Citando a James Hutton

                Como dijo en su momento James Hutton y después hizo popular Charles Lyell al definir el principio de actualismo, como aprendí mi primer mes de carrera: “The present is the key of the past”. Esta sencilla frase explica parte del porque de la importancia de la cuenca que estos meses nos ha ocupado.

Fig 1. Imagen general de Landsat (onshore) e imagen batimétrica (offshore)

Esta última entrada puede dejar a muchos con la dedada de miel en los labios por todo lo que se podría escribir además. Pero el tiempo y la vida son los límites más reales que encontramos a la hora de contar todo lo que se podría contar sobre cuencas como esta, que han sido tan largamente estudiadas y que han aportado tanto al conocimiento actual de la Geología.

Pues, ¿qué mejor modo de clausurar un blog creado para la asignatura de Paleogeografía y Análisis de cuencas que con un resumen de la historia paleogeográfica y geológica de la Cuenca del Mar Rojo?

Los continuos y detallados estudios que se han llevado a cabo en esta cuenca desde los años sesenta hasta la actualidad ha permitido la conclusión de una historia geológica coherente que parte de datos como los comentados en entradas anteriores. El estudio y correlación de columnas estratigráficas nos permiten ver la evolución orientada dentro de la propia cuenca, estudios de este tipo permitieron afirmar que el proceso rifting del Mar Rojo tuvo lugar entre 5 y 10 M.a. después de la apertura la Cuenca del Golfo de Suez, el segundo brazo de la unión triple a la que pertenece nuestra cuenca. El estudio de los gneises más antiguos y la datación de estos, y de los flujos de basaltos continentales, ha sugerido la presencia de una pluma mantélica o hotspot anterior al rift central de la cuenca (Hill, 1991; Courtillot et al., 1999), con respecto a este  punto solo añadir que el sistema de rift del Mar Rojo- Golfo de Adén ha permitido el detallado conocimiento de los pasos que suponen los procesos de rift generados por, en primer lugar, una pluma mantélica muy bien definida, seguida del desarrollo de  estructuras extensionales (Bosworth, W. et al, 2005) . El seguimiento de la sismicidad de toda la zona además de prevenir riesgos sísmicos nos permiten reconocer las zonas más activas del rift y con ello su más probable evolución. Del mismo modo los estudios geológicos de estructuras en profundidad obtenidos a partir de datos de perfiles sísmicos han hecho vislumbrar de modo más o menos claro la posible historia geológica, que confirman el análisis de los sedimentos obtenidos de los sondeos (Stoffers & Ross, 1973). Obviando lo imprescindible en muchos casos de la datación a partir de asociaciones fósiles. A modo gráfico las siguientes imágenes son un simple ejemplo de lo mencionado:

Fig 2. Sucesión general litológica y corte geológico de la zona norte de la cuenca.

Fig 3. Cortes geológicos basados en perfiles sísmicos. Centrados en estructuras tectónicas. Se observa claramente la morfología de una cuenca de rift.

Fig. 4. Cortes geológicos basados en perfiles sísmicos con detalles del tipo de sedimentos.

Fig 5. Correlación de columnas estratigráficas orientadas de izquierda a derecha en sentido N-S respectivamente de la cuenca.

Todos estos datos, y otros no mencionados, permitieron en 2005 a William Bosworth, Philippe Huchon y a Ken McClay desarrollar una historia paleogeográfica de toda la zona la Placa Arábiga y el escudo de Nubia donde se pueden ver de un modo más o menos detallado el el cuadro que resulta de la unión de la información obtenida a partir de lo estudios comentados:

Fig 6. Mapas paleogeográficos, actual y deducción futura de la zona de la Placa Arábiga y el Escudo de Nubia.

Tras la exposición de estas imágenes que como dice el dicho “valen más que mil palabras” concluyo el blog sobre la Cuenca del Mar Rojo. Ha sido una inversión grande pero que, como todas las cosas que cuestan mucho en esta vida, ha merecido la pena. La conclusión que más en claro he sacado, además de la importancia de cada uno de los datos y de la relación entre ellos para una buena reconstrucción paleogeogáfica, es la relevancia de la frase con la que he comenzado la entrada y que es necesaria para referenciar la interpretación realista de todos los datos y de los procesos de este tipo ya fósiles: “the present is the key of the past”. La Cuenca del Mar Rojo es un buen ejemplo de ello.

