Boletín Nº 8

¡Qué historia de cambios geológicos revela la costa de la Patagonia, en medio de su sencilla estructura! (Charles R. Darwin, 9 de enero de 1834, traducido de su diario de viaje)

La Tierra es un planeta dinámico, en continuo cambio, con una historia de más de cuatro mil millones de años, que incluye eventos relacionados con el movimiento de las placas terrestres, la variación del nivel del mar y la dinámica de los océanos, entre otros. A través de esta larga historia, las placas terrestres se han unido para formar supercontinentes (el último denominado Pangea) y separado, en un proceso que aún continúa. A menudo recibimos noticias que nos asombran acerca de, por ejemplo, terremotos o volcanes que se activan. Estos eventos, llamados catástrofes o desastres naturales, ocurren en lugares predecibles y son el resultado del movimiento de las placas terrestres. Este movimiento de las placas, junto a otros procesos (por ejemplo, climáticos), también ha provocado que el nivel de los mares y océanos varíe, inundando o dejando expuestas extensas áreas del planeta a lo largo del tiempo geológico. Conocer cómo se han ido desarrollando estos eventos en el pasado es de gran importancia, porque permite comprender y evaluar mejor los procesos actuales, como así también predecir los escenarios futuros.

Pero… ¿Cómo hacemos para reconstruir el pasado?

Para conocer el pasado estudiamos las rocas y los fósiles (restos o señales de la actividad de organismos pretéritos) que ellas contienen. Su estudio, nos permite “leer”, como si fueran páginas de un libro, los cambios que ocurrieron en la distribución de los continentes y océanos, en los ambientes y en el clima a través del tiempo, como así también reconstruir la historia biogeográfica (distribución pasada y actual) y evolutiva de todas las formas de vida.

A través de las investigaciones que realizamos en el Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa (INCITAP), relacionadas con la Estratigrafía, la Paleontología y el Análisis de Cuencas Sedimentarias, podemos conocer, por ejemplo, cómo fueron cambiando el relieve, el clima, la flora y la fauna en la Patagonia, incluida la provincia en la que vivimos (La Pampa), a través del tiempo geológico. En particular, durante el Cenozoico (era geológica que abarca los últimos 66 millones de años, Figura 1), la historia geológica de la Patagonia está marcada por la separación de América del Sur de Antártida (hace unos 40 millones de años atrás estaban unidas) con la consecuente formación del Pasaje de Drake, el levantamiento de la cordillera de los Andes (la cordillera no siempre estuvo ahí) y por una serie de cambios en el nivel del mar que ocasionaron diversas incursiones marinas, principalmente desde el océano Atlántico, que dejaron evidencias en toda la región. 

El estudio de las rocas depositadas durante estos eventos de inundación marina y los fósiles que ellas contienen nos permite conocer, por ejemplo, cómo eran la biota y el paisaje en cada intervalo del tiempo geológico. Incluso podemos determinar cuántos millones de años atrás se produjo cada una de estas incursiones marinas (obtener la edad de los depósitos), hasta dónde llegó el mar (establecer la posición de la línea de costa en cada momento) o cómo era ese mar (determinar, por ejemplo, la temperatura y salinidad del agua). Estas reconstrucciones, además de permitirnos comprender la historia de nuestro planeta y proyectar los cambios futuros, tienen importancia para la búsqueda de recursos naturales (por ejemplo, petróleo y gas) en las diferentes cuencas sedimentarias (regiones de la corteza terrestre que se hunden y rellenan de sedimentos) estudiadas.

