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Introducción
El Cinturón Plegado de San Jacinto (CPSJ) presenta una evolución geológica que es producto de la interacción de las placas Caribe y sudamericana a lo largo del Cenozoico (Duque-Caro, 1968, 1972a, 1972b; Caro y Spratt, 2003; Cediel et al., 2003; Guzmán et al., 2004; Mora-Bohórquez et al., 2020; González et al., 2023). Por tal motivo, el marco litoestratigráfico del CPSJ, y en particular el segmento que abarca el Paleoceno tardío-Oligoceno, comprende una sucesión sedimentaria heterolítica, con significativos cambios faciales de sus unidades geológicas, y presenta controles tectónicos en algunos de sus segmentos (Guzmán et al., 2004; Mora-Bohórquez et al., 2020; Silva-Tamayo et al., 2020). Esto ha causado que un control cronoestratigráfico por medio de la bioestratigrafía (e. g., foraminíferos, palinomorfos) y la definición de modelos paleoambientales robustos en estas unidades sean recomendables para entender la distribución espacial y temporal de las sucesiones sedimentarias del Paleógeno en el CPSJ.
El marco litoestratigráfico general del CPSJ muestra que tras la sedimentación marina del Cretácico Superior (Formación Cansona), se depositó una potente secuencia sedimentaria del Cenozoico, mayoritariamente detrítica, con limitados intervalos calcáreos bioclásticos que comprenden edades entre el Eoceno, el Oligoceno-Mioceno y el Plioceno-Pleistoceno (Duque-Caro, 1972a, 1972b; GEOTEC, 2003; Guzmán et al., 2004; Silva-Tamayo et al., 2020; Salazar-Ortiz et al., 2020a, 2020b). Dentro de estos intervalos calcáreos destacan los presentes en las unidades del Eoceno (formaciones Chengue, Toluviejo, Arroyo de Piedra), ya que al igual que en otros cuerpos sedimentarios de la región Caribe y el Golfo de México, sus componentes biogénicos mayoritarios fueron los macroforaminíferos (large benthic foraminifera, LBF) y las algas calcáreas, en vez de las estructuras coralinas que suelen dominar las plataformas carbonatadas tropicales desde el Mioceno (Butterlin, 1988; Silva-Tamayo et al., 2020; Mitchell et al., 2022). Esta particularidad ha sido relacionada con las condiciones hipercálidas que caracterizaron el Eoceno, asociadas con unas mayores tasas de meteorización continental, eutrofización de las zonas costeras y un mayor contenido de pCO2 atmosférico (Zamagni et al., 2012; Norris et al., 2013).
La Formación Toluviejo, la cual aflora a lo largo de la parte central y sur del CPSJ (Figura 1), consiste principalmente de una sucesión de calizas con abundantes macroforaminíferos (géneros Lepidocyclina, Nummulites, entre otros), rodolitos de algas rojas, oncolitos y fragmentos de invertebrados (equinodermos y moluscos), depositados en condiciones de plataforma interna. En algunas secciones también se han reportado areniscas líticas de grano medio a fino, areniscas glauconíticas ricas en carbonatos, margas y lodos grisáceos (Guzmán etal., 2004). Basados en el contenido fósil (principalmente foraminíferos) se ha sugerido una edad de Eoceno medio a tardío (Luteciano-Priaboniano) para dicha unidad, que se complementa con análisis micropaleontológicos (foraminíferos planctónicos, nanofósiles calcáreos, palinomorfos) en los niveles lodosos interdigitados (Duque-Caro, 1975; Guzmán et al., 2004; Alfonso et al., 2009; Bermúdez et al., 2009).
Teniendo en cuenta los ambientes de plataforma en los que se depositaron los sedimentos de la hoy Formación Toluviejo, y unidades coetáneas como las formaciones Chengue o Arroyo de Piedra, los estudios petrológicos permiten evaluar aspectos como: 1) el modelo deposicional de los carbonatos por medio de la definición de petrofacies y 2) la composición faunística (macroforaminíferos) de los bioclastos dominantes en la sucesión sedimentaria, teniendo en cuenta esquemas bioestratigráficos recientemente propuestos para la región Caribe (Mitchell et al., 2022). Igualmente, dichas interpretaciones pueden verse robustecidas con una valoración geoquímica de las secciones estudiadas. Relaciones entre elementos como Fe/Ca, Sr/Ba, Cu/Al, V/Al han sido propuestas para evaluar aspectos como el aporte de terrígenos, la paleosalinidad en el ambiente de depósito o las condiciones de oxigenación en el substrato (e. g.,Kujau et al., 2010; Govin et al., 2012; Wei y Algeo, 2020; Dummann et al., 2021; Yelwa et al., 2022).
El presente trabajo busca aportar al conocimiento de 1) la bioestratigrafía de la Formación Toluviejo, tomando como base el registro de los macroforaminíferos presentes en la sección estudiada (cantera El Hueso, Córdoba; Figura 1), y 2) mejorar el conocimiento de los ambientes deposicionales del Eoceno en el CPSJ, mediante la definición de petrofacies, la caracterización geoquímica de las rocas estudiadas en nuestra sección y su comparación con estudios previos en otras secciones de la Formación Toluviejo y de unidades coetáneas en el área (e. g.,Guzmán et al., 2004; Salazar-Ortiz et al., 2020a, 2020b).
Figura 1 Localización del área de estudio y distribución de la sucesión del Paleógeno tardío (Formación Toluviejo y unidades coetáneas) en el Cinturón Plegado de San Jacinto. Secciones con reportes recientes de macroforaminíferos (Bermúdez et al., 2009; Salazar-Ortiz et al., 2020a).