Muchas gracias a los seguidores, ha sido un honor.

Un poco sobre recursos energéticos...

    Después de un poco de tectónica, estratigrafía e interpretación, hoy nos adentraremos en un tema muy importante, tanto desde el punto de vista científico como desde el económico: los recursos minerales en el Mar Rojo, más concretamente, de los depósitos de sulfuros polimetálicos.

    Estos depósitos son yacimientos que se forman asociados al centro de expansión que posee esta cuenca. Pero, ¿cómo se generan?

    Hacia mediados de los años 60 se descubrió por primera vez la existencia de una mineralización hidrotermal ligada a la dorsal oceánica en el Mar Rojo. Tras este hallazgo, se ha visto que no es un proceso único de la cuenca de la que aquí se habla, si no que aparece en todas las dorsales oceánicas.

    A lo largo de ésta, el agua de mar penetra profundamente dentro de la nueva corteza oceánica recién formada, a través de las fracturas y fisuras existentes. Se convierte en un fluido hidrotermal que alcanza altas temperaturas y es rico en diversos elementos, y que atraviesa las rocas volcánicas aquí creadas. Este fluido asciende rápidamente y sale por lo que se conocen como “black smokers”. Al entrar en contacto con el agua fría, los minerales precipitan dando lugar a depósitos minerales de cobre, zinc, bario, plata, oro, y, en mucho mayor concentración, sulfuros.  La paragénesis mineral incluye asociaciones que se forman en un amplio rango de temperatura, desde los 300 – 400ºC, hasta menos de 150ºC. Las de alta temperatura consisten principalmente en pirita y calcopirita, junto con pirrotina, y localmente algo de bornita. En cambio, las asociaciones de baja temperatura están compuestas por esfalerita/wurzita, marcasita y pirita. Pero, como una imagen vale más que mil palabras, la siguiente servirá para ilustrar el proceso:

    Estos depósitos, que poseen una morfología de cuenco, se forman como consecuencia de soluciones concentradas que son más densas que el agua de mar que la rodea (Rona, 1988).

    Solo se conocen dos depósitos en el mundo, el de Middle Valley, y el de Atlantis II Deep, en el Mar Rojo, que contienen altas cantidades de sulfuros. La cantidad que posee, entre 50 y 100 millones de toneladas, es equiparable al de las minas que se encuentran en tierra firme (Herzig y Hannington, 1995).

    La mineralización en Atlantis II Deep consiste en barros metalíferos, en lugar de los sulfuros masivos esperados. Las características de los sulfuros son consecuencia de la alta salinidad que adquieren los fluidos hidrotermales al circular a través de las evaporitas miocénicas que se encuentran en los flancos del rift.

Los sedimentos metalíferos tienen una potencia de 10 – 20 metros, una anchura de 5 km, y un área de alrededor de 55 millones de . Se estima el contenido en metal es de 32 millones de toneladas, convirtiéndose en el mayor depósito mineral hidrotermal asociado a una dorsal oceánica del mundo (Earney, 2005).

¿Y cómo se pueden explotar estos yacimientos?

    Los factores más limitantes hoy en día para la explotación de los yacimientos mineros reside en los aspectos legales y políticos.

    La forma más sencilla es explotar los sedimentos sueltos, extrayéndolos desde el fondo marino y dirigiéndolos al barco minero. Aquí, existen dos opciones: o bien se tratan en el barco, o bien se llevan a tierra para tratarlos ahí.

    Solo añadir que el estudio de estos recursos en  el Mar Rojo ha planteado un posible nuevo origen de la génesis de yacimientos de sulfuros hasta ahora conocidos en tierra firme.

    La explotación de recursos, como se puede deducir, es de las principales aplicaciones del análisis de cuencas, desde el punto de vista económico. Y aunque la explotación en ambientes submarinos de este calibre todavía solo ha sido planteada y estudiada, será en un futuro próximo una de las principales minas de influencia económica mundial. Y el Mar Rojo será clave para este cambio.

Agradecimientos:

A la futura petróloga metamórfica de la Universidad Complutense de Madrid, Novo, I., por la bibliografía aconsejada y la idea de como orientar esta entrada.

BIBLIOGRAFÍA

-          Fillmore C.F. Earney (2005), Marine mineral resources. Taylor&Francis Group, 2033 p.

