GEOGACETA, 64, 2018 119Copyright© 2018 Sociedad Geológica de España / www.geogaceta.com Recepción: 14 de febrero de 2018 Revisión: 21 de abril de 2018 Aceptación: 25 de abril de 2018 Geogaceta, 64 (2018), 119-122 ISSN (versión impresa): 0213-683X ISSN (Internet): 2173-6545 ABSTRACT The caves of the Natural Monument Cuevas de Fuentes de León developed within mixed detrital-carbonate formations of Cambrian age, containing some dolostones. One of the larger caves of the Monument, Cueva Masero, contains a wide variety of speleothems composed mainly by calcite but also aragonite and some hydromagnesite forming the moonmilk. The speleothem textures are: 1) primary, such as the aragonite fibres, calcite rafts and moonmilk; 2) diagenetic, calcite mosaics and megacrystals, or 3) both: columns and micrite. Dissolution of dolostones from the host rock provides Mg in the infiltration waters, which controls the presence of aragonite and hydromagnesite in the cave. Changes in water composition controlled by climatic changes and the primary arago- nite composition of some speleothems drove a variety of diagenetic processes such as aragonite-calcite transformation, micritization, cemen- tation and recrystallization. Our study has shown the interest of this Natural Monument due to the variety of speleothems and the complexity of the processes involved in its diagenesis. Key-words: Fuentes de León, cuevas, speleothems, diagenesis, aragonite. RESUMEN Las cuevas que forman el Monumento Natural Cuevas de Fuentes de León se desarrollaron en una sucesión cámbrica detrítico-carbonática, que incluye algunas dolomías. Cueva Masero es una de las de mayor tamaño y contiene una amplia variedad de espeleotemas compuestos de calcita, ara- gonito y en menor proporción hidromagnesita formando el moonmilk. Las texturas de los espeleotemas son: 1) primarias, como las fibras de arago- nito, las placas de calcita y el moonmilk; 2) diagenéticas, como los mosaicos y los megacristales de calcita o 3) de los dos tipos como la micrita y las columnas. La formación de aragonito e hidromagnesita en la cueva está condicionada por la presencia de Mg en las aguas de infiltración, por diso- lución de las dolomías. Los cambios en la composición del agua controlados climáticamente y la composición aragonítica inicial de algunos espeleote- mas han dado lugar a procesos diagenéticos como transformación aragonito-calcita, micritización, cementación y recristalización. Nuestro estudio revela el interés de este Monumento Natural debido a la variedad y complejidad de sus espeleotemas. Palabras clave: Fuentes de León, cuevas, espeleotemas, diagénesis, aragonito. Introducción Las Cuevas de Fuentes de León, situa- das al sur de la provincia de Badajoz (Fig. 1), fueron declaradas Monumento Natural (MN) en 2001. El MN incluye las cuevas del Agua, Masero, los Postes, del Caballo y la Lamparilla. Estas cuevas constituyen un conjunto kárstico único en la franja meridional extremeña de gran interés desde el punto de vista geológico, am- biental y faunístico, pero además contie- nen numerosos restos Neolíticos de homínidos y arqueológicos de la época ro- mana (Rebollada Casado et al., 2010; Fer- nández-Amo et al., 2014; Collado Giraldo et al., 2015). A pesar de la importancia del MN, son pocos los trabajos de investi- gación centrados en el estudio de sus espeleotemas (Campos et al., 2015). Por ello, el objetivo de este trabajo es la ca- racterización mineralógica, macro y mi- croscópica de los espeleotemas de Cueva Masero para interpretar los mecanismos de formación y transformación de sus espeleotemas. Origen y diagénesis de los espeleotemas de Cueva Masero, Monumento Natural Cuevas de Fuentes de León, Badajoz Origin and diagenesis of Cueva Masero speleothems, Monumento Natural Cuevas de Fuentes de León, Badajoz Ana M. Alonso-Zarza1, Rebeca Martín-García1, Andrea Martín-Pérez2, Paula Olmeda-Zafrilla1, Francisco J. Fernández-Amo3 1 Dpto. Mineralogía y Petrología. Facultad de CC. Geológicas. Universidad Complutense de Madrid. Instituto de Geociencias. CSIC. 28040.Spain alonsoza@ucm.es rmarting@ucm.es, pauolme@gmail.com 2 Institute of Palaeontology, ZRC SAZU Novi trg, 2. SI-1000 Ljubljana, Eslovenia. andreamp@zrc-sazu.si 3 TECMINSA, S.L. C/ Estatuto de Autonomía s/n, 06150, Santa Marta, Badajoz. francis@tecmineras.com Fig. 1.