El Cuaternario

Se define como aquella unidad cronoestratigrfica que abarca los ltimos millones de aos de la historia geolgica de la Tierra hasta la actualidad. Debido a su corta duracin y proximidad temporal, hace que su estudio adquiera un gran inters, es por ello que presenta entidad propia dentro de las Ciencias de la Tierra; denominndose Geologa del Cuaternario.El trmino Cuaternarios fue introducido por primera vez por J. Desnoyers en 1829 refirindose a materiales situados por encima de los depsitos miocenos y pliocenos de la Cuenca del Sena. Mas adelante en 1839 Ch. Lyell divide al Cuaternario en dos periodos, el glaciar o Pleistoceno y el postglacial; basndose de los trabajos realizados sobre los glaciares del Jura en 1837. Desde entonces se ha cuestionado mucho la entidad del Cuaternario, debido a que si sus procesos y depsitos son lo suficientemente caractersticos y representativos como para considerarlo un Sistema claramente distinguible del Terciario o si habra que incluirlo dentro del Negeno.Sin embargo, no es hasta el ao 1989 donde el I.U.G.S (International Union of Geological Sciences) reconoce y da la categora de Sistema al Cuaternario formando parte del Eratema Cenozoico, quedando ste dividido en:

Divisiones del Cenozoico (IUGS, 1989)

Ciertos autores optan por llamar a este Sistema Antropgeno, siendo sta la ms congruente con las otras divisiones del Cenozoico. Hasta el momento solo se saba la existencia del sistema Cuaternario y la de sus 2 periodos, pero no se reconoca cul era la base real del Cuaternario, todo esto signific una serie de controversias y discusiones que finalmente se pudieron resolver gracias al avance de la tecnologa y de los diferentes estudios realizados. A continuacin veremos el desarrollo de la historia del sistema Antropogeno.1. El Limite Plioceno-PleistocenoLas primeras definiciones del Cuaternario se realizaron en base a consideraciones climticas y antropolgicas, situndose su comienzo en 1,8-2 Ma. Para entender el lmite inferior del Cuaternario es necesario estudiar al Plioceno.Las divisiones del Plioceno

Segn la Global Stratigraphic Chart, el Plioceno marino se divide en dos pisos: Zancliense y Piazanciense. El primero de ellos, Tabianiense para unos autores (Montenat, 1977) y Zancliense para otros (Berggren, 1987), se caracteriza por la presencia de Globorotalia margaritae y G. puncticulata, mientras que el Piazanciense se caracteriza por las formas G. crassaformis y G. inflata (Berggren, 1987).Otros autores dividen el Plioceno en tres subseres, inferior, medio y superior, usando tambin biozonaciones micropaleontolgicas, siendo las biozonas caractersticas de cada una de estas divisiones las siguientes: la de de Globorotalia crassaformis s.l. para el Plioceno medio y la de Globorotalia inflata para el Plioceno superior. Para Zazo (1980), el Plioceno inferior coincidira con el Zancliense (o Tabianiense para la autora) y el medio y superior equivaldran al Piazanciense.

En depsitos continentales y utilizando como criterio bioestratigrfico las llamadas Edades de Mamferos, el Plioceno cuenta con dos subseries, el Rusciniense y el Villafranquiense o Villanyense. El Rusciniense, cuyo lmite inferior coincide con el del Zancliense, comprende las biozonas MN 14 y MN 15 de Mein (1975 a y b).El lmite inferior del Villafranquiense coincide tambin con el del Piazanciense, no ocurriendo as con el lmite superior de ste y el lmite del Plioceno, dado que esta subserie continental penetra en el Cuaternario, incluyendo la zona MN 16 de Mein (1975 a y b).

La escala paleomagntica nos muestra que el Zancliense comienza en el lmite inferior de la etapa de polaridad negativa de Gilbert, situada a 5,44 Ma (Berggren, 1987; McDougall, 1979), y comprende toda esta etapa. El lmite inferior del Piazanciense coincide con el de la etapa de polaridad normal de Gauss (Berggren, 1987), situada a 3,41 Ma (McDougall, 1979). Segn la I.U.G.S.(1989) este lmite se sita sobre los 3,3 MA. El lmite superior, como veremos ms adelante, se encuentra situado dentro de la etapa de polaridad negativa de Matuyama, con una edad radiomtrica de 1,6 Ma (I.U.G.S., 1989).