-          P.A. Rona (1988), Hydrothermal mineralization at oceanic ridges. Canadian Mineralogist, 26, 431-465

-          P.M. Herzig, and M.D. Hannington (1995), Polymetallic massive sulphides at the modern seafloor - A review. Ore Geology Review, 10, 95-115. 

Cuestiones existenciales

      En la pasada entrada escribí sobre la tectónica de la cuenca pero… ¿cómo sabemos que la cuenca evoluciona de ese modo? ¿Cómo sabemos que antes no había un mar sino tierra firme? ¿Por qué  se afirma que es un una zona resultado de esfuerzos tensionales y no una zona de colapso repentino? ¿Cómo se sabe de dónde viene y a dónde va? El tema de la entrada intentará resolver en parte estas cuestiones fundamentales.

      Gran parte de lo que se conoce de la evolución tectónica de las cuencas es resultado del estudio, además de las fallas y sismos que se registran, de los sedimentos del fondo de la cuenca. Estos sedimentos normalmente son extraídos del fondo mediante sondeos y también son analizados a través de la interpretación de perfiles sísmicos (diferenciando paquetes de impedancias distintas). Esto junto a la aplicación de métodos de datación nos permite el conocimiento bastante detallado del fondo de las cuencas sedimentarias de nuestro planeta.

      Una vez hecha esta pequeña introducción, necesaria para el saber cómo se llegan a los datos que se van a exponer en la entrada de hoy, voy a hacer un pequeño recordatorio de la entrada de octubre. La cuenca del Mar Rojo es el resultado de la acumulación de sedimentos en una depresión con origen en un rift continental que actualmente ya genera corteza oceánica. Gracias al registro sedimentario puede interpretarse como una falla transformante de componente dextra que posteriormente sufrió esfuerzos tensionales. La datación de las rocas de la cuenca  nos permite situar el comienzo de la actividad tectónica en el Oligoceno medio.

      El registro que encontramos en el fondo de la cuenca consiste en materiales pre-rift Jurásicos y Cretácicos de origen continental y marino* y materiales más modernos depositados desde el rifting temprano y que evolucionan de  ambiente sedimentario marino somero a  costeros de sabkha en el Mioceno medio-tardío.

      Esta clasificación de los sedimentos, dependiente de la evolución tectónica de esta cuenca, es la que voy a utilizar a lo largo de esta entrada.

      Comenzando por los más antiguos, la serie pre-rift. La cobertera sedimentaria pre-rift se situa disconforme sobre un basamento cristalino muy variado de rocas volcánicas, metamórficas e incluso sedimentarias. Los sedimentos que encontramos son unas areniscas con un claro origen continental, sobre las que encontramos pizarras y carbonatos de origen marino. La potencia de este registro varía de entre 400 en la zona sur del Mar Rojo y 800 metros en la zona norte.

      Los depósitos que se acumularon durante la primera etapa de rift han sido clasificados por algunos autores (entre otros: Montenant, 1986) en 3 unidades con características y edades distintas. Por un lado tenemos el grupo A o Formación Sharik (H.-J. Bayer et al., 1988) que a su vez se divide en dos subunidades. La unidad A1, compuesta principalmente por un sedimento terrígeno rojizo, se depositó en un ambiente deposicional llano muy extenso (relieve propio de un hinterland). También para este nivel se han definido sismitas (Plaziat et al. 1998) que demostrarían que se trataba de una zona con fuertes terremotos. El hecho de que se preserven tan bien las estructuras es lo que lleva a concluir la necesidad de un ambiente de depósito de bajo relieve. Sobre esta unidad solo añadir que fue datada con el método K-Ar y la edad que resultó fue de 26-22 Ma (Oligoceno tardío-Aquitanian) (Montenant, 1986).  En cuanto a la unidad A2 encontramos una serie tectónicamente inducida por un movimiento normal antitético. La edad que se le asigna a esta unidad es del Aquitanian tardío al Burdigalian temprano y son facies relacionadas con ambientes anóxicos.

