Evolución costera de un depósito de barrera transgresivo a terraza marina en Isla Coronados, Baja California Sur, México

Coastal evolution from transgressive barrier deposit to marine terrace on Isla Coronados, Baja California Sur, Mexico

J Ledesma-Vázquez¹*, ME Johnson², DH Backus², C Mirabal-Davila¹

¹ Facultad de Ciencias Marinas, Universidad Autónoma de Baja California, Apartado postal 453, Ensenada CP 22800, Baja California, México. *E-mail: ledesma@uabc.mx.

² Department of Geosciences, Williams College, Williamstown, MA 01267, USA.

Recibido en agosto de 2006;
Aceptado en mayo de 2007.

Resumen

Esta colaboración describe y discute la evolución de los depósitos costeros del Pleistoceno en Islas Coronados. La parte sur del cono volcánico de 700,000 a 160,000 años en Isla Coronados (Baja California Sur, México) conforma una plataforma que conecta con andesitas del Mioceno del Grupo Comondú. Carbonatos del Pleistoceno tardío se acumularon sobre y alrededor de la topografía preexistente, tal y como lo muestran las secciones estratigráficas ubicadas estratégicamente con respecto a los pequeños islotes andesíticos que formaron una barrera fija a lo largo de la margen exterior de una gran laguna al pie del volcán. Facies características muestran la evolución desde el basamento de la isla hasta el relleno de la laguna hace ~121,000 años asociados con el estadio isotópico marino 5e. Hacia el mar, afuera de la barrera, un conglomerado basal con guijas y cantos rodados de andesita cambia gradualmente a calizas con una diversa fauna de conchas y rodolitos completos en una matriz de arena de rodolitos. Una caliza similar se presenta al lado lagunar de la barrera, pero presenta Pina corteziana, un bivalvo de ambientes protegidos. Otras facies están representada por conjuntos del coral Porites panamensis en diferentes etapas de crecimiento e integración. Biocalcarenita resultante de la destrucción de rodolitos se presenta como la facies más extensa por cuanto a área y espesor. Los estratos con echados de 20° de la cima de los islotes hacia el volcán se interpretan como depósitos de inundación típicos de sistemas de barrera. Un conglomerado de guijas es interpretado como un pavimento, marca una amplia discordancia en la cima de la biocalcarenita. Esta superficie fue el zócalo para una biota de línea de costa rocosa de corta duración en transición a la densa colonización ramificada de P. panamensis. La secuencia culmina con un delgado depósito de terraza marina que cubrió las capas de coral a los 12 m de altura.

Palabras clave: sistemas de isla en barrera, Pleistoceno, transgresivo, abanico de inundación.

Abstract

This contribution describes and discusses the development of the Isla Coronados Pleistocene coastal deposits. The south side of the 700,000-160,000 year-old volcanic cone on Isla Coronados (Baja California Sur, Mexico) forms a shelf that converges on older Miocene andesite from the Comondú Group. Later Pleistocene carbonates accumulated on and around the antecedent topography as related by stratigraphic sections strategically located with respect to small andesite islets that formed a fixed barrier along the outer margin of a large lagoon at the foot of the volcano. Distinct facies show the progressive foundering on the island and the infilling of the lagoon about 121,000 years ago during events correlated with marine isotope substage 5e. On the seaward side of the barrier, a basal conglomerate of andesite boulders and cobbles grades into limestone with a diverse shelly fauna and whole rhodoliths in a matrix of rhodolith sand. Similar limestone is found on the lagoon side of the barrier, but features the bivalve Pina corteziana from a sheltered environment. Other facies are represented by populations of the coral Porites panamensis at different levels of growth and integration. Biocalcarenite derived from the debris of crushed rhodoliths occurs as the most extensive facies in terms of area and thickness. Sheeted layers that dip 20° off the top of the islets toward the volcano are regarded as washover deposits typical of barrier systems. A cobble pavement, interpreted as a ravinement surface, marks a widespread unconformity at the top of the biocalcarenite. This surface was the foundation for a short-lived rocky-shore biota in transition to dense growth of branching P. panamensis. The sequence ends with a thin marine terrace deposit that buried the coral thickets at the present 12-m level.

Introducción

El origen y la estratigrafía de las islas de barrera ha sido tema de investigación por muchos años. No se ha establecido ni una sola teoría para interpretar su origen. De acuerdo con Fisher (1982), la deriva a lo largo de la costa produce grandes lengüetas de tierra que se separana de ésta para formar una isla de barrera. Hoyt (1967) propuso que el origen de las islas de barrera se debe a un incremento del nivel del mar que causó la inundación de dunas y ondulaciones paralelas a la costa, usando ejemplos del Golfo de México.

