Publicaciones

Bol. R. Soc. Esp. Hist. Nat. 105(1-4), 2011. (publicado online)


Artículos de Investigación

Publicado online el 13-10-2011

Espeleotemas de yeso: ¿Un nuevo proxy paleoclimático?


Gypsum speleothems: a new palaeoclimatic proxy?

Fernando Gázquez, José-María Calaforra, Laura Sanna y Paolo Forti

Bol. R. Soc. Esp. Hist. Nat. 105 (1-4): 17-26. Publicacin online (13-10-2011)

Resumen

Los espeleotemas yesíferos pueden constituir un nuevo proxy para la reconstrucción paleoclimática del Cuaternario. Las concreciones yesíferas subaéreas (o vadosas) se perfilan como indicadores de periodos áridos en cuevas, ya que precipitan exclusivamente en condiciones de baja pluviometría y temperatura relativamente alta (15-20 ºC). Por otro lado, la presencia de espeleotemas yesíferos subacuáticos (o freáticos) indica periodos en los que la cueva estuvo sumergida bajo el agua del acuífero, usualmente de características hidrotermales.

En ambos casos, el estudio integrado de los isótopos estables y de los elementos trazas en el yeso, acompañado de datos geocronológicos, permiten establecer registros paleoclimáticos que completan a aquellos procedentes de espeleotemas carbonáticos.

Los isótopos estables de las moléculas de agua del yeso aportan información sobre las características del agua del acuífero y del grado de evaporación en la cueva en el momento de la precipitación de los espeleotemas, debido a que el agua de cristalización del yeso procede de la solución a partir de la cual precipita. De este modo se podrán conocer variaciones en la composición del agua meteórica en el pasado, como por ejemplo cambios en la fuente de humedad de la precipitación relacionadas con el Paleoclima.

Por otro lado, las variaciones de la concentración de elementos traza en estos espeleotemas informarán sobre cambios en la temperatura y en la tasa de precipitación mineral, elementos que controlan el coeficiente de partición de cada elemento en el yeso. De este modo se podrá deducir la temperatura a la que se produjo la precipitación de los espeleotemas o el grado de mezcla de agua profunda con agua de infiltración superficial en el caso de yesos hidrotermales.

Palabras clave: Dataciones U-Th, Elementos traza, Espeleotemas yesíferos, Isótopos estables, Paleoclimatología

Abstract

As secondary carbonate deposits in cave, gypsum speleothems are also a proxy for Quaternary climate researches. According to the environmental characteristics in which they formed, they can be grouped in subaerial and underwater gypsum speleothems. The first ones grow in vadose conditions by evaporation of a Ca2+ and SO42- saturated solution. Gypsum caves in the karst massif of Sorbas (Almería, SE Spain) host some of the most relevant worldwide.

On the other hand, underwater gypsum speleothems usually precipitate from hydrothermal water with high Ca2+ and SO42- concentration. Precipitation occurs very slowly and in high-stability conditions. The most important of them were found in the Cueva de los Cristales (Crystals’ cave) and Cueva de las Espadas (Swords’ cave), in the Naica mine (Chihuahua, Mexico) as well as in the giant geode of Pulpi (Almería, SE Spain).

In both cases, stable isotopes composition and trace elements distribution together with geochronologic information from U-Th dating, could reveal palaeoclimate record that complement those obtained from carbonate speleothems. Stable isotope composition of crystallization water of gypsum (dD) records the characteristic of the aquifer and the evaporation rate within the cave during speleothem growth. Due to the fact that the gypsum deposition requires water from the solution, isotopic signal of gypsum speleothems might show past changes in the meteoric water supply, for example as a moisture source variations. In addition, oscillations in the cave temperature, precipitation rate or mixing deep (ancient and/or thermal) water with fresh meteoric one in hydrothermal systems could be detected by trace elements distributions in gypsum speleothems, thanks to the close relationship between these climatic factors and partition coefficient of each trace element.

Finally, the study of speleothem growth direction will help to know the preferential direction of airflow inside the cave during gypsum precipitation, a useful tool in understanding the evolution of the karst system, like the opening of new cave entrance and/or gallery collapses.

Keywords: Gypsum speleothems, Palaeoclimatology, Stable isotopes, Trace elements, U-Th dating





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