Paseo por la costa vasca. En busca del pasado de la Tierra.

Vivimos en un viejo planeta y en estos acantilados del cantábrico guipuzcoano, se encuentra escrita parte de su historia. Una historia que por cierto, no está hecha a la medida del hombre, a fin de cuentas un invitado de última hora. Nuestro mundo ha existido durante millones de años sin nosotros, y seguirá haciéndolo cuando el hombre ya no exista y todas las cosas de nuestros días se desvanezcan en el tiempo y queden relegadas al olvido.

Por eso, este tipo de viajes tienen para mí la forma de un viaje en el tiempo: el tiempo de la Tierra.

En la costa entre Mutriko y Deva, en el norte de España, se encuentra un acantilado de unos 14 Km cuyas capas encierran algunos de los episodios más emocionantes de la Historia geológica de la Tierra. Entre otros, el paso del Cretácico al Terciario (el límite TK) donde se atestigua la extinción de los dinosaurios y el impacto extraterrestre que la originó, y la sucesión estratigráfica del Paleoceno-Eoceno, caracterizada por un calentamiento global de una intensidad similar al de nuestros días.

ACANTILADOS Y RASA MAREAL

La lucha constante entre el mar y los acantilados, implica una batalla librada durante miles de años que ha dejado un paisaje espectacular. Todos los años se produce alguna caída de grandes dimensiones. Cuando los bloques caídos se redondean, golpean los acantilados aumentando el poder de erosión del mar actuando como una escoba abrasiva que pule la rasa mareal.

 
El paisaje cambia drásticamente cada 6 horas, cada vez que la marea cubre o descubre la rasa mareal, y esto, además de definir el paisaje, condiciona también la vida en este entorno. 
Las mareas dependen de la interacción de la masa de agua del océano con la Luna y el Sol. Cada día tenemos dos mareas altas y dos mareas bajas, y la diferencia de cota entre ambas puede llegar a 4,5 metros en mareas vivas, cuando el Sol y la Luna unen sus fuerzas. Por eso las mareas vivas ocurren siempre con Luna llena o Luna nueva.

Las mareas son el mayor condicionante del ecosistema de la rasa mareal. Durante la marea alta, la totalidad de la rasa queda cubierta bajo el agua, pero cuando la marea baja (dos veces al día), una parte importante queda al descubierto y la mayoría de las especies tienen que sobrevivir en pequeñas charcas hasta que el agua vuelva a subir. Las condiciones de temperatura, salinidad, oxigenación, etc. cambian, y la competencia es feroz. Esta variabilidad y la gran extensión de la rasa del biotopo la convierten en un ecosistema muy peculiar, donde los índices de biodiversidad son muy elevados.

 
EL FLYSCH

Los acantilados de estas imágenes están formados por estratos de rocas muy bien definidas. Se formaron por decantación lenta de sedimentos hace muchos millones de años debajo del mar. 

Posteriormente, hace unos 20 millones de años todos estos fondos marinos fueron levantados y deformados cuando colisionaron la microplaca Ibérica y la placa Euroasiática, formándose los Pirineos y la cordillera cantábrica.

Las capas de rocas se suceden una tras otra de manera continua y en orden cronológico, alternándose materiales duros y blandos. A este tipo de afloramientos los geólogos los conocen con el nombre de flysch.

 
El flysch es como un gran libro abierto de la historia de la Tierra. Un libro de 8 Km de grosor que abarca capa a capa unos 50 millones de años y nos cuenta algunos de los episodios climáticos y biológicos más importantes y sorprendentes de la historia geológica reciente.

Si nos fijamos en la inclinación de las capas y partimos del hecho de que se depositaron en una superficie horizontal bajo el mar, podremos saber hacia dónde se encuentran las capas más antiguas.
Atendiendo al tipo de roca, los 8 kilómetros de afloramiento se dividen en grandes paquetes o formaciones litológicas: son las series calcáreas del Cretácico superior y Paleógeno, una intercalación de estratos de calizas y margas de color rojizo, formadas por decantación de sedimentos bajo el mar. Luego, durante el levantamiento pirenaico se produce un basculamiento y las capas más antiguas quedan orientadas hacia el oeste del acantilado.