Geología regional y sección de estudio
La sucesión sedimentaria del CPSJ fue depositada sobre el basamento oceánico del Cretáceo, asociado a la placa del Caribe (Duque-Caro, 1984; Cardona et al., 2012). Posteriormente, el CPSJ se configuró como un antiguo prisma de acreción asociado a la convergencia de las placas Caribe y Sudamericana desde el Cretácico Superior (Mora-Bohórquez et al, 2017), y fue exhumado en diferentes episodios de contracción, que dio lugar al cinturón plegado actual. El Eoceno en el CPSJ está integrado por las unidades San Cayetano (Eoceno inferior), Chengue-Toluviejo y unidades equivalentes (Eoceno medio) y San Jacinto (Eoceno superior, Figura 2).
La sección de El Hueso se encuentra en la cantera del mismo nombre, en inmediaciones del municipio de San Antero (Córdoba; 9°19.58'N, 75°39.33'W), al sur del CPSJ (Figura 1). La cantera, descrita previamente por Raigosa (2018), comprende una sucesión sedimentaria de unos 150 m de roca expuesta, donde fueron descritos como parte de la Formación Toluviejo los primeros 68 m de la sección. Sin embargo, aunque Raigosa (2018) menciona que la sección de la Formación Toluviejo descansa en un contacto disconforme sobre la Formación San Cayetano (Paleoceno-Eoceno) y es paraconforme con la Formación El Floral (Oligoceno), la columna descrita por dicho autor no describe esas unidades.
Figura 2 Esquema estratigráfico del Paleógeno en área de estudio mostrando las variaciones litológicas y de nomenclatura en el centro y norte del Cinturón Plegado de San Jacinto. Modificado de Salazar-Ortiz et al. (2020a). Columna estratigráfica generalizada del área de estudio. Información basada en los reportes de Guzmán et al. (2004) y Raigosa (2018).
Regionalmente, aunque la Formación Toluviejo no presenta aún una sección tipo, se ha propuesto que la unidad reposa de forma discordante sobre la Formación San Cayetano, mientras que su contacto superior es paraconforme con la Formación Maco (Anticlinal de Chalán) y la Formación El Carmen (Guzmán et al., 2004). La Figura 2 ilustra una columna generalizada de la Formación Toluviejo para la zona de estudio.
La Formación Toluviejo suele ser correlacionada estratigráfica y ambientalmente con la Formación Chengue, y con parte de la Formación San Jacinto. En el norte del CPSJ, se relaciona en cambio con la Formación Pendales, la cual es predominantemente clástica, y la Formación Arroyo de Piedra, composicional y texturalmente similar a la Formación Toluviejo (Guzmán et al., 2004; Salazar-Ortiz et al, 2020a, 2020b; Silva-Tamayo et al, 2020).
Métodos
Para este trabajo se analizaron 13 secciones delgadas proporcionadas por la empresa HOCOL S. A., (intervalo 3-90 m), que abarcan una mayor sucesión sedimentaria que la descrita por Raigosa (2018; 68 m). De igual forma, se dispuso de material adicional (n = 18; intervalo 0,7-94,6 m) del mismo segmento para efectuar una valoración geoquímica de la sección (Tabla 1). La caracterización petrográfica se llevó a cabo en el Laboratorio de Petrografía Avanzada de la Escuela de Geología - UIS.
Esta comprendió la identificación y medición de los componentes de la muestra siguiendo los criterios utilizados por Adams y Mackenzie (1998) y Scholle y Ulmer-Scholle (2003), al igual que el conteo de 300 puntos para cada sección delgada, mediante la metodología de Gazzi Dickinson (Ingersoll et al., 1984). La clasificación textural del material siguió lo propuesto por Dunham (1962). Para la identificación de los principales grupos de bioclastos presentes (e. g., foraminíferos bentónicos, algas calcáreas), se diferenció entre categorías taxonómicas generales como son las familias Nummulitidae, Lepidocyclinidae, Discocyclinidae y Soriitidae en el caso de los foraminíferos. Dicha clasificación taxonómica siguió lo observado en Boudagher-Fadel (2018), al igual que lo propuesto por Mitchell et al. (2022) para la región Caribe. Para describir las algas calcáreas se consideró lo referido por Salazar-Ortiz et al. (2020a) en la Formación Chengue.
Tabla 1 Relación de muestras analizadas en la sección El Hueso.
