TRANSGRESIÓN HOLOCÉNICA EN LA LAGUNA COSTERA ENFERMERÍA DE LA BAHÍA DE LA PAZ, B. C. S., MÉXICO

Trabajo recibido el 23 de febrero de 1983 y aceptado para su publicación el 7 de noviembre de 1983.

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

El Centro de Investigaciones Biológicas de Baja California Sur, A. C. (CIB), desde 1979 lleva a cabo un proyecto de ecología de manglares con carácter multidisciplinario que consiste en un estudio ecológico comparativo de las lagunas costeras de Enfermería y Balandra, y el canal de mareas Zacatecas, ubicadas en la Bahía de La Paz, B. C. S., figura 1.

El objetivo de este proyecto es evaluar los potenciales de uso futuro de estas áreas costeras, por tal motivo, se han efectuado estudios respecto a los parámetros físico-químicos de los cuerpos de agua, diversidad y abundancia de organismos bentónicos, variabilidad anual de fitoplancton y zooplancton, abundancia y diversidad de ictiofauna, avifauna y sedimentología superficial de las áreas lagunares, incluyendo el contorno de la vegetación de mangles.

Los 10,000 km de zona costera señalados por Cárdenas (1969), Yáñez-Arancibia (1975), Lank-ford (1977), que bordean los cuatro principales cuerpos de agua en México, Océano Pacífico, Golfo de México, Golfo de California y Mar Caribe, permiten apreciar la importancia que el litoral representa para el país como recurso costero.

Bravo-Núñez y Yáñez-Arancibia (1979) indican que el incipiente aprovechamiento de estos recursos costeros hace necesario el conocimiento integral de ecosistemas con el fin de evaluar en forma real y concreta el potencial pesquero del sistema. Bajo este enfoque han surgido trabajos relativamente integrales en las tres lagunas costeras más grandes de México, Laguna Madre en Tamaulipas, Laguna Tamiahua en Veracruz y Laguna de Términos en Campeche.

El ambiente físico de las zonas costeras tiene gran importancia en estudios ecológicos interdisciplinarios pues actúa como control principal de las asociaciones biológicas. En México han surgido numerosos estudios que describen el ambiente físico, de los cuales señalamos algunos efectuados en diferentes lugares del país: en Baja California, Emery et al. (1957); en Campeche, Yáñez (1963); en Veracruz, Cruz (1968); en Tamaulipas, Yáñez y Schlaepfer (1968); en Nayarit, Curray et al. (1967); en el Istmo de Tehuantepec, Carranza (1980); en Sinaloa, Phleger y Ayala (1969); Albaet al. (1979) y Ayala et al. (1980); en Baja California Sur, Phleger y Ewing (1962); Díaz (1980) y Llinaset al. (1980).

Otros estudios concernientes a zonas litorales desde el punto de vista histórico geológico han surgido, en los que se describen los cambios de las costas originados por el ascenso del nivel del mar durante el Cuaternario: Emery et al. (1957) ; Scholl (1964 y 1969); Phleger y Ewing (1962); Curray et al. (1967); Hodbay y Jackson (1979).

El presente trabajo está enfocado a describir la historia geológica de la Laguna Costera Enfermería en base a la información sedimentológica de 26 núcleos de material no consolidado extraídos en la periferia e interior de la cuenca, de una longitud promedio de 2.5 m. Se identificó un arrecife, una barrera" arenosa y cuatro estratos bien definidos.

El desarrollo del arrecife y su posterior sepultamiento por un estrato limo-arcilloso sugiere el efecto de la primera estabilización de la línea de costa ocurrida en los 4,750 años A. P. según Curray (1967).

Las unidades estratigráficas revelan una secuencia cíclica que está representada por la alterancia de dos estados ecológicos controlados por transgresiones y regresiones, el desarrollo de organismos de esqueleto calcáreo en diferentes etapas de evolución de la laguna ha sido impedido por procesos progradantes, los cuales han favorecido las implantaciones de manglar.

