The geology of Culebra Bay, Guanacaste, Costa Rica, is composed of volcanic rocks of oceanic crust; marine sediments deposited on the slope, continental platform and superficial zones nearby to the coast, pyroclastic rocks inset with continental sediments and recent Quaternary deposits. At the base of the stratigraphy sequence the massive basalts outcrop, sometimes as pillow, from Nicoya complex with aphanitic texture with olivine phenocrysts, augites and plagioclases. Into the same formation are included intrusives of massive gabro with pyroxene and plagiogranites with phenocrysts of plagioclases and hornblendite. Then limestones outcrop from El Viejo formation formed by colonies of reefs and limestone rocks. The Montezuma formation is composed of fossiliferous sandstone, facies of sandstone with cross-lamination and facies of sandstone and lutites. The Dacitas Carbonal are composed of lavas with pumice clasts and alteration minerals. The Bagaces formation is composed of several eruptive events with ignimbrites and possibly of a sand volcaniclastic sedimentary deposit. At the top of the stratigraphic sequence are included, product of factors such as colluvial erosion, and beach sand, areas of mangrove sediments and alluvium.
Key words: Bahía Culebra, Geology, Costa Rica.
Resumen
La geología de Bahía Culebra, Guanacaste, Costa Rica, está compuesta por rocas volcánicas de corteza oceánica; sedimentos marinos depositados en el talud, la plataforma continental y zonas someras cerca de la costa; secuencias de rocas piroclásticas intercaladas con sedimentos continentales y depósitos Cuaternarios recientes. En la base de la secuencia estratigráfica afloran los basaltos masivos, algunas veces en almohadilla, del Complejo de Nicoya con textura afanítica con fenocristales de olivino, augitas y plagioclasas. Dentro de la misma Formación se incluyen intrusivos de gabro masivos con piroxenos y plagiogranitos con fenocristales de plagioclasas y hornblenda. Seguidamente afloran las calizas de la Formación El Viejo constituida por colonias arrecifales e intercalaciones calcáreas. La Formación Montezuma compuesta por facies de arenisca media fosilífera, facies de arenisca media con laminación cruzada y facies rítmicas de areniscas y lutitas. Las Dacitas Carbonal están compuestas por lavas hexagonales y variaciones brechosas con clastos de pómez y minerales de alteración. La Formación Bagaces se constituye de varios eventos eruptivos con secuencias de ignimbritas y un depósito sedimentario posiblemente pluvial de arenas volcaniclásticas. En la parte superior de la secuencia estratigrafica se incluyen los depósitos producto de factores erosivos tales como coluvios, arenas de playa, sedimentos de zonas de manglar y aluviones.
Palabras clave: Bahía Culebra, geología, Costa Rica. El sector de Bahía Culebra se ubica en el Pacífico Norte de Costa Rica. El área de estudio abarca más de 40 km2 y está comprendida entre el cuadrante proyección Lambert Norte 34900E/293300N, 359000E/293300N, 359000E/283000N y 349000E/283000N de la hoja cartográfica Carrillo Norte escala 1:50 000 (Fig. 1). Se caracteriza por presentar una variedad geológica con rocas de diferentes génesis con edades que van desde el Cretácico al Holoceno. La unidad geológica más antigua está formada por basaltos, plagiogranitos y gabros del Complejo de Nicoya con edad Cretácica. Otra de las unidades que ha sido objeto de mayores estudios es la Formación Bagaces, cuyas rocas presentan edades que abarcan del Mioceno Superior al Plioceno. Uno de los primeros autores en realizar el cartografiado geológico de Bahía Culebra fue Bohnenberger (1968) incluido en el mapa geológico de la hoja Carrillo Norte. Un trabajo con mayor grado de detalle fue realizado por Camacho et al. (2002) poniendo en evidencia la presencia de una mayor diversidad de rocas y formaciones geológicas en los alrededores de Bahía Culebra, describiendo y cartografiando la Formación Descartes, las facies de areniscas y lutitas de la Unidad Iguanita (asociada a la Formación Montezuma), la Unidad Dacitas Carbonal, las facies de ignimbritas y sedimentos de Bagaces y depósitos Cuaternarios constituidos por dunas inconsolidadas, coluvios, aluviones y depósitos costeros.
