Ciencias de la Tierra y el Espacio, 2000, Vol.1, pp.7--14, ISSN 1729-3790 OTROS DATOS A FAVOR DEL ORIGEN ELUVIAL DE LAS ARCILLAS ROJAS EN CUBA OCCIDENTAL Juan Daniel Henriquez Andrade (1) (1) Instituto de Oceanología. Calle 1era # 18406 e/184 y 186, Rpto Flores, Ciudad de la Habana, Cuba Recibido: enero-octubre, 2000 Aceptado: noviembre, 2000 Resumen Como es conocido durante las investigaciones realizadas por Ionin et al., 1977; fueron encontradas arcillas rojas en la plataforma insular; este hecho fue utilizado por Kartashov y sus colaboradores como un criterio más a favor de su hipótesis acerca del origen marino de dichas arcillas. Aquí analizamos los resultados obtenidos por Ionin en la plataforma insular. Se brinda la forma de ocurrencia y distribución de las arcillas rojas en calas y perfiles y su correlación con las arcillas que afloran en la superficie terrestre, concluyendo que dicha correlación es precisamente un dato más a favor del origen sub aéreo de estas. Según Kartashov et al. (1981),"El argumento más sólido a favor del origen marino de la formación Villarroja es la ausencia de ésta en la llanura costera meridional de Pinar del Río", argumentando que dicha llanura constituyó una porción relativamente elevada en la época de esta transgresión. Frente a este criterio, el autor se apoya en las características hidrográficas de esta llanura para justificar la no aparición de Villarroja en el perfil de formación del suelo. Palabras clave: Geología Abstract As it is known, during researches carried out by Ionin et al., 1977, red clays were found in the insular shelf. This fact was used by Kartashov and his collaborators as another criterion in favor of their hypothesis regarding the marine origin of the said clays. The results obtained by Ionin in the insular shelf are analyzed in this paper. Information is provided on the way of occurrence and distribution of the red clays in wells and profiles, and their correlation to the clays that are exposed on the terrestrial surface, concluding that the said correlation is precisely one more datum in favor of the terrigenous origin of these clays. According to Kartashov et al. (1981), "The most solid argument in favor of the marine origin of Villarroja formation is its absence in Pinar del Rio southern coastal plain", indicating that the said plain constituted a relatively elevated portion at the moment of this transgression. Facing this criterion, the author bases his exposition on the hydrographic characteristics of this plain to justify the non-appearance of Villa Roja in the soil formation profile. Key words: Geology Otros datos a favor del origen eluvial de las arcillas rojas en Cuba occidental 1. Introducción Los resultados ofrecidos en la monografía sobre la Geología de la Plataforma de Cuba (Ionin et al.,1977) ,han aportado una importante información sobre los sedimentos marinos dentro de los cuales forman parte las arcillas rojas de Cuba occidental. Sin embargo creemos que en lo que se refiere a las arcillas rojas estos resultados no han sido analizados e interpretados con la profundidad que merecen. El objetivo del presente trabajo es profundizar en la interpretación que hace Ionin acerca de dichas arcillas, aportando nuevos criterios sobre el controvertido tema del origen marino de las mismas y apoyándonos además en las discusiones que sobre este tema han sostenido varios autores. Se ha recurrido a un análisis integral de todos los factores que intervienen en la formación del suelo (composición litológica, composición química, mineralógica, características hidrográficas, etc.), para demostrar el origen eluvial de estas arcillas. Esperamos que con los argumentos que en este trabajo se ofrecen acerca de la llanura meridional costera de Pinar del Río se logre un dato más a favor del origen eluvial de estas arcillas. 2. ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS POR IONIN En los resultados de su trabajo, Ionin hace referencia frecuentemente a las arcillas rojas cortadas en algunos de los pozos. Ejemplo de ello es el pozo 68 en las cercanías de la Ensenada de Palencia (Golfo de Guanacahabibes). En este pozo se descubren hasta 1metro de profundidad, un intervalo de fango arenoso gris con gran cantidad de restos orgánicos, posteriormente se cortaron sedimentos enriquecidos en materia orgánica (Turba), más abajo se intercala un pequeño espesor de fango gris claro con mezcla de fracciones arenosas, aleuroríticas y pelíticas y por último las arcillas compactas de color rojo ladrillo (pag 149). En esta ensenada otros pozos que también cortaron arcilla roja fueron las 64, 67 y 70 (Ver Fig. 2). El pozo 82 realizado en la Ensenada de Cortes muestra una columna muy parecida a la anterior (Ver Fig. 1). "En el estuario del Río La Coloma se descubrió un estrato de arena enlodada que yace sobre tierras arcillosas muy compactas de color amarillo rojizo" (pag 149). "A través del estudio del perfil 5 se pudo establecer que sobre la depresión longitudinal que se observa en el relieve primario de las calizas yacen arcillas y arena de color rojo, a continuación estas arcillas son cubiertas por fangos arcillosos con turba y sedimentos fango arenosos, característicos estos últimos por ser sedimentos de agua marina poco profundas". "Esta depresión se extiende desde la Ensenada de Cortes a todo lo largo de la costa sur de las provincias de Pinar del Río y la Habana, hasta la Ensenada de la Broa. Las características de la estructura en los sedimentos que se encuentran en la depresión se mantienen a través de la misma, lo que demuestra el origen único de este elemento estructural" (pag 150). En la página 151 de la monografía se ofrecen dos perfiles ubicados en la Ensenada de la Broa, en los cuales también observamos las arcillas rojas con la misma forma de ocurrencia. (Ver fig. 3) "Dentro de los límites del litoral norte de la Ensenada de la Broa se hallan arcillas fangosas de color gris claro, con escasa fauna de moluscos de aguas dulces y salobre. A cierta distancia de la costa, estas arcillas yacen sobre una capa de turba, la cual descansa sobre arcillas de color rojizo" (pag 150). Otro perfil característico es el realizado en la costa norte de la Isla de la Juventud (pag 152),donde las arcillas rojas mantienen la misma distribución que en los perfiles anteriores. (Ver fig. 3). "Hacia el norte de la Isla de la Juventud se observó que debajo de la capa de sedimentos friables fue descubierta una superficie de calizas con características cársicas. Junto a la costa las calizas se encuentran cubiertas por arcillas pardo rojizas y pardo amarillentas, compactas" (pag 154)." Durante las referencias que hace Ionin a estas arcillas, en todas deja ver su criterio acerca del origen eluvial de las mismas: "La fig. 44 presenta de forma esquemática la distribución de la potencia de los sedimentos friables que yacen en el zócalo original, el cual en la mayoría de los casos representa una superficie subaérea. Las rocas de este zócalo son con frecuencias calizas o arcillas relacionadas genéticamente con sedimentos eluviales" (pag 143) En la pag 161 del mismo texto se apunta: Algunas de las características de la estructura sedimentaria para las plataformas insulares tropicales del tipo de la cubana son: 1) Los sedimentos de génesis marina que yacen sobre sedimentos subaéreos del tipo arcilla roja o que yacen sobre la superficie denudativa de la roca caliza. 2) Se observa un cambio transgresivo de facie. De las citas anteriores se comprueba que en la interpretación que hace Ionin de estas arcillas siempre expone para ellas un origen eluvial, no obstante aunque su procedencia fuera eluvial en su interpretación se concibe que las mismas fueron arrastradas por las aguas superficiales a partir de zonas emergidas y depositadas en la plataforma marina. 8 Otros datos a favor del origen eluvial de las arcillas rojas en Cuba occidental Según nuestro criterio existen evidencias para suponer que estas arcillas que yacen directamente sobre calizas, no fueron depositadas en la plataforma marina, sino que se formaron allí donde hoy se encuentran, en un periodo regresivo en que estas rocas sufrieron una emersión y quedaron expuestas a los agentes de intemperismo. Dichas evidencias son las siguientes: 1) La superficie de las calizas presenta dentro de la plataforma, en lugares sobre todo cercanos a la costa, características cársicas. 2) Las arcillas rojas descansan en muchos lugares directamente sobre calizas rellenando embudos cársicos. No se observa por debajo de ellas capas con sedimentos más grueso o restos de moluscos como fuera de esperar de haberse depositado en un ambiente marino. En todo caso y por el contrario sobre estas arcillas aparecen horizontes de turba y más arriba en el corte yacen espesores de arena fangosa con restos de conchas en estado suelto, lo que demuestra que a las arcillas rojas le siguió un período transgresivo. 