Deformaciones y roturas en las conchas de ammonites

Antes de abordar el tema de las deformaciones y roturas en las conchas de ammonites del Cretácico inferior que hemos observado en las Cordilleras Béticas orientales, hay que hacer una breve introducción para centrar el tema.

Antiguamente se definía como fósil a cualquier resto que se hubiese conservado de un ser vivo del pasado. Actualmente el término «fósil» ha sido ampliado en su sentido para que englobe también a cualquier traza que manifieste la actividad de un ser vivo. Por ejemplo, un rastro o un coprolito petrificado son también fósiles, ya que son «huellas» dejadas por un organismo del pasado.

Los fósiles normalmente se forman cuando los restos quedan enterrados fuera del alcance del oxígeno. A partir de ese instante es parte del sedimento y junto a este, comienza a sufrir una serie transformaciones que lo convierten en roca.

A todos los procesos de formación de una roca sedimentaria a partir del sedimento se denomina diagénesis.

¿Cómo se produce la diagénesis?

Cuando en una zona se produce la acumulación de sedimento, las capas inferiores van quedando enterradas a mayor profundidad y se ven sometidas a un incremento del peso. Este incremento tiene como consecuencia un cambio en la presión, temperatura y volumen de los sedimentos subyacentes que desencadena toda una serie de procesos.

Estos procesos se desarrollan en los primeros 5 ó 6 kilómetros de la corteza terrestre a temperaturas inferiores a 200ºC. Por encima de estas condiciones de presión y temperatura se produce metamorfismo.

Una vez que un resto orgánico queda enterrado en el sedimento ya forma parte de él y participa de la diagénesis del sedimento. La materia orgánica es alterada o destruida. A continuación se van a detallar los procesos diagenéticos más frecuentes:

• Compactación
• Cementación
• Disolución
• Neomorfismo
• Reemplazamiento

Ilustración 1. Diferentes procesos que pueden sufrir los restos orgánicos en el interior del sedimento. Modificado de Clarkson, 1979.

Compactación

Este fenómeno viene provocado por el aumento de la presión que normalmente es consecuencia de la acumulación de los sedimentos. Los granos individuales del sedimento se empaquetan reduciendo los espacios intersticiales (reducción de la porosidad) y conlleva la expulsión del agua que los rellenaba.

Cementación

Es el principal proceso diagenético cuyo resultado es la litificación de los sedimentos. Los poros del sedimento se rellenan parcial o totalmente por sustancias que precipitan. El fluido que transporta el cemento puede provenir del exterior o del propio sedimento debido a la compactación de este.

Disolución

Este proceso tiene lugar cuando se produce la disolución de alguno de los componentes del sedimento. Puede ser materia orgánica que estaba incluida, sales o incluso el material cementante. Dependiendo del momento en que se produce esta fase, el resultado puede ser contribuir a una mayor compactación si el sedimento no estaba aún litificado o en caso contrario, la formación de oquedades en el seno de la roca sedimentaria.

Neomorfismo

Transformación de un mineral en el mismo o en su polimorfo. En el primer caso algunos cristales alcanzan mayor tamaño a expensas de otros. En el segundo caso, una sustancia cambia de estructura cristalina. Un ejemplo sería el cambio de aragonito a calcita que es un proceso de disolución-reprecipitación a escala microscópica.

Reemplazamiento

Procesos por el que un mineral es sustituido parcial o totalmente por otro. Un ejemplo es la dolomitización donde la caliza es sustituida por carbonato cálcico magnésico.

Observaciones realizadas en las Cordilleras Béticas orientales

A continuación describo algunas observaciones realizadas en las Cordilleras Béticas en su parte más oriental. Como los ammonites son muy comunes en algunas áreas he podido detectar algunos patrones repetitivos.

A) Conchas completas sin fracturas ni deformación

Antes de hablar de deformaciones hay que comentar que en ocasiones los fósiles de presentan completos y si apenas deformación. Esto ocurre en algunos niveles carbonatados y nos indica que tras la muerte del animal, los restos debieron sufrir pocos arrastres antes de quedar enterrados con relativa rapidez. No se aprecian deformaciones por compactación de los sedimentos porque se han conservado en una roca matriz de carbonato cálcico de grano muy fino procedente de la desarticulación del esqueleto de multitud de seres planctónicos que se iban depositando sobre el fondo marino.

B) Las conchas fracturadas o deformadas.

