estructural). apoyan sólidamente la idea de que durante determinado tiempo la placa Ibérica se comportó como una microplaca independiente tanto de la placa Europea como de la Africana. En este punto radica la importancia de conocer cómo se movió la placa Ibérica en el pasado. Con los datos existentes en la actualidad, el movimiento de la placa Ibérica en relación con la apertura del Atlántico Norte no está aún bien definido. Diversos estudios paleomagnéticos realizados en la placa Ibérica (Van der Voo. 1969; Schott et al.. 1981: Galdeano et al., 1989). así como la reconstrucción de las anomalías magnéticas oceánicas del Atlántico Norte (Srivastava et al., 1990a; Srivastava et al.. 1990b) han demostrado la existencia de una rotación de la placa Ibérica de 35°-40° en sentido antihorario en relación con la placa Eurasiática. Los primeros trabajos paleomagnéticos realizados en la placa Ibérica situaron este trascendente momento de su evolución entre los periodos Triásico v Cretácico superior . aunque resultados más recientes han acotado este movimiento al periodo Cretácico. Sin embargo, tanto la cronología exacta como el patrón geométrico de este movimiento (polos eulerianos de rotación) son aún una incógnita por resolver.

      Como ya se ha mencionado los estudios paleomagnéticos en tierra representan la herramienta más poderosa para definir la evolución cinemática de las placas litosféricas Sin embargo. la mayor parte de los estudios realizados en la Placa Ibérica tienen objetivos magnetoestratigráficos o de tectónica regional y se desarrollan en zonas que dificilmente pueden considerarse representativos de Iberia estable. Esta limitación supone una fuerte restricción al número de datos paleomagnéticos del que puedan deducirse polos paleomagnéticos fiables para la placa Ibérica. Ello se traduce en una gran incertidumbre en la mayor parte de los tramos de la era Mesozoica de la curva de deriva polar aparente para Iberia Estable
En la figura se representan los polos paleomagnéticos fiables de los que disponemos en la actualidad para describir el movimiento de rotación de la Península Ibérica durante el Cretácico. El tramo correspondiente al límite de los periodos Jurásico y Cretácico (señalado con un recuadro continuo, Fig. 3) se encuentra muy bien definido, ya que cuatro trabajos realizados en zonas periféricas del macizo Ibérico, pero distantes entre sí, proporcionan polos paleomagnéticos muy próximos en dirección. Dos de ellos, de edad Oxfordiense, corresponden a dos estudios magnetoestratigráficos realizados en secuencias calizas del Sistema Ibérico (Steiner et al., 1985; Juárez et al., 1994). El tercero corresponde al obtenido por Galbrun (1990), en sedimentos Berriasienses de la región portuguesa del Algarve. El último de ellos, de edad Titónica, es el calculado por Villalaín et al. (1995) en el Subético occidental, tras computar y eliminar el efecto de las rotaciones de bloques que afectan a esta región. Por otra parte el Cretácico superior (señalado con recuadro a trazos, Fig. 2) está representado con cierta precisión por otros tres polos paeomagnéticos. El tramo de la curva de deriva polar aparente que debe unir estos dos momentos de la evolución de la placa Ibérica es el que se corresponde con la rotación antihoraria que experimentó durante el periodo Cretácico. Para definir este amplio movimiento sólo disponemos de tres polos paleomagnéticos: El polo de Schott et al., (1987) para el periodo Cretácico inferior, el de Galdeano et al., (1989) para el Hauteriviense-Barremiense y el de edad Aptiense también propuesto por este mismo autor (Galdeano et al., 1989). Resulta evidente que ambas propuestas son incompatibles.

      Por otra parte el análisis de las anomalías magnéticas oceánicas (Srivastava et al., 1990a) sugieren que la apertura del Golfo de Vizcaya, y por tanto la mayor parte de la rotación de la placa Ibérica respecto de Europa, queda acotada entre la anomalía MO (118 M.a.) y la M34 (74-79 M.a.), es decir, que la rotación se produciria a partir del Aptiense registrándose la mayor parte del movimiento ya en el Campaniense. Esta cronología resulta incompatible con la que podría establecerse con los pocos datos paleomagnéticos existentes analizados en el párrafo anterior. Por otra parte y si como parece ocurrir, la apertura del Golfo de Vizcaya se produce de forma relativamente rápida, las lagunas en la descripción de la expansión del suelo oceánico impiden acotar con precisión este evento.

