La cueva del caserío de seso (Pirineo central)espeleogénesis, dinámica actual y reconstrucción paleoambiental de los últimos 13000 años

Resumen

La presente Tesis Doctoral aborda el estudio de la espeleogénesis de la Cueva de Seso (Boltaña, Pirineo Central), su dinámica actual y la reconstrucción paleoambiental a partir de espeleotemas de los últimos 13.000 años. Se trata de un pequeño sistema endokárstico, localizado a 794-691 m de altura, formado por dos galerías subsuperficiales (2-3 metros de espesor de roca sobre ellas), de escala hectométrica, ligeramente inclinadas y alineadas en dirección NE-SO, y una surgencia efímera en la parte baja. Se desarrolla completamente en un estrato margoso de la Fm. Boltaña de edad Eoceno, constituida por una alternancia de calizas y margas. Esta configuración litológica conlleva el desarrollo de un caso peculiar de espeleogénesis pseudokárstica. El reconocimiento morfológico de la cavidad, junto con análisis mineralógicos, granulométricos y físico-químicos de las margas descartan la disolución como proceso principal de formación de la Cueva de Seso, pero apuntan hacia la dispersión y el arrastre mecánico de partículas del sustrato margoso por circulación subsuperficial (piping) como mecanismo dominante. El alto contenido en sodio intercambiable y la presencia de arcillas expansivas (ej. esmectita) apoyan el comportamiento dispersivo de las margas. Posteriormente, las arcillas dispersadas se evacuarían fácilmente como carga en suspensión por la escorrentía interna procedente de la infiltración. La datación de los espeleteomas más antiguos localizados en la cueva, combinada con la edad de la terraza localizada por debajo de la surgencia (que marca el momento en que la incisión fluvial generó suficiente gradiente topográfico para el desarrollo de la cavidad), han permitido acotar la formación de este sistema entre 65.000-38.000 años antes del presente (BP, before present), coincidiendo con algún periodo húmedo que pudiera favorecer la funcionalidad de los procesos de piping. El control de la dinámica actual de la cavidad se ha abordado a partir de cuatro años de seguimiento instrumental y analítico de diferentes variables climáticas, ambientales, hidrológicas y sedimentarias, incluyendo desde la caracterización de la lluvia y temperatura exterior hasta el análisis del carbonato que precipita actualmente en la cueva. Por un lado, los sensores de temperatura instalados en el interior de la Cueva de Seso muestran dos sectores distintos en la cavidad controlados por la presencia o no presencia de suelo y vegetación sobre la cueva: una zona interna, sobre la cual aparece un buen desarrollo de bosque y que muestra una temperatura constante de 11,7 ºC, y una zona externa, sin suelo y con una temperatura variable estacionalmente. Por otro lado, la concentración de CO2 en la cavidad está regida por los procesos de ventilación, siendo mayor durante el verano y otoño y menor durante el invierno. Se ha comprobado que la respuesta del goteo ante las precipitaciones exteriores es inmediata, sobre todo durante momentos húmedos cuando el suelo está más saturado en agua y, además, su composición isotópica (18O) aunque amortiguada, corresponde con la señal exterior de la lluvia. En la zona de estudio se observa que un 35% de todos los eventos de lluvia recogidos son de procedencia Mediterránea por lo que la línea de agua meteórica local muestra una mayor pendiente que la línea de agua meteórica global. Los valores del 18O de las muestras de lluvia se correlacionan con la cantidad de lluvia y con la temperatura media durante el evento, siendo esta última relación de 0,34‰/ºC. La señal climática recogida por la lluvia se va amortiguando progresivamente a través del epikarst. Sin embargo, el 18O del carbonato que precipita a lo largo del periodo monitorizado refleja todavía una clara relación con la cantidad de lluvia efectiva en la zona y la temperatura exterior. Por otro lado, los valores del 13C en el carbonato muestran del mismo modo una buena correlación con la disponibilidad hídrica, aunque durante periodos más fríos puede ser la temperatura el factor limitante en la actividad vegetal y biológica del suelo. La posibilidad de procesos de precipitación previa de calcita (PCP, prior calcite precipitation) se pone en evidencia por la correlación de los valores de Mg/Ca medidos en los goteos y la cantidad de lluvia, de modo que durante las estaciones más secas se observa un aumento de la relación Mg/Ca. La relación existente entre la composición isotópica del carbonato actual y los parámetros ambientales permite utilizar los valores de 18O, 13C y Mg/Ca de estalagmitas recientes como registro paleoclimático. Para establecer una cuantificación de los parámetros ambientales reconstruidos, se han comparado los resultados obtenidos en las estalagmitas que han continuado creciendo hasta la actualidad, con el registro observacional de temperatura y precipitaciones disponible para el periodo instrumental (últimos 150 años). Los valores del 18O de dichas estalagmitas recientes muestran una buena correlación con la variación de temperatura instrumental y, aunque