Download Palaeosoils and palaeoweatherings from the mesozoic

Scientific registration no : 1761
Symposium no : 15
Presentation : poster
Palaeosoils and palaeoweatherings from the mesozoictertiary transition in the Spanish central meseta
Paleosols et paleoalterations du passage mésozoiquetertiaire dans le plateau central espagnol
Paleosuelos y paleoalteraciones del transito mesozoicoterciario en la meseta central española
BALLESTEROS E.Molina, TALEGON J.García, HERNANDEZ M.A.Vicente
Unidad Asociada CSIC-Universidad de Salamanca, Apdo. 257, 37071 Salamanca, España,
Fax: 34-23-294514; E mail: [email protected]
INTRODUCCION
En el borde SO de la cuenca terciaria del Duero (Fig. 1) aparecen restos de antiguos mantos de
alteración desarrollados sobre el zócalo hercínico ibérico que, hacia el E, son fosilizados bajo
una serie sedimentaria continental de carácter siderolítico (Bustillo y Martín-Serrano,1980;
Molina y Blanco,1980). Sobre el zócalo alterado no fosilizado y sobre los niveles superiores de
la cobertera siderolítica aparece una potente silicificación cuyo estudio es el objeto fundamental
de este trabajo. Estudios previos (Blanco y Cantano,1983; Savedra et al,1985; Saavedra y
Sánchez Camazano,1981 ; Martín Patino y Saavedra, 1981) indican que dicha silicificación se
debe a la presencia de opalo CT acompañado de concentraciones locales de alunita cuya edad
es de 58.4-67.7 ma (Blanco et al 1982); es decir se localizan hacia el tránsito MesozoicoTerciario.
MATERIALES Y METODOS
Los numerosos perfiles estudiados en las provencias de Zamora, Salamanca y Ávila pueden
agruparse en tres tipos fundamentales:
Perfiles tipo A.- Zocalo alterado y silicificado a techo, sin o con mínima (< 1 m) cobertera
sedimentaria fosilizándolo. Potencia total del perfil entre 10-18 m. El elegido como
ejemplo (perfil 2 ‘Avila’, Fig 1), de base a techo presenta: i) roca madre (granitoide no
alterado), ii) saprolito de estructura conservada de tonos ocres, iii) saprolito de
estructura
no conservada con fuertes variaciones de color y silicificado por ópalo y, iv)
restos mínimos (0.3-0.5 m) de cobertera siderolítica de tonos blancos también silicificada por
ópalo.
Perfiles tipo B.- Zocalo alterado bajo cobertera de 3-5 m de potencia. El perfil elegido (perfil
4 ‘Zamayón’, Fig 1) presenta un desnivel total de 20- 22 m. La mayor parte de dicha
cobertera está silicificada por ópalo presentando intensos cambios de color hacia su
base y tonos blancos dominantes hacia techo.
Perfiles tipo C.- Zocalo alterado fosilizado por cobertera siderolítica de potencia superior a
10 m. El perfil aquí presentado (perfil 6 ‘Calvarrasa’, Fig 1) aparece en un escarpe de
unos 25 m de desnivel, siendo su base un zócalo de pizarras fuertemente alteradas y
1
fosilizado por unos 20 m de serie siderolítica . En ella se identifican intercalaciones de
paleosuelos hidromorfos y bioturbaciones. Hacia techo aparecen niveles blacos con
enriquecimiento en ópalo y alunita.
El estudio de los distintos perfiles se ha realizado empleando las técnicas de microscopía óptica
y electrónica con microanálisis, difracción de rayos-X, DTA-TG y análisis químicos; además se
ha realizado un primer estudio isotópico del azufre presente en las alunitas.
RESULTADOS
El estudio micromorfológico de las muestras de los tres perfiles revela una progresiva
alteración de los minerales primarios hacia techo. En los perfiles tipo A, el saprolito de
estructura conservada presenta un 'alteroplasma' arcilloso no existente en la roca madre. Por el
contrario, el saprolito de estructura no conservada presenta un 'edafoplasma' con rasgos de
redistribución de materia (estriotúbulos, cutanes, etc) y removilizaciones de oxihidróxidos. El
ópalo puede aparecer formando parte del edafoplasma y/o rellenando cavidades. El último
proceso evolutivo parece haber sido la precipitación localizada de sílice fibrosa (cuarcina y/o
calcedonita) y microcuarzo sacariodeo. En los perfiles tipo B y C la silicificación se concentra
en su parte superior pero puede penetrar a zonas más profundas por planos de discontinuidad
(fisuras, diaclasas, etc) y en función de la porosidad intergranular. En las zonas de contacto
entre el zócalo alterado y la cobertera aparecen rasgos hidromorfos que se manifiestan con el
desarrollo de ‘márgenes de incrustación y de excreción’, ‘cortezas de excreción’ (Tardy,
1993). Hacia techo, el color blanco es dominante debido al fuerte lavado de oxihidróxidos,
siendo discordante y posterior a los demás colores.