| Muestra | Altura estratigráfica (m) | Litología | Petrografía | Paleontología | Geoquímica |
|---|---|---|---|---|---|
| EH-63 | 94,6 | Grainstone | x | ||
| EH-60 | 90 | Grainstone | x | x | |
| EH-57 | 85,5 | Grainstone | x | ||
| EH-56 | 84 | Grainstone | x | x | |
| EH-53 | 79 | Grainstone | x | ||
| EH-50 | 75 | Grainstone | x | x | x |
| EH-47 | 73,3 | Grainstone | x | ||
| EH-44 | 66 | Grainstone | x | x | |
| EH-42 | 63 | Grainstone | x | ||
| EH-40 | 60 | Grainstone | x | ||
| EH-37 | 55,5 | Grainstone | x | x | x |
| EH-35 | 52,5 | Grainstone | x | ||
| EH-33 | 49,5 | Grainstone | x | x | |
| EH-29 | 43,5 | Grainstone | x | ||
| EH-25 | 37,5 | Grainstone | x | x | |
| EH-23 | 34,5 | Grainstone | x | ||
| EH-19 | 28,5 | Grainstone | x | x | x |
| EH-16 | 24 | Grainstone | x | x | x |
| EH-12 | 18 | Grainstone | x | x | x |
| EH-9 | 13,5 | Grainstone | x | x | x |
| EH-5 | 7,5 | Grainstone | x | x | x |
| EH-2 | 3 | Grainstone | x | x | x |
| EH-0 | 0,5 | Grainstone | x |
Los análisis de fluorescencia de rayos X (Frx) se realizaron en 5-10 g de roca molida, con concentraciones elementales tomadas como conteos por segundo (cps) y relaciones logarítmicas en algunos casos para evitar valores extremos. Las muestras se midieron a 10 kV (150 μA, sin filtro) para las intensidades de Al, Mg, Si; 12 kV (400 μA, filtro Al-50) para intensidades Ca, K, Ti y V; 20 kV (250 μA, filtro Al-200) para intensidades de Co, Cr, Fe y Mn; y 50 kV (100 μA, filtro Ti) para intensidades Ba y Rb. Los análisis de Frx se realizaron con un espectrómetro PanAlytical Epsilon 1 XRF, en el Instituto Tecnológico de Paleoceanografia e Mudanças Climáticas (itt Oceaneon, Unisinos, Brasil). Para hacer inferencias paleoambientales, fueron tenidas en cuenta diversas relaciones elementales. Por ejemplo, las fluctuaciones en la relación log (Fe/Ca) se utilizan como un indicador de aporte de material terrígeno (Kujau et al, 2010; Govin et al, 2012). La relación Sr/Ba puede ser utilizada como un indicador de paleosalinidad (Wei y Algeo, 2020; Yelwa et al., 2022), mientras que las condiciones de paleoxigenación en las aguas de fondo son evaluadas por medio de la relación de elementos traza sensitivos a las condiciones redox (V, Cu), respecto a los valores hallados de aluminio (Dummann et al., 2021).
Resultados
Las muestras estudiadas correspondieron a una sucesión de calizas bioclásticas (grainstone), de armazón clasto-soportado, autóctono y cementado por calcita, la cual está compuesta predominantemente de macroforaminíferos bentónicos. Otros elementos correspondieron a nódulos de algas rojas, restos de equinodermos y fragmentos de bivalvos, los cuales presentan una variación en su abundancia a lo largo de la sucesión (Figura 3).
Figura 3 Registro estratigráfico de la cantera de El Hueso y abundancias cualitativas de los principales componentes en las muestras. Ver Tabla 1 para la posición exacta de las muestras en la columna.
De base a tope, los macroforaminíferos bentónicos son En menor medida, varía la proporción del resto de muy abundantes (77 %), distribuidos homogéneamente los componentes (algas, restos de equinodermos, a lo largo de las secciones (Tabla 2). fragmentos de bivalvos y cemento), como sucede por ejemplo en las muestras EH-2 y EH-5 (Figura 3).
Tabla 2 Conteo de componentes a lo largo de la sección de El Hueso.
| Componentes | EH-2 | EH-5 | EH-9 | EH- 12 | EH- 16 | EH-19 | EH-25 | EH- 33 | EH- 37 | EH- 44 | EH-50 | EH-56 | EH- 60 | Total |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nummulitidae | 17 | 0 | 18 | 4 | 10 | 47 | 4 | 11 | 13 | 29 | 16 | 16 | 3 | 150 |
| Lepidocyclinadae | 180 | 222 | 187 | 169 | 109 | 106 | 151 | 159 | 157 | 101 | 126 | 150 | 152 | 1693 |
| Discocyclinadae | 11 | 2 | 5 | 4 | 11 | 10 | 48 | 55 | 57 | 17 | 21 | 28 | 6 | 226 |
| Foram. enrollados | 4 | 2 | 2 | 0 | 2 | 0 | 2 | 1 | 1 | 2 | 0 | 2 | 0 | 16 |
| Algas rojas | 21 | 21 | 59 | 93 | 69 | 76 | 21 | 20 | 21 | 72 | 75 | 45 | 11 | 484 |
| Equinodermos | 3 | 8 | 2 | 12 | 0 | 14 | 12 | 8 | 11 | 20 | 29 | 20 | 4 | 94 |
| Cemento (calcita) | 44 | 32 | 14 | 6 | 73 | 3 | 14 | 32 | 21 | 30 | 23 | 17 | 96 | 365 |
| Porosidad | 11 | 2 | 2 | 2 | 4 | 0 | 1 | 0 | 0 | 5 | 2 | 0 | 4 | 31 |
| Bivalvos (frags.) | 1 | 0 | 0 | 0 | 7 | 5 | 5 | 1 | 2 | 5 | 5 | 3 | 4 | 30 |
| Glauconita | 6 | 3 | 7 | 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 19 |
Un aspecto que destaca en la sección de El Hueso es la variación inversa entre los macroforaminíferos y las algas rojas en algunas de las muestras analizadas hacia la base de la sección (EH-9, EH-12, EH-16, EH-19). Estas muestras presentan mayor aparición de nódulos con bioperturbaciones denominados rodolitos, y una menor cantidad de macroforaminíferos (Figuras 3, 4). Para las secciones EH-25, EH-33, EH-37 hay un predominio de macroforaminíferos, en comparación con las proporciones de las algas rojas, restos de equinodermos y fragmentos de bivalvos (Figura 3).
Hacia el tope de la sección (muestras EH-44, EH-50), se observa de nuevo una leve disminución de los macroforaminíferos, acompañado de un aumento de las algas rojas, y, en menores proporciones, la presencia de equinodermos, conchillas de bivalvos y cemento calcáreo. Adicionalmente, hacia el tope hay un aumento progresivo en la presencia de los foraminíferos bentónicos, con una disminución gradual de las algas rojas y equinodermos (Figura 3).