Una parte fundamental de nuestra actividad, la constituyen los trabajos de campo, a los que llamamos “campañas de investigación”. Consisten en la medición de los afloramientos de rocas en las localidades de interés, realizando observaciones y toma de muestras de las rocas y fósiles presentes. Las observaciones incluyen la forma y el espesor que tienen las capas o estratos, el tamaño del grano de las rocas y las estructuras sedimentarias presentes (estructuras que se producen por la acción del agua o del viento, por ejemplo), como así también el registro de la abundancia y tipo de fósiles. Para esto último se suele usar una “cuadrata” (Figura 2A), dentro de la cual se determina, por ejemplo, qué especies hay, si los ejemplares están enteros o fragmentados o si tienen alguna orientación.

Luego de cada campaña, las muestras son tratadas en el laboratorio. Allí se realiza la limpieza y preparación de los fósiles colectados, utilizando diferentes métodos. En particular, para obtener invertebrados de pequeño tamaño y microfósiles (por ejemplo, foraminíferos y ostrácodos) se procesan muestras de sedimento, luego se los separa (este proceso se llama picking) y se hacen observaciones (por ejemplo, si hay marcas o perforaciones de otros organismos sobre las conchillas) con una lupa binocular. Las conchillas carbonáticas (por ejemplo, de ostras u otros moluscos) son analizadas para determinar que estén bien preservadas y, si es así, se obtiene una muestra de carbonato que se envía a laboratorios especializados para medir la relación entre los isótopos estables de algunos elementos químicos. Estas determinaciones se basan en el concepto de que en las conchillas se encuentra reflejado el valor de las relaciones de isótopos existentes en el agua del mar durante su crecimiento. Por ejemplo, la medición de las relaciones entre los isótopos estables del oxígeno y del carbono, brinda relevante información acerca de cambios paleoclimáticos y paleoceanográficos, tales como formación de hielos continentales y consecuentes variaciones globales del nivel del mar y cambios en la temperatura del agua a través del tiempo. La medición de la relación isotópica de otro elemento como el estroncio, permite datar esas conchillas (es decir, conocer el momento del tiempo geológico en el que se formaron). Otras actividades de laboratorio incluyen el análisis textural del sedimento y/o la realización de cortes delgados de las rocas para ver su composición en un microscopio.

Finalmente, se compila toda la información obtenida. Por ejemplo, se confeccionan mapas de la geología del área y se dibujan lo afloramientos de rocas medidos (“perfiles estratigráficos”) mediante el uso de programas adecuados, se realiza la determinación taxonómica de los fósiles hallados y su catalogación en los repositorios correspondientes, se determinan los procesos que originaron las distintas capas, se establece la relación que tienen los distintos afloramientos de rocas entre sí (técnica denominada “correlación”) y se reconstruyen los ambientes sedimentarios y el paisaje del pasado en la región.

Un ejemplo de estos estudios: la gran incursión marina sobre la Patagonia hace 20 millones de años atrás

Como se mencionó anteriormente, el registro estratigráfico del Cenozoico en la Patagonia se caracteriza por la presencia de depósitos marinos que evidencian oscilaciones del nivel del mar que han quedado registradas en diversas cuencas sedimentarias. Una de las mayores incursiones marinas ocurrió a fines del Oligoceno y comienzos del Mioceno (Épocas geológicas desarrolladas aproximadamente entre los 34 y los 5 millones de años antes del presente, Figura 1). Esta incursión ha quedado registrada en depósitos de rocas de ambientes marinos, estuarinos y deltaicos (Figura 2B, C), que se encuentran aflorando desde la cordillera de los Andes hasta los acantilados costeros atlánticos. Estos depósitos, denominados informalmente como depósitos del “Patagoniense”, han sido estudiados desde las primeras observaciones realizadas por Charles Darwin a principios del siglo XIX y, luego, por diversos naturalistas que fueron pioneros en la exploración y/o descripción científica de la Patagonia (por ejemplo, los hermanos Carlos y Florentino Ameghino). Sin embargo, las diferencias faunísticas, la distancia que existe entre los afloramientos y el generalizado carácter somero de la transgresión, hace que aún existan numerosos interrogantes sobre los mismos. Para aportar a su resolución, hemos realizado investigaciones a lo largo de muchos años en diferentes sectores de la Patagonia, utilizando conocimientos y metodologías provenientes de diferentes disciplinas, incluyendo estudios sedimentológicos (determinando cómo se forman las rocas), estratigráficos (estableciendo cómo se relacionan las diferentes capas de sedimento), tafonómicos (identificando los cambios que se produjeron en los restos fósiles desde su producción hasta su enterramiento y después del mismo) y paleoecológicos (investigando los organismos del pasado y su relación con el ambiente).