La base del Cuaternario

El Calabriense

No es hasta el ao 1948, durante el decimoctavo Congreso Geolgico Internacional donde se hicieron una serie de recomendaciones para la definicin de este lmite, el cual debera estar basado en cambios faunsticos, dentro de una secuencia de carcter marino, que marcasen los primeros indicios de un deterioro climtico; lo cual se registr en faunas marinas del Negeno Italiano. Este deterioramiento climtico est marcado por la aparicin de Artica Islandica, aparicin que coincide con la base del Calabriense (Zaso, 1980). Establecindose asi en los congresos citados la base del Cuaternario en los 1.8 Ma. El que se eligiese el Calabriense como lmite inferior del Cuaternario para el Mediterrneo se debe justamente a la primera aparicin de Artica Islndica. A partir de ello, comenz un largo debate.

En 1982, durante el vigsimo sptimo Congreso Geolgico Internacional en Mosc, donde se hicieron una serie de recomendaciones situando el estratotipo del lmite Plioceno-Pleistoceno en el nivel donde aparece por vez primera el ostrcodo Cytheropteron testudo en la secuencia estratigrfica del Vrica (Calabria, Italia). Esta propuesta fue posteriormente ratificada por la International Commission on Stratigrapghy (1985). Con ello queda comprobado, hasta ese entonces, que el limite Plioceno-Pleistoceno coincide con la base del Calabriense (primer piso marino del Cuaternario).

En los depsitos continentales, el problema del establecimiento del lmite Plioceno-Pleistoceno presenta una mayor complejidad debido a la variedad de criterios susceptibles de ser utilizados en su definicin, y a la escasez de depsitos cuaternarios continentales de cierta extensin lateral que muestren cortes continuos desde el Neogeno, y que contengan elementos indicadores. Uno de los problemas del lmite en depositos continentales es el del Villafranquiense.

El Villafranquiense

En 1865, Pareto defini el Villafranquiense como la unidad cronoestratigrafica que constituye la base del Cuaternario, en funcin de la asociacin faunstica (elefntidos, caballos y bisontes) existente en un determinado tramo lacustre de una serie negeno-cuaternaria de la localidad de Villafranca dAsti, en los Apeninos septentrionales (Italia). Mas adelante se pudo comprobar que la asociacin de faunas de mamferos comprende la parte ms alta del Plioceno Superior y la ms baja del Cuaternario, situando al Villafranquiense entre 3,4 y 1,25 Ma.

En la actualidad el gran avance experimentado en la estratigrafa isotpica a partir del anlisis de la variacin en el contenido de istopos estables de oxgeno en sondeos ocenicos profundos, hace que este lmite sea muy cuestionado, ya que los primeros indicios de un deterioro climtico en el Hemisferio Norte se registran bastante antes, hace aprox. 2,6-3,0 Ma. (Vergnaud Grazzini, 1984; Shackleton, 1989; Lourens y Hilgen, 1997; Suc et al., 1997), razn por la que muchos autores proponen situar el lmite dentro de este intervalo. Es por ello que establecer el lmite Plioceno.Pleistoceno implica emplear criterios que puedan ser aplicados tanto en series marinas como continentales; siendo los criterios fundamentales: su posicin dentro de la escala paleomagnetica as como tambin su correlacin con la escala isotpica realizada a partir de sondeos ocenicos profundos.