La porosidad a lo largo de la sección es baja (1-5 %, de tipo secundario), y su forma se asemeja a la de los bioclastos. En las muestras EH-9, EH-12, EH 16, EH-16, EH- 44, EH-50 y EH-56, hay un alto nivel de recristalización, mientras que en las demás muestras esta tiende a ser moderada. En las muestras EH-2, EH-5, EH-9, EH-12 y EH-25, algunos bioclastos han sido reemplazados por glauconita diseminada, con presencia de óxidos, mientras que las muestras EH-9 y EH-44 presentan venaciones de calcita que cortan la laminación.
Paleontología
Teniendo en cuenta el predominio de los macroforaminíferos presentes en la sección, se quiso profundizar en su clasificación taxonómica y su valoración como herramienta bioestratigráfica. Para esto se contó con la asesoría del profesor Simon Mitchell (University of West Indies, Jamaica).
En general, el género Orbitoina (=Lepidocyclina según distintas publicaciones) es el taxón más representativo en las asociaciones de macroforaminíferos, y, de acuerdo con las características morfológicas de su prolóculo, probablemente corresponde a la especie Orbitoina rdouvillei. Sin embargo, teniendo en cuenta su grado de preservación y la imposibilidad de obtener ejemplares aislados, se considerará dicha especie como comparable (Orbitoina cf. rdouvillei;Figura 4).
Figura 4 Macroforaminíferos de la sección El Hueso (Formación Toluviejo). Se indican imágenes representativas de algunas de las muestras analizadas. Ns: Nummulites striatoreticulatus, Or: Orbitoina cf. rdouvillei, Op: Operculinoides sp., Am: Amphistegina sp., He: Helicolepidina sp., Sp: Sphaerogypsina sp. NP Nicoles Paralelos, NX Nicoles Cruzados. La escala indica 1 mm.
Otros taxones, aunque en menor proporción en comparación con Orbitoina. cf. rdouvillei, correspondieron a Nummulites striatoreticulatus, los géneros Helicolepidina, Nummulites, Operculinoides, Sphaerogypsina, al igual que probables especímenes de los géneros Amphistegina y Helicostegina (Figura 5).
Para efectos de mayor simplificación de la información paleontológica, se referirán las asociaciones dentro de categorías taxonómicas más amplias (familias Nummulitidae, Lepidocyclinidae, Discocyclinidae y Soriitidae).
Figura 5 Distribución estratigráfica de los macroforaminíferos presentes en la sección de El Hueso. Ver Tabla 1 para la posición exacta de las muestras en la columna.
Finalmente, en las algas calcáreas no se pudo profundizar mucho en su taxonomía, si bien las formas halladas comparten similitudes con los taxones Lithotaminium y Sporolithon, descritos previamente para la Formación Chengue (Salazar-Ortiz et al., 2020a).
Petrografía
El componente más dominante entre los bioclastos corresponde a los foraminíferos bentónicos, dentro de los cuales destaca por su abundancia la familia Lepidocyclinae. Como componente común se encuentra la familia Discocyclinidae en el intervalo estratigráfico 37,5 a 55,5 m (muestras EH-25 a EH-3), y la familia Numulitidae en las muestras EH-19 y EH-44. Los especímenes de menor abundancia entre los foraminíferos corresponden a formas de la familia Soritiidae (Figura 6). El segundo componente más abundante a lo largo de la sección son las algas rojas, con una mayor cantidad de ejemplares, particularmente en el intervalo de 13,5 a 28,5 m (muestras EH-9 a EH-19), y en las muestras EH 44, EH-50 y EH 56 (Figura 6).
Un total de 3 petrofacies se definen en la sección de El Hueso (Pfor, Palg, Pfa), teniendo en cuenta las variaciones en abundancia de los 2 bioclastos más comunes: macroforaminíferos y algas rojas (Figuras 3, 6). Para la primera petrofacies (Pfor), el principal componente corresponde a los macroforaminíferos, principalmente ejemplares de las familias Lepidocyclinidae (dominante), Discocyclinidae, Nummulitidae y Soritiidae. Esta facies presenta una menor proporción de bioclastos asociados a algas rojas, equinodermos y fragmentos de bivalvos (Figura 6).
Figura 6 Bioclastos característicos de la sección de El Hueso. A. Alga roja cortada por venilla de calcita (Alg), Nummulites spp. (Num; EH-9; Palg). B. Operculinoides spp. (Ope; EH-16; Palg). C. Resto de equinodermo (Equ; EH-37; Pfor). D. Fragmentos de bivalvos (Biv; EH-37; Pfor). E. Operculinoides spp. (Ope; EH-2; Pfor). F. Nódulo de algas rojas con bioperturbaciones (Alg; EH-12; Palg). G. Amphistegina spp. (Amp; EH-19; Palg). H. Orbitoina cf. rdouvillei (Orb; EH-25; Pfor). NP; Nicoles Paralelo. NX; Nicoles Cruzados. La escala indica 1 mm.
La petrofacies Pfor conforma las muestras EH-2, EH-5, EH-25, EH-33, EH-37, EH-60, cuyas profundidades estratigráficas son 3 m, 7,5 m, 37,5 m, 49,5 m, 55,5 m y 90 m, respectivamente (Figura 6).
