William Guillermo Carantón Mateus*, Julián Fernando Garrido Chisacá*, Ana Ibis Despaigne Díaz**
Foto: Javier de la Cuadra
La Sierra Nevada de Santa Marta (SNSM), es un macizo triangular ubicado a lo largo del límite sur de la placa del Caribe y constituye una de las zonas geológicamente más complejas en los Andes del Norte (Figura 1). En cuanto a la SNSM existen aspectos intrigantes como su aislamiento de la cadena Andina y su considerable elevación, con cimas nevadas que alcanzan los 5775 msnm, que yacen apenas a 40 km de la costa, y que configuran el relieve costero más alto del planeta [1]. Otros aspectos como su excepcional biodiversidad y su gran variedad de ecosistemas son factores que se encuentran ligados intrínsecamente a las características geológicas que componen la SNSM [2]. Así mismo, la Sierra es la cuna de los Tayrona, una civilización indígena que existió en el Caribe y de la cual, aún viven allí los descendientes de esa cultura, con alrededor de 70.000 indígenas de las etnias Kogui, Arhuaco, Kankuamo y Wiwa que han llamado a este lugar “el corazón” del mundo [3].
Primeros exploradores y trabajos previos
El afán de comprender el origen de esta zona montañosa, su elevación y su carácter aislado de las cadenas andinas, despertó gran curiosidad y estimuló algunos esfuerzos investigativos durante el siglo XIX, cierta cantidad de investigaciones científicas durante el siglo XX y nuevos trabajos exploratorios a comienzos de este siglo [1].
Figura 1.a. Imagen satelital del norte de Colombia, el recuadro en blanco define el macizo triangular Sierra Nevada de Santa Marta (SNSM). Imagen generada a partir de ArcGis.
Figura 1.b. Mapa de las Provincias Geotectónicas que configuran la SNSM. Modificado de [17].
Interpretaciones y algunas observaciones elaboradas durante el siglo XIX, sobre las características geológicas y tectónicas de la Sierra Nevada de Santa Marta (conocida en aquellos tiempos como Sierra Tayrona) [1], se encuentran en textos poco conocidos de Tomás Joaquín Acosta Pérez (1800-1852)1 y Jorge Enrique Isaacs Ferrer (1837-1895)2, dos personajes que han tenido un reconocimiento dentro de la historiografía colombiana.
No obstante, el estudio de la SNSM no se limitó allí. Durante el siguiente siglo, en la década de los 50´s, los intentos por revelar la estructura de la Sierra Nevada de Santa Marta, condujeron a que prolíferos viajeros conocidos en la comunidad geológica internacional como el geólogo suizo Augusto Gansser (1955) [4], emprendieran las primeras expediciones independientes a lo largo y ancho de la Sierra, dichas observaciones quedarían consignadas en un artículo publicado en una revista suiza, justo antes de dedicar su vida a la comprensión de las cadenas montañosas Alpina e Himalaya [1]. Este trabajo, fue una de las primeras aproximaciones al estudio de las rocas que conforman este lugar, generando uno de los primeros mapas geológicos.
Figura 2.a. Contexto geológico regional para el norte de Colombia que muestra las principales cuencas sedimentarias y unidades metamórficas involucradas. Modificado de [29].
Figura 2.b. Movimientos rotacionales para la SNSM desde el Eoceno tardío. Adaptado y modificado de [24]
Años más tarde, como parte del Inventario Minero Nacional, un programa cooperativo direccionado por el Ministerio de Minas y Petróleo de la República de Colombia y la Agencia Americana para el Desarrollo Internacional (U.S. Agency for International Development) tendrían como propósito exclusivo descubrir y evaluar el potencial económico de recursos minerales para la SNSM. Un grupo de exploradores bajo la dirección de Charles Tschanz y Jaime Cruz [5] crearían el primer inventario de la geología en la SNSM, inventario al que se incluirían dataciones, que permitirían conocer las edades de algunas rocas de las provincias de este macizo. De esta forma, para 1969 se entrega finalizado el mapa unificado de la geología en la Sierra Nevada de Santa Marta a escala 1: 150,000 (Figura 4).
