Sistema Cárstico de la Formación Rosablanca Cretácico inferior, en la provincia santandereana de Vélez, Colombia

Colombia se caracteriza por una gran riqueza en ambientes geológicos cársticos y ecosistemas

subterráneos producidos por agentes meteóricos, procesos diagenéticos y estructuras geológicas

deformacionales desarrolladas a través de los diferentes procesos orogénicos ocurridos a lo largo

de su historia geológica. Las geoformas correspondientes a cavernas y que son ahora investigadas

científicamente, se explotan en algunos casos con fines turísticos, otras cómo medio de transporte

de aguas negras, tolerando la destrucción de los elementos bióticos que las conforman con un gran

perjuicio para el equilibrio del ecosistema.

En el departamento de Santander, Cordillera Oriental, se presentan rasgos geomorfológicos exo

y endocársticos que deben su origen al desarrollo en rocas calcáreas y facies evaporíticas, propias

de la transgresión marina cretácica. A causa de diferentes procesos de disolución, acción del agua y

dióxido de carbono presente en la atmósfera, se favoreció la generación de geoformas tanto epigeas

como hipogeas en estas unidades litoestratigráficas.

Como una contribución al conocimiento actual del sistema cárstico del país, específicamente

de la región estudiada y haciendo énfasis en las condiciones geomorfológicas y de dinámica fluvial,

el Grupo de Investigación “Geomorfología y Procesos Fluviales” del Departamento de Geociencias,

con la colaboración de la Asociación Espeleológica Colombiana “ESPELEOCOL”, presenta el

resultado del estudio realizado sobre las más importante unidad geológica presente en el área, la

Formación Rosablanca. Este estudio forma parte de una serie de trabajos científicos que se han

venido desarrollando desde inicio del año 2000, y que han permitido el entendimiento de la dinámica

de las cavernas y el planteamiento de proyectos para mejorar el uso y conservación de este recurso,

especialmente desde el aspecto hídrico y social.

Rosablanca Formation Karstic Systems lower Cretaceous in Vélez

Santander Province, Colombia

JAIME ENRIQUE MENDOZA-PARADA1, JUAN MANUEL MORENO-MURILLO1, GUSTAVO RODRíGUEZ-ORJUELA1

1 Departamento de Geociencias, Universidad Nacional de Colombia-Sede Bogotá. A.A 14490. Asociación Espeleológica Colombiana (ESPELEOCOL) jemendozap@unal.edu.co, jmmorenom@unal.edu.co, grodriguezo@unal.edu.co

Manuscrito recibido Septiembre 2009; aceptado Diciembre 2009.

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RESUMEN

Colombia se caracteriza por una gran riqueza en ambientes geológicos cársticos y ecosistemas subterráneos producidos por agentes meteóricos, procesos diagenéticos y estructuras geológicas deformacionales desarrolladas a través de los diferentes procesos orogénicos ocurridos a lo largo de su historia geológica. Las geoformas correspondientes a cavernas y que son ahora investigadas científicamente, se explotan en algunos casos con fines turísticos, otras cómo medio de transporte de aguas negras, tolerando la destrucción de los elementos bióticos que las conforman con un gran perjuicio para el equilibrio del ecosistema.

En el departamento de Santander, Cordillera Oriental, se presentan rasgos geomorfológicos exo y endocársticos que deben su origen al desarrollo en rocas calcáreas y facies evaporíticas, propias de la transgresión marina cretácica. A causa de diferentes procesos de disolución, acción del agua y dióxido de carbono presente en la atmósfera, se favoreció la generación de geoformas tanto epigeas como hipogeas en estas unidades litoestratigráficas.

Como una contribución al conocimiento actual del sistema cárstico del país, específicamente de la región estudiada y haciendo énfasis en las condiciones geomorfológicas y de dinámica fluvial, el Grupo de Investigación "Geomorfología y Procesos Fluviales" del Departamento de Geociencias, con la colaboración de la Asociación Espeleológica Colombiana "ESPELEOCOL", presenta el resultado del estudio realizado sobre las más importante unidad geológica presente en el área, la Formación Rosablanca. Este estudio forma parte de una serie de trabajos científicos que se han venido desarrollando desde inicio del año 2000, y que han permitido el entendimiento de la dinámica de las cavernas y el planteamiento de proyectos para mejorar el uso y conservación de este recurso, especialmente desde el aspecto hídrico y social.