El objetivo de este trabajo es mostrar los principales aspectos geológicos que conforman e inluencian la Bahía Culebra, haciendo una descripción litológica y estratigráfica de las rocas que afloran en el área estudiada, generando una herramienta básica para otro tipo de estudios, sean biológicos o ambientales, donde la influencia de la geología sea relevante.
Materiales y Métodos
Las formaciones y unidades de roca cartografiadas en el mapa geológico parten del principio básico de que las unidades deben basarse en criterios claros de reconocimiento en el campo. A partir de este principio se desarrollaron desde el 2002 una serie de cartografiados geológicos locales de zonas ubicadas en península de Nacascolo, Iguanita, punta Cacique, playa Hermosa y el sector de Monte del Barco para elaborar mapas de afloramientos con el objetivo de actualizar la geología local del sector de Bahía Culebra. Además, se realizaron comprobaciones de campo de afloramientos y cartografiado geológico de mapas existentes de autores que trabajaron anteriormente en la zona como Malavassi (1961), Schmidt-Effing (1974), Denyer y Arias (1993) y Camacho (2002), entre otros para, paulatinamente, realizar la correlación y la integración de los diferentes tipos de roca dentro de formaciones formales o informales.
Una vez definidas las correlaciones, la compilación cartográfica y la integración del trabajo de campo se elaboró el mapa geológico a escala 1:50 000, redefiniendo contactos y extensión de las unidades de roca. La descripción litológica se realizó a partir del levantamiento de campo y se apoyó con las consultas bibliográficas, tanto para las descripciones como para la distribución estratigráfica, la cual, se definió a partir las edades de las rocas y los contactos observados.
Descripción Litoestratigráfica
Se definen las características litológicas cartografiadas y la columna litoestratigráfica de las unidades y formaciones geológicas (Figs. 2 y 3). La geología de la zona de estudio inicia con las rocas basálticas e intrusivos del Complejo de Nicoya, la Formación El Viejo, Formación Descartes, Formación Montezuma, Unidad Carbonal, Formación Bagaces y las unidades Cuaternarias de depósitos aluviales y coluviales, dunas y depósitos de playa.
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Complejo de Nicoya: Dengo (1962) nombra formalmente al Complejo de Nicoya y lo describe como un Complejo formado por unidades de origen ígneo y sedimentario. Posteriormente, Kuijpers (1979, 1980) subdivide al Complejo de Nicoya en dos unidades: la inferior ó Unidad Matapalo la cual consiste en basaltos sobreyacidos por radiolaritas, con intrusiones esporádicas de diabasas y ]]>
De acuerdo con Denyer y Baumgatner (2006) y Denyer y Gazel (2009), petrológicamente hablando el Complejo de Nicoya pertenece al CLIP (Caribbean Large Igneous Province) y ]]>
Durante el Turoniano-Coniaciano, basaltos y diabasas cubrieron la secuencia oceánica, provocando que el agua intersticial de las radiolaritas fuera atrapada y sellada en las rocas ígneas, de ésta forma las radiolaritas que no estuvieron en contacto con las rocas ígneas fueron sometidas a deformación, diagénesis acelerada ]]>
Dataciones radiométricas han sido realizadas por Sinton et al. (1997), Hauff et al. (2000), Hoernle et al (2004). Se presentan acá las datataciones realizadas por Denyer y Baumgartner ]]>
39/Ar40 y concluyen una edad de 83 a 84 Ma para las intrusiones (Santoniano), mientras que para los basaltos una edad de 139 a 88 Ma (Berriasiano-Turoniano); así mismo determinan la edad de las dos facies de radiolaritas mediante biocronología, las radiolaritas ricas en Mn en un rango Jurásico Medio a Cretácico Medio (Bajociano-Albiano) y las radiolaritas ricas en Fe que corresponden con el Cretácico Superior ]]>
Basaltos: Denyer y Arias (1993) indican que los minerales de alteración del tipo clorita y/o óxidos de hierro son los más frecuentes y, generalmente, se presentan vetillas de calcedonia, ceolitas, ópalo, y rara vez, de calcita.