Paralelamente, en el año 1970 Barry Le Doolan [6] incluiría la descripción de las unidades litológicas, su estructura y evolución metamórfica de las rocas que afloran a lo largo de la bahía de Santa Marta y que a su vez conforman la provincia más septentrional de la SNSM. Su plan de estudio consideraba reconocer los principales eventos que pudieron afectar a los esquistos (una serie de rocas sometidas a presiones que oscilan entre los (4-8 Kbares) y temperaturas intermedias entre los (300-500 °C)) llevándolos hasta sus configuraciones actuales.
Gradualmente otros autores [7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][32], abarcarían con mayor severidad el mapeo detallado, la adquisición de datos y el muestreo de rocas, basándose en los fundamentos proporcionados por Tschanz et al. (1974) [17]. Estos trabajos describirían las implicaciones paleogeográficas de la SNSM y su evolución tectónica dentro de la geología colombiana y del Caribe.
Una mirada geológica a la Sierra Nevada
Tres provincias geológicas constituyen la SNSM. En su mayoría estas provincias se encuentran conformadas por rocas metamórficas que han sido intruidas por cuerpos magmáticos. Pese a que las tres provincias presentan esta característica en común difieren entre sí por rasgos composicionales, estructurales y cronológicos que permiten su clasificación. Dos de ellas: Sierra Nevada (iii) y Sevilla (ii), están correlacionadas con unidades expuestas en la Cordillera Central, que han llevado a sugerir una estrecha relación en el pasado con esta cadena montañosa [18][17] (Figura 1). La Provincia Sierra Nevada (iii) está compuesta por un basamento de rocas metamórficas de alto grado (Granulitas), que han sido reportadas con edades Pre-Cámbricas (edades que oscilan entre los 1200-700 Ma), dichas rocas se encuentran intruidas por cuerpos magmáticos del Jurásico (edades ~ 170 Ma). [17][13] [11][5](Figura 1).
Conjuntamente, la provincia Sevilla (ii), se encuentra separada por el lineamiento del mismo nombre que la diferencia de la provincia más antigua (Sierra Nevada). Rocas metamórficas paleozoicas intruidas por granitos del Pérmico y Triásico tardío constituyen esta segunda provincia. Sumado a esto, la provincia de Santa Marta (i), se sitúa en la esquina noroeste de la Sierra. Formada a su vez, por rocas metamórficas de bajo grado del Cretáceo Superior intruidas por los primeros granitos del Paleógeno (el Batolito de Santa Martha), que evidencian la colisión inicial de la meseta del Caribe y el arco intraoceánico, junto al inicio de la subducción de la placa tectónica del Caribe debajo de la placa Sudamericana [9][10]. Dada su antigüedad, inicialmente se pensó que las granulitas de la Provincia Sierra Nevada (iii) representaban un fragmento del margen noroccidental de escudo Guyanés que fue desprendido del Cratón Suramericano [5] a través de procesos tectónicos durante el Proterozoico tardío (1000- 541 Ma) (Figura 5).
Sin embargo, estudios posteriores [19][20] han permitido establecer que estas rocas tan antiguas estuvieron asociadas a eventos de edad de la Orogenia Grenvilliana (~1300- 950 Ma) [21] [13]. Estructuralmente, este macizo rocoso se encuentra limitado por la falla Santa Marta-Bucaramanga al suroeste y la falla de Oca hacia el norte (Figura 2); su forma de triangular y su elevación característica son producto de la interacción entre las placas del Caribe y Suramérica, además del control ejercido las mencionadas fallas regionales que limitan a la Sierra [22] (Figura 3).