La segunda petrofacies (Palg) se encuentra representada por las muestras EH-9, EH-12, EH-19, EH-50, cuyas alturas estratigráficas son 13 m, 18 m, 28,5 m y 75 m, respectivamente. La característica principal de esta petrofacies es la aparición de rodolitos junto con la alta abundancia de algas rojas. Esto, en comparación con la baja abundancia relativa de los foraminíferos bentónicos y otros bioclastos, como fragmentos de equinodermos y bivalvos (Figura 6).
Finalmente, la tercera petrofacies (Pfa) se caracterizó por una menor presencia de algas rojas en comparación con la petrofacies Palg, manteniendo aún las estructuras de nódulos de algas con bioperturbaciones (Figura 6). Esta petrofacies se caracteriza por su similitud en el porcentaje de foraminíferos y algas rojas presentes, y por ende se consideró de composición mixta. Los bioclastos presentes en baja proporción corresponden a restos de equinodermos y bivalvos. Esta petrofacies se encuentra representada por las muestras EH-44 y EH-56 (66 m y 84 m, respectivamente).
Geoquímica
Para la valoración geoquímica de la sección se tuvieron en cuenta las relaciones Fe/Ca, Sr/Ba, Cu/Al y V/Al.
Los valores de la relación log(Fe/Ca) presentan un rango entre 3,11 y 48, con variaciones significativas en 3 grupos representativos: 0,5-18 m, 24-55,5 m y 60-94,6 m, donde el grupo basal presenta las mayores estimaciones (Figura 7). El valor más alto de la relación log(Fe/Ca) está a los 3 m (muestra EH-2), y el más bajo, a los 52,5 m (muestra EH-35). La relación Sr/Ba presenta un rango de valores entre 69,62-193, con al menos 2 tendencias de crecimiento hacia la parte media y superior, igual que variaciones divididas en 0,5-28,5 m, 34,5-52,5 m, 55,5-75 m y 79-94,6 m. El valor más alto está en la muestra EH-35 (52,5 m; Figura 7).
Figura 7 Distribución estratigráfica de los proxies geoquímicos utilizados en la sección El Hueso. Log(Fe/Ca) como indicador de aporte terrígeno. Sr/Ba como indicador de variaciones en la paleosalinidad. Relaciones Cu/Al y V/Al como indicadores de variaciones en las condiciones de oxigenación de fondo.
Al analizar el comportamiento de los elementos traza V y Cu, sensitivos a las condiciones redox, se observa que la relación Cu/Al presenta un rango de valores entre los 1,2><10-2 y 3,68><10-2, en los que se pueden observar variaciones en 4 grupos representativos: 0,5-28,5 m, 34,5-60 m, 63-73,3 m, y 75-94,6 m. Los mayores y menores valores de la relación Cu/Al se encuentran en 85,5 m (muestra EH-57) y 3 m (muestra EH-2), respectivamente (Figura 7). Los valores de la relación V/Al presentan un rango de 3,88>10-2 a 33,5>10-2, con leves variaciones agrupadas en los intervalos 0,5-18 m, 24-79 m y 85,5-94,6 m. El valor con mayor concentración está a los 3 m de la base de la sección (muestra EH-2), y el más bajo está a los 63 m (muestra EH-42).
Discusión
Modelo de edad de la sección de El Hueso
De acuerdo con la asociación de foraminíferos identificada, y en particular la presencia de Orbitoina cf. rdouvillei, la columna de El Hueso tiene una edad de Eoceno medio alto a Eoceno tardío (Luteciano-Bartoniano). En la región Caribe y zonas cercanas, Orbitoina rdouvillei ha sido reportada en secciones de Perú, Jamaica y La Florida, con edades que oscilan entre el Luteciano y el Bartoniano (39,4 a 43,5 Ma según Gradstein et al., 2020). De acuerdo con la zonación de macroforaminíferos regional de Mitchell et al. (2022), O. cf. rdouvillei forma parte de la biozona ABZ11 (zona de Polylepidina chiapensis; transición Luteciano-Bartoniano). Una comparación de dicha biozona regional con los esquemas bioestratigráficos estándar del Tetis (Serra-Kiel et al, 1998; Speijer et al, 2020) la haría equivalente a la transición entre las biozonas 16 y 17. La biozonación propuesta por Mitchell et al. (2022) ha sido calibrada con eventos bioestratigráficos de foraminíferos plantónicos y nanofósiles calcáreos en diferentes secciones de Jamaica. Por tal motivo, la asignación de la biozona ABZ11 propuesta en la sección de El Hueso correspondería a las biozonas de foraminíferos planctónicos E11 (Wade et al., 2011) y NP16 de nanofósiles calcáreos (Martini, 1971), respectivamente (Figura 8). Otros géneros descritos en la sección de El Hueso indican una edad comprendida entre la parte media del Luteciano y el final del Bartoniano (Figura 8). Tal es el caso de los rangos bioestratigráficos propuestos por Mitchell et al. (2022) para la especie N. striatiformis y el género Operculinoides. En contraste, la presencia del género Orbitoina restringiría la sección de El Hueso a una edad no más antigua que el Luteciano más tardío (Figura 8).
