En esta entrada «Procesos de fosilización y tipos de fósiles» vamos a ver cómo es posible que los restos orgánicos lleguen a transformarse en fósiles con el paso del tiempo. También veremos los procesos que han sufrido algunos fósiles y los ammonites que vemos con mayor frecuencia.
En la entrada «Deformaciones y roturas en las conchas de ammonites» ya vimos algo relacionado con este tema, si bien allí se enfocó desde el punto de vista de cómo un sedimento blando llegaba a convertirse en roca y cómo esto afectaba a los restos orgánicos que pudiera contener. Ahora nos vamos a centrar en los procesos que sufren estos últimos.
Los fósiles son los restos directos o indirectos de organismos del pasado. Se encuentran en las rocas sedimentarias y para que un resto sea considerado fósil debe tener una antigüedad mínima de 10.000 años.
Se entiende por proceso de fosilización, el conjunto de transformaciones físico químicas por las que los restos de un organismo, sus huellas o incluso los productos de su metabolismo, se conservan y pasan a formar parte del registro fósil.
Foto 1. Heces fósiles (coprolito) procedente de Calatayud atribuido a hienas . Se formó al ocurrir un cambio brusco de las condiciones ambientales que lo enterró rápidamente. Se ha estimado una edad miocénica (Hernández-Pacheco, F. y Meléndez, B., 1956).
Pensemos que lo normal es que cuando un ser vivo muere, por ejemplo, sus restos se descomponga por acción del oxígeno, o desaparezcan por la acción de los carroñeros.
Tienen que darse una serie de circunstancias (que los restos sean duros o que quede enterrados pronto y aislados del entorno, …) para que tengan opciones de quedar fosilizados.
Tabla de contenidos
¿Cómo empieza el proceso de fosilización?
Por regla general, las partes blandas de descomponen y desaparecen. Pero hay excepciones; por ejemplo, en casos muy concretos se pueden preservar si quedan aisladas del oxígeno. Veamos algunos casos:
- Si el organismo queda envuelto en resina, esta puede fosilizar dando lugar al ámbar que preserva todo el organismo.
- Por congelación. Se han hallado restos completos de animales enterrados en el hielo de Siberia (mamuts, por ejemplo).
- Conservados en pozos de alquitrán. El pozo actúa como una trampa natural y tras la caída de los animales, estos quedan aislados del oxígeno y se preservan completos.
Lo más común es que solo queden enterrados las partes más duras como conchas, caparazones, dientes o huesos. Una vez que los restos quedan aislados del entorno empieza el proceso de fosilización.
La fase de mineralización
En función de la composición del organismo y del entorno que lo envuelve comienzan a producirse unos procesos químicos en dónde la materia orgánica de los restos es sustituida por compuestos inorgánicos.
Tipos de mineralización
Hay muchos tipos, pero me centraré en los más comunes que son los que podemos observar cuando salimos al campo.
Carbonatación
La calcita (carbonato cálcico CaCO3) es un mineral muy abundante en la corteza terrestre. El proceso de carbonatación consiste en la sustitución de los restos orgánicos por calcita.
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Foto 2. Dos ejemplos de fósiles que han seguido un proceso de carbonatación. A la izquierda, Pygope catulloi, un braquiópodo de comienzos del Cretácico inferior. A la derecha, un equinodermo -probablemente del género Hemiaster– del Albiense superior. En ambos casos, la concha original ha sido sustituida por carbonato cálcico del entorno. El proceso puede conservar gran cantidad de detalles como líneas de crecimiento, suturas de placas, poros,…
Silicificación
Si las condiciones del entorno son adecuadas, un mineral de sílice puede reemplazar a los restos orgánicos.
Los ejemplos más conocidos son los troncos de árboles fósil, pero también puede darse en foraminíferos, ammonites y braquiópodos, entre otros.
Foto 3. Tronco fósil del Pérmico. Aparecen en la Sierra de Aragoncillo (Guadalajara). Las cenizas procedentes de una erupción volcánica sepultaron un bosque y hoy se pueden observar sus restos fosilizados (silicificados).
Fosfatación
Este proceso es típico en huesos y dientes, pero también puede conservar otras partes de los organismos e incluso órganos blandos. Para ver un ejemplo sigue este enlace.
El fosfato cálcico que es el principal constituyente de huesos y dientes, hace de agente fosilizante. El carbonato cálcico proveniente del entorno rellena los poros internos de los huesos y los endurece.
Foto 4. Diente fósil de tiburón (Isurus sp.) del Mioceno procedente de Caravaca (Murcia). Tiene 25 mm de alto.