- Situación geográfica de Fuentes de León dentro de la Península y del Macizo Ibérico. Fig. 1.- Location of Fuentes de León within the Iberian Peninsula and the Iberian Massif. Contexto Geológico El área de estudio se sitúa en la zona de Ossa Morena. La estructura consiste en un gran anticlinorio con dirección NO- SE, en cuyo núcleo se sitúan materiales correspondientes al Precámbrico y en el flanco O (zona de estudio) afloran mate- riales correspondientes al Cámbrico Infe- rior y Medio (Fig. 2). La serie cámbrica, contiene una unidad carbonática (Pala- cios, 2005) que aflora en la zona SO de la provincia de Badajoz y su edad se atri- buye al Cámbrico Inferior. Está constituida por calcarenitas, micritas y biomicritas (Palacios et al., 2013) y está intercalada entre unidades heterolíticas (lutitas, con- glomerados y areniscas con niveles vol- cánicos intercalados), atribuibles al Cámbrico Inferior y Medio. La dirección principal de plegamiento es N140-160ºE, al igual que una de las direcciones de fracturación. Otra familia de fracturas perpendiculares corta y desplaza a las fracturas anteriores. Todas ellas se con- sideran variscas (Rebollada y Fernández- Amo, 2005). Rasgos generales de la Cueva Masero Esta cueva tiene un recorrido de unos de 90 m distribuidos en seis salas principa- les y otras más pequeñas (Fig. 3) y se desa- rrolla siguiendo las direcciones de fracturación variscas. Su temperatura media es de 17°C. Los materiales sobre los que se for- man los espeleotemas son muy variados e incluyen: 1) Carbonatos correspondientes al Cámbrico Inferior (Fig. 4). Son calizas y do- lomías con una amplia variedad textural, desde micríticas a calizas cristalinas, pa- sando por dolomías dedolomitizadas. Mu- chas de las dolomías son ricas en hierro. 2) Depósitos de alteración de tonos ma- rrones y rojizos que forman desde masas muy endurecidas a zonas muy deleznables. 3) Algunas depresiones de las cavida- des contienen depósitos lutíticos rojos for- mados por filosilicatos, cuarzo y fragmentos de pizarra. Son también ricos en óxidos e hidróxidos de Fe. 4) De forma muy ocasional (en el pasillo de Cueva Masero) sobre la roca de caja aparecen depósitos de tono marrón claro, con estructuras alveolares y texturas grume- lares. Estos depósitos, de composición cal- cítica han sido interpretados como calcretas e indican que se trata de una zona relativa- mente superficial a la que tienen acceso las raíces de las plantas. Los espeleotemas de Cueva Masero Cueva Masero presenta una amplia va- riedad de espeleotemas desde el punto de vista morfológico, textural y mineralógico. Estalactitas: son principalmente de cal- cita, aunque pueden también contener ara- gonito y presencia de óxidos de hierro. Estalagmitas: tanto de calcita como de aragonito. Columnas: sobre todo de calcita. Banderas: suelen ser de calcita. Coladas: de composición calcítica. Excéntricas o helictitas: de calcita o ara- gonito. Coraloides (“pop-corn”): de calcita. Costras: de aragonito y calcita, en menor medida. Gours: de composición calcítica. Rafts: son plaquetas de calcita. Moonmilk: es de hidromagnesita. Texturas de los espeleotemas Todos los espeleotemas presentan ban- das bien definidas, constituidas por texturas muy variadas (Fig. 5). Fibrosos de aragonito. Son cristales cuya longitud puede llegar a 2 mm y su anchura no supera los 0,3 mm (Fig. 5a). Nuclean en la base de las bandas como abanicos de pequeñas di- mensiones (0,4 mm), pero hacia el techo se hacen cada vez mayores pudiendo alcanzar va- rios mm de espesor. Los cristales de aragonito en algunos casos presentan los bordes algo mi- critizados. En muy pocas muestras