      Resumiendo, puede afirmarse que los polos paleomagnéticos de que los que se dispone en la actualidad para la placa Ibérica son insuficientes para realizar una descripción del movimiento de la placa Ibérica durante el Cretácico. Los pocos datos aproximadamente contemporáneos con la rotación de la península tienen una gran incertidumbre e incluso son contradictorios entre sí. Además, la edad que parecen sugerir para la porción principal de este amplio movimiento no está de acuerdo con la deducida a partir de los análisis cinemáticos de las anomalías oceánicas.

      Resulta por tanto evidente la necesidad de realizar estudios paleomagnéticos en rocas terrestres, con el fin de obtener nuevos polos paleomagnéticos para determinar la evolución cinemática de la placa Ibérica durante el Cretácico. Sólo así se podrá determinar de manera precisa la edad de la rotación de la placa Ibérica y el patrón geométrico de este movimiento.

      OBJETIVOS E INTERÉS DE LOS MISMOS

      El objetivo general del proyecto es la determinación precisa de la evolución cinemática de la placa Ibérica durante la apertura del golfo de Vizcaya. Se pretende en concreto calcular los parámetros que definen la rotación de la Placa Ibérica respecto de la Europea, así como determinar su edad con precisión. Para lograr este objetivo se plantea realizar estudios paleomagnéticos en secciones cretácicas procedentes de tres áreas diferentes: 1) Sector occidental de la Cuenca de Cameros (Cordillera Ibérica), 2) Sector occidental de la Cuenca Vasco-Cantábrica. (Cordillera Cantábrica), 3) Cuenca del Maestrazgo (Cordillera Ibérica). Los objetivos concretos de este proyecto son los siguientes:
– Cálculo de polos paleomagnéticos de diferentes edades dentro del Cretácico para cada una de las áreas objeto del estudio.
Correlación entre los polos obtenidos en las diferentes áreas, con el fin de identificar posibles movimientos locales.
Elaboración de la rama cretácica de la curva de deriva polar aparente para la placa Ibérica Comparación de la curva obtenida con las curvas de las placas Europea Africana y Norteamericana Integración de los resultados con los datos cinemáticos obtenidos a partir del análisis de las anomalías magnéticas oceánicas del Atlántico norte.

      Éste es un proyecto de ciencia básica y el interés de sus resultados se enmarca en el ámbito científico, en concreto en el de la Geología y la Geofísica. El periodo que se pretende investigar es critico en la evolución cinemática de Iberia respecto de las otras placas. Durante este periodo Iberia se comportó como una microplaca independiente tanto de la placa Euroasiática como de la Africana. Por esta razón su evolución paleogeográfica es clave para comprender el proceso de apertura del Atlántico Norte y del Golfo de Vizcaya. La descripción de su movimiento respecto de las grandes placas permitirá determinar los bordes activos de la placa Ibérica a lo largo del tiempo geológico. Por otra parte, los polos paleomagnéticos que se obtengan servirán como referencia respecto de los cuales calcular rotaciones de bloques en áreas deformadas del borde de la Península.

      METODOLOGÍA Y PLAN DE TRABAJO

      Los estudios paleomagnéticos son los más fiables indicadores del movimiento de las placas litosféricas. En concreto, el estudio del magnetismo de las rocas y en particular el de sus direcciones de imanación pueden informar sobre la posición de las rocas en la superficie terrestre, a lo largo de su evolución temporal guiada por la deriva continental de las placas a las que pertenecen. Sin embargo, es necesario hacer ciertas suposiciones para extraer información de los datos paleomagnéticos.