Muchas playas no alcanzan perfiles de equilibrio debido a fluctuaciones eustáticas del nivel del mar, falta de un adecuado abastecimiento de sedimento o a la influencia variable del marco geológico sobre el cual se sobrepone la playa (Riggs et al. 1995). De acuerdo con Riggs et al. (1995), los promontorios dominados por la cara de la playa son aquellos que tienen características morfológicas que resaltan sobre la superficie de erosión activa y están predominantemente compuestos por unidades semi-consolidadas a consolidadas más antiguas. Se reconocen dos subclases, la primera es de promontorios de cara de playa subaéreos que se caracterizan por un acantilado y una plataforma que están activamente siendo seccionados en unidades más antiguas con una playa sobrepuesta; la segunda es de promontorios de cara de playa submarinos que son rasgos morfológicos inundados que han sido incorporados a la nueva cara de playa y en los cuales el sistema estuarino de barrera está superpuesto. Los sedimentos más viejos se reducen en la cara de playa erosionada y comúnmente ocurren dentro de la plataforma como altos batimétricos que protegen la nueva cara de playa y modifican las olas entrantes.

A lo largo de la línea de costa emergente de la península de Baja California y de las islas mar adentro, los rasgos geográficos comunes son terrazas Cuaternarias. Las terrazas marinas y depósitos de terraza, particularmente las atribuidas al nivel del mar más alto del interglaciar en el estadio isotópico marino (MIS) 5e, son muy extensas a lo largo de la península y han sido importantes para descifrar la neotectónica de la península (Sirkin et al. 1990, Libbey y Johnson 1997, Johnson y Ledesma-Vázquez 1999, Mayer y Vincent 1999, Ledesma-Vázquez y Johnson 2001, DeDiego-Forbis et al. 2004).

Este escrito sintetiza el carácter sedimentológico y estratigráfico de las unidades sedimentarias del Pleistoceno en el sur de Isla Coronados (Baja California Sur, México), en donde los depósitos costeros pueden ser estudiados mejor que en muchas otras cuencas gracias a la visión tridimensional debida a la buena exposición de las paredes de la cuenca que muestran diferentes orientaciones, considerando también su excelente preservación. La finalidad de este trabajo fue describir y discutir el desarrollo de los depósitos costeros del Pleistoceno en Isla Coronados en función de los cambios en el nivel del mar.

Antecedentes

Tal como lo describieron e interpretaron detalladamente Backus et al. (2005), en Isla Coronados existen varias terrazas marinas. La parte alta de la sección eel extremo sur de la cuenca central, llamada Cañada Coronados en Johnson et al. (2007), está situada a 12 m. La altura a la que se encuentra la terraza marina 121-Ka, asociada con el MIS 5e, es típicamente encontrada en muchas partes del Golfo de California (Ashby y Minch 1987, Ortlieb 1991, Ledesma-Vázquez y Johnson 2001). Una segunda terraza marina asociada a depósitos de costa rocosa está expuesta en la parte alta del basamento rocoso en extremo sureste de la isla y aproximadamente a 17 m sobre el nivel del mar, en la base de la superficie horizontal que se prolonga al noroeste, hacia el punto alto local en la región sureste de la isla. Una tercera terraza marina se localiza 24 m sobre el nivel del mar y una cuarta 40 m sobre el nivel del mar.

Los depósitos marinos típicos del Pleistoceno en Baja California e islas cercanas son terrazas marinas, bajos o pequeñas plataformas labradas en la roca cubiertas por una capa delgada de arena y grava con conchas de moluscos quebradas, fragmentos de coral y rodolitos y otros restos de invertebrados. En muy pocos lugares de la península de Baja California las secuencias marinas, incluyendo terrazas marinas, fueron depositadas en ensenadas someras y protegidas donde los ambientes depositacionales cercanos a la costa y sus biotas fósiles asociadas estuvieran bien preservados. Esos depósitos poco usuales son, en parte, producto del nivel eustático más alto del mar durante el último interglaciar (McCulloch y Esat 2000). Bahía San Antonio, cerca de Bahía Concepción, es un lugar semejante en donde se puede identificar una línea de costa rocosa del Pleistoceno tardío que incluye una costa exterior expuesta, una costa interior protegida y una ensenada con parches de corales Porites, así como un depósito de terraza marina en su cima con evidencia de una zonación vertical de la biota costera (Johnson y Ledesma-Vázquez, 1999). Otro afloramiento de un depósito marino del Pleistoceno tardío está ubicado en una ensenada en el margen occidental de la Bahía de La Paz, en Bahía Coyote (DeDiego-Forbis et al. 2004). Allí, una sucesión marina transgresiva-regresiva empieza con un conglomerado de guijas con conchas de ostión, subyace a arenas bioclásticas pobremente estratificadas, ricas en conchas de moluscos y fragmentos de coral, capas masivas de Porites en posición de crecimiento y arenas de coral-rodolito y marga. Las conchas de ostiones y fragmentos de conchas, que representan buena diversidad de especies, están omnipresentes a lo largo de la secuencia del Pleistoceno. Las especies halladas en la localidad sugieren un ambiente lagunar con una profundidad de 10-20 m, separado del mar abierto por una isla de barrera. Una localidad muy interesante se localiza en la Isla Espíritu Santo al este de La Paz, donde Halfar et al. (2001) han descrito una bioherma de rodolitos, de 16 m de espesor.