Palabras Clave: Espeleología, sistemas cársticos, geomorfología, drenajes, Formación Rosablanca, espeleotemas, biota.

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ABSTRACT

Colombia is characterized by a huge number of resources in karstic environments and underground ecosystems produced by meteoric agents in combination with digenetic processes and those geological structures developed through different orogenic processes along its geological history. These geoforms, named caves, are exploited, some for touristic purposes, others as way path for evacuation of black waters and sewages that trigger the destruction of its biotic elements and consequently inducing a great harm to the equilibrium of the ecosystem.

In the Department of Santander, Eastern range, the calcareous rocks and evaporitic facies, deposited during the cretaceous transgression, have developed abundant geomorphologic features, proper of the karstic systems.

As a contribution to the knowledge of the karstic systems of the country, specifically of the studied region, and emphasizing in the geomorphologic conditions and river’s dynamics, the research group Geomorphology and fluvial dynamics of the Department of Geosciences, with the collaboration of the Colombian Speleological Association, ESPELEOCOL, presents the research results obtained in the most important geologic unit outcropping in the area, the Rosablanca Formation, which extends along a large region in the Department of Santander. These results are part of scientific works that we have been developing since early 2000 year, allowing the understanding of the dynamics of caves and the approach of projects to improve the use and conservation of these environments, especially in the hydric and social aspects.

Key words: Speleology, karstic systems, Geomorphology, drainage, Rosablanca Formation, speleothems.

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GEOLOGíA

El trabajo se centra principalmente, en los rasgos geoespeleológicos de la Formación Rosablanca resaltando aspectos morfoestructurales y morfogenéticos.

Esta unidad se identifica en el Mapa Geológico Provincia de Vélez de la Figura 1 con la abreviatura Kir; se localiza en la parte centro y nororiental del área de estudio, donde constituye el núcleo del Anticlinal de Vélez y hacia el extremo occidental de la misma.

FIGURA 1

FORMACIÓN ROSABLANCA

Definida por WHELER (1929) en el Valle Medio del Magdalena, Departamento de Santander (MORALES et al.1958); su localidad tipo se ubica sobre el Río Sogamoso, en el cerro Rosablanca, a 11.5 Km. del municipio de Tablazo (MORALES et al. 1958).

En la Provincia de Vélez, la Formación Rosablanca aflora hacia el noreste constituyendo el núcleo del anticlinal de Vélez y, se pierde hacia el suroeste debido al cabeceo de esta estructura. Igualmente aflora de sur a norte en la parte más occidental del área, desarrollando un extenso plano estructural inclinado hacia el este.

En el área de Villa de Leiva, la Formación Rosablanca se encuentra estratigráficamente sobre la Formación Arcabuco, e infrayace a la Formación Ritoque, presentando un acuñamiento hacia el oeste (ETAYO 1968). En el área de Santander, suprayace concordantemente a la Formación Tambor y se encuentra en contacto transicional con la suprayacente Formación Paja (MORALES et al. 1958), y con la Formación Ritoque.

Litología

La secuencia estratigráfica de la Formación Rosablanca está compuesta en su base por capas de calizas dolomíticas y de calizas evaporíticas con pocas intercalaciones de rocas de origen terrígeno (GUZMÁN 1985). Se caracteriza por tener depósitos de facies evaporíticas, que indican una hipersalinidad y tranquilidad en las condiciones de depósito (JULIVERT 1968). En el intervalo dolomítico, hay ooesparitas, bioesparitas, bioesparitas impuras, esparitas arenosas con cuarzo y partículas de feldespato, que sugieren mayor energía en el medio (GUERRERO 2002). Según este autor, la parte media incluye biomicritas, margas y pelitas (shales), indicadores de ambientes de aguas más profundas.

Estos dos primeros intervalos evidencian ambientes de albufera (lagoon), cara de playa (shoreface) y costa afuera (offshore) pero somera que claramente muestran una transgresión marina. La depositación de calizas seguramente estuvo favorecida por barreras locales que restringieron el aporte terrígeno (GUERRERO 2002). La Formación en ésta secuencia, tiene un espesor de 200 a 250 metros; JULIVERT (1968) le otorga un espesor de 318 metros.