La estabilización de la línea de costa fue el inicio de un proceso progradante que evitó el crecimiento del arrecife, generó la formación de una barrera arenosa y propició la implantación de mangles; cuando el proceso dejó de tener efecto ocurrió una gran proliferación de organismos de esqueleto calcáreo y un coral estructuralmente laminado se introdujo intermitentemente hasta el interior de la cuenca. Este fenómeno sugiere la recuperación del ritmo normal de ascenso del mar durante el Holoceno.

Se estima que la implantación de vegetación de mangle actual fue propiciada por el actual periodo de estabilidad en los últimos 1 500 años en el cual el nivel relativo del mar ha permanecido invariable hasta nuestros días, Curray (1967).

La Laguna Enfermería es una cuenca de aproximadamente 79,000 m² de los cuales 30,000 están ocupados por vegetación de mangle. Se encuentra ubicada en el kilómetro 11 de la carretera La Paz-Pichilingue (Fig. 1). Su conexión con el mar se efectúa por un canal de mareas pequeño y somero, de 5 m de ancho situado en la parte norte de la cuenca.

El presente estudio fue realizado básicamente en la Laguna Enfermería, sin embargo, se efectuaron muestreos también en la Laguna Balandra para tener una correlación estratigráfica. La Laguna Enfermería se encuentra comprendida en el margen de una elevación estructural colocada al este del Valle de La Paz, que consiste en potentes estratos de tobas líticas de la Formación Comondú del Mioceno Superior, la cual se encuentra en contacto lateral en la parte este por un batolito Granítico del Mesozoico cuya altura máxima es de 1250 m sobre el nivel del mar (Fig. 1). Esta elevación topográfica desciende en forma brusca hacia la Bahía de La Paz y presenta cañones de hasta 100 m de profundidad que cortan a la Formación Comondú de este a oeste, las cuales constituyen lechos de arroyos que drenan importantes volúmenes de agua a la bahía durante las temporadas de lluvia.

El límite oeste del Valle de La Paz está representado principalmente por la Formación Comondú que constituye las últimas estribaciones de la Sierra de la Giganta, la cual pierde altura hasta desaparecer en el Istmo de la misma, Mina (1956).

La región de La Paz se ha clasificado climáticamente como un subtipo de la provincia del suroeste de la península, denominado por la clave Bw (h') hw (e) de acuerdo con el sistema Köppen modificado por García (1973).

Esta clave lo describe como un clima seco o desértico, cálido Con temperatura media anual mayor de 22ºC, con régimen de lluvias en verano y algo extremoso. Se localiza este clima, desde el nivel del mar hasta el pie de las sierras tanto del lado del Golfo de California como del lado del Océano Pacífico.

Fig. 1. Plano de localización del área de estudio y marco geológico.

Se elaboró un plano topográfico del contorno incluyendo batimetría que sirviera de base para idear la forma de representar la información derivada del muestreo.

Se colectaron 26 núcleos distribuidos por el cuerpo de agua y zona de vegetación de la laguna. Éstos fueron extraídos con un nucleador para lodos distribuido por Khalsico, Internacional, el cual consiste de tubos inoxidables unidos entre sí por coples, la penetración se lleva a cabo por golpeo utilizando una masa de acero guiada por un tubo corto también acoplado. El sedimento capturado se aloja normalmente en tubos de plástico que se encuentran dentro de los tubos inoxidables más anchos, aquí se produce una fricción entre sedimentos y plástico que compacta y destruye las estructuras primarias. Esta deficiencia técnica fue evitada en parte eliminando los tubos de plástico para evitar mayor fricción.

El diámetro del núcleo capturado fue de 4 cm y de longitud promedio de 2.5 m, siempre incluyendo una fracción aluvial de la Formación Comondú que constituye la parte basal de la cuenca.

Se elaboraron secciones columnares estratigráficas y un diagrama en bloque de la posición de los estratos. Cada estrato muestreado fue separado y fraccionado para los análisis texturales, siguiendo la técnica del tamizado para la fracción gruesa y por pipeta para la fracción fina según Royse (1970)

El material biogénico retenido en los tamices correspondientes a los diámetros -1 Ø y 1 Ø fue separado para su identificación, utilizando un microscopio estereoscópico y cuadrículas de cajas de Petri de 1 cm² para la determinación de porcentajes.

