Climent-Domènech.H_2008_An example of paleoecological analysis using the cluster method. Bartonian reef facies (Vic, NE from the Ebro Basin)

Geo-Temas 10, 2008 (ISSN: 1567-5172)

Un ejemplo de análisis paleoecológico utilizando el método clúster. Facies arrecifales del Bartoniense (Vic, NE de la Cuenca del Ebro)

An example of paleoecological analysis using the cluster method.

Bartonian reef facies (Vic, NE from the Ebro Basin)

H. Climent-Domènech1, G. Alvarez-Pérez2, J. Serra-Kiel2 y P. Busquets2

1 Dept. de Geoquímica, Petrologia i Prospecció Geològica. Facultat de Geologia, Universitat de Barcelona. C/Martí i Franquès s/n, 08028 Barcelona. [email protected]

2 Dept. de Estratigrafia, Paleontologia i Geociències Marines. Facultat de Geologia, Universitat de Barcelona. C/Martí i Franquès s/n, 08028 Barcelona. [email protected], [email protected], [email protected]

Resumen: En este trabajo se presenta la distribución de especies de corales en un arrecife del Eoceno Medio (Bartoniense) en el sector oriental de la Cuenca del Ebro. Las asociaciones de corales se han definido utilizando el método de análisis clúster, que ha permitido diferenciar tres asociaciones: 1) La Biofacies A es monoespecífica y se caracteriza por la presencia de Cyathoseris castroi. 2) La Biofacies B se caracteriza por la presencia de Cyathoseris castroi, Actinacis cognata, Colpophyllia stellata, Cereiphyllia tenuis y Astreopora tecta y 3) La Biofacies C se caracteriza por el predominio de Actinacis cognata y la menor presencia de Colpophyllia stellata y Cereiphyllia tenuis. La Biofacies A representa el primer estadio de colonización coralina del arrecife, la Biofacies B se encuentra en la fase de máximo desarrollo coralino del arrecife, presentando cinco especies distintas y la Biofacies C representaría el fin del desarrollo arrecifal con un cambio en las condiciones ambientales, lo que favorecía el desarrollo de especies oportunistas como Actinacis cognata y la desaparición de las otras especies. Palabras clave: paleoecología, arrecife, biofacies, Eoceno, corales. Abstract: This paper presents the distribution of coral species in the framework of a Bartonian reef (Middle Eocene) in the eastern sector of the Ebro Basin. Three associations of corals have been characterized using the cluster analysis method: 1) Biofacies A is a monospecific biofacies characterized by the presence of Cyathoseris castroi. 2) Biofacies B is characterized by the presence of Cyathoseris castroi, Actinacis cognata, Colpophyllia stellata, Cereiphyllia tenuis and Astreopora tecta and 3) Biofacies C is characterized by the predominance of Actinacis cognate and the minor presence of Colpophyllia stellata y Cereiphyllia tenuis. The Biofacies A represents the first stage of colonization coral reef. The Biofacies B corresponds to phase of maximum development of the coral reef, presenting five different species. The Biofacies C represents the end of the reef development with a change in the environmental conditions, favoring the development of opportunistic species as Actinacis cognata and the disappearance of other species. Key words: palaeoecology, reef, biofacies, Eocene, corals.

INTRODUCIÓN

En este trabajo se publican los resultados del estudio sistemático de los corales coloniales, de sus morfologías predominantes y de su sucesión de apilamiento de un arrecife de edad Bartoniense (Eoceno Medio) de la Cuenca del Ebro en su sector oriental. Las condiciones de afloramiento de este arrecife que fue denominado con el nombre de La Trona por Alvarez et al., (1994), son óptimas y permiten la accesibilidad para un estudio de este tipo. La caracterización de las asociaciones de colonias de corales se ha efectuado a partir las observaciones realizadas en un afloramiento y con el fin de objetivar al máximo los resultados se ha utilizado el método de análisis clúster. El conjunto de biofacies caracterizadas se engloban en la subfacies C1 definidas por Franquès (1996) y posteriormente utilizadas por

Álvarez et al., (1999) y Álvarez in Serra-Kiel et al., (2003).