La parte superior de la secuencia se forma en un entorno abierto y poco profundo en la cual persisten condiciones de tranquilidad y agitación en la cuenca de sedimentación (ZAMARREÑO 1963 en JULIVERT 1968). Contiene un importante intervalo de areniscas limpias, rudstones bioesparíticos con bivalvos de gran tamaño, hasta 58 centímetros). Las arenitas son cuarzosas de grano muy fino a fino.

Al tope de la formación, hay gran cantidad de moluscos y fragmentos redondeados de estos (ZAMARREÑO 1963 en GUERRERO 2002); ooesparitas, intraesparitas con esparitas arenosa, grainstones bioesparíticos y rudstones. Esta parte de la sucesión tiene un espesor de 100 m y fue depositada en un ambiente de frente de playa (shoreface) durante un intervalo de regresión marina (GUERRERO 2002).

Edad y correlaciones

Múltiples discusiones han surgido en torno a la edad de la Formación Rosablanca. MORALES et al. (1958) le atribuye el intervalo Hauteriviano Berrasiano. Con base en el contenido fósil, ETAYO en GUZMÁN (1985) le da una edad ValanginianoHauteriviano Inferior por zonificación con amonitas. GUERRERO (2002) haciendo una revisión de trabajos previos, restringe la edad de la unidad al Hauteriviano Medio y Tardío.

De acuerdo con este último autor, y en función de las edades, la Formación Rosablanca sería correlativa con la Formación Moina en la Guajira, Formación Río Negro en el Catatumbo, Formaciones La Naveta y Murca en el Valle Medio del Magdalena (Villeta-Pacho), y finalmente, con el Miembro Lodoso Superior de la Formación Macanal y la Formación Alto de Cáqueza en el Piedemonte Llanero.

GEOMORFOLÓGIA Y DINÁMICA FLUVIAL DE LA FORMACIÓN ROSABLANCA

Morfodinámica Epigea

La Formación Rosablanca se caracteriza por presentar pendientes y pronunciados escarpes, que la diferencian visiblemente de las Formaciones Ritoque y Paja. Se diferencia de ellas, además, por sus extensos valles con topografías relativamente bajas, alto grado de disolución y un notable diaclasamiento en superficie.

La Figura 2 (GUATAME 2007), muestra que el patrón de diaclasamiento en el sur del departamento, es preferencialmente N 10° E y N 80° E. Es posible observar dolinas que se destacan por su forma circular, presencia de agua y abundante vegetación. La intersección del fracturamiento con ángulos aproximados de 1200, genera las áreas de mayor disolución y control de la escorrentía superficial, originando todas las geoformas cársticas presentes en la región.

FIGURA 2

El diseño de drenaje en el área es paralelo a subparalelo, sin embargo donde fluye sobre la Fm. Rosablanca es de tipo no integrado y centrípeto, característico de áreas con sustrato calcáreo. Su acción da lugar a la formación de cavidades de disolución y pequeñas lagunas sin un aparente suministro hídrico. Estas constituyen las dolinas, uvalas y poljes, valles ciegos, ubicada en zonas vadosas (Figura 3-Figura 5).

El drenaje epigeo que se desarrolla sobre ésta unidad geológica, se caracteriza por presentar grandes superficies de infiltración que originan asimismo zonas vadosas. Este tipo de infiltración es el resultado del control estructural del área, caracterizada por un diaclasamiento generalmente perpendicular al rumbo de las capas.

El drenaje hipogeo se manifiesta a través de una disposición enrejada de conductos subterráneos, formados por la acción erosiva del suministro de aguas superficiales, de infiltración y de captación de terrenos impermeables, los cuales originan sumideros relacionados a los cauces principales.

El comportamiento del drenaje superficial, en el área cárstica, genera una perdida del mismo a causa de la porosidad del terreno ocasionada tanto por el fracturamiento como por la disolución, formando un drenaje subterráneo que controla la disposición y forma de las cavernas.

El agua subterránea circula con su carga de materiales y actúa de forma erosiva sobre los conductos subterráneos, produciendo ampliaciones de las galerías, surgencias en áreas más bajas hasta que, finalmente constituye acuíferos que, si se controla la contaminación antrópica en superficie, serán los recursos de agua potable para el futuro.