Las conchas fracturadas o deformadas se pueden agrupar dentro de uno de los siguientes tipos:

B1) Fracturas producidas antes del enterramiento

Las rocas sedimentarias observadas se formaron en medios oceánicos de profundidad moderada. Los estudios realizados por diversos paleontólogos los sitúan a una profundidad superior a 200 metros. La razón estriba en que están ausentes los restos de seres que necesitaban la luz solar para vivir.

Aunque el entorno fuera muy estable como para permitir que muchas conchas quedaran completas, también habría agitaciones ocasionales que provocaron que las conchas sufrieran deterioro por arrastre y colisión con objetos del entorno. En general, la rotura de las conchas de los moluscos tiene una forma irregular y siguen zonas de debilidad estructural.

En ocasiones la concha se fractura pero los fragmentos quedan en las cercanías, incluso es frecuente que se alojen en el interior de la concha vacía (véase los dos casos fotografiados). Todos estos ejemplos se podrían catalogar como “destrucción mecánica por agitación del medio antes del enterramiento”.

Fotos 1 y 2. Dos ejemplares macroconcha de Olcostephanus drumensis de 58 y 78 mm respectivamente. El primero (arriba) se fracturó y parte de abertura quedó montada sobre el resto de la concha. En el segundo ejemplo (abajo), los fragmentos de la abertura se encuentra alojados en el interior de la cámara habitación.

B2) Fracturas debidas a actos de depredación

Constituyen un caso especial de fractura producida antes del enterramiento y solo en los casos que aparecen unos patrones de rotura repetitivos es posible identificarlas. Hemos analizado algunos tipos en la entrada «Depredación sobre ammonites«; no te la pierdas.

B3) Fracturas y deformaciones después del enterramiento

Los fósiles aparecen con gran frecuencia deformados por diversos mecanismos que provocan en ellos su deformación plástica o su rotura. Las posibles causas de estas deformaciones son:

• Compactación del sedimento
• Movimientos tectónicos

Veamos unos ejemplos:

B3.1 Por compactación del sedimento

Hay varios procesos que reducen el volumen del sedimento: el empaquetamiento más denso de las partículas del sedimento, la disolución de la materia orgánica y de las sales. En general, todos ellos actúan simultáneamente pero la contribución de cada uno a la disminución del volumen final dependerá de la naturaleza del sedimento.

Foto 3. Dos ejemplares de Holcophylloceras calypso de 44 mm de diámetro. El de la izquierda ha fosilizado en caliza y ha sufrido poca o nula deformación. Posee un grosor apreciable. El ejemplar de la derecha se ha conservado en margas y es prácticamente plano. La diferente apariencia de estos ammonites es debida a la naturaleza inicial del sedimento. En aquellos formados exclusivamente por sílice o carbonato cálcico apenas se produce compactación ya que las partículas que lo forman ya están en contacto. Cuando el sedimento contiene arcilla, esta retiene gran cantidad de agua que es expulsada cuando el sedimento se ve sometido a presión. La deformación plástica del ejemplar de la derecha tuvo lugar cuando la concha ya se había disuelto, pero el sedimento aún no estaba litificado. Fotos por cortesía de Francisco Martín San Martín.

La compactación provoca deformación en los fósiles. En el caso de los ammonites, si la concha está orientada paralela al plano de sedimentación, queda aplanada. Si quedó enterrada en otras posiciones aparecerá con diversos tipos de deformación. La deformación plástica de los fósiles se produce cuando las partes duras ya han sido disueltas y no se ha producido aún la litificación completa del sedimento.

La deformaciones por compactación del sedimento pueden provocar que se malinterpreten los fósiles y en el pasado ha dado lugar a la creación de especies inexistentes.

B3.2 Por colapso por sobrecarga

Si el fósil no soporta la deformación o no puede expandirse lateralmente se produce la fractura y se colapsa. Normalmente el fósil queda con un aspecto delicado. Si los fragmentos no son removidos pueden quedar juntos por cementación posterior.

Se ha observado que las roturas por colapso son más frecuentes en ejemplares de los subórdenes Phylloceratina y Lytoceratina. Seguramente tiene que ver con el hecho de que la concha de estos grupos tiene una estructura diferente que soporta peor estos tipos de esfuerzos. Además, en las zonas estudiadas se ha observado que los colapsos por sobrecarga se localizan sobre todo en la cámara habitación que al ser diáfana y estar abierta por el extremo, es la parte menos resistente.