MARCO GEOLÓGICO Y ANTECEDENTES

El arrecife de La Trona (Vic), se encuentra en el

margen norte de la Cuenca del Ebro (Fig. 1), formando parte del segundo ciclo transgresivo-regresivo del Bartoniense (Serra-Kiel et al., 2003).

Los materiales estudiados pertenecen a la Fm.

Calizas y Areniscas de Sant Martí Xic (Reguant, 1967). Esta formación está formada por una alternancia de areniscas y calizas. Barnolas et al., (1988) definen a esta alternancia como parasecuencias cíclicas compuestas cada una de ellas por episodios regresivos-transgresivos. Los ciclos regresivos están representados por depósitos detríticos deltaicos progradantes y los depósitos,

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FIGURA 1. En el mapa A, se muestran las principales unidades geológicas del área dónde se encuentra la zona de estudio y el mapa B, muestra la situación geográfica del arrecife de La Trona.

transgresivos por calizas de medios arrecifales. Álvarez et al., (1994) realizaron la sistemática de los corales del arrecife de La Trona y Franquès (1996) en su tesina de licenciatura realizó el estudio estratigráficosedimentológico y de las microfacies de este arrecife. Posteriormente Álvarez et al., (1999) iniciaron los estudios de la disparidad coralina por medio de transectas en la subfacies C1 del arrecife de La Trona. METODOLOGÍA

El estudio de la distribución de las colonias de corales se efectuó a partir de la fotografía del afloramiento, determinación taxonómica de las especies y de la medición de las colonias de corales. Para referenciar el poster fotográfico y la representación gráfica de las colonias de corales que constituyen el armazón arrecifal se dispuso en horizontal 13 guías (cuerdas) separadas entre sí 30 cm. sobre la pared vertical del arrecife. Previa medida de las colonias de corales y de su identificación específica se efectuó el dibujo detallado sobre una retícula cuadrada de 15x15 cm obteniéndose 27 transectas y generándose 1537 puntos de intersección cubriéndose una superficie total de 24 m2. Cada punto obtenido en la retícula coincide con una colonia de coral, con la matriz de sedimento lutítico-margoso o con una zona cubierta. A partir de la caracterización de los puntos agrupados en transectas se obtuvo una matriz compuesta por las variables que corresponden a las diferentes especies de corales y al sedimento, obviándose la zona cubierta (Tabla I). La matriz se introdujo en el programa PAST, desarrollado para realizar análisis clusters por Ryan et al., (1995). Las distintas especies de corales que se consideraron son

Cyathoseris castroi (Mallada, 1887), Actinacis cognata (Oppenheim, 1901), Colpophyllia stellata (Catullo, 1856), Cereiphyllia tenuis (Reuss, 1868) y Astreopora tecta (Catullo, 1856).

RESULTADOS

Las biofacies se han definido a partir del dendrograma obtenido del análisis clúster, observando las similitudes que ha detectado el método. Se ha utilizado el algoritmo “Paired Group” (método de la distancia media) y como medida de similitud de abundancia el índice de solapamiento de Horn para la obtención del dendrograma de la figura 2. Dadas las distintas combinaciones entre algoritmos y medidas de similitud que el programa PAST proporciona, se ha seleccionado el dendrograma atendiendo al tipo de apilamiento de las colonias de corales.

El dendrograma resultante (Fig. 2), del método de

análisis clúster genera dos grupos claramente diferenciados, uno de los cuales se vuelve a subdividir en dos subgrupos. El primer grupo compuesto por las transectas T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9, T10 y T11. En el segundo grupo se diferencian dos subgrupos importantes. Por un lado las transectas intermedias T12, T13, T14, T15, T16, T17, T18, T19, T20, T21, T22 y T23, y por otro las transectas superiores T24, T25, T26 y T27.