Los datos micromorfológicos nos indican también que la alunita representa uno de los últimos
estadios en la evolución de estos perfiles. Su presencia va unida a una pérdida de
birrefringencia del plasma arcilloso donde este mineral aparece, así como a un fuerte cambio
químico de dicho plasma. La Fig. 2 (perfil 6 ‘Calvarrasa’, C 2) muestra cristales de alunita
(punto 1 al) de composición: SO3= 42.5 %; Al2O3= 24.0 %; K2O= 11.8 %; SiO2= 19.1 %;
Fe2O3= 2.5. Los cristales aparecen engastados en una matriz (punto 2 mz) de composición:
SiO2= 89.7 %; Al2O3= 8.3 %; Fe2O3= 2.0 %.
Los datos mineralógicos (tablas I, III y V) y químicos (tablas II, IV, VI) de los perfiles elegidos
destacan los siguientes hechos:
- Los filosilicatos 1:1 son los caracterósticos tanto del plasma de alteración del zócalo como de
la matriz de la seie siderolítica.
- Existe una progresiva disminución de los minerales alterables hacia techo que se corresponde
con una pérdida en alcalinos y alcalinotérreos en las muestras de zócalo alterado.
- No siempre la presencia de ópalo CT lleva consigo un aumento marcado del contenido en
SiO2; en el caso de la cobertera siderolítica el aumento parece destacarse mejor.
- Hacia techo se advierte fuertes variaciones en el contenido en oxihidróxidos, especialmente de
Fe, que se corresponde con los niveles más blancos y silicificados.
DISCUSION Y CONCLUSIONES.
El significado de la alteración del zócalo hercínico y de la silicificación han sido temas tratados
ampliamente desde finales de los años setenta; el problema es saber si estos procesos están o no
relacionados entre sí. Aunque algunos autores (Ubanell et al. 1978) señalaron un origen
hidrotermal para el ópalo CT, los estudios isotópicos de dD y d18O del ópalo y de las
caolinitas bien cristalizadas del zócalo alterado (Antona et al. 1993) indican que ambos
minerales son de origen exógeno y de génesis independientes. El estudio detallado de los
filosilicatos 1:1 de perfiles de zócalo alterado y silicificado (García Talegón et al. 1994; García
2
Talegón, 1995) muestra que la silicificación lleva consigo una fuerte disminución de éstos hacia
techo y una reducción drástica de su cristalinidad; es decir, hay una destrucción de parte de los
filosilicatos heredados del zócalo alterado. Esto indica que la silicificación representa una
alteración sobreimpuesta a otra anterior de tipo monosialítico: La primera da filosilicatos 1:1 de
alta cristalinidad y la segunda los altera.
La existencia de estas dos alteraciones no implica necesariamente una discontinuidad en el
tiempo sino más bien un cambio en las condiciones del medio. Este cambio se debe a que hacia
el tránsito Mesozoico/Terciario aparecen en escena soluciones de carácter ácido con radicales
SO42- en un medio empobrecido previamente en otros iones distintos del Al3+. Estas
soluciones eran capaces de alterar a los filosilicatos 1:1 del zócalo alterado y de la matriz
arcillosa de la serie siderolítica liberando el aluminio y dejando la sílice para formar el ópalo
CT. En los difractogramas de R X de las muestras del perfil 6 ‘Calvarrasa’ (Fig. 2) se
comprueba la repeticion del espaciado a 4.45-4.46 Å junto a los 4.28, 4.11 y 3.88 Å del ópalo
CT, lo que indica la presencia de redes de tridimita deformadas procedentes de antiguos
filosilicatos (Rayot et al. 1992; Rayot 1994). Por su parte, la alunita hace el papel de las
evaporitas en el proceso de desecación de estas soluciones ácidas.
Por el momento no conocemos el origen del azufre de estas soluciones pero los datos del
d34SCDT de siete muestras de alunita procedentes del perfil 6 ‘Calvarrasa’ dan valores
comprendidos entre 15.12%0 y 17.26%0, siendo la media 16.52%0.