3) En la composición mineralógica de las arcillas rojas están presentes minerales terrígenos (Circón, limonita, cantidades notables de concreciones de hidróxidos de hierro, etc.), propios de condiciones subaéreas. Por su parte en los sedimentos marinos que sobreyacen a las arcillas rojas, formados en condiciones reductoras y de descomposición de la materia orgánica, prevalecen minerales sulfurosos del grupo pirita- marcasita. 4) Si analizamos la composición química se observa que en las arcillas rojas el % de carbonatos es muy bajo en relación con los sedimentos marinos que presentan un alto contenido en carbonato. "En el Golfo de Guanacahabibes se observa una capa de sedimentos no carbonatados compuesta por arcillas de color rojo que yace sobre la superficie de calizas, mientras que sedimentos marinos que llegan hasta la barrera arrecifal de Los Colorados presentan una alta carbonatación". (pag 167) "En muchos lugares cercanos a las costas yacen sedimentos arcillosos no carbonatados, los cuales en la región norte de la Isla de la Juventud cubren la superficie cársicas de las calizas. Los sedimentos fangosos marinos presentan una elevada carbonatación, sin embargo los que se encuentran rellenando los embudos cársicos son poco carbonatados". (pag 167) Otro elemento es el carbono orgánico, el cual aumenta en los sedimentos de origen marino. "El contenido orgánico en sedimentos arcillosos rojos y arenas que se encuentran por debajo de los sedimentos marinos en las costas occidentales de Cuba y de la Isla de la Juventud es insignificante. Por ejemplo en el Golfo de Guanacahabibes las arcillas contienen de 0.1 a 0.2% de C orgánico, los sedimentos areno arcillosos en la región del río La Coloma presentan menos del 1% y las arcillas rojas de la Isla de la Juventud casi no contienen". (pag 172). Otro criterio que hemos podido deducir es el siguiente: Si se comparan los perfiles de la Ensenada de la Broa y el de la Isla de la Juventud (Ver fig 3), se notará que en los tres perfiles las arcillas se acuñan a una distancia de la costa que fluctúa entre 4 y 5 km. Por su parte en la Ensenada de Cortes, aunque no disponemos de perfil, en ella se ubica a aproximadamente la misma distancia de la costa el pozo 82 (Ver fig. 1), el cual cortó arcilla roja. ¿Será un hecho casual que en puntos tan distantes como la Ensenada de la Broa, norte de la Isla de la Juventud y Ensenada de Cortes, las arcillas aparecen a distancias similares de la costa ?. Si se analiza la carta batimétrica del Golfo de Batabanó, se observará que áreas extensas dentro del Golfo presentan profundidades semejantes; no sería errado entonces suponer que durante un período regresivo las calizas de estos puntos quedaran expuestas hasta un mismo nivel lo que permitió que se formaran en ellas las arcillas rojas que posteriormente fueron cubiertas en el Cuaternario reciente y decimos Cuaternario reciente porque si se observa el Mapa Esquemático Paleogeográfico presentado por Ionin et al, se notará que desde el Wisconsin medio e incluso hasta el Holoceno temprano la región del Golfo de Batabanó era una región emergida. Retomando las características de las arcillas rojas en la plataforma insular y comparándolas con las que afloran en las áreas subaéreas, se comprueba que ambas descansan directamente sobre superficies carsificadas de calizas, no existen evidencias de transgresión marina en el contacto entre las arcillas y las calizas, e incluso en el contacto de las calizas que se exponen en la zona terrestre se observa como la superficie de las mismas presentan rasgos de desintegración química por el intemperismo. El contenido de minerales ferralíticos, concreciones, circón y otros se mantienen en las arcillas de la plataforma tal como se exponen en la parte continental. De igual manera ocurre con el contenido de carbonato y carbono orgánico. Todo lo anterior, sumado al hecho de que en estos suelos no se han encontrado fósiles marinos nos demuestra que tanto las arcillas de la plataforma como las continentales son correlacionables, formadas en un mismo ambiente subaéreo. Esto no quiere decir en lo absoluto que todas las arcillas rojas que se encuentran en la plataforma insular respondan a un mismo origen. Vale aclarar por ejemplo que en Cuba oriental por ejemplo importantes volúmenes de