Escenario geológico/geográfico

La zona de estudio consta de un área de más de 7 km² y se encuentra en la parte sur de la Isla Coronados frente a las costas de Baja California Sur, en el Golfo de California (fig. 1). Localizada 10 km al norte de Loreto, la isla se caracteriza por presentar rocas volcánicas del Mioceno del Grupo Comondú en el basamento, sobre el cual se desarrolló el volcán Coronados hace aproximadamente 1.8 Ma y recientemente (Bigioggero et al. 1987).

La historia geológica de Isla Coronados muestra varias fases de desarrollo. Las rocas Comondú del Mioceno de la base de la isla son parte de un bloque estructural formado durante la extensión tectónica en el Dominio Central de Baja California del Golfo de California de hace 13 a 3.5 Ma (Karig y Jensky 1972, Stock y Hodges 1989). El régimen transtensional desde hace 3.5 Ma es responsable de la configuración tectónica presente en el Golfo de California (Zanchi 1994, Mayer y Vincent 1999). Algunas de las islas ubicadas en el Golfo de California se separaron de la Península de Baja California o del continente mexicano como consecuencia de la extensión y el deslizamiento lateral derecho durante la evolución del golfo. Bigioggero et al. (1987) reportaron datos de fechado geocronológico para una lava de dacita (0.69 ± 0.05 Ma) y un flujo de andesita suprayacente (0.16 ± 0.02 Ma) en Isla Coronados. La secuencia sedimentaria marina del Pleistoceno fue depositada sobre esta unidad.

Antes de iniciar nuestro trabajo de campo se utilizó una imagen ASTER de satélite de la región de Loreto como una herramienta de reconocimiento en la identificación de unidades calcáreas del Plio-Pleistoceno en la isla y la región circundante.

Unidades sedimentarias de carbonato ocupan una prominente cuenca que se ubica al sur del cono volcánico, llamada Cuenca Coronados (fig. 2). También alrededor del perímetro exterior de la cuenca están expuestos carbonatos, particularmente a lo largo del borde suroeste. También existen rocas sedimentarias de origen marino bien expuestas en los canales que penetraron los lados sur, suroeste y occidental de la cuenca. En el borde sur de la región peninsular de la isla que se extiende al suroeste se presentan equivalentes laterales a las unidades de carbonato expuestas a lo largo del borde suroeste de la cuenca central. Una pequeña cuenca localizada en el borde oeste del volcán y aproximadamente 1.5 km al noroeste de la cuenca principal contiene una serie similar de depósitos carbonatados (Backus et al. 2005).

La posición y orientación de los depósitos sedimentarios están controladas en parte por el antecedente topográfico producido por el volcán. Fechados radiométricos reportados previamente del flujo de lava más reciente en la isla restringe el la antigüedad del depósito sedimentario a <160,000 años (Bigioggero et al. 1987). La parte alta del depósito sedimentario está cubierta por un extenso arrecife de coral Porites panamensis. El análisis de U/Th de una muestra de la capa de coral indica una edad de 121 ± 0.6 ka para la parte alta de esta sección (MIS 5e).

Metodología

Se midieron 12 secciones estratigráficas y sus unidades sucesivas se caracterizaron como facies sedimentarias. Las secciones fueron medidas con un espacio de 40 m a varios cientos de metros entre cada una dependiendo de la complejidad de la distribución de las facies, y con base en el analísis previo de la imagen de satélite (fig. 2). En el lado sur de Isla Coronado, estratos del Pleistoceno claramente sobreyacen al basamento de rocas volcánicas, bien expuestos en los acantilado marino alrededor de la línea de costa, así como tierra adentro hasta el nivel topográfico de 30 m.

Resultados

Las secuencias de carbonato depositadas fuera de la cuenca central se encuentran bien caracterizadas por afloramientos expuestos a lo largo del borde sur de la isla. Al este de la entrada SE a la cuenca principal está expuesta una secuencia marina de carbonatos aproximadamente de 6.5 m de espesor en el acantilado (sección A, fig. 2). La secuencia de carbonatos descansa discordantemente sobre una capa púrpura-roja de rocas volcanoclásticas del Grupo Comondú altamente intemperizada de aproximadamente 1.5 m de espesor, en la cual está registrada la paleolínea de costa y la línea de costa actual. La capa basal de carbonato es una unidad masiva de 4.6 m de espesor, biocalcarenita blanquecina compuesta principalmente de detritos de rodolitos tamaño arena, en una matriz de arena fina carbonatada. Ocasionalmente se encuentran rodolitos enteros, almejas enteras en posición de vida y abundantes fragmentos de tubos de gusanos. La capa superior de la secuencia es conglomerado compuesto de fragmentos volcánicos de medianamente a bien sorteados (8 cm de diámetro, en promedio) soportado por una matriz de 0.35 m de espesor. La matriz está compuesta por fragmentos de rodolitos y algunos rodolitos enteros. Dentro de esta unidad se encontraron colonias de P. panamensis (25 cm de alto) en posición de vida, así como ejemplares enteros de moluscos (Chione, Codakia, Strombus y Turritella). Esta secuencia se extiende al este donde las unidades bajas están divididas y desplazadas por flujos de lava.