menor, con la cantidad de precipitación efectiva. Del mismo modo, tanto el 13C como el Mg/Ca indican un paralelismo con la disponibilidad hídrica. Esta situación cambia radicalmente a partir del año 1925 DC, cuando se produce un desacople de las señales de temperatura (aumenta hacia la actualidad) y precipitación (se mantiene más estable). Otros factores que podrían producir ese desacople, con tendencia hacia valores de 13C más negativos, probablemente estén relacionados con un empobrecimiento isotópico en el carbono atmosférico debido a la quema de combustibles fósiles. Por lo tanto, los datos obtenidos durante el seguimiento instrumental y los análisis de estalagmitas recientes indican la combinación de temperatura y cantidad de precipitación como influencia simultánea en los valores del 18O y del 13C del carbonato. Este hecho lleva a considerar la relación Mg/Ca en los espeleotemas de la Cueva de Seso como el indicador más fiable de las variaciones hidrológicas. Un total de 11 estalagmitas obtenidas en la Cueva de Seso se han datado y analizado para reconstruir la historia climática de los últimos 13.000 años en el Pirineo Central. En concreto, una estalagmita ha registrado de modo excepcional, en cuanto a resolución cronológica y analítica, la disponibilidad hídrica durante el Younger Dryas (YD), uno de los eventos fríos de la última deglaciación definido entre hace 12.900 y 11.700 años BP. Así, los valores de 13C y del Mg/Ca muestran una variación en paralelo, observándose una primera fase de carácter árido y una segunda, a partir de 12.500 años BP, de carácter húmedo. Esta transición de condiciones áridas a húmedas se interpreta como resultado de la reactivación de la corriente termohalina en el Atlántico Norte en respuesta al desplazamiento del frente polar hacia latitudes más septentrionales. Los valores del 18O en la estalagmita siguen el mismo patrón que la variación de temperatura observada en registros de hielo de Groenlandia, suponiendo un cambio térmico del orden de ~1,3ºC en temperatura media anual. En la segunda fase de este evento, el registro de 18O estaría también influenciado por el aumento de la cantidad de lluvia. Durante los dos primeros milenios del Holoceno Temprano (11.600-9900 años BP) no se han encontrado crecimientos espeleotémicos en la Cueva de Seso y, tal como se observa en otros registros pirenaicos coetáneos, este hecho implica condiciones de baja humedad ambiental. Los indicadores geoquímicos obtenidos en un total de cuatro estalagmitas de la cavidad indican un paso progresivo de condiciones de menor a mayor disponibilidad hídrica que alcanzan su máximo en el periodo conocido como “Óptimo Climático Holoceno”, identificado en esta cavidad hace unos 7500 años BP. En ese periodo, tiene lugar el mayor crecimiento de espeleotemas en la Cueva de Seso y los valores isotópicos indican las máximas temperaturas del Holoceno. Estas condiciones, permanecerán hasta hace aproximadamente 5800 años, momento en el que se observa un significativo hiato en el crecimiento de los espeleotemas, que dura hasta el año ~4600 BP. A partir de ese evento se registran condiciones más secas en las secuencias lacustres del Pirineo y Prepirineo y, en el caso de la Cueva de Seso, se produce un importante cambio en la interpretación de los isótopos del oxígeno, más controlados durante este periodo seco por la cantidad de lluvia que por la temperatura. Además, durante la segunda mitad del Holoceno Medio y el Holoceno Reciente, los espeleteomas reducen su tasa de crecimiento y aumentan los pequeños hiatos. Los últimos 2000 años de historia paleoclimática deducida a partir de los espeleotemas de Seso vienen registrados en cuatro estalagmitas que crecen simultáneamente permitiendo replicar las señales isotópicas. Así, se han reconstruido con gran detalle tanto las variaciones de temperatura como de disponibilidad hídrica desde el final del Periodo Romano hasta la Era Instrumental, marcando, además, claras diferencias en la precipitación registrada durante la Anomalía Climática Medieval (periodo seco) y la Pequeña Edad de Hielo (aumento de las precipitaciones y de su variabilidad). El perfil de 18O generado combinando los espeleotemas disponibles muestra una buena correlación con otras reconstrucciones de temperatura a nivel pirenaico durante los últimos 2000 años, observándose además una sincronía con las variaciones de radiación solar indicadas por las fluctuaciones en las manchas solares. El desarrollo de esta Tesis ha resultado una oportunidad única para explorar, analizar y dar a conocer importantes aspectos de la Cueva de Seso, tanto en lo relativo a la singularidad de su génesis y desarrollo y a la cronología de su formación, como a la comprensión de los procesos involucrados en su dinámica actual. Los resultados de la dinámica estalagmítica actual se combinan con datos correspondientes al período instrumental (últimos 150 años) para extrapolarlos hacia el pasado. Por primera vez en el Pirineo se presentan datos de espeleotemas como archivos paleoclimáticos que, además, permiten evaluar con gran precisión temporal los cambios climáticos acaecidos en los últimos 13.000 años.