En Junio de 2009, laInternational Union of Geological Sciences(IUGS) ha ratificado los puntos propuestos desde INQUA y desde la Subcomisin de Estratigrafa del Cuaternario de la InternacionalCommission on Stratigraphy, que especifican que la base del Cuaternario queda fijada en 2,558 Ma dentro del Estadio Isotpico Marino MIS 103 y prcticamente coincidente con la inversin paleomagntica Gauss-Matuyama, incluyendo el Piso Gelasiense, que anteriormente se consideraba como el piso ms alto dentro del Plioceno.El Periodo Cuaternario se encuentra subdividido en dos pocas, o series estratigrficas, el Pleistoceno y el Holoceno, que representa los ltimos 11.700 aos y es el presente periodo interglaciar. El lmite Pleistoceno-Holoceno se ha definido a los 1429,45 metros de profundidad dentro del testigo de sondeo en hielo NorthGRIP (NGRIP) realizado en el ao 2003 en la zona central del casquete polar de Groenlandia a 75,10 N de latitud y 42,32W de longitud, actualmente conservado en la Universidad de Copenhague.El mencionado nivel corresponde a la evidencia ms profunda (y antigua) en el sondeo, de calentamiento climtico rpido asociado al final del Younger Dryas o Fase Fra Greenland Stadial 1. Este evento climtico se encuentra claramente evidenciado en unas variaciones muy rpidas de los valores de 18O, concentracin de polvo, diferentes elementos qumicos y espesor de las lminas anuales de hielo. Una escala temporal basada en el contaje multiparamtrico de lminas de hielo anuales, calibrada por diferentes niveles de tefra, arroja una edad de 11.700 aos para la base del Holoceno.Divisiones del CuaternarioEl PleistocenoEl Pleistoceno abarca la casi totalidad del Cuaternario y se caracteriza por la alternancia de perodos fros con otros clidos o templados. El lmite superior del Pleistoceno corresponde al primer gran calentamiento climtico, posterior a la ltima glaciacin, situado alrededor de los 11.800 aos B.P. (Lumley, 1976; Chaline, 1982), si bien se utiliza tambin otra fecha situada en torno a los 10.200 aos B.P, que es el lmite de los denominados perodos Tardiglaciar y Postglaciar, perodos marcados por biozonaciones polnicas en Europa occidental (Renault-Miskovsky, 1986).La categora de esta unidad dentro de la escala cronoestratigrfica es la de Serie dentro delSistema Cuaternario (I.U.G.S., 1989).Las primeras escalas cronoestratigrficas del Cuaternario se realizaron en base a criterios paleoclimticos, y ms concretamente en base a los testigos de las distintas fases glaciares del norte de Europa. La correlacin entre los depsitos glaciares y los depsitos fluviales de distintos afluentes del Danubio en la regin alpina, dio lugar al establecimiento de las seis glaciaciones clsicas utilizadas como escala cronoestratigrfica en Europa: Biber (Plioceno Superior-PleistocenoInferior); Donau (Pleistoceno Inferior); Gnz, Mindel, Riss (Pleistoceno Medio); y Wrm (Pleistoceno Superior).La subdivisin del Pleistoceno se establece clsicamente en tres pisos Pleistoceno Inferior (2,558 0,781 Ma), Pleistoceno Medio (781 126 ka) y Pleistoceno Superior (126 11,2 ka). El Pleistoceno inferior se encuentra subdividido en dos pisos, el Gelasiense y el Calabriense cuyo lmite se establece en 1,806 M.a. en la Seccin Tipo de Vrica (Italia), coincidiendo con la antigua base del Cuaternario vigente hasta el ao 2009. Los lmites Pleistoceno inferior-medio y Pleistoceno medio-superior, as como la definicin y denominacin de sus pisos se encuentra actualmente en proceso de debate dentro de la Comisin Internacional de Estratigrafa de la IUGS. El Pleistoceno Inferior se caracteriza por la alternancia rpida de eventos climticos extremos (episodios glaciares e interglaciares) en ciclos de unos 41.000 aos de periodicidad hasta los 0,9 Ma. En este momento y hacindose ms significativo a partir de 0,6 Ma, esos eventos climticos extremos se producen con una ciclicidad de 100.000 aos. En estos nuevos ciclos y segn el registro isotpico, hay un crecimiento lento y oscilatorio de los grandes mantos de hielo durante la mayor parte del ciclo, seguido de una rpida deglaciacin de unos 10.000 aos de duracin. Las pequeas oscilaciones de 41.000 y 23.000 aos no desaparecen, pero persisten como oscilaciones secundarias ampliamente ocultas bajo el nuevo ciclo de 100.000 aos.El inicio del Pleistoceno Medio se establece a los 780 Ka, coincidente con la inversin paleomagntica Matuyama / Brunhes y el estadio isotpico 19.Durante el Pleistoceno Medio, segn la cronologa holandesa y alpina se distinguen tres glaciaciones. Sin embargo, los registros polnicos y la escala isotpica revelan la misma ciclicidad de fases glaciares e interglaciares que se inici al final del Pleistoceno Inferior, es decir, en ciclos de unos 100.000 aos.Concretamente hay seis fases de gran crecimiento del manto de hielo (estadios isotpicos 18, 16, 14, 12, 10 y 8) y seis fases de deglaciacin (estadios isotpicos 17, 15, 13, 11, 9 y 7). Oficialmente el inicio del Pleistoceno Superior se establece a los 128 Ka, coincidiendo con la base del estadio isotpico 5.El Pleistoceno Superior se inicia con el ltimo Interglaciar, que corresponde al estadio isotpico 5 y que tiene lugar entre los 128.000 y los 74.000 aos aproximadamente.