Al suroeste del extremo sudoccidental de la Cuenca coronados se extiende una línea casi continua de depósitos ricos en carbonato expuestos a lo largo del borde sur de la isla. La sección medida cerca de la esquina suroeste de la cuenca central (sección B, fig. 2) da un marco general para esta región de la isla. El basamento rocoso es el mismo grupo de rocas Comondú hallado al este. La pendiente sobre el basamento rocoso volcanoclástico está cubierta a lo largo de 2.8 m y, sobreyaciéndola, la cubre una biocalcarenita granular fina. En los 4.2 m de la sección, la parte baja de la unidad no presenta fósiles, pero presenta abundantes icnofósiles (Thalassanoides); en la parte alta son comunes las piezas rotas de conchas de ostión y, encima de éstas, piezas de coral P. panamensis. En el equivalente lateral de esta unidad, dentro del canal suroeste de la cuenca principal, se encontraron fósiles de los equinodermos Encope grandis inezana y Encope n. sp. B de Durham (1950), que sugieren que la edad de esta unidad corresponde al Pleistoceno temprano. El contacto más alto de la unidad está en una superficie erosional en la cual se asienta una capa de conglomerado de 0.70 m de espesor, compuesta por una matriz de clastos volcánicos bien redondeados. En la capa de conglomerado son comunes los fragmentos de coral P. panamensis y de rodolitos. De 10 a 15 cm de la parte alta de esta capa contienen únicamente fragmentos de rodolitos. Hacia el oeste de la playa, el contacto entre el basamento de rocas Comondu y los carbonatos suprayecentes es inconsistente en altura. A pesar del desplazamiento por fallas en varios lugares y del enterramiento por escombros de la línea de costa actual, este contacto representa una paleocosta. El espesor y la composición de las capas sedimentarias que se asientan sobre la paleocosta son también variables. Esta variación probablemente se relaciona con la proximidad de una determinada localidad a partes elevadas del basamento dentro del área, como afloramientos de rocas ígneas expuestas en el lado norte de la península, los cuales podrían ser fuentes activas de sedimentos durante la depositación.

Como se describió anteriormente, los cambios composicionales registrados dentro de las capas sedimentarias depositadas en la paleocosta son producto de la erosión de las rocas más antiguas del Grupo Comondú, y se observan al suroeste. Esos cambios incluyen la aparición de múltiples capas de clastos volcánicos grandes a muy grandes bien redondeados, capas de calcarenita compuestas casi únicamente de detritos de rodolitos y lentes o bancos de calcirudita compuestos solamente de pedazos de coral P. panamensis. Más al suroeste cerca de la punta de la península de la isla, la unidad llega a ser una calcarenita conglomerática con estratificación fina, con granos volcánicos pequeños y bien redondeados con un tamaño de 0.25-6.0 cm. Esta parte de la isla, la cual está parcialmente cubierta por un pequeño campo de dunas, actualmente no está protegida de los fuertes vientos septentrionales de invierno por el cono volcánico o el alto topográfico local en el extremo este de la península (Russell y Johnson 2000). Es probable que estas mismas condiciones ocurrieran en el Pleistoceno temprano considerando, en parte, cambios laterales en composición y estratificación observados al suroeste a lo largo de la península y lejos de la protección de sotavento del cono volcánico.

Un afloramiento de 5.2 m de grosor está expuesto en la entrada de la cuenca (sección C, fig. 2) a una elevación de 5.6 m sobre el nivel del mar. La sección consiste de conglomerado con clastos derivados de las rocas volcánicas. Los clastos están muy bien redondeados pero pobremente clasificados y con un diámetro de 0.2-0.3 m. La base de la unidad no está expuesta. En lo alto de la unidad se repiten capas irregulares de colonias ramificadas de P. panamensis. Cada colonia es de 10 a 20 cm de alto y los corales se encuentran asociados a fragmentos rotos de los mismos corales. El espesor total de la capa es de 0.40 m. Las colonias de coral son bajas y escuetas en forma, y se encuentran adheridas a fragmentos de roca volcánica en su base, y las segundas o terceras generaciones están adheridas entre sí. Discordantemente, un fragmento de roca volcánica de 0.5 m de grosor se presenta como un ortoconglomerado bien redondeado, y algunas capas de calcarenita están compuestas casi exclusivamente de detritos de rodolito y de pequeños fragmentos tamaño arena del coral P. panamensis.