Incógnitas que aún persisten sobre la Sierra Nevada de Santa Marta
La evolución tectónica de este macizo no solo está ligada al Caribe, sino que también guarda un vínculo estrecho con la cordillera central. Este vínculo está definido por la correlación litológica y cronológica de las rocas presentes en el complejo Cajamarca (Cordillera Central) y la provincia de Sevilla (ii) (SNSM) [23][20] (Figura 1 y 2). La incógnita sobre la continuidad de la Sierra Nevada y su relación con los Andes Colombianos fue explorada por Hermann Duque-Caro (1979) [18], quien dentro de sus interpretaciones geológicas propone una serie de desplazamientos que llevaron a este macizo rocoso a una posición próxima a la actual.
Esta separación ha sido asociada a movimientos rotacionales producidas por la convergencia oblicua de la placa del Caribe respecto al continente suramericano, que simultáneamente dieron origen a las cuencas sedimentarias del valle inferior del Magdalena y al acortamiento de la cuenca de Cesar-Ranchería [24][7] (Figura 2).
Contar con una prominente topografía y un clima tropical húmedo permiten suponer tasas de erosión rápidas en el pasado reciente para la SNSM. Sin embargo, esta suposición resulta incorrecta cuando se compara con datos termocronológicos disponibles [33]. Dichos datos revelan que las erosiones de los cerca de 5 km superficiales de la SNSM habrían ocurrido en escalas de tiempo muy inferiores a las que se creerían (tan solo decenas de millones de años), con velocidades menores para un relieve accidentado como el que goza la SNSM, en una área tropical y cercano a un borde destructivo de placascomo la costa caribeña. De manera sus historias de levantamientos verticales habrían ocurrido durante el Oligoceno (35-24 Ma) y el Mioceno (15-10 Ma) de acuerdo a datos termocronológicos de la zona [10].
No obstante, modelos termo-cinemáticos tridimensionales [33] sugieren que al menos el 50 % del relieve de este macizo rocoso se formó antes de 15 Ma. Dicho crecimiento topográfico, en gran medida es justificado por la ausencia de edades jóvenes de exhumación. Pese a los diversos estudios geocronológicas realizados en las distintas unidades litológicas de este macizo, aún hay incertidumbres sobre la edad exacta de estas rocas.
Figura 3. Evolución tectónica del Caribe. Modificado de [30].
El análisis de la evolución tectónica del caribe sugiere que su historia de levantamientos durante el Cenozoico estaría determinada por los cambios en las variables de convergencia de placas (velocidad y dirección de convergencia), relacionados con la subducción de la placa del Caribe bajo Suramérica [10] (Figura 3).
Dichos eventos han sido correlacionados en otras áreas andinas y circun-caribeñas las cuales reflejan las principales configuraciones tectónicas de las placas durante el Cenozoico. [10] [25][26][27].
Figura 4. Mapa geológico de la SNSM elaborado por [5].
La incógnita de como la Sierra Nevada de Santa Marta representa el relieve más prominente junto al mar sigue vigente. De acuerdo a los mapas de la anomalia total de Bouguer, mapas que de forma indirecta pueden ofrecer la distribución de estructuras y grandes cuerpos rocosos existentes en la corteza por debajo del geoide [28], indican valores positivos para este macizo (Figura 6). Una de las razones que puede explicar dichos valores es el empobrecimiento progresivo de la corteza continental como consecuencia de la ausencia de una raíz cortical [27]. Algunos aseguran que esta raíz existió en un momento y con el tiempo su densidad incremento con la profundidad (siendo un poco más fría que la del manto de la tierra) desprendiéndose de la corteza inferior, creando esta inestabilidad isostática.
Conclusiones
La SNSM constituye uno de las historias geológicas más complejas de los Andes del norte. Las edades y variantes litologías en sus provincias geotectónicas son el resultado de interacciones entre pretéritas placas y la actual configuración del Caribe.