El Holoceno

El Holoceno constituye el Presente Interglaciar o estadio isotpico 1, segn la escala isotpica, extendindose cronolgicamente entre los 10.000 aos y la actualidad.

Se corresponde con un periodo de mejora climtica general, tanto atmosfrica como ocenica, que sigui a la gran crisis climtica del ltimo periodo glaciar.El Holoceno se divide en Holoceno Inferior, ptimo Climtico Holoceno y Holoceno Superior.En el Holoceno Inferior se inicia la mejora climtica, pero se observa en varios registros paleoclimticos una fase de inestabilidad alrededor de los 8.500 aos, que dio lugar a un periodo rido.A partir del 8.500-8.000 se inicia un clima ms clido y hmedo que corresponde al ptimo Climtico Holoceno. Este calentamiento registrado en todo el mundo dura unos 3.000-3.500 aos. Al final de este periodo el nivel del mar, que ha ido subiendo lentamente desde los 10.000 aos, alcanza su nivel actual.A partir del 5.000 se inicia el Holoceno Superior. Entre el 5.000 y el 3.000 las condiciones climticas fueron muy variables y a partir del 2.500 se detecta un deterioro climtico progresivo.

Estratigrafa del Cuaternario

Base del piso Gelasiense (Gelasian) en el Monte San Nicola, Sicilia (Italia). Estratotipo de la Base del Cuaternario ratificado por la International Union of Geological Sciences (IUGS) a propuesta de la Subcomisin de Estratigrafa del Cuaternario.

Estratigrafa visual del sondeo de hielo North GRIP entre 1491,6 y 1,493 metros de profundidad donde se ha definido el GSSP para la base del Holoceno (Walker et al., 2008, Journal of Quaternary Science) Published online in Wiley InterScience DOI: 10.1002/jqs.1227

Magnetoestratigrafia y estadios isotpicos

Los cambios de polaridad del campo magntico de la Tierra han quedado reflejados en los sedimentos de los fondos ocenicos de tal forma que ha sido posible establecer una escala paleomagntica o magnetoestratigrfica para los ltimos 160 Ma. En la figura siguiente se muestra la escala magnetoestratigrfica de los ltimos 2,5 Ma

En ella se distinguen pocas de polaridad normal (positiva) o inversa (negativa), que se denominan crones, en los cuales es posible observar episodios o eventos de polaridad contraria, denominadas subcrones.Cuando los subcrones tienen una duracin muy corta se denominan excursiones. En los ltimos 5,5 Ma se registran cuatro pocas magnticas o crones: Gilbert (-), Gauss (+), Matuyama (-) yBrunhes (+), y varios subcrones (Mankinen y Dalrymple, 1979; McDougall, 1979; Tarling, 1983).

Convencionalmente, las divisiones del Pleistoceno se establecen en funcin de criterios magnetoestratigrficos:

Pleistoceno inferior, desde el techo del subcron positivo de Olduvai (1,6 Ma) hasta el lmite entre los crones Matuyama y Brunhes (0,72 Ma). Pleistoceno medio, desde el lmite Matuyama - Brunhes hasta la base de la excursin de polaridad inversa de Blake (0,12 Ma). Pleistoceno superior, desde la base de la excursin de Blake hasta una corta excursin tambin de polaridad inversa (Laschamp) dentro de Brunhes situado hacia los 0,012 Ma.

Una de las periodificaciones que en los ltimos aos est siendo utilizada con una gran aceptacin es la basada en el estudio de las paleotemperaturas marinas y continentales a partir del anlisis de los istopos del Oxgeno, del Hidrgeno y del Carbono. Estas investigaciones que comenzaron con los anlisis de los istopos estables del Oxgeno y del Carbono realizados por Emiliani (Emiliani et al, 1961; Emiliani, 1966) sobre conchas de foraminferos de sedimentos de los fondos ocenicos, han permitido obtener las curvas de paleotemperaturas de los ltimos 2 Ma (Shackleton y Opdyke, 1973, 1976, 1977; Shackleton y Cita, 1979; Shackleton y Hall, 1984), utilizando para ello los resultados de las numerosas perforaciones realizadas en los fondos ocenicos y en los casquetes polares (Bradley, 1985) y los datos proporcionados por las dataciones Potasio/Argn y por la magnetoestratigrafa.

En estos estudios las relaciones isotpicas utilizadas son 180/ 160, 2H/H y 13C/12C.