Estudios regionales (Duque-Caro 1967, 1968, 1975; GEOTEC, 2003; Guzmán et al., 2004) también apoyan una edad entre Eoceno medio y tardío (biozonas de foraminíferos planctónicos E8-E16 según Wade et al., 2011), basados en la presencia de foraminíferos planctónicos y bentónicos diagnósticos (Pseudoglobigerinella bolivariana, Clavigerinella colombiana, Bulimina jacksonensis, entre otros). En trabajos recientes la identificación de macroforaminíferos ha sido relacionada con edades que van entre el Eoceno temprano (Ypresiano) y el Eoceno medio alto (Bartoniano) para las formaciones Chengue y Arroyo de Piedra en secciones de superficie, e incluso el Oligoceno temprano en pozos estratigráficos (Bermúdez et al., 2009; Salazar-Ortiz et al., 2020a). La definición de dichas edades se basa principalmente en la presencia de foraminíferos planctónicos (géneros Acarinina, Clavigerinella, Pseudoglobigerinella, entre otros) y nanofósiles calcáreos (Chiasmolithus solitus, Nannotetrina spp., entre otros), dada la baja proporción de macroforaminíferos en las secciones estudiadas por estos autores (Figuras 1, 8). Por ende, las definiciones de edad basadas exclusivamente en la presencia de macroforaminíferos siguen siendo escasas tanto para la Formación Toluviejo como en unidades coetáneas. El reporte de Werenfels (1926) constituye una excepción, al proponer la presencia de Helicolepidina spiralis, entre otros elementos de las familias Lepidocyclinidae y Nummulitidae, como indicativos del Eoceno tardío para la Formación Toluviejo. Otro reporte en la misma unidad corresponde al trabajo de geología regional de Alfonso et al. (2009), el cual refiere asociaciones similares a las descritas en trabajos previos en el CPSJ. Finalmente, en un reporte interno, Baumgartner-Mora et al. (2015) reportan ejemplares (usualmente fragmentados) de Discocyclina, Pseudophragmina cf. stephensoni, Asterocyclina cf. cruzi, Sphaerogypsina globulus, Linderina, entre otros, que en conjunto sugieren una edad de Eoceno medio para la sección de la Quebrada Salvador (Formación Chengue; Figura 8).
Dataciones recientes en las unidades discutidas por medio de quimioestratigrafía (87Sr/86Sr) han resultado conflictivas en algunos casos con las dataciones bioestratigráficas, probablemente debido a factores diagenéticos o a la contaminación por material detrítico. Por ejemplo, en el pozo estratigráfico ANH-P-8, donde se identificó la Formación Toluviejo, Rosero et al. (2014) indican valores de 87Sr/86Sr inferiores a 0,70760, los cuales no corresponden a los reportados en las plataformas carbonatadas del Eoceno en la región Caribe y a nivel global (entre 0,70772 y 0,70780; Silva-Tamayo et al., 2020). En menor medida, dichas inconsistencias entre los datos bioestratigráficos y la cronoestratigrafía basada en el registro de la relación isotópica de 87Sr/86Sr han sido identificadas para la Formación Arroyo de Piedra. En secciones de dicha unidad, Salazar-Franco et al. (2016) sugirieron 3 segmentos estratigráficos con edades deposicionales entre el Eoceno tardío (Luteciano-Priaboniano; valores de 87Sr/86Sr entre 0,707638 y 0,707776) y el Oligoceno temprano (Rupeliano; valores de 87Sr/86Sr entre 0,707699 y 0,707834). Las edades deposicionales de los 2 primeros segmentos propuestos por Salazar-Franco et al. (2016) coincidirían con los rangos bioestratigráficos propuestos por Salazar-Ortiz et al. (2020a) en secciones vecinas, pero la edad deposicional de Oligoceno temprano para el segmento más superior de la Formación Arroyo de Piedra refuerza la necesidad de continuar con los estudios cronoestratigráficos integrados (bioestratigrafía y quimioestratigrafía) en estas unidades. Por ende, teniendo en cuenta la propuesta de edad para la sección de El Hueso, una valoración quimioestratigráfica de la relación 87Sr/86Sr sería recomendable.
Figura 8 Relación entre el modelo de edad de la sección El Hueso (Formación Toluviejo) y los modelos de edad propuestos con bioestratigrafía para las formaciones Toluviejo, Arroyo de Piedra y Chengue (Guzmán et al., 2004; Bermúdez et al., 2009; Baumgartner-Mora et al., 2015; Salazar-Ortiz et al., 2020a). Biozonas con macroforaminíferos (MF) propuestas para el Eoceno: *Estándar para Tetis (Serra-Kiel et al., 1998; Speijer et al., 2020), **Región Caribe (Mitchell et al., 2022). Los esquemas de biozonación referidos de los foraminíferos planctónicos (PF), nanofósiles calcáreos (NC) siguen a Martini (1971) y Wade et al. (2011), respectivamente. Cronoestratigrafía para el Eoceno según Gradstein et al. (2020).
Por el contrario, se tuvo éxito con las recientes dataciones U-Pb en carbonatos realizadas a muestras de la Formación Arroyo de Piedra (Mora-Bohórquez et al., 2025), cuyos resultados arrojaron edades entre 40,8±1,1 Ma y 40,5±1,8 Ma, que corresponden a la parte baja del Bartoniano (Eoceno medio). De acuerdo con Mora-Bohórquez et al. (2025), el desarrollo de estas calizas se relaciona con el óptimo climático del Eoceno medio que se ha identificado en varias cuencas carbonáticas del mundo (Norris et al., 2013). Esta nueva metodología de datación absoluta podría aplicarse también para intentar datar las calizas de la sección de El Hueso y de otras secciones del área de Toluviejo. Hasta el momento, los resultados muestran que las dataciones absolutas U-Pb están de acuerdo con las edades obtenidas con la bioestratigrafía, mientras que los resultados del método 87Sr/86Sr deben tomarse con mayor cautela y requerirán de una valoración litológica previa.