EL LÍMITE CRETÁCIO/ TERCIARIO K/T Y EL IMPACTO EXTRATERRESTRE

Hace unos 65 m.a la vida en la Tierra sufrió una de las mayores extinciones de su historia. Los dinosaurios y más del 75% de la vida del planeta desapareció para siempre tras el impacto de un gran meteorito. Esta extinción sirve a los geólogos para marcar el final del periodo Cretácico y el comienzo del Paleógeno (Terciario), por eso se le ha llamado la extinción del límite K/T.

El límite K/T está definido en estos acantilados por una fina capa de color oscuro en cuya base se concentran anomalías químicas y mineralógicas, que se pueden explicar debido a un impacto meteorítico. Esta fina capa se conoce como la arcilla del límite y contiene 100 veces más iridio (un metal común en los meteoritos) de lo normal.

Los cambios ambientales del límite K/T se produjeron fundamentalmente en la atmósfera y tuvieron poca influencia en los fondos marinos profundos. En cualquiera de los casos, la biodiversidad y la biomasa alcanzan niveles máximos justo antes del límite, lo cual apoya la hipótesis de una extinción repentina. 

El causante principal del evento de extinción, fue el impacto de un asteroide del tamaño de una montaña de aproximadamente 10 Km de diámetro. Este objeto extraterrestre estaría formado principalmente por hierro y entró en la atmósfera a una velocidad muy elevada, de tal vez 30.000 Km/s. 
La hipótesis del impacto meteorítico fue propuesta a principios de los años 80 por Walter Álvarez y Jan Smit, los cuales determinaron que la colisión del gran asteroide provocó un cambio global con un oscurecimiento de la atmósfera durante varios meses (debido a las partículas del meteorito tras el impacto e incendios que se desencadenaron), una caída brusca de las temperaturas medias en todo el planeta y la interrupción de la vida en sus procesos básicos (fotosíntesis), resultando en una extinción en masa de especies. 

