Les unitats estratigràfiques

Una gran part de les unitats estratigràfiques que veurem a continuació es poden establir en un tall geològic anomenat estratotip, que serveix de patró o model per a la definició i la identificació d’una unitat (estratotip d’unitat) o d’un límit estratigràfic (estratotip de límit). Si el país és molt cobert o fragmentat tectònicament, cal establir uns quants talls que se succeeixin per a formar un estratotip compost. Quan un estratotip és definit per primera vegada, és anomenat holostratotip; de vegades, el mateix autor en designa un altre de suplementari, anomenat parastratotip. La localitat que acull un estratotip és la localitat tipus. Malauradament, hi ha hagut casos en què l’estratotip primitiu ha estat destruït, o esborrat, per causes naturals o humanes, i ha calgut definir-ne un altre dins la mateixa localitat; és un neostratotip. També hi ha hagut estratotips que foren mal escollits, incomplets, mal delimitats, massa recoberts, etc., i per aquesta raó ha calgut designar-ne un altre; és un lectostratotip. Encara que no sovinteja gaire, hi ha hagut la necessitat de cercar una secció de referència o hipos tratotip en d’altres localitats geogràfiques, o en fàcies diferents, que supleixi certes deficiències en el coneixement d’una unitat. Un estratotip ha de ser fàcilment localitzable (per mitjà del nom precís de la contrada i de les coordenades geogràfiques) i amb els accessos oberts a tothom. N’hi pot haver que hagin estat establerts en una mina (per exemple, el Westfalià) o mitjançant sondatges (per exemple, el Girondià) perquè els terrenys no afloren, o no ho fan amb netedat. En aquests casos, cal mantenir l’estabilitat i l’accés dels pous i de les galeries i conservar, si més no, els testimonis de sondeig i els altres enregistraments directes o indirectes.

Cal reconèixer que durant quasi un segle l’establiment, la definició i la descripció de les unitats estratigràfiques es féu d’una manera desordenada, sovint sense rigor científic; les unitats eren mal definides, hi havia moltes sinonímies, no es guardava el dret de prioritat, etc. Mancaven unes normes que, acceptades per tothom, fessin front a la situació caòtica del començament de segle. Calia codificar i establir unes normes que regulessin aquesta situació de desgavell. Actualment, disposem de dos codis de valor i d’abast un xic diferents: el publicat per la Comissió Estratigràfía Nord-americana i la Guia Estratigràfica Internacional. El codi americà (darrera edició, 1983), amb tots els perfeccionaments apareguts des de la primera edició (1933), és obra d’una comissió mixta de diferents societats i associacions del Canadà, dels Estats Units i de Mèxic; presenta, a la darrera edició, unes quantes novetats importants, unes de reeixides, altres de més criticables. La Guia Internacional és el fruit d’una subcomissió, nomenada l’any 1952, i té l’avantatge de ser consensuada internacionalment. De tota manera, els dos documents tenen el valor d’un tractat en aquesta matèria.

Les unitats litostratigràfiques

Exemple de distribució de les unitats estratigràfiques (A-H) en un tall vertical. A, B i C són unitats litodèmiques (un filó, un lacòlit, un batòlit) que no segueixen el principi de superposició l₁, l₂ i l₃ són tres discordances que separen tres unitats al·lostratigràfiques. Cada cos de roca, o associació de roques, pot ésser considerat una unitat litostratigràfica. Els gresos deltaics (G) i les capes de carbó (H) que hi ha a la dreta poden ésser classificats com a membres d’una mateixa formació.

Román Montull, original de la Guia Estratigràfica Internacional

Una unitat litostratigràfica és un conjunt d’estrats compost predominantment per un cert tipus litòlogic, homogeni, o per una combinació litològica (per exemple, un conjunt de seqüències) que el fan diferent dels conjunts adjacents. Les roques solen ser generalment sedimentàries; també n’hi pot haver de volcàniques, metamòrfiques, ígnies (com és el cas dels «sills» o filons-capa), i segueixen la llei de superposició. Els límits d’aquestes unitats són de canvi brusc o gradual i no forçosament isòcrons.

Aquestes unitats s’estableixen amb independència de la història geològica i de llur edat i, preferiblement, cal que se circumscriguin a l’àmbit de la conca sedimentària. No hi ha cap dimensió definida per a elles. De fet, són unes unitats pràctiques que hom reconeix fàcilment sobre el terreny i, consegüentment, són cartografiables en grau eminent. Cal definir-les en un estratotip. Els fòssils que contenen són, doncs, un element litològic més de la unitat i no serveixen pas per a la definició.