sedimentos lateríticos son aportados al Golfo de Guacanayabo y la Bahía de Nipe. Lo que estamos defendiendo es que en muchos lugares de Cuba occidental donde las arcillas rojas descansan directamente sobre las calizas en zonas cercanas de la costa; existen evidencias para afirmar que se formaron en 9 Otros datos a favor del origen eluvial de las arcillas rojas en Cuba occidental condiciones de emersión y que las mismas se correlacionan con las del mismo tipo que se exponen en la superficie terrestre. ANALISIS DE LA LLANURA COSTERA MERIDIONAL DE PINAR DEL RIO Esta llanura se caracteriza porque en superficie afloran solo las secuencias de la Fm Guevara. Para Kartashov et al. (1981),"El argumento más sólido a favor del origen marino de la Fm Villa Roja es la ausencia de ésta en la llanura costera meridional de Pinar del Río", argumentando que dicha llanura constituyó una porción relativamente elevada en la época de esta transgresión. En nuestra opinión, para los que defendemos el origen eluvial de estas arcillas la respuesta a esta interrogante tenemos que buscarla en las condiciones o características en particular que presenta esta llanura que han impedido que se formen arcillas del tipo Villarroja durante el proceso de formación del suelo. En este sentido es necesario aclarar que "de acuerdo a la interpretación edafológica, la existencia de esmectitas en los suelos Ferralíticos Amarillos Lixiviados de la Fm Guevara está plenamente justificada, ya que estos suelos se encuentran siempre en posiciones bajas, donde hay exceso de humedad, lo que facilita la conservación y aún la neosíntesis de esmectitas, que se encuentran en zonas subordinadas geoquímicamente a macizos ferralíticos" (Ortega y Zhuravliova,1983). "Los colores amarillentos que predominan en la Fm Guevara se deben a la presencia de goethita (Segalen,1969; Schwertmann et al., 1974); el predominio de esta forma de hierro en estos suelos ha sido comprobada (Bosch, 1981). Por su parte en la Fm Villarroja predomina la hematita (Camacho et al., 1980), lo cual explica su color rojo" (Schwertmann et al., 1974). Aunque para Kartashov et al.,1981:59) en todas las fases de la formación Villarroja predominan los minerales interestratificados de caolinita y esmectitas. Para los edafólogos nunca había sido reportado la presencia de tal mineral (Zonn,1968; Baisre,1972; Ascanio,1973). En recientes tesis de cuyos temas fueron el estudio de distintos suelos Ferralíticos, en las cuales se emplearon técnicas modernas para el estudio de las arcillas, no se encontró ese mineral (Ortega y Zhuravliova,1983); los picos de difracción de rayos x fueron los normales de las caolinitas, minerales que siempre predominan en estos suelos (Obregon,1979; Camacho,1980; Bosch,1981). En el proceso de transformación de la goethita en hematita (mineral que predomina en Villarroja), conocido en la literatura edafológica como rubificación se ha logrado determinar que para que dicha transformación ocurra es imprescindible un clima que presente una temporada seca fuerte y prolongada que permita la desecación del suelo (Bresson,1976; Duchafour,1977). Al analizar la llanura costera meridional de Pinar del Río observamos una característica que la diferencia notablemente con el resto de las llanuras de Cuba occidental. Esta llanura además de ser baja se encuentra surcada por 15 ríos, todos con un carácter permanente. En cuanto a la antigüedad de esta red fluvial, si observamos el mapa esquemático que brinda Ionin en la monografía (ver fig. 4), notamos que desde el interglacial Sangamón y quizás mucho antes, se definen direcciones principales de escurrimiento hacia esta llanura y que ya en el Wisconsin medio,esta llanura se definía como una zona emergida con paleocauces que interceptaban lo que es hoy la zona de la plataforma. Esto por supuesto tiene sus consecuencias de aporte de humedad en las condiciones de formación del suelo. Si reflexionamos sobre las citas anteriores, no sería errado suponer, que en esta llanura con un nivel freático muy cercano a la superficie y con tal desarrollo de la red fluvial las condiciones de alta humedad han favorecido la conservación y neosíntesis de las esmectitas, mientras que en los lugares inundados se han producido procesos reductores provocando la movilización del hierro y su distribución en otros puntos, surgiendo así las cortezas caolíniticas abigarradas tipo Guevara. A nuestro juicio estas condiciones de humedad permanente han propiciado solo la aparición de depósitos tipo Guevara y por el contrario estas mismas condiciones han impedido que la goethita se transforme y de lugar a altos % de hematita como es característico para la formación Villarroja. En otras llanuras de Cuba occidental donde aparece Villarroja sobre Guevara, e incluso donde solo aparece Villarroja descansando sobre calizas, las temporadas secas sí han tenido su influencia en la desecación de los suelos propiciando la transformación de las esmectitas y la goethita dando lugar a los depósitos tipo Villarroja. 