Carbonificación
Es la forma más común de fosilización de los restos vegetales formados por celulosa, y de los artrópodos cuyo esqueleto está formado por quitina.
La acumulación de restos vegetales en un ambiente sin oxígeno produce humus en un primer momento. Si la presión aumenta (por la acumulación de sedimentos por encima, por ejemplo), el carbono puede llegar a sustituir al resto de componentes orgánicos y se forma carbón.
Foto 5. fronde de helecho del Carbonífero. Procede de Tremor de Arriba (León). El proceso de carbonificación ha sido tan preciso que se conservan detalles como las nervaduras de las hojas.
Piritización
Si los restos quedan enterrados con rapidez de modo que no estén al alcance del oxígeno, se produce la descomposición anaeróbica de la materia.
Las bacterias que la producen tienen un metabolismo basado en el azufre que produce ácido sulfhídrico como desecho. Este reacciona con las sales de hierro que hay disueltas en el medio y se forma sulfuro de hierro (FeS2) que puede precipitar con dos estructuras cristalinas diferentes dando lugar a pirita o marcasita.
Estos minerales sustituyen a la materia orgánica dando lugar a fósiles muy espectaculares.
La marcasita es menos estable que la pirita, y al entrar en contacto con el oxígeno se altera dando lugar a limonita, que se degrada con facilidad.
Los fósiles de pirita son más estables, aunque dependiendo de su cristalización también pueden ser sensibles a la humedad ambiental. A estos fósiles y su problemática les hemos dedicado la entrada «Ammonites de pirita: cómo se formaron y cómo conservarlos».
Tipos de fósiles de ammonites
Como el tema puede ser muy amplio, me voy a ceñir a lo que he observado en el Jurásico inferior de la Cordillera Ibérica y en el Cretácico inferior de las Béticas, aunque también comentaré otros.
Los fósiles de ammonites que he podido observar mayoritariamente son:
Moldes internos que se rellenaron de sedimento
Estos son los más comunes con gran diferencia. Su formación obedece al siguiente proceso:
Tras la muerte del animal, los tejidos blandos se iban descomponiendo y en algún momento la concha perdía su flotabilidad y caía al fondo. Tras la descomposición total de los tejidos blandos, al desaparecer el sifón y su envoltorio, quedaba un pequeño orificio en cada tabique.
Por esta estrecha abertura se producía el rellenado de las cámaras de la concha. El proceso lo hemos tratado en detalle en la entrada ¿Cómo se forma un molde interno de ammonite?
Foto 6. Molde interno de ammonite formado por carbonato cálcico de grano muy fino (micrita). El ammonite está completo: puede observarse la parte tabicada (fragmocono) en la parte superior de la foto, y en la parte inferior de la foto, la zona diáfana (cámara habitación) que contenía el cuerpo del animal. Se aprecia ligeramente el contorno de la concha (línea curva en la parte más baja de la foto). Esta se rellenó del lodo en suspensión a través del orificio dejado por el envoltorio del sifón al descomponerse este.
Obsérvese el grano tan extremadamente fino que lo forma. Se aprecia que el material del interior del ammonite es el mismo que el de la roca que lo contiene. Nótese también que los restos orgánicos originales (la concha del ammonite) se transformaron en sulfuro de hierro que se ha degradado a limonita. Este proceso se explicará un poco más adelante. Este ejemplar fue observado en las Cordilleras Béticas orientales y tienen 26 mm de diámetro.
Ammonites huecos (geodas en ammonites)
Si la concha queda sepultada con rapidez y no da tiempo a que se descomponga el sifón y su envoltorio, las cámaras no se pueden rellenar con sedimentos del entorno y quedan vacías.
Más tarde, en fases tempranas del proceso de mineralización, el aragonito que forma la concha se disuelve y deja un molde externo en el sedimento que ya está parcialmente cementando.
Si se disuelven hasta los tabiques puede quedar una única cavidad con la forma externa del ammonite original.
Durante la cementación completa del sedimento, en los huecos pueden precipitar diversas sustancias como carbonato cálcico, y formar macrocristales que tapizan las cavidades.
De este modo se forma una serie de geodas, donde la parte externa tiene la forma del ammonite, pero el interior está parcialmente hueco.
Foto 7 y 8. Arriba, vista oblicua de un ammonite del Jurásico inferior de la Cordillera Ibérica. Presenta una fractura por la que se observa que el interior está hueco. Abajo en detalle se puede ver que el interior diáfano del ammonite es una enorme geoda de calcita cristalizada en la variedad «diente de perro».