Hom ha definit unes jerarquies entre les unitats. La unitat bàsica rep el nom de formació. Una associació de dues o més formacions que tinguin certes característiques comunes és el grup. Hom pot emprar la jerarquia de supergrup, en casos descriptius de tipus regional (un grup de grups). Una subdivisió de la formació és el membre. La capa és la unitat formal de rang més baix. Hi ha un tipus d’unitat litostratigràfica que és el complex, constituït per roques de qualsevol casta, amb configuracions estructurals que de vegades arriben a emmascarar la successió estratigràfica.

La nomenclatura és binominal. Pot ser formada pel terme litològic descriptiu, seguit d’un nom geogràfic, o bé pel rang jeràrquic seguit del mateix nom geogràfic. Així, per exemple, podem anomenar una unitat Conglomerats de Montserrat o Formació de Montserrat, Margues d’Igualada o Formació d’Igualada, Conglomerats de Berga o Grup de Berga, etc. És indispensable que hom escrigui el genitiu geogràfic sempre precedit de la preposició de.

Quan es defineix per primera vegada una unitat litostratigràfica cal fer pública una descripció detallada de les seves característiques (composició, relacions verticals i horitzontals, límits, potències, forma, edat aproximada i correlacions possibles amb les altres unitats de la conca) i designar-ne un estratotip. Cal, a més, triar-li un nom (que no hagi estat emprat enlloc més, per tal d’evitar tota sinonímia) que en defineixi la jerarquia. El nom proposat, si és correcte, preval sobre qualsevol altre definit posteriorment (dret de prioritat) i, si cal fer-ne una revisió, un canvi de nom, de jerarquia, etc., es fa per escrit i es publica.

Hi ha autors, particularment europeus, que han opinat en contra de l’establiment de les unitats litostratigràfiques, al·legant que és una protostratigrafia i que constitueix una duplicació innecessària de les unitats estratigràfiques, una atomització de la nomenclatura. Tanmateix, cal tenir en compte que a les regions europees on foren definides les unitats cronostratigràfiques, les unitats litostratigràfiques i llurs límits coincideixen sovint amb les primeres (la «vraie stratigraphie», com diu Pomerol). En altres continents, en canvi, les unitats litostratigràfiques són amb tot necessàries, un element molt profitós per a l’anàlisi estratigràfica.

Les unitats litodèmiques

La unitat litodèmica (de lithós, roca, i démas, cos vivent, entramat) és una novetat estratigràfica apareguda al Codi americà (1983). És una categoria d’unitat litològica definida per un cos de roca de tipus intrusiu, igni, etc., que no obeeix al principi de superposició; per exemple, un batòlit, un dic intrusiu, etc. És un cos mapable, amb límits nets o graduals, metamòrfics, tectònics o deposicionals. La unitat fonamental és el litodema, amb jerarquies superiors, com ara el conjunt («suite») i superconjunt («supersuite»). La nomenclatura és anàloga a la de les unitats litostratigràfiques (per exemple, el Granit de la Maladeta o Litodema de la Maladeta).

Les unitats pedostratigràfiques

Una unitat pedostratigràfica és una unitat tridimensional de terreny que conté un o diversos horitzons pedològics fossilitzats i recoberts amb altres sediments (horitzó O; horitzó A; horitzó B; horitzó C). La base d’aquesta unitat és transicional, ja que el trànsit de la roca mare a l’horitzó C és indefinit. La unitat rep el nom de geosòl i hom hi pot incloure certs nivells coprolítics, alguns sòls subaquàtics, alguns nivells de concrecions, rizocrecions, etc. Aquestes unitats són al Codi americà, no pas a la Guia Internacional.

Les seqüències deposicionals, els sintemes i les unitats al·lostratigràfiques

Una seqüència deposicional, unitat al·lostratigràfica o sintema és una unitat estratigràfíca formada per un conjunt d’estrats concordants (o gairebé) i relacionats genèticament en continuïtat sedimentària i limitats al sostre i a la base per discontinuïtats que poden ésser per truncació d’erosió, discordança angular, disconformitat, o per bisells d’agradació, bisells superiors o inferiors. Els estrats han estat numerats correlativament, del més antic (1) al més modern (25). A certs indrets de la figura hi ha concordança (entre 10 i 11, i entre 19 i 20); a la resta hi ha discontinuïtats de natura diferent. A sota s’hi representen les mateixes unitats, però dutes a l’horitzontalitat, de manera que les superfícies d’estratificació esdevenen unes isócrones. A l’eix de les abscisses hi poden haver les unitats geocronològiques o l’escala en milions d’anys. Així apareixen els hiats (manca de dipòsit) i els buits erosionals. Un sècron és la durada en temps d’un sintema o seqüència deposicional.