Dentro de la cuenca del Pleistoceno (sección D, fig. 2) el contacto inferior no es visible en ninguna localidad, pero es sin duda parte de la secuencia volcánica relacionada con el volcán Coronado de la isla. La secuencia comienza cerca de la entrada de la cuenca a 5.6 m sobre el nivel del mar, con arena gruesa compuesta de conchas rotas y, en su menor parte, de fragmentos de coral, así como de fragmentos de roca volcánica con escasos cantos rodados intemperizados y fragmentos de granitoides redondeados. La unidad varía en espesor y extensión; es de 0.9 m de espesor, presenta gradación normal, y los fragmentos de roca volcánica están en su mayoría restringidos a esta capa. Una segunda capa con un grosor de 0.60 m se sobrepone a la unidad basal que contiene muy pocas conchas, con fragmentos de rodolitos de tamaño de arena media como la matriz, pobremente estratificada. En un contacto gradacional, una capa de biocalcarenita de 1 m de espesor, compuesta por fragmentos de rodolitos tamaño arena media, pobremente clasificada y bien estratificada, con abundantes rodolitos tipo fruticosa como ejemplares enteros de 2-3 cm de diámetro. En la parte alta de la sección la biocalcarenita ahora no varía con ejemplares enteros y fragmentos de almejas. Las capas están bien estratificadas con capas individuales de 40 a 60 cm de espesor, y un espesor total de esta unidad de hasta 5.4 m. Entre la biocalcarenita que llena la paleolaguna están presentes capas donde sólo se presentan colonias ramificadas de P. panamensis, principalmente alejadas al canal de la entrada. La altura media del coral es de 20 cm en cada colonia y hasta 1 m de espesor en la capa. La amplitud de este tipo de colonias en parche es de 2 a 5 m.

Al noreste de la entrada de la laguna (sección E, fig. 2) la unidad inferior es una biocalcarenita de 1.5 m de espesor compuesta casi exclusivamente de detritos de rodolitos y de algunos rodolitos enteros, así como de pocos ejemplares desarticulados y rotos de Pina corteziana. Sobre un contacto pobremente definido, se encuentra una biocalcarenita de 5.6 m de espesor compuesta de restos de rodolitos organizados como una capa individual de 40 a 60 cm de espesor. El metro superior de esta unidad incluye al bivalvo Codakia distinguenda en posición de vida. La biocalcarenita exhibe estratificación cruzada con un echado de 20°N.

Hacia al este (sección F, fig. 2) dentro de la cuenca, otra sección presenta en la parte inferior de la unidad una capa de biocalcarenita de 1.5 m de espesor que está compuesta casi exclusivamente de restos de rodolitos y fragmentos de bivalvos así como de ejemplares completos, capa igual a la de secciones anteriores. Sobre un contacto pobremente definido, una biocalcarenita de 6.5 m de espesor está compuesta de restos de rodolitos organizados en capas individuales de 40 a 60 cm de espesor. Esta unidad presenta estratificación cruzada con un echado de 20°N.

En el lado norte de la cuenca (sección G, fig. 2), la unidad inferior presenta una capa pobremente estratificada de 0.60 m de espesor suprayacente a la unidad basal, con muy pocas conchas, y fragmentos de rodolitos de tamaño arena media como matriz. Sobre un contacto gradacional se encuentra una biocal-carenita compuesta por restos de rodolitos organizados en una capa individual de 40 a 60 cm de espesor. Tal como antes, esta unidad presenta estratificación cruzada con un echado de 20°N; su parte superior también presenta al bivalvo C. distinguenda preservado en posición de vida. Todo el espesor de la unidad en esta localidad es de 7.7 m. A 1.5 m sobre la base de esta unidad se encuentran colonias dispersas de Porites panamensis. Discordando en la biocalcarenita se encuentra un conglomerado de 0.3 m de espesor compuesto de fragmentos de roca volcánica. Los fragmentos están muy bien redondeados, descansan sobre clastos y tienen en promerdio 5 cm de diámetro. La unidad presenta abundantes fósiles, especialmente bivalvos en posición de vida. La unidad superior de esta sección es una capa masiva de coral de 0.6 m de espesor, la cual ha sido descrita detalladamente por Johnson et al. (2007).

Cerca de la esquina suroeste de la isla (sección H, fig. 2), también se pueden observar rocas carbonatadas de origen marino, en canales que penetran la cuenca central del lado oeste. La base de la sección comienza a 3.7 m sobre el nivel del mar, y el contacto inferior está cubierto por dunas recientes. Una pequeña unidad de P panamensis de 3.3 m de espesor con capas individuales de 0.2-0.3 m de espesor presenta C. distinguenda y Ostrea sp. En un contacto gradacional, biocal-carenita de 2 m de espesor compuesta de restos de rodolitos tamaño arena incluye fragmentos de P. panamensis, Ostrea sp., Chione californiensis y Tagelus californienus. Algunos ejemplares de Codakia distinguenda se encuentran en posición de vida. Sobre un contacto marcado se encuentra una biocalcarenita blanquecina de 2.15 m de espesor compuesta principalmente de restos de rodolitos tamaño arena gruesa en una matriz de arena fina carbonatada. Se encontraron unos pocos ejemplares enteros de rodolitos cerca de la base y algunos más hacia la parte alta de esta unidad. Se hallaron algunos bivalvos en posición de vida en una sola capa arenosa cerca de la base (fig. 3).

De la descripción de las columnas estratigráficas se identificaron cinco facies principalmente por sus características sedimentarias, las cuales presentan una clara relación lateral y vertical.