Ammonites que conservan la concha
Pueden estar más o menos rellenos de calcita y haber sufrido uno de estos mecanismos:
a) En fases tempranas del proceso de mineralización, la concha de aragonito se transforma en calcita que también se deposita en el interior de las cavidades.
Foto 9 y 10. Ammonite seccionado mostrando las cámaras internas. En este caso, el proceso de fosilización ha permitido que la concha y los tabiques se preserven. Por las condiciones del entorno que había, el aragonito de la concha ha recristalizado en calcita manteniendo la forma de la concha, y en el interior de las cámaras dando lugar a macrocristales que tapizan las paredes. En la foto ampliada se puede apreciar este detalle. Fotografía procedente de https://mylostgems.com y el fósil procede de Madagascar.
b) En fases más avanzadas del proceso, conforme se van acumulando capas de sedimento, los granos que lo forman se aprietan y el agua que había entre ellos es expulsada.
Esta arrastra diversas sustancias solubles como los carbonatos, que pueden llegar a rellenar completamente las oquedades que encuentran a su paso. Las cámaras de los ammonites que aún estén huecas pueden rellenarse durante esta fase. El mineral que se forma recibe el nombre de calcita espárica o esparita.
Foto 11. Ammonite de gran tamaño en el que se puede observar el interior relleno de carbonato cálcico, pero el proceso de rellenado ha ocurrido en dos fases diferentes. Como en el caso anterior de la foto 9 y 10, en una fase inicial se depositó una capa de calcita que rellenó completamente las cámara internas más pequeñas y en las más grandes recubrió los tabiques y el interior de la concha. Es la capa marrón más oscura.
En una fase más tardía de compactación del sedimento se depositó calcita espárica en las oquedades que quedaban. Es el relleno blanco o amarillento claro del interior de las cámaras. Una curiosidad de esta concha es que algunas cámaras están rellenas de carbonato gris. Son aquellas donde el fango del entorno sí logró penetrar en la cámara porque o bien la concha tenía una fractura, o el tubo del sifón se rompió en este punto (véase «Cómo se forma el molde interno de un ammonite»). Fotografía procedente de https://mylostgems.com y el fósil procede de Madagascar.
Ammonites de pirita
Son moldes internos y el proceso de formación de estos fósiles se ha explicado arriba en el apartado “Piritización”.
Foto 7. Un Pleuroceras spinatum bastante completo. Es un molde interno formado por la acción de bacterias anaeróbicas que consumieron la concha. Su actividad metabólica produjo ácido sulfhídrico que acabó reaccionando con los iones de hierro que había en suspensión. El sulfuro de hierro resultante acabó depositándose en el interior de cámaras y tabiques, produciendo un molde interno de gran detalle. Las líneas blancas de las vueltas interiores es la línea de sutura. Es el contacto del tabique con la pared de la concha. La parte final de la concha sin líneas blancas es parte de la cámara habitación. El fósil procede del Jurásico inferior (Lías) de Bayern, Alemania; 50 mm de diámetro.
Otros casos
El tema es muy amplio y solo se han tratado los casos más comunes. Puede consultarse la bibliografía adjunta para ampliar lo tratado.
Bibliografía:
- Fernández-López, S. R. 1984: Criterios elementales de reelaboración tafonómica en ammonites de la Cordillera Ibérica, Acta Geológica Hispánica, t. 19, nº 2, pp 105-116
- Fernández-López, S. R. 1997: Ammonites, Clinos Tafonómicos y Ambientes Sedimentarios, Revista Española de Paleontología, 12(1), pp 102-128
- Hernández-Pacheco, F., Meléndez B. 1956: Un Yacimiento de Coprolitos en el Mioceno de Calatayud. Cursillos y Conferencias del Instituto «Lucas Mallada», Fascículo IV, 9 pp.
- Müller, A.H. 1973: Treatise on Invertebrate Paleontology, Part A: Introduction: Fossilization (Taphonomy), Biogeography and Biostratigraphy. Geological Society of America: A2-A78
- Sánchez Pontón, A. 2014: Geoquímica de la Fosilización. Facultad de Ingeniería en Ciencias de la Tierra (FICT), Escuela Superior Politécnica del Litoral (Ecuador), 15 pp.
Como siempre un muy buen artículo Pablo, desde luego los procesos tafonómicos son bastante complejos y hay multitud de variables.
Un saludo.
Sí, muy complejo, pero aportan mucha información, por lo que merece la pena indagar.
Gracias Biviano, me alegro que te guste.
Un saludo