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Camacho et al. (2002) describe a los basaltos como rocas masivas y otras veces en almohadillas; se presentan diferentes sistemas de fracturas, así como fallas que dan origen a formación de arcos. Es notable la acción erosiva del mar en esta unidad, la cual forma nichos de erosión. Según las dataciones Ar39/ Ar40 en Denyer y Baumgatner (2006) los basaltos corresponden con una edad de 139 a 88 Ma (Berriasiano-Turoniano).
Intrusivo Potrero: Denyer y Arias (1993) describen esta unidad por primera vez de forma separada con respecto a los basaltos del Complejo de Nicoya. Está formada por gabros, doleritas y plagiogranitos. Con base en las descripciones de Denyer y Arias (1993), macroscópicamente los gabros son de una coloración oscura con textura porfirítica, rica en ]]>
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Camacho et al. (2002) describe una textura fanerítica granular con minerales como augitas y plagioclasas. Microscópicamente indican un 40% de augitas xenomórficas, 25% de plagioclasas xenomórficas con zonación y 15% de cuarzo de origen secundario rellenando vetas.
Los plagiogranitos ]]>
et al. (2002) la textura es fanertíca porfirítica de grano grueso con plagioclasa y hornblendas con vetas rellenas de calcita secundaria.
Como se mencionó anteriormente Denyer y Baumgatner (2006) concluyen mediante datación Ar39/Ar40 una ]]>
Formación El Viejo: Malavassi (1961) menciona presencia de radiolarios en esta Formación: Radiolites sp., Psedorbitoides israelskyi, Sulcoperculina dickersoni y
Nerinea epelys. Por su parte, Schmidt-Effing (1974) describe una sección geológica que contiene hacia la base amonites en una lutita fina, con presencia de foraminíreros bentónicos, pero en su mayoría de plantónicos como Gumbelina sp., Pseudotextularia sp., Globigerina sp., también contiene Globotruncana de los grupos
lapparenti y ganseri, que indican una edad Campaniana-Maastrichtiana. Hacia la parte media se encuentra una lutita gruesa estratificada con detritos de foraminíferos bentónicos. Hacia el techo de la sección aflora una caliza rica en rudistas, algas rojas, hidrozarios, coralarios y variedad de gatrópodos del género Nerinea. Son abundantes los Raliolites sp., por lo que las calizas tienen una edad ]]>
Galli y Schmidt-Effing (1977) realizan una descripción más detallada de la fauna de la Formación que incluye: Plecípodos (rudistas y ostreas) ]]>
Antillocaprina, Barrettia, Biradiolites, Duranea, Plagioptychus y Sauvagesia; las algas rojas coralinaceas pertenecientes a los géneros Archacolithothamnium, Lithophyllum y Lithoporella; algas rojas solenoporáceas del género Parachaetetes; equinodermos y ]]>
Amphistegina, Pseudoorbitoides, Rotalia y Sulcoperculina.
Según la descripción anterior SchmidtEffing (1974) clasifica esta Formación como calizas ]]>
Formación Descartes: Astorga (1987) define esta Formación como un sistema depositacional de sedimentos turbidíticos volcaniclásticos y carbonatados, que abarca desde el Paleoceno ]]>
Fig. 3). Está conformado por cinco facies desde la parte basal hasta la parte superior: 1) Depósitos de flujo turbulentos lodo-arenosos, representados por areniscas litofeldespáticas, calizas con cemento calcáreo y lutitas de silíceas a carbonatadas, con microfauna plantónica de radiolarios y foraminíferos, presenta bioturbación causada por Chondrites sp.