Estos estudios han incrementado significativamente el conocimiento sobre los depósitos fosilíferos del “Patagoniense”. En este sentido, se han identificado y descripto numerosas secciones estratigráficas, algunas de las cuales contienen concentraciones ricas en invertebrados marinos fósiles (Figura 2D). El estudio de estos fósiles (por ejemplo, ostras, caracoles, cangrejos) y de las rocas que los contienen, nos ha brindado información muy valiosa acerca de la biota que habitaba ese mar, como así también de los cambios en el ambiente y en el paisaje acaecidos en la Patagonia a medida que los Andes se elevaban. Otro de los principales avances en la investigación es la obtención de edades de los depósitos mediante la medición de la relación de isótopos de estroncio en valvas carbonáticas en varias de estas secciones, como así también dataciones absolutas realizadas a las rocas. Estos estudios han permitido conocer, por ejemplo, que los depósitos del “Patagoniense” representan dos grandes incursiones marinas (“ciclos transgresivos-regresivos”) procedentes desde el océano Atlántico desarrolladas entre los 25 y los 15 millones de años antes del presente (Figura 1). La primera de ellas se habría producido a fines del Oligoceno (entre los 25 y 23 millones de años) y habría sido de limitada extensión, restringida mayormente al sector oriental de las provincias de Santa Cruz y Tierra del Fuego. La más joven, de mayor extensión, se habría desarrollado a comienzos del Mioceno (entre los 22 y los 15 millones de años), lapso en el cual diferentes áreas de la Patagonia fueron inundadas en diferentes tiempos. La mayor extensión de este mar somero habría ocurrido entre los 19 y 20 millones de años, tiempo en el cual el océano Atlántico inundó la Patagonia, desde la costa hasta la cordillera de los Andes, llegando incluso al sur de Chile (Figura 3). 

Posteriormente, el mar se fue retirando y las condiciones marinas se desplazaron hacia el este, quedando restringida la superficie inundada a la parte oriental de la región. En cuanto al origen de esta incursión marina, habría estado mayormente controlada por el hundimiento de la corteza relacionado al levantamiento tectónico de la cordillera de los Andes y a otros procesos regionales, en conjunto con un aumento global (en todo el planeta) en el nivel del mar durante el intervalo de máxima extensión de la inundación marina.

Aunque los estudios sobre los depósitos del “Patagoniense” son numerosos, aún restan muchos interrogantes a resolver. El Grupo de Estratigrafía y Paleontología continúa con estas investigaciones, especialmente en el norte de la Patagonia, donde los estudios geocronológicos y análisis estratigráficos son escasos.

Referencias bibliográficas/lecturas sugeridas

Cohen, K.M., Finney, S.C., Gibbard, P.L. y Fan, J.-X. (2013; actualizado). The ICS International Chronostratigraphic Chart. Episodes 36: 199-204.

Malumián, N. y Náñez, C. 2011. The Late Cretaceous–Cenozoic transgressions in Patagonia and the Fuegian Andes: foraminifera, palaeoecology, and palaeogeography. Biological Journal of the Linnean Society 103(2): 269–288.

Parras, A. y Cuitiño, J.I. 2021. Revised chrono and lithostratigraphy for the Oligocene-Miocene Patagoniense marine deposits in Patagonia: Implications for stratigraphic cycles, paleogeography, and major drivers. Journal of South American Earth Sciences 110: 103327.