Las laderas presentan un extenso desarrollo de suelos arcillosos producidos por la disolución del área cárstica donde aflora la Formación Rosablanca. El transporte en suspensión de las arcillas, se debe a los ríos que salen del régimen subterráneo a través de los manantiales o surgencias presentes, generando suelos fértiles y áreas boscosas húmedas.

Lapiaz (Karren)

Son todas las geoformas que se originan al contacto de la roca calcárea con la atmósfera; se expresan como formas de disolución del componente primario debido a flujos de agua no confinados (flujos laminares) que se mueven como consecuencia de la acción de la gravedad. El Lapiaz (Karren) ocurre en superficie como canales separados por crestas de difícil disolución; presentan una gran variedad de tamaño lo que los hacen fácilmente identificables.

Se denominan Rillenkarren a las formas de lapiaz o karren, que se manifiestan a través de canales poco profundos, separados por crestas agudas y cortantes, en espacios de unos pocos centímetros, alcanzando valores que van desde los dos hasta los 5 centímetros, Figura 6.

El término Spitzkarren, se refiere a surcos de disolución medianamente profundos, separados por crestas o cúspides no paralelas. Se originan como resultado de la acción disolutiva/erosiva en una roca que tiene diferente composición y/o por control estructural. En este último caso, las anisotropías controlan el movimiento del fluido, determinando su velocidad y capacidad carga del flujo que actúa sobre la superficie (Figura 7).

Rundkarren corresponde a geoformas producida por disolución controlada, seguramente, por gotas de lluvia (Figura 8).

Dolinas

Depresiones circulares o elípticas formadas por procesos de disolución a partir de diaclasas y de la intercepción de las mismas. Las capas subhorizontales y el cruce de estas fracturas han sido favorables para la formación por disolución de estas geoformas, dando como resultado una topografía de conjuntos de depresiones cerradas. Se contaron 71 dolinas en la provincia de Vélez, mientras que se identificaron un gran número de dolinas pequeñas y algunas de colapso en regiones con topografía más fuerte, Figura 9.

En las dolinas formadas en pendientes muy bajas, del orden de 150 de inclinación; su desarrollo es menor al de altas pendientes, esto es debido a que le drenaje es menos abierto y se pierde (insume) generando zonas vadosas. Algunas se forman consecutivamente en el valle, éstas siguen la dirección del drenaje y denotan claramente el control por el diaclasamiento (Figura 10).

Uvalas

El origen de una uvala se debe a la coalescencia de dolinas contiguas inducida por una mayor disolución en superficie. El aumento de la capacidad de absorción en estas, genera finalmente otra forma cárstica denominada polje. El aumento de la perdida de agua superficial y la filtración desarrollarán ambientes cársticos subterráneos.

Poljes

Son formas exocársticas de gran tamaño, varios kilómetros del eje mayor, ocasionadas principalmente por el control estructural de la región: fallas geológicas, diaclasas, lineamientos, sinclinales, charnelas de pliegues.

Representan las formas más evolucionadas de las superficies cársticas y constituyen por sus características las zonas de mayor absorción del terreno. Esto último implica un desabastecimiento de la escorrentía superficial, con una gran filtración, que podría generar resurgimientos fuera del área o acumulación del agua en acuíferos.

Valles Ciegos

Valles cerrados topográficamente, con o sin flujo perenne, donde el agua superficial desaparece en un punto del valle generando un sumidero de origen cárstico. Geológicamente el control es estructural, y es donde se desarrolla la mayor disolución de la roca, que permite el conducto de ríos subterráneos (Figura 3).

Simas

Son formas de absorción vertical y abierta que pueden alcanzar gran diámetro. Su formación se debe a controles estructurales como la intersección de diaclasas/ fracturas de origen tectónico o hundimiento de dolinas (colapso), producidas por alta disolución en la zona de absorción lo que debilita el soporte físico de la dolina.

La forma de estas simas generalmente es cilíndrica, Figura 11, corresponde al Hoyo del Aire, que presenta profundidad de 160 metros. Existen en las zonas cársticas, simas elipsoidales y lenticulares, formas que dependen tanto del control estructural como de la distribución espacial de la roca y de su composición.