Facies I: Conglomerado basal

El conglomerado basal es visible principalmente en la costa como parte de un depósito de costa rocosa en la cara de playa. La base de la unidad está marcada por una superficie erosiva desarrollada sobre el material volcánico (fig. 4). La superficie inferior es irregular. La unidad está compuesta de un conglomerado tamaño de granulo a canto rodado que varía de 1 a 3.5 m de espesor. El conglomerado está compuesto en su mayoría por clastos retrabajados de la capa volcánica inferior con un diámetro de 3 a 60 cm. Éstos varían en forma de subangulares a bien redondeados. La base de la sección descansa sobre clastos con una matriz arenosa de granos gruesos compuesta de fragmentos de roca volcánica y cristales. En la parte alta de la sección, el conglomerado cambia a un soporte de matriz, en el cual restos de rodolitos tamaño arena media constituyen la mayor parte de la matriz. Esta facies se repite, separada por un contacto erosional marcado por fragmentos volcánicos tamaño canto rodado bien redondeados, a 12 m sobre el nivel del mar. En el lado suroeste de la isla, las unidades conglomeráticas basales tienen un echado de 5 a 11°E, pero son planas en las secciones orientales.

Facies II: Pequeños Porites

Las facies están dominadas por pequeñas colonias ramificadas de P panamensis con ramificaciones de 0.5 a 2 cm de diámetro y cabezas de 10 a 20 cm de alto, en capas lenticulares de 2 m de espesor y 10 m de diámetro. Escasos fragmentos de rodolitos tamaño arena fina constituyen una matriz de biocalcarenita. Esta facies es ubicua en el área de estudio. En vida, los corales forman parches en el piso dentro de la laguna costera y en lo alto de la barra costera (fig. 5), así como en el interior del canal oeste.

Esta facies se caracteriza por presentar arena bioclástica, clasificación pobre, con abundantes ejemplares de rodolitos tipo fructicosa enteros, preservados, con un diámetro de 2 a 3 cm, dentro de una matriz mediana de fragmentos de rodolitos, de poco a moderadamente cementada, y moderadamente clasificada en capas de 40 a 60 cm de grosor (fig. 6). Estas capas están ampliamente distribuidas como depósitos sedimentarios principalmente sobre la facies de conglomerado basal. La misma biocalcarenita se encuentra presente como un depósito de abanico dentro de la laguna cerrada, asentado durante eventos de tormenta e interpretado de las capas inclinadas al norte de la laguna.

Facies IV: Porites massivo

Las colonias de coral P. panamensis en el arrecife fósil de Isla Coronados comúnmente conforman un bouquet con múltiples ramificaciones que se extienden hacia arriba y afuera en un cuerpo cónico. Aunque en otras partes de la isla se pueden encontrar otras especies de corales hermatípicos, P. panamensis es monolítico dentro del área de la cuenca Coronados: las colonias se encuentran preservadas en posición de vida rodeadas por una matriz de arena bioclástica no cementada y restos de rodolitos. La cabeza de los corales, típicamente de 50 a 110 cm de diámetro y 110 cm de alto (Johnson et al. 2007; fig. 6), ocuparon grandes áreas dispersas en la superficie marina, principalmente en las situadas y ahora preservadas en la parte norte de la laguna ya llena. Algunos especimenes de bivalvos articulados como Modiolus capax y Barbatia reevseana se encuentran entre las ramas del coral, así como el gasterópodo Turbo fluctuosus.

Facies V: Pavimento marino y depósitos asociados

En el depósito se distinguió una superficie erosional de pavimento marino que se desarrolló en respuesta a los efectos del incremento del nivel del mar por encima del anterior sistema de isla de barrera. Sobre depósitos lagunares subyacentes, una biocalcarenita de grano medio a grueso y 1 m de espesor, con un contacto erosional local marcado, sirve de matriz a fragmentos de roca volcánica bien redondeados y con 3 a 7 cm de diámetro (fig. 7). La presencia de clastos volcánicos es más evidente cerca del lado continental de la paleolaguna, como escurrimientos de tierra. Asociada a la superficie de guijarros se encuentra biota intermareal (Johnson et al. 2007) que incluye elementos enterrados entre los guijarros o adheridos a éstos, tales como algas calcáreas e invertebrados marinos, incluyendo los gasterópodos Turbo fluctuosus, Nerita bernhardi y Acanthina tuberculata, el bivalvo Modiolus capax y abundantes algas rojas coralinas incrustadas en guijas de andesita, así como rodolitos enteros y rotos en la matriz de biocalcarenita. Guijarros de andesita y pequeños cantos rodados separan físicamente la capa masiva de coral de la biocalcarenita subyacente con su persistente tejido de restos de rodolitos quebrados. Cerca del centro aproximado de la paleolaguna esta unidad está situada a 12.5 m sobre el nivel del mar. Los pequeños cantos rodados y guijarros tienden a ser planos, mientras que las guijas tienden a ser más esféricas. En la superficie erosional el tamaño de los clastos tiende a incrementar hacia el lado norte de la paleolaguna, donde los clastos de andesita más grandes miden 16 × 25 cm y 20 × 30 cm. La composición de la biota en este depósito es notoriamente de aguas someras a intemareales (Johnson et al. 2007). Algunas de las guijas cubiertas de rodolitos son grandes, de 6 a 9 cm de diámetro. En este horizonte se registraron también otros bivalvos, incluyendo especimenes articulados de Arca pacifica y Barbatia reevseana. En el lado sur de la Cañada Coronados se encontraron algunas conchas articuladas de Pseudochama janus y Chama mexicana, adheridas a guijarros de andesita. También adheridos a éstos se encontraron colonias inmaduras de Porites panamensis, así como abundantes algas rojas coralinas alrededor de guijas de andesita. Cerca del centro de la Cuenca Coronados se encuentra en abundancia el bivalvo Codakia distinguenda en posición de vida entre los guijarros. A excepción de C. distinguenda, la fauna de bivalvos citada anteriormente se encuentra actualmente en la línea de costa rocosa e indica un periodo transicional de colonización antes de la fase principal de crecimiento del coral.