Descansando sobre la fracción aluvial de la Formación Comondú, se localiza un cuerpo arrecifal cuyo espesor se desconoce, se distribuye cubriendo la mitad norte de la laguna y está cubierto por los estratos no consolidados de textura limo-arcillosa que se describen en la figura 2.

Un estrato regresivo al que se le denominó como "B" presenta una marcada influencia continental y constituye un efecto progradante, su coloración es verdosa clara y en ocasiones presenta tonos rojizos, debido a la proximidad con el material aluvial en la mitad sur de la cuenca. El estrato B se compone en gran parte por material derivado, de un conglomerado y tobas líticas adyacentes a la cuenca. La textura general de este estrato es limo-arcillosa indicando que su depósito fue en un ambiente acuoso de baja energía, su espesor promedio es de 1.2 ± 0.58 m .

Una barrera arenosa formada en la porción noroeste de la laguna inició su desarrollo a la par de este estrato pues también se encuentra en contacto con el cuerpo coralino, según se muestra en la figura 3. La barrera presenta restos de organismos, principalmente los moluscosCerithidea mazatlánica y Cerithium stercusmuscarum.No fue posible lograr una información detallada sobre la configuración de la barrera dada la fuerte fricción que se produce entre la arena y el tubo del nucleador de golpeo, sin embargo, se infiere una orientación en dirección NESW y un espesor aproximado de 3 m.

La implantación pionera de mangle propiciada por la acreción de la barrera generó un estrato de coloración oscura denominado por la letra "C", se compone de ditritos de mangle (turba) y su espesor promedio es de 0.5 ± 0.4 m, el ostión de mangle (Ostrea spp.) fue el único organismo que se encontró asociado a este estrato. Esta unidad se encuentra en contacto lateral con la barrera y se distribuyó alrededor de la cuenca cubriendo todos los bordes de la misma presentando erosión o no depósito en las partes centrales (Fig. 4). Este estrato se correlaciona en composición sedimentológica con otro similar en la Laguna Balandra, el sedimento clástico es del tipo limo-arcilloso. Una considerable cantidad de moluscos proliferaron después de la destrucción de la población de mangle y generaron un estrato denominado "D" cuyo espesor promedio es de 0.7 ± 0.4 m. Esta unidad tiende a ser más arenosa en la parte cercana a la boca de la laguna mientras que el resto tiende a ser limo-arenoso y lodo-arenoso; las conchas de moluscos se distribuyen por toda la cuenca cubriéndola casi totalmente (Fig. 5).

Fig. 2. La secuencia estratigráfica muestra el desarrollo de una barrera arenosa que redujo la energía cinética del medio acuoso y favoreció la depositación de estratos limo-arcillosos; su crecimiento sobre un arrecife coralino implica un evento geológico causado por la estabilización de la línea de costa durante la transgresión holocénica.

Fig. 3. Diagrama en bloque que muestra las relaciones estratigráficas de las unidades en la parte oeste de la Laguna Enfermería.

Por orden de abundancia las conchas pertenecen a: Cerithidea mazatlánica, Cerithium stercusmuscarum, Acteocina smirna, Crucibulum spinosum, Hiponix hipponicidae, y Chione sp. También se encontraron restos de crustáceos. En Balandra no se encontró una predominancia de los génerosCerithidea y Cerithium, aquí abundan más:Tellina sp., Nassarius tiarula y Oliva spicata.

Asociado al estrato "D" se encuentra una capa de coral estructuralmente laminado que se extendió casi por toda la cuenca, su espesor promedio es de 0.4 ± 0.3 m y en algunos lugares casi aflora en la superficie, constituye la unidad señalada como A2 (Figs. 2y 3).