se conserva el aragonito original sino que queda como re- licto textural dentro de la calcita con textura en mosaico, columnar y en los megacristales. Columnar. Es quizás la textura más ca- racterística en los espeleotemas de Cueva Masero. Son cristales de calcita que forman bandas de anchura a veces centimétrica. Los cristales tienen anchuras que varían entre 0,2 y 0,6 mm y longitudes desde 2 a 7 mm. Pueden ser cristales individuales o estar formados por varios cristales hasta componer un cristal mucho más ancho (hasta de 2 mm) y largo (6 mm), en el que se distingue la morfología de los cristales iniciales prismáticos. Algunos cristales están interpenetrados entre ellos. Las bandas for- madas por cristales columnares son com- plejas ya que en algunos casos dentro de ellas se distinguen otras bandas de menor anchura (2-3 mm) en las que se ve una fina alternancia entre bandas más claras y otras A.M. Alonso-Zarza, R. Martín-García, A. Martín-Pérez, P. Olmeda-Zafrilla y F.J. Fernández-Amo 120 Petrología y Geoquímica / Petrology and Geochemistry Fig. 4.- Carbonatos cámbricos alterados de la roca de caja en contacto con el espeleotema. Fig. 4.-Cambrian weathered host rock carbonates in the contact with the speleothem. Fig. 2.- Situación geológica del Monumento Natural Cuevas de Fuentes de León. Modificado de Matas y Martín Parra (2017). Ver figura en color en la web. Fig. 2.- Geological setting of Monumento Na- tural Cuevas de Fuentes de León. Modified from Matas and Martín Parras (2017). See color figure in the web. Fig. 3.- Esquema en planta de Cueva Masero. Ver figura en color en la web. Fig. 3.- Plan view sketch of Cueva Masero. See color figure in the web. GEOGACETA, 64, 2018 más oscuras (Fig. 5b). Los cristales colum- nares atraviesan estas bandas y en ellos no se observan discontinuidades aparentes. Tanto en las estalactitas como en las esta- lagmitas los cristales parecen irradiar desde su centro, y se hacen más anchos hacia el exterior. Las bandas oscuras contienen óxi- dos en pequeñas cantidades y a veces se distinguen pequeños relictos de aragonito. Mosaico. Son de calcita. Cementan el canal central de las estalactitas (Fig. 5c), tam- bién aparecen en el núcleo de algunas esta- lagmitas y cementando zonas de calcita columnar de algunas coladas. A veces alternan en contacto irregular con las calcitas columna- res. La distribución de tamaños es muy irregular siendo la media de 0,5 mm. Los cristales son en general equidimensionales y las morfologías varían de subeuhedrales a euhedrales. A veces se distinguen las zonaciones de su crecimiento. Algunos son muy limpios, pero otros muestran claros relictos de aragonito fibroso como pe- queñas fibras de longitud muy variable (0,04 hasta 1,2 mm) o incluso de los abanicos de aragonito completos. Estos relictos son tanto texturales como mineralógicos. Megacristales de calcita. Tienen longitu- des que pueden superar los 5 cm y anchuras de 2 cm. En sección tienen forma de triángu- los muy alargados con caras irregulares e in- terpenetrados unos con otros. La extinción es ondulante y a veces continua entre cristales contiguos. Estos cristales conservan en mu- chos casos el bandeado característico ya des- crito, pero lo más llamativo son los relictos de fibrosos de aragonito (a veces pequeños aba- nicos) que se extinguen de forma diferente al cristal de calcita. También dentro de estos me- gacristales se reconocen fantasmas de las tex- turas columnares. Rafts o placas. Son acumulaciones re- lativamente potentes formadas por placas de calcita. Estas placas tienen una fina zona interna micrítica sobre la que se dis- ponen cristales prismáticos o trigonales de calcita (Fig. 5d). La longitud de las plaque- tas puede llegar a 5 cm, aunque su ta- maño habitual es de 1 cm, la anchura es de 1 mm. En algunos casos han perdido parte de su textura inicial y lo que se ob- serva es un mosaico de calcita con la mi- crita interior y la porosidad interpartícula (interplaqueta) bien conservadas. Estas