Los recientes estudios consideran que la continuidad entre la Sierra Nevada de Santa Marta y las cordilleras andinas (Cordillera Central) habría ocurrido hace unos 50 millones de años. La evidencia surge a través de la comparación entre las unidades litológicas y el análisis de datos paleomagnéticos que demuestran una traslación hasta su posición actual.
La apertura y desarrollo de las cuencas sedimentarias del Cenozoico (Cuenca inferior del Magdalena) surge tras los movimientos rotacionales de la antigua conexión con la Cordillera Central. Dicho desplazamiento parece estar también asociado al acortamiento de la cuenca de Cesar-Ranchería.
El proceso de levantamiento topográfico del macizo montañoso parece haber ocurrido durante el resto del Cenozoico (desde hace 50 millones de años en adelante). Por lo tanto, su descompensación isostática constituye uno de los mayores enigmas, esta descompensación probablemente se encuentre relacionada con la ausencia de una raíz cortical, proceso que está soportado por una anomalía positiva de Bouger a lo largo y ancho del macizo.
La procedencia de las rocas más antiguas que componen este macizo rocoso son las evidencias de los procesos tectónicos a lo largo del tiempo geológico, iniciando desde el proterozoico con el registro de la orogenia Grenvilliana (1350-750 M.a ), hasta el presenta.
La Sierra Nevada de Santa Marta tiene elevaciones promedio de 4 km, sin embargo, las tasas de erosión son más lentas que las propuestas para relieves abruptos como este, en climas tropicales.
Debido a las limitaciones logísticas para acceder a numerosas partes de la SNSM, la cobertura de dataciones en esta zona ha dificultado durante años su estudio e interpretación. Por esta razón, emplear la mejor técnica de datación sobre minerales presentes en cada una de las fases de deformación, ayudaría a determinar las edades de cada uno de los procesos tectónicos que intervinieron en la formación de este macizo rocoso. Así mismo esto reduciría las presentes incertidumbres en las edades de estas rocas.
En base a las características geológicas anteriormente expuestas se puede decir que la SNSM es un eje central dentro de la historia geológica del margen noroccidental colombiano y del Caribe, ya que en esta se guardan las evidencias de dichos procesos geológicos. Por lo tanto, es válido definir a este macizo como un laboratorio por explorar, el cual permitirá entender a mayor detalle las dinámicas evolutivas de los Andes del norte y el Caribe.
Figura 5. Mapa regional del norte de Suramérica que muestra la configuración de la cordillera de los Andes, la SNSM y el límite del escudo Guyanés. Modificado de [31].
Glosario
- Macizo: Masa montañosa proveniente de la corteza continental, la cual se halla delimitada por fallas o fracturas que le permiten retener su estructura interna al ser desplazada en su totalidad.
- Unidades litológicas: Cuerpo rocoso con características mineralógicas y estructurales homogéneas.
- Evolución metamórfica: Procesos tectónicos o eventos intrusivos que alteran la composición y estructura de una roca a lo largo de su ciclo en función de las condiciones de presión y temperatura a las que esta es sometida.
- Cuerpos magmáticos intrusivos: Cuerpos ígneos que cristalizan en la corteza continental producto del emplazamiento de magma fundido bajo la superficie.
- Cratón: Masa continental de edades arcaicas (1400-4200 Ma) que conforma las zona más basal y estable de un continente. Este no puede ser deformado o fragmentado debido al alto grado de cohesión y compactación de las rocas que lo componen.
- Orogenia Grenvilliana: Proceso formación de cadenas montañosas durante el Mesoproterozioco (~1200 Ma), asociado a la creación del supercontinente de Rodinia (que reunía gran parte de la tierra emergida del planeta) a causa de colisiones continentales.
- Compensación Isostática: Punto de equilibrio generado entre la interacción del manto superior y la corteza continental en función de sus respectivas densidades y los esfuerzos que se ejercen y actúan entre sí.
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*Estudiantes de pregrado en Geociencias, Universidad de los Andes.
** Profesora asociada al departamento de Geociencias, Universidad de los Andes.