Todos estos procesos se dieron en una superficie morfológica muy plana y anterior a la
tectónica alpina la cual desniveló en bloques al zócalo hercínico durante el Terciario (Molina
Ballesteros et al. 1977). Hoy día los restos de esta paleosuperficie se encuentran elevados
formando las cimas de sistemas montañosos o hundidos y fosilizados por series terciarias más
recientes.
BIBIOGRAFIA.
Antona, J.F., Fallick, A.E., García Sánchez, A. y García Talegón, J. (1993): d18O and dD in
opal and kaolinite from La Colilla, Avila. En: Alteraciones de granitos y rocas afines. Actas
del Workshop "Alteraciones de granitos y rocas afines empleados como materiales de
construcción" (M. A. Vicente Hernández, E. Molina Ballesteros y V. Rives Arnau Eds.)
C.S.I.C., Madrid, 133-138.
Blanco, J.A. y Cantano, M.(1983): Silicification contemporaine à la sedimentation dans l'unité
basale du Palaéogène du Bassin du Duero (Espagne). Sci. Géol. Mémoire, 72, Strasbourg,
7-18.
Blanco, J.A., Corrochano, A., Montigny, R. y Thuizat R. (1982): Sur l'âge du début de la
sédimentation dans le bassin tertiaire du Duero (Espagne). Attribution au Palaéogène par
datation isotopique des alunites de l'Unité Inferieure. C. R. Acad. Sci., Paris, 295: 259-262.
Bustillo, M.A. y Martín Serrano, A. (1980): Caracterización y significado de las rocas silíceas y
ferruginosas del Paleoceno de Zamora. Tecniterrae, 36: 1-6.
García Talegón, J. (1995): Paleoalteraciones y alteraciones actuales de rocas silíceas:
Implicaciones en el paisaje y su comportamiento como materiales de construcción. Tesis
Doctoral, Universidad de Salamanca, 379 pp. (Inédita)
García Talegón, J., Molina, E., y Vicente M.A. (1994): Nature and characteristics of 1:1
phyllosilicates from weathered granite, Central Spain. Clay Miner., 29: 727-734.
Martín Patino, M.T. y Saavedra, J. (1981): Mineralogical study of silica from opaline levels
(Salamanca, Spain) by scanning electron microscope with energy dispersive X-ray
attachement. Cuadernos Lab. Xeol. Laxe, 2: 253-262.
3
Molina, E. y Blanco, J.A. (1980): Quelques précisions sur l'alteration du Massif Hercynien
espagnol. C. R. Acad. Sci.. Paris, 290: 1293-1296.
Molina Ballesteros, E., García Talegón, J. y Vicente Hernández, M.A. (1997):
Palaeoweathering profiles developed on the Iberian hercynian basement and their relationship
to the oldest Tertiary surface in central and western Spain. En: Palaeosurfaces: Recognition,
reconstruction and palaeoenvironmental interpretation., (M. Widdowson Ed.), Geological
Society Special Publication, London, 120: 175-185.
Saavedra, J., García, A., Romero, J. y Carrión, F. (1985): Las silicificaciones del Valle de
Amblés (Inmediaciones de Avila). Bol. Geol. Minero, 96: 437-433.
Rayot V. (1994): Alterations du centre de l'Australie: Role des solutions salines dans la génese
des silcretes et des profiles blanchis. Ecole Nat. Sup. des Mines de Paris (ENSPM), Mém.
Sci. de la Terre, 22, 142 pp.
Rayot, V., Self, P. y Thiry, M. (1992): Transition of clay minerals to opal CT during
groundwater silicification. En: "Mineralogical and Geochemical records of
paleoweathering". (J.M. Schmitt y Q. Gall Eds.) Ecole Nat. Sup. de Mines de Paris
(ENSPM), Mém. Sci. de la Terre, 18: 47-59.
Saavedra, J. y Sánchez Camanano, M. (1981): Origen de niveles continentales silicificados con
alunita en el Preluteciense de Salamanca, España. Clay Miner., 16: 163-171.
Tardy, Y. (1993): Pétrologie des latérites et sols tropicaux. Masson, Paris, 459 pp.
Ubanell, A.G., Garzón, G., de la Peña, J.A., Bustillo, M.A. y Marfil, R. (1978): Estudio del
proceso de alteración hidrotermal en rocas graníticas y sedimentarias (provincia de Avila).
Estudios Geol., 34: 151-160.
Keywords : palaeosoils, palaesurface, monosialitization, CT opal, alunite, Central Spain
Mots clés : paléosols, paléosurface, monosialitization, opale, alunite, Espagne centrale
4
5
6
7
8
9