Foto 4 y 5. A la izquierda, ejemplar de Tetragonites sp. del Albiense (42 mm). Quedó en posición vertical y la compactación del sedimento ha provocado que se deforme a lo alto y que las paredes se deformen hacia afuera. A la derecha, un Lytoceras sp. del Berriasiense cuya abertura aparece colapsada. Tamaño 55 mm.

Foto 6. Aplastamiento diferencial de un Crioceratites heterocostatus del Valanginiense superior. La parte inicial de la concha (la parte tabicada) quedó vacía y el peso de los sedimentos la ha colapsado, quedando prácticamente plana. De hecho, se observa una línea espiral de fractura por donde la pared de la concha fracturó y se hundió. Sin embargo la cámara habitación sí tiene cierto volumen porque se rellenó de sedimento. Ha sufrido una deformación plástica salvo la abertura, que parece no haber soportado los esfuerzos. Tamaño: 45 mm.

B4) Deformaciones y fracturas debidas a movimientos tectónicos.

En los periodos de intensa actividad orogénica se generan esfuerzos de tal magnitud que puede provocar grandes deformaciones en los fósiles de un área determinada. Anteriormente veíamos que la compactación del sedimento se traduce en un esfuerzo que es perpendicular al plano de sedimentación. Esto provoca cambios en la forma y sobre todo en el volumen de los fósiles. Sin embargo, los esfuerzos producidos por presiones tectónicas pueden actuar en cualquier dirección y generalmente provoca cambios en la forma pero no en el volumen del fósil.

Una de las fracturas más comunes que se dan en los fósiles son la formación de una diaclasa (del griego dia, separación, y klasis, rotura), que es una fractura en la roca de pequeña magnitud. Puede ir acompañada de un pequeño deslizamiento de los bloques que genera, o no; a veces únicamente genera una mínima separación transversal (véase la Ilustración siguiente).

Ilustración 2. Las diaclasas son roturas que afectan a un área pequeña, a lo sumo a un estrato. Las roturas de mayor tamaño se denominan fallas. En función del posible movimiento relativo de los bloques formados se distinguen los tres tipos que se muestran.

El origen de las diaclasas es muy diverso. En las rocas sedimentarias pueden producirse como consecuencia de la desecación de la roca, que genera esfuerzos de retracción (diaclasas de retracción). Las diaclasas tectónicas se generan como resultado del plegamiento o curvatura de los estratos o relajación de empujes. Hay ocasiones en las que en las grietas precipitan diversos materiales como el carbonato cálcico y se denominan venas o venillas por su aspecto (véase la foto siguiente).

Foto 7. Ejemplar incompleto de «Thurmanniceras»  pertransiens. La roca matriz ha sufrido una diaclasa que ha provocado un leve desplazamiento de los bloques y el ligero hundimiento del lado izquierdo. La grieta se ha rellenado con un depósito de carbonato cálcico. Tamaño del fósil: 48 mm.

Epílogo

En el presente artículo se han estudiado algunas de las roturas más comunes que se aprecian en las conchas de ammonites del Cretácico inferior de las Cordilleras Béticas, donde se han agrupado atendiendo a los patrones repetitivos que han sido observados en un gran número de conchas.

Foto 8. Macroconcha de Olcostephanus drumensis que ha sufrido una curiosísima deformación: ha sido cortada longitudinalmente por la mitad y uno de los lados se ha deslizado unos milímetros frente al otro. Es un bellísimo ejemplo de como un esfuerzo de cizalla en el seno del estrato desplazó cuanto en el había. Tamaño: 63 mm.

Bibliografía consultada:

Os dejo con algunos de los trabajos consultados. Esta entrada es un resumen de un artículo más extenso que pareció en nuestra revista nº 7 y que os recomiendo.

• Fernández-López, S. R. 2000: Temas de Tafonomía. Departamento de Paleontología, Universidad Complutense de Madrid, 167 pp.
• García Gil, P. A. 2013: Ammonites del Cretácico inferior de la parte oriental de la Cordillera Bética. Asociación Paleontológica Alcarreña “Nautilus”, 264 pp.
• García Gil, P.A. 2014. Deformaciones y roturas en las conchas de los ammonites. Revista de la Asociación Paleontológica Alcarreña “Nautilus” nº 7, pp. 115-126.
• Müller, A.H. 1973: Treatise on Invertebrate Paleontology, Part A: Introduction: Fossilization (Taphonomy), Biogeography and Biostratigraphy. Geological Society of America: A2-A78
• Pardo, A. 1996: Fósiles y Fosilización: Procesos y Resultados de la Larga Historia Subterránea. Bol. SEA, 16, PaleoEntomología: 31-42