En resumen, tanto la información bioestratigráfica propuesta para la sección de El Hueso como los trabajos bioestratigráfico previos soportan la afirmación de que los estratos bioclásticos de la Formación Toluviejo son coetáneos con los segmentos datados de las formaciones Chengue y Arroyo de Piedra. Esta observación está en línea con los modelos estratigráficos propuestos para el CPSJ (Duque-Caro et al, 1996; Guzmán et al, 2004; Bermúdez et al., 2009; Mora-Bohórquez et al, 2020; Salazar-Ortiz et al, 2020a, 2020b). Temporalmente, los estratos de la Formación Toluviejo también serían equivalentes a las formaciones San Jacinto y Pendales, unidades con un mayor componente silicoclástico (Guzmán et al, 2004; Salazar-Ortiz et al., 2020b). Sin embargo, para entender de forma clara el marco cronoestratigráfico de la Formación Toluviejo, es recomendable la formalización de una sección tipo para la unidad, que describa a detalle su contenido paleontológico y sus relaciones estratigráficas con las unidades que la subyacen y suprayacen.
Inferencias paleoambientales de la Formación Toluviejo (sección El Hueso)
En general, por el tipo de petrofacies descritas, al igual que los bioclastos presentes en las muestras analizadas de la sección de la cantera El Hueso, se infiere un ambiente de depósito asociado a una rampa interna a media (Figura 9). Por ejemplo, la presencia común de grainstone y la dominancia de macroforaminíferos de la familia Lepidocyclinidae han sido asociadas con ambientes de rampa media del Paleógeno de Jamaica (EB4 Biofacies; Mitchell et al., 2022), de acuerdo con los modelos de petrofacies de Flügel (2004). A su vez, la presencia moderada a baja de las proporciones de algas rojas indicaría una zona oligotrófica, con profundidades que oscilarían entre los 30 m y los 100 m (Silva-Tamayo et al, 2020).
Pese a la aparente uniformidad litológica a lo largo de la sección El Hueso, el hecho de que existan variaciones en las abundancias de los bioclastos presentes sugiere que la rampa carbonatada presentó algunas variaciones en sus condiciones paleoambientales. Por ejemplo, la predominancia de las algas rojas hacia la base de la sección y la aparición de rodolitos ramificados en la petrofacies Palg, podría sugerir un aumento en la energía y la turbulencia del ambiente (Canudo, 2004). Igualmente, la aparición de glauconita en la parte basal de la sección sugiere altos niveles de nutrientes y bajas tasas de acumulación de sedimentos (Scholle y Ulmer-Scholle, 2003), mientras que la relación Sr/Ba sugiere variaciones en las condiciones de paleosalinidad en la parte media de la sección, con aumentos y descensos leves en su relación (Figura 7). Teniendo en cuenta que el estroncio tiende a ser absorbido en sedimentos de grano fino depositados bajo aguas de alta salinidad, su variación podría estar asociada a fluctuaciones en el nivel del mar o al aporte de agua dulce vía escorrentía superficial (Wei y Algeo, 2020; Yelwa et al, 2022).
La información geoquímica también ofrece pistas sobre las condiciones paleoambientales de la Formación Toluviejo en la sección de El Hueso. El primer aspecto llamativo fue el comportamiento de la relación log(Fe/ Ca), la cual presentó un pico de abundancia hacia la base (Figura 7). En general, las concentraciones altas de hierro pueden estar asociadas a un mayor aporte de terrígenos (Kujau et al., 2010; Govin et al., 2012), y teniendo en cuenta que dicho pico precede de los niveles donde hubo predominio de algas, la proliferación de estos organismos podría estar explicada por aquel proceso. Finalmente, tanto la abundancia de los macroforaminíferos a lo largo de la sección como los valores de las relaciones Cu/Al y V/Al sugieren condiciones de paleoxigenación bastante estables. Esto, teniendo en cuenta que a lo largo de la sección no se observaron variaciones significativas de los elementos sensitivos a fluctuaciones en las condiciones redox en los sedimentos del fondo, como lo son el cobre y el vanadio (Dummann et al., 2021).
Figura 9 Ambientes de depositación de las unidades carbonatadas propuestas para el Eoceno del CPSJ. Formación Toluviejo (Guzmán et al., 2004) y cantera El Hueso (este trabajo; Raigosa, 2018), formaciones Chengue y Arroyo de Piedra (Guzmán et al., 2004; Salazar-Ortiz et al., 2020a; Silva-Tamayo et al., 2020). Modelos deposicionales basados en rampas carbonatadas del Eoceno de Jamaica (Mitchell et al., 2022).
Al comparar la interpretación paleoambiental de la Formación Toluviejo para la columna levantada en la cantera de El Hueso con la efectuada por otros autores en la misma sección y unidad, se encuentran algunas similitudes. Por ejemplo, Raigosa (2018) propone que la sección de El Hueso se desarrolló en una plataforma carbonatada somera, en regiones de alta energía, con condiciones estables de salinidad, óptimas condiciones de temperatura y entrada de luz (Figura 9). Dicha interpretación fue basada en análisis petrológicos puntuales, el reporte parcial de los macroforaminíferos y la definición de 7 microfacies, en las que predominan desde la base grainstone con porosidades no mayores al 5 % hasta llegar al tope donde la litología presente es de tipo wackestone, con porosidades de hasta el 15 %.