En la actualidad un estrato similar a "C" producido por la actual franja de mangle cubre casi toda la cuenca, fue denominado como E y presenta un espesor promedio de 0.5 ± 0.2 m, no existen restos de organismos asociados a este estrato. Poblaciones actuales de mangles se distribuyen en puntos aislados de la parte sur de la Bahía de La Paz incluyendo la Isla Espíritu Santo.

Fig. 4. La distribución del estrato C. indica las áreas donde los mangles se desarrollaron. El diagrama ternario basado en la nomenclatura de Folk señala las condiciones de baja energía que prevalecieron durante la implantación de la vegetación. Las estaciones de muestreo están representadas por los puntos negros.

Fig. 5. Se muestra la distribución de los organismos de conchas calcáreas, los cuales proliferaron en sedimentos arenosos y limo-arcillosos, principalmente los géneros Cerithidea y Cerithium, según se muestra en el diagrama ternario. Las estaciones de muestreo están señaladas por puntos negros.

El patrón de distribución de la vegetación actual indica que la primera implantación de mangles fue en la parte cercana a la boca de la laguna y en los bordes de los canales actuales que conectan el cuerpo lagunar con la bahía, formando una barrera orgánica similar al tipo IV-B según Lankford (1977).

Las mediciones de carbonato de calcio a lo largo de los núcleos han presentado menor porcentaje en los estratos que deben su origen a procesos progradantes (E, C y B), a excepción de la barrera arenosa.

En los estratos transgresivos (A₁, A₂ y D) el de carbonato de calcio se incrementa, Fig. 6.

La transgresión marina del Holoceno iniciada en los 18,000 años A. P. (Lankford, 1977) ha tenido un ascenso relativamente rápido, el mar se introdujo al continente invadiendo cuencas y lechos de arroyos dando lugar a la configuración moderna de los litorales, la velocidad de ascenso procedió más rápidamente que el aporte sedimentario y fue la causa más probable de que un arrecife coralino se desarrollara en la parte basal de la cuenca.

En las costas del Golfo de California se han reportado diversas especies de coral cuya edad varía del Pleistoceno al Reciente, 17 de las cuales corresponden en latitud a la zona de estudio, Squires (1959).

El desarrollo del arrecife coralino se vio bruscamente detenido cuando el movimiento. ascendente del nivel del mar se detuvo, el aporte sedimentario fue mayor que los cambios de nivel y la costa inició un periodo de progradación. En la Laguna Costera Enfermería se inició la formación de una barrera arenosa que disminuyó el grado de comunicación con la bahía y se atenuó así la energía de oleaje, bajo estas condiciones progradantes se generó también el estrato "B". El gran aporte de sedimento fue asolvando la pequeña cuenca, el efecto progradante no llegó a desplazar la línea de costa, sin embargo, la gran cantidad de material terrígeno depositado impidió el desarrollo de organismos que viven adheridos al sustrato.

Fig. 6. Porcentaje de carbonato en la porción sur de la Laguna Enfermería (ver figura 3 para localización de estaciones de muestreo). La línea punteada que separa la Unidad A1 indica la finalización de una etapa transgresiva del Holoceno, y la línea continua que separa las unidades B y C señala la finalización de una etapa de progradación de costa. Obsérvese la alternancia de las etapas a lo largo de los estratos. Los porcentajes menores de carbonato corresponden a etapas de progradación.

El alto suministro de material terrígeno favoreció el desarrollo del mangle el cual debió haber tenido un desplazamiento lateral a partir de comunidades aisladas, al iniciarse el periodo de regresión.

La población se distribuyó alrededor de la cuenca en las porciones más someras, esa dispersión aunada a la estrechez de la boca de la laguna propiciaron la formación de un amplio canal sobre el cual no se implantó vegetación (Fig. 4).

La destrucción de esta franja de mangles se produjo probablemente por un efecto transgresivo propiciando el desarrollo de comunidades de organismos y el crecimiento de un horizonte coralino que creció casi hasta el fondo de la cuenca. En proximidad a la barrera existen afloramientos de este coral cubierto en ocasiones por una capa delgada de arena, indicando que el nivel del mar fue muy similar al actual cuando se generó este coral.