plaquetas se forman en la superficie de un cuerpo de agua muy tranquilo. La micrita aparece entre las bandas de las distintas texturas y en la superficie de algunos cristales de calcita y de aragonito (Fig. 5b). Las bandas micríticas tienen un espesor má- ximo de 0,7 mm y suelen aparecer en la base de las capas de pequeños cristales de arago- nito y también hacia techo. En estos casos el aragonito está corroído quedando en ocasio- nes como relicto. Moonmilk en sentido estricto es también una textura micrítica, pero tiene característi- cas mineralógicas diferenciadas. En Cueva Masero el moonmilk es de hidromagnesita, y aparece formado por plaquetas micrómetri- cas (Fig. 6) que dejan mucha porosidad entre ellas y están tapizadas por fibras de Si y Mg, que podrían corresponder a sepiolita. Interpretación y discusión El desarrollo de las cuevas de Fuentes de León tiene un probable control estructural (pliegues, fallas y cabalgamientos) y, de hecho, se localizan en la cercanía de un frente de cabalgamiento y su dirección sigue a gran- des rasgos las estructuras variscas. La escasez de depósitos neógenos en la zona, hace difícil precisar cuándo comenzó el desarrollo kárs- tico. Las dataciones de que se dispone proce- den de un espeleotema de la cueva de los Postes, que aporta edades comprendidas aproximadamente entre 2000 y 4000 años BP (1950; Campos et al., 2015). Estas edades corresponden a un solo espeleotema y si bien indican que la cueva ha sido activa en tiem- pos recientes, hay que tener en cuenta que las dataciones pueden corresponder a textu- ras diagenéticas y no primarias, y que el sis- tema es un sistema abierto. Los espeleotemas se formaron tanto en los techos (estalactitas, varillas, banderas, helictitas, rafts), suelos (estalagmitas, gours, coladas, co- raloides, etc.) o sobre las paredes y otros espe- leotemas (costras, helictitas, moonmilk). La mayoría se formó en ambiente típicamente va- doso, algunos en pequeños lagos del sistema kárstico (rafts, gours). GEOGACETA, 64, 2018 121Petrología y Geoquímica / Petrology and Geochemistry Origen y diagénesis de los espeleotemas de Cueva Masero, Monumento Natural Cuevas de Fuentes de León, Badajoz Fig. 6.- Moonmilk de hidromagnesita. MEB. Fig. 6.- Hydromagnesite moonmilk. SEM. Fig. 5.- Texturas de los espeleotemas. a, c y d nícoles paralelos, b nícoles cruzados. a) Abanicos de arago- nito. b) Cristales columnares de calcita con bandas de crecimiento. c) Mosaico equant de calcita cerrando la porosidad del canal central de una estalactita. d) Rafts de calcita. Ver figura en color en la web. Fig. 2.- Espeleothem fabrics. a, c and d plain polarized light, b cross polarized ligth. a) Aragonite fans. b) columnar calcite with growing bands. c) Equant mosaic filling the dripping channles of a stalactite. d) Calcite rafts. See color figure in the web. GEOGACETA, 64, 2018 A.M. Alonso-Zarza, R. Martín-García, A. Martín-Pérez, P. Olmeda-Zafrilla y F.J. Fernández-Amo 122 Petrología y Geoquímica / Petrology and Geochemistry El aragonito que se conserva en algunos espeleotemas es claramente primario tal y como sucede también en la Cueva de Castañar (Alonso-Zarza et al., 2011; Martín-Pérez et al., 2012). Lo mismo se puede asegurar de los de- pósitos de moonmilk de hidromagnesita. La formación de estos minerales refleja aguas ricas en Mg que favorecen la precipitación de aragonito frente a la de calcita. Estas aguas tie- nen su origen en la disolución de las dolomías que forman parte del sustrato de la cueva. El mineral dominante es la calcita. Algunas texturas de las reconocidas son claramente pri- marias como las plaquetas de calcita, pero in- cluso estas texturas muestran rasgos de recristalización. Las fábricas columnares pueden ser primarias o diagenéticas. Si bien común- mente en la literatura se han considerado como fábricas primarias (Frisia y Borsato, 2010), nues- tras observaciones nos hacen pensar que la mayor parte de las calcitas columnares son dia- genéticas. Los