Microestratigrafía de inclusiones fluidas en espeleotemas pleistocenos de la Cueva del Tortero (Valencia) y su uso en paleoclimatología

Resumen

Esta tesis doctoral aborda por primera vez la integración de estudios petrográficos y geoquímicos de las inclusiones fluidas de los espeleotemas. Estas inclusiones contienen agua fósil de origen meteórico, que se transformó durante la infiltración en el suelo y la roca caja antes de llegar al goteo que alimentó al espeleotema dentro de la cueva. Por esta razón, el estudio de las inclusiones fluidas de los espeleotemas puede aportar información relevante sobre el paleoclima y la paleohidrología de la cueva y sus alrededores. Para este trabajo se han seleccionado tres estalagmitas (Tortero-2, Tortero-4 y Tortero-10) de la Cueva de Tortero (Tous, Valencia), cuya situación geográfica permite analizar la influencia de los grandes cinturones de altas y bajas presiones que afectaron a la Península Ibérica en el pasado. El trabajo se basa en la caracterización microestratigráfica, cronoestratigráfica y petrográfica de las estalagmitas y de las inclusiones fluidas, que ha sido fundamental para los posteriores análisis geoquímicos de las inclusiones fluidas: isótopos estables [d18Ow y dDw] y gases nobles disueltos en el agua. Ambos estudios permiten la obtención de la temperatura de formación de la inclusión fluida, que refleja a su vez la temperatura externa de la cueva. El estudio revela que la caracterización petrográfica previa de las inclusiones primarias (las que albergan el agua fósil que generó el crecimiento de los cristales de calcita) y secundarias (las que se asocian con procesos de disolución producidos por la infiltración de agua sub-saturada) es determinante para la obtención de datos geoquímicos. Este trabajo revela que las inclusiones fluidas de espeleotemas presentan sólo dos fases. El agua es la fase más abundante en las inclusiones fluidas y su cuantía es el principal condicionante para la obtención de resultados geoquímicos consistentes. Por esta razón, en esta tesis se plantean varios métodos para pre-estimar la cantidad de agua atrapada en las inclusiones fluidas. Se incluyen técnicas petrográficas (contaje de puntos), de imagen (thresholding) y otras relacionadas con la resonancia magnética nuclear (imágenes de resonancia magnética, densidad protónica y relaxometría). Entre ellas, el contaje de puntos y las técnicas derivadas de la resonancia magnética parecen ser las más prometedoras. Por otra parte, las inclusiones de aire, menos abundantes, se pueden generar por 1) el atrapamiento del aire de la cueva durante el crecimiento lento de la estalagmita (periodos de poco goteo), o 2) por los procesos de re-equilibrio volumétrico. Los resultados han demostrado que el tipo y la cantidad de inclusiones fluidas de aire son diferentes en cada fábrica espeleotémica y que, por tanto, las temperaturas que se obtienen de cada una de ellas presentan rangos de incertidumbre diferentes. El estudio conjunto de los isótopos estables de las inclusiones fluidas [d18Ow y dDw] y de la calcita espeleotémica [d18Ocalcita] ha permitido establecer la composición isotópica del agua meteórica y obtener T-absolutas de la cueva durante el crecimiento de las estalagmitas Tortero-4 y Tortero-10. Los resultados indican que la temperatura era el factor principal que controlaba la composición isotópica del agua meteórica durante el crecimiento de ambas estalagmitas. La integración de los datos microestratigráficos, petrográficos y geoquímicos ha permitido diferenciar seis facies (conjunto de inclusiones fluidas que se relacionan genéticamente) de inclusiones fluidas en espeleotemas. Las cinco facies primarias se asocian con el periodo de crecimiento del espeleotema, y la facies secundaria se asocia con procesos de disolución post-crecimiento. Asimismo, la integración de los datos ha establecido tres situaciones climatológicas diferentes para el este de la península: 1) un periodo netamente frío entre ~75-72 ka BP; 2) otro relativamente más cálido entre 120-107 ka BP; y un último periodo cálido más antiguo de 377 ka BP, pero aún sin delimitar.