Al finalizar la transgresión se inicia una progradación de la costa seguida del arribo de la actual franja de mangle, la zona litoral actual se encuentra a 50 m aproximadamente de la barrera arenosa.

Las diferencias climáticas y el carácter tectónico en diferentes regiones, determinan el efecto que produce el cambio de nivel del mar en las costas. Las playas de la parte occidental del macizo continental se caracterizan por su gran extensión. En la llanura costera de los estados de Sonora, Sinaloa y Nayarit, las lagunas costeras son una característica dominante (Ayala-Castañares, et al., 1980) y se encuentran asociadas a sistemas deltáicos. A diferencia de la costa oriental de Baja California Sur, las playas asociadas a deltas no existen debido al bajo régimen de lluvias, y las planicies costeras son muy angostas.

En consecuencia, el aporte de sedimentos a la costa peninsular del golfo es más escaso que el proporcionado a la costa occidental del macizo continental. Ésta ha sido una de las principales causas de que los efectos de transgresión y regresión del Holoceno en los últimos 5,000 años se encuentren poco definidos en la Bahía de La Paz, sin embargo, se encontraron cuatro etapas evolutivas durante la historia del Cuaternario en la Laguna Costera de Enfermería (Tabla 1).

Es importante señalar que la transgresión holocénica en su última etapa (5000 A. P.) viene acompañada por eventos de progradación que han causado avances o retrocesos en la línea de costa, lo cual no indica que el nivel del mar haya descendido, sino que la velocidad de depósito ha excedido a la velocidad de ascenso del nivel del mar.

RECONSTRUCCIÓN DE EVENTOS GEOLÓGICOS A PARTIR DE LA ESTRATIGRAFÍA DE LA LAGUNA DE ENFERMERÍA

El aspecto tectónico durante la historia del Holoceno no ha tenido importante repercusión en los procesos de transgresión y regresión en los últimos 18,000 años. Algunos autores han estimado que el ensanchamiento general del Golfo de California a partir de su centro de dispersión es de 30 mm por año durante 4 millones de años, Ortlieb (1977), y los movimientos verticales, que tienen una implicación más directa en los cambios relativos del nivel del mar es de 20 o 30 mm/1000 años entre las costas este y oeste del Golfo de California, Ortlieb (1977).

La causa probable de la progradación de la costa de Nayarit ha sido propuesta por Curray,et al. (1967), indicando que el ascenso del mar desde los 4750 años A. P. ha tenido interrupciones intermitentes representadas por discordancias debido a que los efectos de la depositación excedieron a los efectos de cambio del nivel marino.

El desarrollo de un estrato en etapa regresiva denominado como "B" que truncó el crecimiento de un arrecife coralino que creció durante una parte de la transgresión holocénica, en un evento que puede ser análogo al periodo regresivo iniciado a los 4750 años A. P., cuando este evento tuvo efecto, el nivel del mar se encontraba de –3 a –4 m de su posición actual. En la Laguna Costera de Enfermería, el estrato regresivo "B" se depositó a los –4 m de profundidad (Fig. 6). La formación de una barrera arenosa en la Laguna Enfermería durante esta etapa sugiere una estabilización en el ascenso del nivel del mar.

Muchas barreras de lagunas se formaron cuando el nivel del mar detuvo su ascenso, Phleger (1969) señaló que las evidencias más recientes indican que el nivel del mar estuvo muy cerca del presente nivel hace aproximadamente 2,000 años A. P., y a partir de este tiempo las barreras de lagunas han progradado en áreas donde hay suficiente suministro, de arena.

Curray et al. (1967) indicó que cuando el ascenso del nivel del mar disminuyó la transgresión en las costas de Nayarit fue localmente balanceada por depositación de arena a lo largo de la línea de costa entre los 3,600 y 4,750 años A. P. causando una regresión depositacional o progradación de la línea de costa. Este suceso tuvo implicación global y ha sido catalogado por Lankford (1977) como el tercero y último evento importante de la historia del nivel del mar durante el Cuaternario Tardío. Señala además, que la transgresión disminuyó hace cerca de 5,000 años A. P. cuando el nivel del mar se encontraba entre -3 a -4 m. Se iniciaron procesos de construcción de barreras que llegaron a encerrar porciones someras en el interior de la plataforma, marcándose el inicio de la regresión holocénica.