      Asumiendo la hipótesis del campo magnético dipolar es posible calcular el polo paleomagnético a partir de la dirección de imanación de una roca. La discrepancia entre aquél y el polo geográfico es un reflejo de los movimientos que ha sufrido la placa o bloque en que se encuentra la roca. Según lo expuesto si consideramos una placa litosférica como un sólido rígido, los polos de la misma edad deben estar agrupados. El trazo continuo de la posición de los polos de diferentes edades obtenidos en una determinada placa litosférica define una curva que se llama Curva de Deriva Polar Aparente (APWP) para esa placa. La geometría de la APWP es función de la historia cinemática de la misma y su comparación con otras curvas correspondientes a otras placas definen unívocamente el movimiento relativo entre las mismas.

      La escasez y falta de fiabilidad de los datos paleomagnéticos necesarios para determinar la rama cretácica de la APWP para Iberia tiene como origen diversos problemas relacionados con características propias de la microplaca y con el propio método paleomagnético. A continuación se señalan los más importantes.

      – Una gran parte de las áreas donde es posible encontrar rocas de la edad deseada son zonas de deformación como las Cordilleras Béticas, Pirineos o la Cordillera Costero-Catalana. Diversos trabajos, ya mencionados en el apartado anterior, han demostrado la presencia de rotaciones de bloques en estas zonas, por lo que desde el punto de vista cinemático no pueden considerarse representativas de la placa ni utilizarse para realizar estudios paleomagnéticos dirigidos hacia la tectónica de placas.
– Estudios paleomagnéticos previos han puesto de manifiesto la presencia de reimanaciones o imanaciones secundarias que se extienden a lo largo de grandes áreas. Resulta, en este sentido imprescindible identificar si una componente paleomagnética es primaria o no. Un criterio casi definitivo para eliminar la posibilidad de que la componente estudiada sea una reimanación es la obtención de una sucesión de polaridades normales e invertidas en una misma sección sedimentaria. Sin embargo, para una gran parte del rango de edades en los que podemos situar la rotación de la peninsula, no es posible aplicar este criterio. Ello es debido a la presencia del supercrón de polaridad normal del campo magnético terrestre que se sitúa entre el Barremiense y el final del Cretácico.
– Edad de las rocas: En algunos casos no se dispone de dataciones lo bastante fiables que permitan la asignación de una edad suficientemente precisa del polo paleomagnético y por tanto su ubicación en el sector de la APWP correspondiente.
– Litologías: Algunas áreas que presentan unas características idóneas desde el punto de vista cronológico o estructural no presentan litologías útiles para realizar estudios paleomagnéticos.

      – Criterios de selección de las áreas propuestas

      Teniendo en cuenta las consideraciones indicadas en el apartado anterior, se relacionarán a continuación las características que deben satisfacer los afloramientos y áreas seleccionadas para realizar un estudio como el que se propone:

      – En primer lugar, las áreas seleccionadas deben presentar una continua y espesa serie de edad cretácica. En concreto deben estar bien representados las secuencias del Cretácico inferior, pues éste es el periodo para el que se necesita más precisión para constreñir la rotación de la placa Ibérica.
– Las áreas seleccionadas deben ser representativas de la placa Ibérica. Determinar esto no es fácil a priori. La zona seleccionada no debe, en lo posible, haber sufrido una deformación muy intensa ni presentar despegues con grandes desplazamientos. En cualquier caso, y puesto que es inevitable trabajar en zonas de deformación para estudiar rocas de determinadas edades, los polos paleomagnéticos deben estar contrastados en diferentes áreas de trabajo. También es conveniente contar con un buen control estructural, que permita determinar la aparición de rotaciones con criterios no paleomagnéticos. Será posible obtener una información fiable si se dispone de amplias secciones continuas, que abarquen largos periodos de tiempo y cuyos niveles no hayan sufrido rotaciones entre sí. En estas condiciones es posible determinar movimientos relativos del polo palemagnético entre diferentes edades de la serie.
– Es necesario contar con series sedimentarias que sin variaciones litológicas importantes abarquen edades previas al supercrón de polaridad normal característico del periodo Cretácico. De este modo, el criterio para la identificación de una componente primaria de obtener secuencias de polaridad normales e invertidas, puede extenderse a los niveles situados dentro del Supercrón si se mantienen las mismas características de la imanación remanente natural. En relación con la identificación de reimanaciones es también importante la realización de test del pliegue de forma sistemática. Por otra parte en las áreas en las que las se han documentado ya reimanaciones es interesante probar litologías diferentes a las que han dado estos resultados.
– Es necesario disponer de un control cronoestratigráfico lo suficientemente fiable como para definir la edad del polo con la necesaria precisión.
– Las secciones investigadas deben incluir abundantes niveles representados por litologías favorables para el paleomagnetismo.