CÁLCULO DE LOS EFECTOS SOBRE EL AMBIENTE GLOBAL DEL IMPACTO DEL METEORITO DEL LÍMITE CRETÁCICO TERCIARIO

A continuación, detallo el cálculo que permite determinar las consecuencias en el ambiente global del impacto del meteorito del límite K/T Cretácico-Terciario hace 65 m.a, que terminó con el 75% de las especies de la Tierra entre ellas las de los grandes reptiles. 
El resultado 1º, es el cálculo de la energía con la que el meteorito colisionó con la Tierra. La velocidad la he estimado considerando la velocidad de un objeto del tamaño y composición (Fe-Ni) de nuestro meteorito, en una órbita heliocéntrica próxima a nuestro planeta. El resultado 2º, evalúa la variación de la velocidad del meteorito a su paso a través de la atmósfera, a medida que ésta le frena. Como puede observarse, la fricción de la atmósfera apenas ejerció influencia alguna sobre el meteorito en su caída. El resultado 3º, estima el tiempo que tardó el meteorito en impactar tras su entrada en la atmósfera (menos de 1 segundo!!). En el resultado 4º, se hace una comparación entre la energía con la que colisionó el meteorito y su equivalente energético en bombas atómicas de Hiroshima (casi 29.000 millones de bombas como la de Hiroshima!!). El resultado 5º, calcula el movimiento sísmico generado en la corteza terrestre debido al impacto, medido en la Escala Richter o escala de magnitud local (un seísmo de magnitud 10,38!!, un terremoto aterrador, jamás registrado por el hombre en toda su existencia sobre el planeta). Los resultados 6º y 7º, son una estimación en base a promedios estadísticos, del número de objetos de las dimensiones del meteorito del límite K/T, próximos actualmente a la Tierra, así como la frecuencia estadística con la que impactan estos cuerpos en nuestro planeta; en estos momentos habría 5 de estos objetos potencialmente impactores, produciéndose una colisión con alguno de ellos cada 460 millones de años, (las ecuaciones empleadas proceden de estudios del profesor Jay Melosh de la Universidad de Pardue). El resultado 8º, concluye cómo la energía del impacto fue lo suficientemente elevada para volatilizar todo el meteorito tras la colisión. El resultado 9º, ofrece una expresión analítica, obtenida mediante análisis dimensional, del espesor de la corteza del meteorito que se iba fundiendo por contacto con la atmósfera en función del tiempo (se concluye que apenas fue alterado). El resultado 10º, es una determinación del radio que el fogonazo del meteorito (radio de la bola de fuego) presentaría en el horizonte tras su entrada en la atmósfera terrestre. Los resultados 11º y 12º atañen a las efectos ambientales provocados por el impacto. El resultado 11º, determina el porcentaje de luz solar bloqueada por el oscurecimiento de la atmósfera tras la colisión, obtenida a partir de la Ley de Beer-D´Alambert y de las profundidades ópticas de absorción de humos de hollín y cenizas. El resultado es estremecedor: la entrada de luz en la Tierra se redujo en más de un 70%, (cifra que otros autores elevan al 85%), interrumpiéndose con ello la fotosíntesis y dislocándose las cadenas tróficas. En el resultado 12º, calculo el descenso de temperaturas en el ambiente global, por el oscurecimiento de la atmósfera que pudo durar varias semanas e incluso meses tras el impacto. En este punto es importante señalar que la temperatura media de nuestro planeta es de +15 ºC (si bien un balance radiativo estricto implicaría temperaturas de -20 ºC, la diferencia térmica entre ambos valores la proporciona el efecto invernadero terrestre con más de 35 ºC de subida). Una caída de las temperaturas medias en el planeta provocaría verdaderos desastres ambientales. Así por ejemplo, una noche por debajo del punto de congelación es suficiente para destruir toda la cosecha de arroz de Asia; un descenso térmico entre 3 ºC y 4 ºC haría perder toda la cosecha de trigo de Canadá. La brusca caída de la temperatura media de casi 10 ºC (-9,51 ºC) tal y como ofrece el cálculo, acompañada del oscurecimiento de la atmósfera devastaría los ecosistemas herbáceos del hemisferio Norte. La temperatura resultante de 5,48 ºC corresponde a un invierno gélido (invierno de impacto).

En las imágenes siguientes, junto a mis pies: la capa más oscura del estrato K/T es la capa de cenizas y hollín que se supone se acumuló en sedimentos procedente de la colisión con el asteroide y de los incendios que se originaron.
Debajo de esta capa, en color gris metalizado y con un espesor de unos pocos mm, se encuentra la capa que contiene el iridio procedente del meteorito, en unas concentraciones 100 veces superiores a lo normal.

Algo drástico debió de suceder el último día del Cretácico para que la mayoría de las especies desaparecieran para siempre. 
La extinción más evidente es la de los ammonites. Estos cefalópodos, que muestran espectaculares fósiles de 40 cm de diámetro en los acantilados cretácicos sufren una extinción total coincidiendo con la arcilla del límite. 
Los foraminíferos planctónicos, pequeños organismos unicelulares que viven flotando en los mares, sufren también una extinción muy significativa. La cantidad media de pequeñas conchas por gramo de muestra de roca justo antes de límite es de 75, mientras que decrece a apenas 5 en las muestras tomadas después del nivel de arcilla. Esto supone un descenso en la biomasa de planctónicos de un 93%. Si nos fijamos en las especies veremos que 33 de las 63 especies de foraminíferos cretácicos reconocidos hasta el límite se extinguen justo coincidiendo con la arcilla negra. Y los 30 que consiguen sobrevivir desaparecen progresivamente justo después del límite y dan lugar a 16 nuevas especies paleocenas. Es importante apuntar que las especies supervivientes son en general mucho más pequeñas que en el Cretácico y las paredes de sus conchas aparecen claramente debilitadas. 
Los nanofósiles calcáreos sufren también una extinción significativa coincidiendo con el límite. La abundancia de microfósiles por muestra de roca disminuye en un 80% y la extinción de especies ronda el 60%. En la zona del límite 68 especies cretácicas desaparecen, 6 especies se expanden justo después del límite y aparecen 14 nuevas especies paleocenas.
Los foraminíferos bentónicos, aquellos que vivían en los fondos marinos, apenas se ven afectados por esta catástrofe. 