En la Laguna Enfermería se ha observado que el efecto en la proporción de aporte y velocidad de cambio del nivel marino, ha determinado la presencia o ausencia de las poblaciones de mangle y de coral en la laguna, el desarrollo de vegetación de mangle se produjo sobre sedimentos transgresivos pues requieren de un suministro de sedimento que fijan en sus raíces para asegurar la implantación de nuevas plántulas. La muerte de la población pionera de mangle puede ser atribuida a un incremento en la velocidad de ascenso del mar o a una sensible baja en el aporte sedimentario, lo cual permitiría que se iniciara la implantación y proliferaran los organismos bentónicos tal como está representado en el estrato "D". Scholl (1969) señala la existencia de un miembro fibroso (turba) cuya base, medida con una datación por radiocarbono fue de 3,300 años A. P. y la profundidad del agua de mar alcanzada durante una continuación de la transgresión marina destruyó porciones de vegetación de mangle que formaron esta unidad fibrosa.

La posibilidad de que los organismos bentónicos del Estrato "D" hayan sido transportados al interior de la Laguna Enfermería se descarta, por el hecho de que se encuentran incluidos en un estrato limo-arcilloso producido por condiciones de baja energía, desde .02 a 1 cm/seg (energía cinética del medio que favorece el depósito), según extrapolaciones hechas en el Diagrama de Hjulstrom, Díaz et al.(1981).

Los organismos más importantes según su abundancia pertenecen a los Géneros Cerithidea y Cerithium, los cuales se han registrado en grandes cantidades en el Golfo de California y están asociadas a sustratos limosos de intermarea Keen (1971).

La posición estratigráfica del coral en forma laminada se encuentra en algunos puntos de la laguna a escasos centímetros del actual nivel del mar, lo cual sugiere que a partir de la formación de esta unidad el nivel marino ha permanecido estático, análogamente en las costas de Nayarit y en la Laguna Ojo de Liebre en Baja California Sur se ha inferido que el nivel del mar en los últimos 1,500 a 2,000 años A. P. ha permanecido a un nivel casi invariable, Curray et al. (1967) y Phleger (1969).

En base a lo anteriormente expuesto, se detectaron procesos alternados de disminución y aumento en la relación de la velocidad de ascenso del nivel del mar y el aporte sedimentario. Cuando la velocidad de ascenso fue más importante que la depositación permitió el desarrollo del coral y eliminó al mangle; cuando fue menor, perecieron las colonias de coral y los manglares se desarrollaron.

No se detectaron movimientos en la línea de costa como señal directa de estabilización, sin embargo, su efecto fue palpable con la incursión excesiva de sedimentos al interior de la cuenca, los cuales influyeron notablemente en la vida y muerte de organismos que viven asociados al sustrato.

A pesar de las diferencias climáticas y fisiográficas de la parte oeste del macizo continental y de la Península de la Florida existe analogía con los eventos generados a través de la historia geológica de la Laguna Costera Enfermería. La Tabla 1 resume los eventos ocurridos a través de la formación de la laguna.

A Félix Córdoba Alva, Director del Centro de Investigaciones Biológicas de Baja California Sur, A. C. por las facilidades otorgadas de equipo, laboratorio y lo relacionado en la ejecución del presente estudio; a Rodolfo Cruz, Eduardo Rosales, Leslie Sirkin y Cuauhtémoc Güemez, por sus observaciones y corrección del manuscrito; a Edgar Amador, Jorge Llinas y Renato Mendoza por su colaboración en la identificación de organismos bentónicos; a Javier Gaytán, José Pérez, César Estavillo y Fermín Reygadas por su apoyo en la aportación de literatura relacionada al tema; a María Gómez Medina y Leticia González por su ayuda mecanográfica.

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