, Zoophycos sp., Helmithorhaphe sp., Ophiomorpha sp. y Skolitos sp. 2) Depósitos pelágicos-hemipelágicos, pelitas síliceas estratificadas depositadas por asentamiento pelágico cuando el ambiente turbidítico es nulo. 3) Depósitos de flujo turbulentos arenosos, conformados por areniscas litofeldespáticas con cemento calcáreo y ]]>
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Camacho et al. (2002) describe microscópicamente una muestra de la secuencia correspondiente a una arenisca media a gruesa, clasificada como grauwaca lítica, la cual presenta una matriz compuesta principalmente por óxidos de hierro con un porcentaje de 55%, un 25% de clastos líticos angulares, 12% de plagioclasa subangular, 8% de augita subangular y 1% de magnetita. ]]>
Unidad Carbonal: Lew (1985) la describe como una Formación que consiste en flujos de lodo grises intercalado con areniscas finas calcáreas estratificadas. David (2005) incluye la unidad Carbonal como parte de la Formación Bagaces y corresponde con flujos de lava dacítica a riolítica, cuya mayor característica es la ]]>
et al. (2002) indica que la unidad está formada por lavas dacíticas y en ocasiones se presenta en forma de pseudoflujos. La roca sana está compuesta de una matriz vítrea de color negro, a veces con pátinas de color morado, contiene fenocristales alargados de plagioclasa, son de color blanco cuando están poco alterados y de color verde cuando se meteorizan. Microscópicamente Camacho et al. (2002) clasifica la roca como dacita, con textura hipocristalina ]]>
Formación Bagaces: Fue descrita por Dóndoli (1950) como una toba gris, pero fue Dengo (1962) quien la definió como una unidad formal constituida por ignimbritas dacíticas y ]]>
Gillot
et al. (1994) la define como una plataforma de ignimbritas que consiste en una secuencia de depósitos de flujos piroclásticos y, en menor medida, flujos de lava intercalados y sedimentos de origen continental sobreyacidos por varios depósitos de flujos de pómez y roca densa equivalente. Chiesa et al. (1992) y Gillot et al. (1994) indican que su edad es de 8 a 16 Ma, es decir, en el rango Mioceno SuperiorPlioceno basados en una datación K-Ar.
Tanto en península de Nacascolo como hacia el este, la Formación Bagaces está representada por una secuencia de flujos piroclásticos y depósitos sedimentarios continentales, producto de varias facies o pulsos eruptivos desde la fuente que fueron descritos por Camacho et al. (2002) como unidades ]]>
Formación Montezuma: La ]]>
et al. (1960) y en Dengo (1962) se describe formalmente como una Formación constituida por areniscas, limonitas y conglomerados. Aguilar y Fischer (1986) describen 130 especies de moluscos presentes en la Formación y Chinchilla (1989) describe a detalle su geología. ]]>
Según Chinchilla (1989) la Formación presenta dos tipos de sedimentación distintos: litofacies de origen marino y litofacies de origen continental. Las facies de origen marino corresponden con limos brechosos, areniscas, conglomerados con fauna; las facies de origen continental son arenisca de media a fina bioturbada y conglomerados sin fauna. La sedimentación marina podría considerarse un ]]>
Camacho et al. (2002) describe tres facies: facie de arenisca media fosilífera, facie de arenisca media con laminación cruzada y facies rítmicas de areniscas y lutitas. La facie de arenisca media fosilífera presenta una textura de grano medio, ]]>
ophiomorpha en posición inclinada respecto a la laminación.
Se ]]>
Arenas Puerto Culebra: Corresponde ]]>
Coluvios: Texturalmente está compuesta por bloques subangulares de baja esfericidad de arenisca e ignimbritas con diámetros que oscilan entre 10 cm a 1 m en una matriz de suelo arenoso-arcilloso. Los contactos son bloque-matriz.