Modelo estratigráfico

A lo largo de los sistemas lagunares de barrera de carbonatos se encuentran depositados paquetes sedimentarios y, a gran escala, el principal factor que controla las secuencias de facies es el cambio en el nivel relativo del mar.

En Isla Coronados la gran producción de carbonato fue un elemento claramente asociado a la sedimentación marina, tal como lo indican las casi 50 ha de la cuenca rellenas con calcarenita rodoalgal, con estratificación cruzada del Pleistoceno. Estos rodolitos fueron producidos y después quebrados en el lado marino de la barra. El transporte de sedimentos a la anteplaya y a la laguna por eventos de tormenta es un mecanismo importante y bien documentado en la migración de barras costeras (Davis et al. 2003).

Se encontraron sedimentos intemperizados que componen un porcentaje significativo del depósito de isla de barrera (Christiansen et al. 2004). En la figura 8 se muestra un modelo básico para la laguna Coronados del Pleistoceno. La cima del arrecife de coral se formó ante el incremento relativo del nivel del mar, cuando el aumento del nivel eustático del mar era más rápido que el levantamiento tectónico local, pero no más rápido que la taza máxima de crecimiento del coral.

En el modelo propuesto por Davis et al. (2003), la laguna Coronados fue siempre un sistema estable debido a la presencia de un afloramiento volcánico que eventualmente aportó grandes clastos que funcionaron como dorsal; en la figura 9 se muestra un corte transversal N-S de la paleolaguna Coronados. La barra fue estable y nunca varió su posición, hasta que el resto de la laguna se rellenó e inundó. Durante su formación la laguna estuvo sujeta a erosión, cambiando después a una etapa de estabilidad. La migración tierra adentro de la barra bajo condiciones de incremento del nivel del mar es un fenómeno comúnmente observado a lo largo de costas abiertas (Roy et al. 1994, Christiansen et al. 2004).

Las características del sedimento, como por ejemplo el tamaño de grano a lo largo de la costa sur durante el establecimiento de la laguna costera, indican un transporte litoral del borde sur de la isla hacia el oeste, sustentado por la existencia de la laguna costera. No se puede inferir nada más sobre el transporte litoral una vez que la colonia masiva de coral se estableció.

La biocalcarenita con estratificación planar y echado hacia el norte dentro de la cuenca sur de Isla Coronados nos permite interpretar estas unidades como depósitos erosionales asociados a eventos episódicos de tormenta. Backus et al. (2005) interpretaron que esta unidad se depositó dentro de la laguna costera durante un aumento del nivel del mar en el Pleistoceno tardío. Los depósitos de rebase son un componente común de las islas de barrera que son depositadas como resultado de la erosión de una isla. La lentificación del flujo de rebase en el lado continental de la barra o la unión a la costa resulta en la depositación de cuerpos de sedimento llamados de rebase o abanicos de rebase (washover fans) (Sedgwick y Davis 2003). Los depósitos de rebase pueden variar en composición debido las diferentes fuentes de material, pero en general presentan una estratificación horizontal y alternada de capas de arena y fragmentos de conchas que reflejan cambios en la competencia hidráulica y variaciones de la marea durante los eventos de tormenta (Sedgwick y Davis 2003). El potencial de preservación de unidades de tormenta individuales y de las facies de rebase depende de muchos factores tales como la tasa de bioturbación, la frecuencia del evento, el espesor de la unidad y la magnitud y la tasa de cambio del nivel del mar. De acuerdo con Sedgwick y Davis (2003), distinguir unidades individuales y subfacies después de ser retrabajadas es difícil en comparación con la identificación de facies en conjunto.