El dendrograma muestra las similitudes entre las

diferentes transectas estudiadas. Como ejemplo dentro del segundo grupo se encuentran los dos subgrupos que presentan una similitud de 0,65. Esto indica que los dos subgrupos son considerablemente similares en contraposición al primer grupo que se diferencia.

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La utilización del algoritmo “Paired Group” y el índice de solapamiento de Horn, dan una buena correlación de 0,857.

Transectas Variables en %

c n s e a Sedim Cubie T1 8,7 0 0 0 0 3,5 87,8 T2 15,7 0 0 0 0 8,7 75,6 T3 26,3 0 0 0 0 10,5 63,2 T4 36,8 0 0 0 0 12,3 50,9 T5 42,1 0 0 0 0 26,3 31,6 T6 38,5 0 0 0 0 40,3 21,2 T7 38,5 0 0 0 0 45,6 15,9 T8 40,3 7 0 0 0 42,1 10,6 T9 17,5 26,3 0 0 1,7 45,6 8,9 T10 22,8 36,8 0 5,2 8,7 19,2 7,3 T11 10,5 17,5 1,7 8,7 7 49,1 5,5 T12 7 3,5 15,7 14 0 56,1 3,7 T13 0 0 31,5 15,7 10,5 40,4 1,9 T14 0 8,7 26,3 22,8 14 28,2 0 T15 0 14 28 7 15,7 35,3 0 T16 0 3,5 36,8 17,5 8,7 33,5 0 T17 1,7 3,5 54,3 8,7 14 17,8 0 T18 7 1,7 38,5 3,5 15,7 33,6 0 T19 5,2 0 15,7 7 17,5 54,6 0 T20 1,7 3,5 24,5 8,7 17,5 44,1 0 T21 0 8,7 24,5 12,2 28 26,6 0 T22 0 5,2 24,5 10,5 33,3 26,5 0 T23 0 3,5 21 14 33,3 28,2 0 T24 0 15,7 0 7 50,8 26,5 0 T25 0 5,2 0 0 78,9 15,9 0 T26 0 0 0 0 56,1 36,9 7 T27 0 0 0 0 59,6 15,9 24,5

TABLA I. Matriz de datos de las 27 transectas estudiadas. En la cual se han contabilizado 1537 puntos que se les ha asignado una variable. (c = Cyathoseris castroi, n = Colpophyllia stellata, s = Astreopora tecta, e = Cereiphyllia tenuis, a = Actinacis cognata y el sedimento lutítico-margoso).

La aplicación del análisis clúster caracterizó de base a techo tres biofacies bien diferenciadas (ver figura 3):

Biofacies A. Se trata de una biofacies

monoespecífica de Cyathoseris castroi. Estas colonias presentan morfologías planares tipo Platestone según Insalaco (1998). Esta especie de coral se encuentra formando colonias de 1,5 m de ancho por 40 cm de alto, como dimensiones máximas.

Biofacies B. Caracterizada por la presencia de

Cyathoseris castroi, Actinacis cognata, Colpophyllia stellata, Cereiphyllia tenuis y Astreopora tecta. Esta biofacies, contiene una mayor disparidad específica.

En esta biofacies se observan diversas morfologías de crecimiento, así Cyathoseris castroi, Actinacis cognata y Colpophyllia stellata son predominantemente tipo Platestone, con dimensiones máximas de 0,80 cm de ancho por 40 cm de alto. En cambio Cereiphyllia tenuis y Astreopora tecta suelen presentar morfologías tipo Pillarstone y tipo Domestone respectivamente según la terminología de Insalaco (1998). Cereiphyllia tenuis forma grandes colonias de crecimiento vertical, alcanzando dimensiones máximas de 1,5 m de alto por 1 m de ancho. En cambio Astreopora tecta tiene un crecimiento domal, que puede alcanzar 1,5 m de alto por 4 m de ancho. Esta biofacies se dispone con un contacto neto sobre la Biofacies A tal como puede observarse en la figura 3.