10 Otros datos a favor del origen eluvial de las arcillas rojas en Cuba occidental Conclusiones 1) Las arcillas rojas que se encuentran en la plataforma y sus similares en la parte continental son correlacionables y surgieron en un mismo ambiente subaéreo. 2) Un análisis integral de todos los factores (composición litológica, mineralógica, química, características hidrográficas, etc.), que influyen en las condiciones de formación del perfil del suelo se necesitan para comprender el origen de estas arcillas. 3) Son precisamente las condiciones de formación del perfil del suelo las responsables que en la llanura costera meridional de Pinar del Río aparezcan solamente depósitos del tipo Guevara. 4) Aunque el origen que predomina en estas arcillas es el eluvial, no sería objetivo subestimar el papel que juegan las aguas superficiales en el arrastre de estos suelos a posiciones más bajas, en este sentido sería mejor hablar de un origen poligénico (eluvial-deluvial), no obstante por una simplificación de la terminología hemos hablado solo de eluvial porque es en definitiva el que predomina. 11 Otros datos a favor del origen eluvial de las arcillas rojas en Cuba occidental Referencias Acevedo González, M. (1983): Observaciones sobre hipótesis recientemente enunciadas acerca del Plioceno y Pleistoceno de Cuba occidental. Academia de Ciencias de Cuba, Cien. Tierra Espacio, La Habana. Bosch.D, E . Camacho, y F. Ortega Sastriques (1984): Influencia de las rocas calizas en la génesis de los suelos Ferralíticos Rojos de las llanuras cársicas de Cuba. Academia de Ciencias de Cuba, Cien. Tierra Espacio, La Habana. Dzulynski. S; A. Pszczolkowski, y J. Rudnicki (1984): Observaciones sobre la génesis de algunos sedimentos terrígenos cuaternarios del occidente de Cuba. Academia de Ciencias de Cuba, Cien. Tierra Espacio. Guerra. R, J. Rudnicki, y A. Barriento (1984): Caracterización litoestratigráfica de los depósitos sumergidos de la plataforma en la zona costera occidental de Isla de la Juventud. Academia de Ciencias de Cuba, Cien. Tierra Espacio, La Habana. Ionin. A. C, A. Pavlidis., O. Abello (1977): Geología de la Plataforma Cubana, [en ruso].Nauka,Moscú. Kartashov, I.P.; A.G, Cheniajosvski, y L. L, Peñalver (1981): Antropógeno de Cuba[en ruso]. Nauka, Moscú. Ortega Sastriques, F. (1983): Una hipótesis sobre el clima de Cuba durante la Glaciación de Wisconsin. Academia de Ciencias de Cuba, Cien. Tierra Espacio, La Habana. Ortega Sastriques, F. I . Zhuravliova (1983): Critica a la hipótesis de los dos Pleistocenos cubanos, a la luz de la información edafologica.Academia de Ciencias de Cuba, Cien. Tierra Espacio, La Habana. Peñalver Hernández. L. L. (1982): Correlación Litoestratigrafica entre los depósitos cuaternarios de la plataforma noroccidental de Pinar del Río y las zonas emergidas próximas. Academia de Ciencias de Cuba, Cien. Tierra Espacio, La Habana. Peñalver Hernández, L. L; J. Oro Alfonso, y A. Barriento Duarte (1982): Las secuencias carbonatadas del PliocenoPleistoceno" húmedo" de Cuba occidental. Academia de Ciencias de Cuba, Cien. Tierra Espacio, La Habana. ----------- (1982): Las secuencias Terrígenas del Plioceno-Pleistoceno"húmedo" de Cuba occidental. Academia de Ciencias de Cuba, Cien. Tierra Espacio, La Habana. 12 Otros datos a favor del origen eluvial de las arcillas rojas en Cuba occidental FIGURAS Fig1: Mapa de Ubicación. Perfiles: A-A'- Golfo de Guanacahabibes, B-B' y C-C'- Ensenada de la Broa. D-D'- Isla de la Juventud Fig 2: Perfil Geológico (Golfo de Guanacahabibes) 13 Otros datos a favor del origen eluvial de las arcillas rojas en Cuba occidental Fig 3: Perfiles Geológicos (B-B' y C-C': Ensenada de la Broa; D-D': Isla de la Juventud Fig 4: Mapa Esquemático Paleogeográfico. Ionin et al., 1977. A: Sangamón B:Wisconsin medio 14