La identificación de la variabilidad espacial en el desarrollo de los posibles diferentes tipos de superficies erosionales transgresivas es crucial para esclarecer los procesos de formación de un sistema de isla de barrera. Probablemente las características de escala pequeña de los depósitos de rebase no se preserven con frecuencia, pero si esto ocurre como sucedió en Isla Coonados, resultan de gran ayuda para la identificación. Tales características incluyen, entre otras, arenas con estratificación planar y echado hacia el continente con capas de conchas y evidencias de que ha habido muy poco o ningún retrabajo por las mareas o las corrientes. De acuerdo con Sedgwick y Davis (2003) las unidades de rebase presentes dentro de la cuenca son identificadas como un afloramiento de capas depositadas bajo condiciones subacuosas que se caracterizan por biocalcarenitas (sin fósiles) con estratificación planar y echado hacia el continente (hacia el norte de Isla Coronados) y sin evidencias de haber sido retrabajadas. La barrera se muestra muy inclinada al estar compuesta de roca volcánica. Una vez que el nivel del mar se elevó, pequeñas colonias de P. panamensis poblaron las rocas de la superficie de la barra hasta que la cuenca se rellenó con sedimentos y la depositación de rebase cesó, pero en todo momento el perfil construido se muestra muy inclinado por ambos lados de la barra; por tanto, no se depositó arena con estratificación planar en el abanico de rebase supramareal. No se identifican claramente depósitos deltáicos de flujo o reflujo debido a que la remoción de sedimentos de la cuenca por la erosión también ocurrió a lo largo de la entrada principal de la palolaguna. En realidad la barrera nunca se movió de su posición original durante los incrementos del nivel del mar, lo que permitió la excelente preservación de los depósitos de rebase. Cuando la cuenca alcanzó el equilibrio con el incremento del nivel del mar, se desarrolló una superficie sedimentaria plana que enterró los sedimentos progradacionales más antiguos con todo y sus capas inclinadas.

Por consiguiente, la barra comenzó como un rasgo morfológico sumergido que se fue incorporando a la cara de playa más reciente (Riggs et al. 1995). Los sedimentos más antiguos afloran en cara erosionada de la playa y están comúnmente presentes en la plataforma interna como un alto batimétrico hacia el mar, de la cara de playa más reciente, y por tanto modifican las olas entrantes. Con base a lo anterior, de acuerdo con Riggs et al. (1995), el sistema de barrera de Isla Coronados se identifica como un promontorio de cara de playa.

Las variaciones espaciales y temporales en las características de los conjuntos de facies y la superficie erosional dentro de la secuencia en Isla Coronados del Pleistoceno, permiten realizar una evaluación de los procesos de formación de un sistema de isla de barrera remanente. La unidad de conglomerado en la parte alta de la cuenca es interpretada como una superficie erosional de pavimento tal y como fue descrita por Nummedal y Swift (1987).

Se considera que las terrazas marinas indeformadas a 12 m sobre el nivel del mar en Isla Coronados tienen una edad de 121 ka, debido a que éstas son el equivalente estratigráfico al arrecife en la cuenca Coronados del cual se analizó una muestra. Por lo tanto, la edad del sistema de isla de barrera es ligeramente mayor que 121 ka, pero no mayor al Pleistoceno Inferior como lo expresó Backus et al. (2005).

Bajo condiciones de un lento incremento en el nivel del mar es de esperarse una gran producción de carbonato, y ésta ha sido claramente establecida gracias a las casi 50 ha de cuenca que han sido rellenadas con calcarenita rodoalgal con estratificación cruzada del Pleistoceno. Considerando que para producir 1 m³ de arena carbonatada se requieren 16,265 rodolitos enteros (Sewell et al. 2007), los rodolitos fueron producidos y luego quebrados hacia el lado marino de la barra. Por lo tanto, considerando un espesor mínimo de 6 m para la cuenca, fueron necesarios un total de 48,795,000,000 de rodolitos enteros para rellenarla con el producto depositacional de material quebrado.

Las pequeñas colonias de P. panamensis que forman montículos de facies dominadas por coral son también distintivas del ambiente costero lagunar y están ampliamente distribuidas dentro de la cuenca (Johnson et al. 2007).

Conclusiones

La descripción generalizada para las facies presentes en el área de estudio es de una sola laguna costera separada del océano abierto por una isla de barrera fija y con un abanico de rebase asociado dentro de la paleolaguna.

El modelo de la isla de barrera para Isla Coronados incluye una barra rocosa que nunca se movió lateralmente, sólo verticalmente hasta que el nivel del mar alcanza la cima.

El sistema de barrera de Isla Coronados se identifica como un promontorio submarino de la cara de playa.

La secuencia estratigráfica, la cual se creó por movimientos tectónicos, es una secuencia poco profunda producto del incremento del nivel del mar hace aproximadamente 121,000 años (MIS 5e).

La gran producción de carbonato influenciada por pausados incrementos del nivel del mar está demostrada por las casi 50 ha de cuenca rellenas de restos de rodolitos.

El número total estimado de rodolitos enteros formados fuera de la paleolaguna necesarios para rellenar la cuenca es alrededor de 48,795,000,000.

Este depósito es categóricamente uno de los ejemplos mejor preservados de una laguna costera separada del océano por una isla de barrera del Pleistoceno en el Golfo de California.

Agradecimientos

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