      La unidad B o Formaciones Musayr y Nutaysh (H.-J. Bayer et al., 1988) de disponen discontinua sobre la unidad anterior o sobre el basamento. Las litologías que ahora aparecen se corresponden con depósitos de mar abierto. Encontramos, entre otras, facies que corresponden a arrecifes que se situaban, como en la actualidad, en zonas elevadas. En esta unidad queda reflejada la reactivación de los bloques limitados por fallas producidos durante la primera etapa de rift y de la erosión. Unos extensos taludes carbonáticos se depositaban cubriendo las zonas más elevadas (Purser et al. 1998) mientras que en las zonas de graben se iban depositando arcillas pelágicas. La datación, mediante la bioestratigrafía, del registro sitúa esta serie en el Burdigalian tardío hasta el Langhian. Los depósitos correspondientes a esta unidad reflejan un cambio en la profundidad de la cuenca que tiene como principal resultado la predominancia de las fallas sintéticas que marcan el comienzo de la etapa flexural de la cuenca. El registro nos revela que esta unidad coincide con la máxima subsidencia del rift (Moretti and Colleta, 1987).

      Finalmente la unidad C o Formación "Bad" (H.-J. Bayer et al., 1988) registra el mayor evento de evaporación durante el rift que tuvo lugar desde el Serravaliensse hasta el Mioceno tardío. Lo que nos queda a nosotros son unos depósitos de sulfatos en algunos casos asociados a carbonatos estromatolíticos. Esta unidad sellará el sistema de horst y grabens desarrollados en la etapa tectónica anterior. La potencia de este nivel aumente considerablemente hacia el interior de la cuenca. Solo destacar que este depósito, en cuanto definido por H.-J. Bayer antes mencionado, presenta una alternancia cíclica de lechos de margas y arcillas con lechos de yeso y anhidrita.

      Y ya hemos  llegado a los sedimentos más jóvenes, los depositados en la zona que ya no está afectada por el rift mismo aunque si que quedan afectados por la tectónica activa regional, sedimentos post-rift o Formación Ifal (H.-J. Bayer et al., 1988). Estos depósitos finales dependen de que la zona de depósito esté cerca de la fuente de aporte, ya que son depósitos que dependen del aporte silicicástico continental, esto hace  muchas zonas de mar abierto estén ya protegidas de este tipo de aporte.

Esquemas que muestran la evolución tectónica
 deducida a partir del registro en los sedimentos (Frank Mueller). 

      Solo quedaría añadir, en apenas una frase, que también hay depósitos cuaternarios que aparecen formando terrazas, tanto marinas como terrestres que reflejan la actividad tectónica mediante desplazamientos en la vertical.

       Con todo esto se comprueba de modo tangible, con introduje en los primeros párrafos, cómo a partir de datos de litologías y estudio de estructuras sedimentarias se puede deducir toda, o gran parte, de la historia geológica de una zona.

      Además estos estudios, con el levantamiento de columnas estratigráficas, permiten la correlación de eventos y de etapas de depósito en relación con cuencas cercanas o con otras zonas de la misma cuenca. Esto permite una percepción más fiel de la historia de, en este caso, gran parte del Rift Africano. Por ejemplo, a modo de caso real, en el artículo publicado por Bayer et al. (1988) correlaciona en primer lugar las facies que se desarrollaron paralelamente en el Mar Rojo y el el Golfo de Suéz y esto ha permitido diferenciar parte de las etapas evolutivas de ambas cuencas y su relación mutua. Y en segundo lugar la correlación de las columnas levantadas a partir de los datos que obtuvieron han permitido dudar lo que en un principio daban como cierto de aplicar el modelo de cizalla simple a toda la cuenca, ya que encontraron evidencias de asimetría en la zona norte del Mar rojo y en el Golfo de Suéz.

 Esquema que correlaciona distintas columnas estratigráficas del Mar Rojo.(H.-J. Bayer et al., 1988)

      Bueno, en cuanto a etapas de sedimentación y depósitos de la cuenca del Mar rojo esto en todo. Las próximas entradas, inspirada por la lectura de los blogs de algunos compañeros, versarán sobre perfiles sísmicos y geoquímica. 


     *A modo de aclaración de la sedimentación de las primeras unidades añadir que tanto la zona el Golfo de Adén como el Mar Rojo eran zonas topográficamente bajas (depresiones del terreno) lo que permitiría una sedimentación de materiales continentales y marinos someros posteriores con la subida del mar durante el Cretácico superior.



Bibliografía:

- Einsele; Springer, 2000. Sedimentary basins: evolution, facies and sediment budget (pg. 177-180)
- H.-J. Bayer et al.,1988. Sedimentary and structural evolution of the northwest Arabian Read Sea margin 
- F. Müller, Tectono-sedimentari models of rift basisns: the Gulf of Suez and the Northern Red Sea.