Sumideros

Un sumidero corresponde a la región donde se produce el ingreso del agua en simas y dolinas con actividad hídrica las cuales, a causa de la disolución, aumentan la capacidad absorbente de la forma cárstica conduciendo al desarrollo de un flujo direccionalmente. La absorción puede ser lenta (dolina) o muy rápida (sima); pero también puede ocurrir por fracturas con capacidad de absorber rápidamente o bien, por áreas de disolución que desvían la corriente superficial y la conducen subterráneamente por largos y cortos trechos para devolverla a la superficie.

La cantidad de sumideros desequilibra el balance hídrico en una región, afectando los procesos erosivos, de disolución y de suministro de agua en la superficie.

Surgencias-Exurgencias

Los manantiales o fugas de agua permanente o intermitente, de alto o bajo caudal, es el resultado del fracturamiento de la roca, el cual sirve como conducto de salida para los cursos subterráneos en las áreas cársticas. Se han reportado dos en el área: La Chorrera, en Puente Nacional y La Palma en Barbosa.

Morfodinámica Hipogea

La morfodinámica hipogea se representa en la zona exocárstica, por la variación en la homogeneidad de la superficie, genera una morfología subterránea que ocasionará formas de erosión, ampliación de espacios y recristalización o formación de productos nuevos dando las características finales de un ambiente subterráneo en el que predominarán rasgos geológicos y controles biológicos para mantener el equilibrio del ecosistema actual.

Cuevas

El rasgo fundamental hipogeo en el área cárstica, es la presencia de grutas, cuevas o cavernas, denominadas así por su longitud. En el área investigada, se han reportado más de 100 cuevas de las cuales se ha logrado el levantamiento y exploración de un 20% aproximadamente. Un buen ejemplo corresponde al de la Cueva La Caverna (Figura 12).

En la Tabla 1 se discriminan en color amarillo, las cavernas localizadas en la provincia de Vélez, la mayoría de ellas con indicación de de sus coordenadas planas; aquellas que no presentan este rango se debe, únicamente, al reporte de su existencia por parte de la población pero sin certificar su presencia.

CONCLUSIONES

• La caracterización geoespeleológica y geomorfológica realizada en este trabajo, permite resaltar que el fenómeno cárstico se manifiesta sobre las superficies rocosas, originando una gran variedad de geoformas del tipo lapiaz, cavidades de disolución y depresiones topográficas, a causa de los fenómenos atmosféricos y del drenaje epigeo que cubre la unidad geológica correspondiente a la Formación Rosablanca.

• En el área investigada y de acuerdo a los rasgos genéticos dinámicos de un medio hipogeo, se reportaron 75 cuevas, de las cuales se ha logrado el levantamiento y exploración de un 20% aproximadamente; el resto ha sido ubicado en un mapa exocárstico y en el registro catastral espeleológico.

• La información geológica y exocárstica se presenta a través de mapas regionales de las unidades geológicas presentes y, de superficies cársticas con la ubicación geográfica en tablas de grutas, cuevas y cavernas.

• Se estima que la información, expresada desde el punto de vista geológico, geomorfológico y biológico, generará un gran impacto dentro de la comunidad científica debido a que, además de presentar la localización, características morfológicas, topográficas y toponímicas, fisiográficas, físicas, geológicas, climáticas, biológicas, de las formas cársticas, los datos obtenidos serán una herramienta muy útil para científicos de todas las áreas que se interesen por la temática de los ecosistemas subterráneos.

• La caracterización espeleológica de los sistemas subterráneos estudiados en la región, contribuirá a diseñar y establecer políticas de conservación ambiental y manejo sostenible de estos sistemas extremadamente sensibles a la acción antrópica que puede llevar a su desaparición.

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan con toda sinceridad el agradecimiento a la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá, a la División de Investigación, DIB, a la Asociación Espeleológica Colombiana, ESPELEOCOL, a la Doctora Silvia Barredo, Grupo Espeleológico Argentino GEA por las sugerencias y análisis del manuscrito, al Departamento de Geociencias, al Departamento de Biología, al Instituto de Ciencias Naturales, al grupo de estudiantes de la práctica de campo del año 2008 y al grupo semillero de investigación en espeleología participante del proyecto, y a todas las autoridades municipales y rectores de colegios de la provincia, quienes con su interés y concurso participaron y llevaron a cabo la metodología y alcances de éste proyecto.

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