Biofacies C. Caracterizada por el predominio de Actinacis cognata y por la presencia menos abundante de Colpophyllia stellata y Cereiphyllia tenuis.

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27Núm. de Transectas

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Sim

ilitu

d

T12

T13

T16

T14

T15

T21

T22

T23

T17

T18

T20

T19

T24

T25

T27

T26

T9 T11

T10

T8 T6 T7 T5 T4 T3 T2 T1

FIGURA 2. Dendrograma resultante de la matriz de datos, aplicando el análisis clúster con el algoritmo “Paired Group”. Como medida de similitud se ha utilizado el índice de solapamiento de Horn.

La morfología predominante de las colonias es del tipo Platestone. Actinacis cognata forma colonias planares de grandes dimensiones de 1,20 m de ancho por 40 cm de alto. En la figura 3 se puede observar como esta biofacies se dispone tanto en el techo del armazón arrecifal estudiado, como en los espacios huecos entre las colonias de la biofacies B. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

El análisis clúster realizado de las colonias de corales, en la pared vertical del armazón del arrecife de La Trona de edad Bartoniense (Eoceno Medio) ha permitido caracterizar las siguientes biofacies:

La Biofacies A, monoespecífica de Cyathoseris

castroi sugiere que esta especie disponía de espacio disponible por su crecimiento en todas direcciones. Según Bosellini et al., (2003) Cyathoseris castroi es una especie oportunista y muy resistente a condiciones adversas como pueden ser turbidez de las aguas o abundantes aportes de sedimentos detríticos. Se ha observado por los autores de este trabajo en otros afloramientos arrecifales de la Cuenca del Ebro, que Cyathoseris se suele encontrar en fases iniciales de sucesiones arrecifales. La Biofacies A se puede interpretar como el primer estadio de colonización coralina de la subfacies C1 de Franquès (1996) en el arrecife de La Trona.

La Biofacies B, con la presencia de Cyathoseris

castroi, Actinacis cognata, Colpophyllia stellata, Cereiphyllia tenuis y Astreopora tecta, representa una mayor disparidad específica, lo que indica condiciones favorables para el asentamiento de estas especies, que entran en competencia con Cyathoseris castroi y que, debido a la presión ejercida por ellas, termina desapareciendo.

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FIGURA 3. Distribución de las biofacies en la sucesión paleoecológica del arrecife de La Trona. Leyenda figura: a = Actinacis cognata, c = Cyathoseris castroi, e = Cereiphyllia tenuis, n = Colpophyllia stellata, s = Astreopora tecta, Ostreidos, Rodófitos incrustantes,

Macroforaminíferos, Nummulites, Corales, Fragmentos de corales con coralinácias incrustantes, Areniscas finas.

La Biofacies C, con Actinacis cognata dominante, casi monoespecífica, sugiere que las colonias de Actinacis cognata se situaban en zonas menos profundas (Bosellini et al., 1998). Según Bosellini et al., (2003) esta especie es también muy resistente a condiciones desfavorables incluso con un rango más amplio que Cyathoseris. Su presencia predominante implica un cambio ambiental respecto a la biofacies anterior suficientemente significativo, ya que el resto de especies, no pudiendo soportar las nuevas condiciones, terminan desapareciendo. Finalmente, las condiciones ambientales llegan a ser tan adversas que incluso Actinacis cognata acaba por desaparecer, terminando así la bioconstrucción arrecifal, y ha la vez generándose una cicatriz erosiva dentro del armazón coralino (Fig. 3). Dónde posteriormente se desarrolla un nuevo episodio coralino del complejo arrecifal de La Trona. AGRADECIMIENTOS

La investigación de los autores ha sido cofinanciada por el proyecto CGL2005-00404/BTE del M.E.C y el proyecto 2005SGR00890 del Grup de Geologia Sedimentària, del DURSI Generalitat de Catalunya. REFERENCIAS Alvarez, G., Busquet, P., Taberner, C. y Urquiola, M.

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