argumentos son: a) algunas tie- nen, aunque escasos, relictos de aragonito, b) las distintas columnas coalescen y parecen en- grosarse incluyendo varias columnas que tienen un patrón de extinción continuo, c) el creci- miento de las columnas engloba indistintamente todos estos rasgos. Los megacristales con relictos de aragonito son secundarios y muy probable- mente reflejan procesos de recristalización en presencia de soluciones saturadas en calcita, pero relativamente diluidas y muy estables a lo largo del tiempo dentro de los espeleotemas. La conservación o no de los relictos indica distintas tasas de recristalización o sustitución de los mi- nerales primarios de calcita y/o aragonito (relic- tos de abanico). En algunos megacristales también se conservan relictos de fábricas colum- nares, por lo que los megacristales indican al menos dos transformaciones: aragonito en cal- cita (inversión + cementación) y calcita-calcita (recristalización). Los mosaicos con relictos de aragonito son el resultado de la transformación de aragonito en calcita. Los mosaicos limpios y transparentes son relativamente escasos y se pueden interpretar tanto como debidos a pro- cesos de cementación como de recristalización. En cuanto a la micrita, una parte, la que aparece en la base de las bandas en las que nuclean los abanicos de aragonito, puede ser micrita primaria precipitada en momentos de mayor saturación; pero otra, sobre todo la de los techos de las bandas y la que aparece sobre los cristales de aragonito, es micrita formada por disolución parcial de esos cristales iniciales (Martín-García et al., 2014). La variación de las condiciones climáticas, períodos cálidos/fríos, húmedos/áridos, puede ser la responsable de la laminación de los espe- leotemas y de la alternancia entre bandas ara- goníticas y calcíticas en las texturas primarias (Railsback et al., 1994; Wassemburg et al., 2016) y de las transformaciones diagenéticas (Wassenburg et al., 2012). Conclusiones El desarrollo del Monumento Natural Cue- vas de Fuentes de León está controlado por todos los procesos geológicos que afectaron a la unidad carbonática en la que se emplaza. La presencia de dolomías en algunas zonas de la roca de caja condiciona la presencia de arago- nito, (Alonso-Zarza et al.,2015; Wassemburg et al., 2016). Las aguas más saturadas y más ricas en Mg, posiblemente en periodos más áridos, durante los cuales la tasa de evaporación es mayor, favorecen la precipitación de aragonito frente a calcita (McMillan et al., 2005). La hidro- magnesita se forma cuando ya han precipitado calcita y aragonito y la solución se ha enrique- cido aún más en Mg, al igual que sucede en el moonmilk de huntita de la Cueva de Castañar (Martín-Pérez et al., 2015) Los cambios en la composición de las aguas, debidos a posibles cambios climáticos, y la composición aragonítica inicial de algunos espeleotemas son los principales parámetros que controlan las transformaciones diagenéti- cas en los espeleotemas. El Monumento Natural Cuevas de Fuentes de León tiene un notable interés científico de- bido a la variedad y complejidad de los proce- sos implicados en la formación de las cuevas y de sus espeleotemas, ilustrados en este trabajo. Agradecimientos Este trabajo ha sido financiado por La Fun- dación la Caixa y la Junta de Extremadura, a través de un contrato con la UCM. Las autoras agradecen las revisiones realizadas por A. Aran- buru y E. Rebollada, y por el editor M. Díaz. Referencias Alonso-Zarza, A.M., Martín-Pérez, A., Martín-Gar- cía, R., Gil-Peña, I., Meléndez, A., Martínez-Flo- res, E. y Muñoz-Barco, P. (2011). Geological Magazine 148, 211-225. Alonso-Zarza, A.M., Muñoz Barco, P. y Martínez Flores, E. (Eds) (2015). Monumento Natural Cueva de Castañar: Un laboratorio natural, Junta de Extremadura, 186 p. Campos, L.C.S., Teixeira, R.J.S., Rodrigues, A.I.P.C., Wang, X. MacLeod, K. y Bassett, D. (2015). Co- municações Geológicas 102, 137-141. 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