De acuerdo con lo observado en nuestro trabajo, hay una mayor similitud con las microfacies más basales que proponen dichos autores: 1) Grainstone -Lepidocyclina, Nummulites, algas rojas, glauconita; 2) Grainstone - Rodolitos, Lepidocyclina, y 3) Grainstone - Lepidocyclina (Raigosa, 2018). La resolución de muestreo de nuestro trabajo impide el reconocimiento de las petrofacies superiores (microfacies 5-7) propuestas para la sección. Sin embargo, los elementos utilizados por Raigosa (2018) para su definición (algas rojas, peloides, Nummulites) fueron identificados en nuestro material. Una sucesión sedimentaria y un ambiente de depositación similares fueron propuestos para el pozo estratigráfico ANH-P-8, basados en la presencia común de packstone y wackestone fosilíferos (algas calcáreas y macroforaminíferos como elementos principales), y restos de oncoides, moluscos y equinodermos como elementos accesorios (Bermúdez et al., 2009; Rosero et al., 2014).
En contraste a los paleoambientes propuestos para la sección de El Hueso y el núcleo estratigráfico ANH-P-8, en cercanías de la Loma Porvenir (sur del CPSJ), la Formación Toluviejo ha sido descrita como una unidad heterogénea en su ambiente deposicional (Figura 9). Esto por presentar una sucesión que varía en su composición bioclástica, con concentraciones de macroforaminíferos (familias Discocylinidae y Nummulitidae) y rodolitos que, si bien son similares a los observados en la sección de El Hueso, también presenta elementos diagnósticos como madrigueras (Thallasinoides), restos de corales (Acropora), esponjas y microfósiles calcáreos como ostrácodos y foraminíferos bentónicos calcáreos (Ortiz et al., 1998; Guzmán et al., 2004; Silva-Tamayo et al., 2020).
El estudio de Salazar-Ortiz et al. (2020a), que abarcó secciones de las formaciones Chengue y Arroyo de Piedra, también sugiere condiciones paleoambientales diferentes (Figura 9). Una mayor recurrencia de calizas tipo packstone, rudstone y mudstone, al igual que las asociaciones de foraminíferos (principalmente planctónicos en la Formación Chengue) y las algas rojas, soportan un entorno que va de condiciones de plataforma interna a externa. Dichos autores describen varios grupos de algas, que en su conjunto superan la contribución de los foraminíferos bentónicos incrustantes. A su vez, concluyeron que los lechos de rodolitos de rampa media se extendieron principalmente sobre las áreas neríticas de esa antigua plataforma carbonatada (Salazar-Ortiz et al., 2020a). Teniendo en cuenta que las secciones descritas por estos autores se encuentran en la parte central y norte del CPSJ, las diferencias en los paleoambientes respecto a lo propuesto para la sección de El Hueso prueban la heterogeneidad que debió tener el litoral costero del Caribe colombiano durante el Eoceno.
Esta heterogeneidad estuvo también influenciada por la convergencia oblicua entre la placa Caribe y la Sudamericana (Mora-Bohórquez et al., 2020; González et al., 2023), la cual generó bloques extensionales sobre los cuales se habrían desarrollado los carbonatos del Eoceno medio. Es posible que la limitada extensión de dichos bloques no permitió un desarrollo de plataformas amplias de carbonatos, sino que su desarrollo habría sido relativamente limitado espacialmente. Otro factor relacionado es el alto aporte de clásticos debido a la actividad de las fallas que limitan los bloques extensionales (Mora-Bohórquez et al., 2025), lo cual probablemente también limitó un mayor desarrollo y extensión de los carbonatos.
Por ende, los contrastes observados tanto en la sección de El Hueso como en otras secciones del Eoceno refuerzan la necesidad de definir formalmente una sección tipo para la Formación Toluviejo, y de continuar haciendo caracterizaciones petrográficas y paleontológicas de otras secciones de esta unidad, así como de secciones de otras unidades coetáneas en el CPSJ.
Conclusiones
La evaluación petrográfica, paleontológica y geoquímica de la Formación Toluviejo (sección El Hueso, Cinturón Plegado de San Jacinto) permitió llegar a las siguientes conclusiones:
La litología principal de la sucesión es de tipo grainstone, en la que predominan los foraminíferos bentónicos de la familia Lepidocyclinidae, así como las algas rojas y los rodolitos. Basados en la composición de los bioclastos, se definieron 3 petrofacies: Pfor (alta presencia de macroforaminíferos), Palg (predominio de algas rojas y rodolitos) y Pfa (composición mixta de macroforaminíferos y algas rojas).
Teniendo en cuenta las asociaciones de macroforaminíferos presentes, en particular el taxón Orbitoina cf. rdouvillei, los estratos de la sección de El Hueso comprenderían una edad de Eoceno medio (límite Luteciano-Bartoniano), en concordancia con recientes dataciones U-Pb en carbonatos realizadas en el norte del CPSJ (Formación Arroyo de Piedra).
Tanto la información petrológica como los resultados de diferentes relaciones de varios elementos (Sr/Ba, log(Fe/ Ca), V/Al, Cu/Al) sugieren un ambiente de depósito asociado a una plataforma carbonatada de rampa interna a media (zona fótica intermedia), de alta energía, con condiciones de salinidad y oxigenación estables. Hacia la base, fluctuaciones en las relaciones log(Fe/Ca) y Sr/ Ba, así como en la proporción de las algas rojas sugieren un probable aumento en el aporte de materia orgánica, posiblemente de origen fluvial, o variaciones moderadas en el nivel del mar.
Finalmente, si bien la Formación Toluviejo es coetánea con la edad propuesta para las formaciones Chengue y Arroyo de Piedra, se observan diferencias litológicas tanto textural como composicionalmente, que refuerza propuestas de una alta heterogeneidad de las plataformas carbonatadas del Eoceno en el Caribe colombiano. A futuro, se recomienda la definición formal de una sección tipo para la Formación Toluviejo.