      
– Selección de las áreas y secciones propuestas

      Es muy dificil, por no decir imposible, encontrar áreas que cumplan todos los requisitos expuestos. Pero teniéndolos en consideración, se han seleccionado tres grandes áreas de trabajo para desarrollar este proyecto:

      Área 1.- Sector occidental de la Cuenca de Cameros (Cordillera Ibérica)
Area 2.- Sector occidental de la Cuenca Vasco-Cantábrica. (Cordillera Cantábrica) Area 3.- Cuenca del Maestrazgo (Cordillera Ibérica)

      Se han elegido estas tres áreas porque presentan espesas series cretácicas, en especial del Cretácico inferior y cumplen en lo posible las condiciones indicadas antes. Por otra parte se sitúan en contextos estructurales diferentes, por lo que si encontramos polos coincidentes para una misma edad en más de un área, éstos podrán considerarse altamente fiables.

      – Trabajo de campo.

      El trabajo de campo comienza con el reconocimiento geológico que servirá para realizar una selección de las secciones idóneas a priori, considerando los criterios generales que se han establecido antes. En este punto es particularmente importante la selección de litologías más adecuadas para el estudio propuesto. Los criterios de selección son varios :

      i) Conocimiento de la edad de las unidades a muestrear con la mayor precisión posible.
ii) En la medida de lo posible, continuidad temporal en las secciones a estudiar.
iii) Buen conocimiento de la estructura local.
iv) Ausencia de alteraciones en las rocas.
v) Localización de pliegues, con el fin de poder realizar el llamado test de pliegue, que proporciona información sobre la edad de los componentes paleomagnéticos.
vi) Accesibilidad.

      Las campañas de toma de muestras se realizarán, para cada zona de estudio, en tres fases diferenciadas : Una primera campaña preliminar, donde se elegirán las unidades más apropiadas según los criterios expuestos, y se tomarán muestras para un estudio preliminar. En función de los resultados obtenidos, se recogerán muestras en una segunda campaña sistemática. Una tercera campaña de corrección servirá para tomar muestras con el fin de estudiar aspectos concretos y de detalle.

      -Tratamiento de laboratorio

      1) Análisis paleomagnéticos

      – Análisis paleomagnético previo de muestras representativas de cada uno de los afloramientos objeto de estudio. Para ello se someterá a estas muestras a desimanación progresiva térmica y por campos alternos de forma completa y detallada.
– Basándose en los resultados obtenidos previamente, se determinará la imanación remanente de las muestras restantes, eligiendo el método y las etapas de desimanación más apropiados a cada caso. Después de cada etapa de desimanación térmica, se medirá la susceptibilidad a temperatura ambiente con el fin de reconocer posibles alteraciones químico-mineralógicas ocurridas durante el experimento.
– Análisis de los resultados paleomagnéticos, con el fin de aislar, determinar e interpretar las componentes paleomagnéticas presentes en las muestras estudiadas.

      2) Estudios de magnetismo de las rocas

      Es necesario realizar estudios de magnetismo de las rocas en las litologías investigadas con el fin de determinar los minerales portadores de la imanación y su estabilidad. Con este fin se desarrollarán distintos experimentos como la adquisición progresiva de imanación remanente isoterma (I.R.M.), desimanación térmica de la I.R.M., obtención de curvas de variación de susceptibilidad en función de la temperatura,-estudio de los parámetros de la curva de histéresis, estudios de microscopía electrónica, etc.

      – Interpretación

      Integración e interpretación de los resultados paleomagnéticos, de magnetismo de las rocas y de datos geológicos y estructurales.

      CONSIDERACIONES FINALES

      Es importante señalar que el desarrollo de este proyecto representa un punto de partida para el comienzo de estudios dentro del ámbito de la geofísica y en concreto del paleomagnetismo en la Universidad de Burgos, en la que hasta ahora no se habían realizado investigación dentro este terreno.