MUESTRAS DE PALEOMAGNETISMO

Algunas rocas del acantilado presentan unos orificios, practicados para extraer una muestra cilíndrica de roca que será examinada en un laboratorio.
Estas muestras miden la orientación de los minerales magnéticos, unos indicadores de la orientación del campo magnético de la Tierra en el momento de la formación de la roca. Si conseguimos obtener una muestra de cada capa seremos capaces de detectar las inversiones magnéticas y reconstruir así la historia del campo magnético durante un periodo de tiempo determinado.

Esto nos permite dividir el afloramiento en capítulos magnéticos llamados crones, lo cual aporta una referencia muy útil, ya que son correlacionables con cualquier otra formación del mundo. Esta división nos permite localizar con facilidad distintos eventos paleontológicos o geoquímicos en la sección. Por ejemplo, podremos decir que el límite K/T ocurre en el cron 29r o que el gran calentamiento del límite P/E ocurre en el cron 24r. No existe una duración  determinada para los cambios magnéticos y éstos no se aprecian a simple vista en las rocas.

CALENTAMIENTO GLOBAL DEL PALEOCENO/EOCENO

El Paleoceno terminó con un gran calentamiento llamado Máximo Térmico del Paleoceno Eoceno. El clima era ya bastante cálido a lo largo del Cretácico y el Paleoceno, pero de repente hace 55,8 millones de años la atmósfera se inundó de CH₄ y CO₂ y la Tierra sufrió uno de los mayores calentamientos de su historia.

La causa principal de este máximo térmico parece relacionada con la desestabilización de los hidratos de metano. Esto produjo una contaminación ambiental muy importante, que provocó un fuerte efecto invernadero. El calentamiento tuvo consecuencias importantes en la evolución de las especies y se registró en todos los ambientes del planeta, especialmente en las latitudes altas. Los acantilados de esta zona es uno de los lugares clásicos del mundo para estudiar este evento en rocas de origen marino profundo. 
El Máximo Térmico del Paleoceno Eoceno quedó registrado con todas las características típicas que definen este evento: un tramo arcilloso sin carbonato, debido a la acidificación del océano y la disolución de las conchas calcáreas; una caída del isótopo de carbono 13, relacionada con la emisión de metano y CO₂ a la atmósfera y el océano; una caída del isótopo de oxígeno 18, como consecuencia del calentamiento producido por el efecto invernadero; un aumento de caolinita, mineral típico de climas cálidos con alta tasa de erosión; una extinción masiva de foraminíferos bentónicos, que vivían en el fondo del mar; y un cambio en la asociación de foraminíferos planctónicos, que se tuvieron que adaptar al cambio y migraron en busca de su hábitat natural.

El Paleoceno comienza con la gran extinción del K/T (65,5 Ma) y termina 10 millones de años después en el límite P/E (55,8 Ma) con uno de los mayores calentamientos que ha sufrido la Tierra en toda su historia y que marca el comienzo de la siguiente época: el Eoceno.

El Paleoceno se divide en tres pisos: el Daniense, el Selandiense y el Thanetiense y los límites entre ellos han sido definidos en esta costa como estratotipo oficial de límite. Eso significa que este es el mejor lugar del planeta para estudiar este periodo.

LOS CICLOS DE MILANKOWITZ EN LAS ROCAS. CICLOS ASTRONÓMICOS

Los afloramientos de los acantilados están formados por una intercalación constante de calizas y margas. Apenas existen una pocas turbiditas de grosor muy fino. Las calizas y margas son rocas autóctonas que se forman por la decantación lenta de sedimento arcilloso fino y pequeñas conchas de organismos marinos. Cuando predomina la decantación de conchas, se genera una caliza (por eso son más duras) y cuando predomina la decantación de arcilla, se forma una marga (por eso son más blandas).

Las calizas y margas se alternan en los estratos, indicándonos que la proporción de arcilla y de conchas en el mar varía cíclicamente. La mayor o menor cantidad de sedimento arcilloso depende del aporte que los continentes hagan al mar, y este a su vez depende de la capacidad de transporte de los ríos y de la erosión continental, parámetros relacionados con las condiciones climáticas. De esta manera se puede establecer una relación entre la ciclicidad de las rocas y una ciclicidad climática. Pero ¿qué determina esta ciclicidad?, y ¿cada cuánto tiempo se produce?.

