Evolución topográfica de la Cuenca del Ebro

[Este post hace divulgación de un trabajo que acabamos de publicar en Geology] 

[This is outreach material about our own research, now published in Geology] 

[see also this post about the cover of the August volume of Geology]

Viajando entre Navarra y Lleida habrás reparado seguramente en las capas casi horizontales de sedimento, omnipresentes en la Cuenca del Ebro. Se trata de sedimento depositado en el fondo de lagos y en ríos durante el Mioceno (hace entre 24 y 5 millones de años), proveniente de la erosión del Pirineo y, en menor medida, del Sistema Ibérico y la Cordillera Costero-Catalana.

1. Vista desde la cima de San Caprasio (Zaragoza), en el centro de la Cuenca del Ebro (cubierta por las nubes). A la derecha aparecen los sedimentos calcáreos más modernos preservados en la cuenca, datados en 13.6 millones de años. Foto: DGC.

2. Bardenas Reales (Navarra). Foto: PN Bardenas.

3. La roca calcárea en lo alto del
Cabezo de Castildetierra (Bardenas 
Reales, Navarra) apenas protege a 
las margas de la erosión. Esas calizas 
se formaron en los lagos que ocupaban 
la Cuenca del Ebro hace entre 36 y 10 
millones de años. Foto: Carlos Sancho

Ese sedimento contiene importantes cantidades de yeso recristalizado (CaSO4·2H2O, Imagen 4), proveniente de la disolución de yesos más antiguos en el Pirineo. La acumulación de estas rocas evaporíticas indica que ese antiguo sistema de lagos del centro de la cuenca carecía de desaguadero, es decir, era un sistema endorreico en el que todo el agua recogida acababa siendo evaporada.

4. Yeso cristalizado visible en los niveles intermedios de San
Caprasio. Unos 18 millones de años de edad. Foto: DGC 

Tras ese largo periodo endorreico, el sistema lacustre rebosó o resultó colmatado de sedimento, formándose el actual río Ebro, que ha erosionado y transportado al delta más de 30,000 km3 del antiguo relleno de la Cuenca del Ebro. Hoy, el sedimento preservado más elevado está precisamente en la zona central de la misma, en la Sierra de Alcubierre, 20 km al este de Zaragoza y a 840 m sobre el nivel del mar (Imagen 1).
¿Porqué están más altos esos sedimentos en el centro de la cuenca, si los lagos deberían ocupar la zona topográficamente más baja? ¿Y porqué no rebosaron antes los lagos hacia el Mediterráneo, si la actual divisoria de la cordillera Costero-Catalana tiene lugares de menos de 500 m de altitud?

En ausencia de deformación tectónica (las cadenas montañosas circundantes ya se habían acabado de formar), los movimientos verticales de la superficie de la Tierra están generalmente relacionados con la isostasia: La erosión de la cuenca del Ebro supuso una descarga y un levantamiento (un rebote isostático) de la litosfera terrestre, que descansa sobre el manto como si se tratara de un iceberg en el océano.

5. Hundimiento isostático que sufre la litosfera (en gris) sobre la
astenosfera fluida (blanco) cuando sobre ella descansa una carga (verde),
para 4 escenarios en los que la litosfera es progresivamente más delgada y débil.
En el escenario de una litosfera muy gruesa y rígida no se producen movimientos verticales
de reajuste. En el caso más débil, cada columna del sistema se reajusta localmente y
tiene el mismo peso si se mide hasta un nivel de compensación en la astenosfera. Autor: DGC

En nuestro artículo de esta semana, hemos calculado estos movimientos verticales de la litosfera terrestre para poder estimar el volumen de sedimento erosionado que falta en la cuenca del Ebro. Comparándolo con el volumen actualmente acumulado en el delta del Ebro, hemos podido establecer la edad en la que se produjo la colmatación, el relleno máximo de la cuenca, entre 7.5 y 12.0 millones de años, así como la altitud original que alcanzó la cuenca: 535–750 m sobre el nivel actual del mar.

6. Animation (reload page if necessary): Estimated topographic evolution of the Ebro Basin (NE, Spain) since 10 million years ago until present

7. Las cuencas endorreicas (zonas que no drenan sus aguas al mar) suelen presentar sistemas lacustres que son extremadamente sensibles a las variaciones climáticas, pues en ellos la superficie lacustre se debe adaptar para compensar la lluvia recogida con la evaporación en su superficie.