Depósitos aluviales y playas: Corresponde a los depósitos costeros constituidos por las arenas de playa, bermas y dunas formadas por la acción del viento en la zona posterior a algunas playas. Se ha identificado una duna en punta Cacique. También se incluyen los depósitos limosos asociados a zonas de ]]>
Consideraciones geológicas locales
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Dentro del área de estudio el Complejo de Nicoya presenta dos unidades geológicas constituidas por los Basaltos y el Intrusivo Potrero, descrito por primera vez realizando la separación de de ambas rocas por Denyer y Arias (1993). Los basaltos correlacionables con la unidad Matapalo (Denyer & Arias 1993), afloran en la zona sur, central y en la península de Nacascolo mientras que el Intrusivo Potrero aflora en la parte central del área de estudio y en punta Toneles.
La edad del Complejo de Nicoya ha sido determinada por distintos métodos tales como dataciones radiométricas, geoquímicas y bioestratigráficas, sin embargo la mayoría de autores concuerda en que oscila entre el Jurásico Inferior y el Cretácico Superior (Denyer & Baumgartner 2006). ]]>
Las rocas de composición basáltica son predominantemente masivas y se observan algunas estructuras en almohadilla en plataformas de abrasión en la península de Nacascolo. El color es verdoso a gris oscuro con una textura afanítica con fenocristales de olivino y fantasmas del mismo mineral, augitas y plagioclasas. Se observan óxidos de hierro y arenitización como producto de la alteración y ]]>
Los gabros se caracterizan por ser oscuros y masivos, con una textura fanerítica y de aspecto granular con minerales de plagioclasa y augitas. Posiblemente por su textura granular los productos de meteorización resultan en arenitización de la roca.
La Formación El Viejo está compuesta por calizas con radiolarios Malavassi (1961). En la base contiene amonites y foraminíferos dentro de una lutita (Schmidt-Effing 1974). La parte superior de la Formación presenta una caliza con rudistas como la fauna más representativa y fácil de identificar en el campo. ]]>
Los afloramientos de la Formación Descartes descritos en península de Nacascolo corresponden con una secuencia turbidítica con intercalaciones de lutitas y areniscas finas a medias, de colores crema y gris correlacionables con la Facie 4 descrita por Astorga (1987). La composición de las rocas varia de calcárea a volcaniclástica en función de los niveles o secciones de las intercalaciones. La ]]>
Las dacitas de la Unidad Carbonal forman estructuras en flor debido a ]]>
Estas estructuras son complejas y a lo largo de los afloramientos se pueden observar diferentes inclinaciones de las columnas así como sus líneas de flujo. En algunos sectores de la unidad se observan brechas con fragmentos dacitas y una matriz de líticos con mayor grado de fragmentación.
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En Península de Nacascolo se identificaron tres eventos de flujos piroclásticos y dos secuencias de areniscas volcaniclásticas empaquetada en la secuencia ignimbrítica asociado a la Formación Bagaces (Fig. 4). Partiendo de la base de dicha secuencia se describe: 1) Ignimbrita con textura ignimbrítica fluidal con fiames de obsidiana, fragmentos líticos no juveniles de lavas andesíticas, fragmentos líticos juveniles de andesitas, cristales de plagioclasa y piroxenos. Todos los elementos se encuentran en una matriz gris oscuro de ceniza. La roca se encuentra soldada, muy consolidada y sana con pátinas de meteorización menores a 1 mm de espesor. 2) Sobreyace a la ignimbrita ubicada en la base un ]]>
Las rocas de la Formación Montezuma corresponden a facies sedimentarias someras de conglomerados, limos y areniscas y, facies continentales que incluyen areniscas y lutitas con estratificación y laminaciones. En la matriz de las rocas se puede identificar diferentes especies de fauna tales como moluscos (Aguilar & Fischer 1986).
En el techo de la litoestratigrafía de la zona de Bahía Culebra afloran las rocas más jóvenes, vinculadas a procesos erosivos y de depositación eólica o aluvial. Muestra de ello son las arenas Puerto Culebra, coluvios compuestos por bloques angulares mayoritariamente de ignimbritas y los depósitos aluviales y costeros.
Agradecimientos
A los geólogos Percy Denyer, Daniel Murillo y Douglas Camacho por sus recomendaciones y consultas durante la elaboración de la investigación. Un agradecimiento especial a Andrey Villegas por la colaboración para traducir el texto del abstract. Referencias
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