Los ciclos astronómicos de Milankovitch tienen la respuesta.

• La intercalación constante de calizas y margas está determinada por el movimiento de precesión del eje de la Tierra, que tarda 20.000 años, y en función de su orientación hacia el Sol da lugar a dos estados climáticos: uno frío y uno más cálido. Cada uno de ellos da lugar a una capa más o menos carbonatada y por lo tanto cada pareja caliza-marga responde a un ciclo de 20.000 años. Es decir, cada capa representa aproximadamente 10.000 años.

• Cada cinco parejas se vuelve a producir otra ciclicidad, en este caso marcada por el movimiento de excentricidad de la órbita de la Tierra, que puede ser más elíptica o más redondeada, lo cual influye en la distancia de la Tierra al Sol. Esta órbita repite geometría cada 100.000 años y produce agrupamientos cada cinco parejas. 
La identificación de los ciclos  astronómicos en las rocas es muy útil para contar tiempo en aquellos lugares donde no se pueda realizar una datación absoluta con isótopos. En estas formaciones, se han conseguido identificar todos los ciclos de excentricidad con bastante precisión.

La pared situada debajo de la ermita es el mejor afloramiento para apreciar la influencia de los ciclos de Milankovitch en las rocas. En este caso se puede ver una alternancia constante de calizas (más duras) y margas (más blandas) con grosores de capa muy similares. Cada pareja responde a un ciclo de precesión que dura aproximadamente 20.000 años. A su vez se puede apreciar muy claramente cómo cada cinco parejas se repite un tramo en el que las margas son más duras, es decir más calcáreas.

Esta segunda ciclicidad de orden mayor responde al movimiento de excentricidad de la órbita, que se repite cada 100.000 años. Estos movimientos orbitales condicionan la cantidad de energía que la Tierra recibe del Sol, lo cual afecta directamente al clima, y este a su vez al tipo de sedimento que se deposita en el fondo marino.

Por eso, estas rocas guardan fielmente la ciclicidad astronómico-climática de Milankovitch.

FALLAS Y FRACTURAS

Las fallas presentes en el acantilado se generaron cuando las capas estaban en posición horizontal y fueron comprimidas por las fuerzas tectónicas. Posteriormente bascularon junto con el resto de las capas hasta la posición inclinada actual. Estas fallas producen pequeños desplazamientos de material, que producen repeticiones de las capas en el acantilado.

El desprendimiento situado debajo de la ermita se caracteriza por el gran tamaño de los bloques. El resto de los desprendimientos que podemos observar en la playa están formados por fragmentos de roca mucho más pequeños, que van cayendo a la arena a medida que el acantilado va erosionándose.

La responsable de la caída de estos grandes bloques es la fractura descrita en el apartado anterior. Las fallas debilitan la roca y se convierten en planos favorables para la erosión. La meteorización debilita la cohesión de la fractura, que finalmente no puede aguantar el peso de la roca del entorno y provoca la caída de grandes bloques.

Una falla es un plano a favor del cual la roca se fractura, y los bloques situados a cada lado sufren un desplazamiento. La zona de falla suele estar formada por una familia de pequeñas fallas que se entrelazan.

Si el bloque que está encima de la falla baja, se le llama falla normal, y si el bloque que está encima sube, se llama falla inversa. La interpretación de un tipo u otro tiene su importancia, ya que el primero se relaciona con un contexto extensional, es decir, de estiramiento, mientras que el segundo responde a una situación compresiva. En este caso la interpretación parece bastante clara, ya que el bloque superior se desplaza hacia abajo: estamos frente a una falla normal.

ICNOFÓSILES

En la parte trasera de la ermita, las losas que forman el suelo del mirador muestran curiosas huellas fósiles que prueban el origen marino de estas rocas.

Estas huellas se llaman icnofósiles y son huellas de desplazamiento o alimentación que dejaron los organismos que poblaban los fondos marinos hace millones de años. La geometría apretada de la traza se interpreta como un barrido en busca de alimento en un fondo donde los nutrientes eran escasos.