Original de R.M. Mitchum i altres.

Entre aquest tipus d’unitats hi ha força sinonímia. El nom d’unitat al·lostratigràfica (d’allos, estranger), apareix al nou Codi americà, mentre que Vail i més autors ja havien emprat el terme de seqüències deposicionals («depositional sequences», «discontinuity bounded units») i H.D. Hedberg (president de la Subcomissió Internacional de Classificació Estratigràfica) proposa el nom de sintema; per altra banda, A. Garrido Megías ha divulgat molt a casa nostra el terme d’unitat tectosedimentària (UTS), usat a França per J. Delfaud. Una unitat al·lostratigràfica, sintema, seqüència deposicional, etc., és una unitat estratiforme i cartografiable definida i identificable prenent com a fonament les discontinuïtats que la limiten; o, més ben dit, és el terreny inclòs entre dues discontinuïtats que limiten mur i sostre. Aquestes unitats definides així poden ser assimilades a una megaseqüència. Hi ha, en efecte, continuïtat (aparentment) sedimentària i permeten que a llur interior hi hagi variacions laterals de fàcies; o, encara més, hi és possible l’estudi d’un sistema deposicional. Els límits dels sintemes, a més de ser mapables, poden ser de qualsevol tipus: discordances angulars, disconformitats, paraconformitats, paleosòls o geosòls, fons endurits, etc. Les jerarquies establertes poden ésser: supersintemes, sintemes, subsintemes, o bé al·logrup, al·loformació, al·lomembre. La nomenclatura que proposa el Codi americà és la mateixa que hi ha per a les unitats litostratigràfiques. En sismostratigrafia, aquestes discontinuïtats són molt paleses i han permès delimitar un conjunt de sintemes o seqüències sedimentàries en els perfils sísmics, que donen a l’investigador unes grans possibilitats pel que fa a l’anàlisi estratigràfica; en aquest cas, la definició dels moviments eustàtics.

Les unitats magnetostratigràfiques

Una unitat magnetostratigràfica és un conjunt de roques caracteritzat per la seva polaritat magnètica, cosa que el diferencia de les unitats adjacents. La polaritat magnètica romanent, enregistrada en formar-se la roca, adquireix l’orientació del camp magnètic terrestre que existeix en aquell moment. A la història de la Terra, hi ha hagut èpoques de polaritat normal i de polaritat inversa (i també mixta). Per aquesta raó, les unitats magnetostratigràfiques definides al Codi americà són molt útils per a la correlació. Els límits d’aquestes unitats són els de canvi de polaritat, que poden ser de discontinuïtat sedimentària o de transició i són isòcrons pel fet esmentat que les inversions tenen caràcter terrestre. Hom no hi té en compte ni la composició de la roca, ni la potència, ni la durada.

La unitat fonamental és la zona magnètica, o magnetozona. El Codi americà proposa una nomenclatura en què s’empra un nom geogràfic, com en les unitats litostratigràfiques. Fins ara, però, hom ha seguit, per designar-les, una numeració correlativa, de la més moderna a la més antiga, en què cada nombre inclou una parella (..12, 12r; 13, 13r..): una zona normal i la següent inversa; això, llevat de les quatre primeres (plio-quaternàries), que han estat batejades amb els noms de Brunhes (l’actual), Matuyama (r), Gauss i Gilbert (r). El Codi americà proposa encara unes altres categories d’unitats magnètiques, que no tractarem ací.

Les unitats biostratigràfiques

Biozones: cronozones, acrozones, cenozones i zones d’interval. A Extensió lateral i vertical d’una biozona (puntejat en blau), per exemple d’Hildoceras bifrons; l’espai de roca que delimiten dues isòcrones defineix una unitat cronostratigràfica anomenada cronozona. B Maneres diferents d’indicar la posició d’una acrozona o biozona monotàxica; la zona de més abundància, E, és anomenada epíbole, zona d’apogeu, acme, zona de culminació o zona d’inundació. Si una acrozona es presenta incompleta, hom parla d’acrozona local, teilzona o topozona o també zona d’extensió local. Entre 2 i 3 hi pot haver un espai sense cap representant del tàxon (4) llavors hom parla d’una intrazona estèril. C Les cenozones o biozones politàxiques (o zones d’associació) són definides per dos o més tàxons; queden separades per interzones estèrils i poden dividir-se en dues subzones. D Les zones d’interval són biozones definides per dos biohoritzons. Hi ha quatre possibilitats, indicades a la figura; la tercera és una interbiozona, i la quarta, una biozona d’extensió concurrent.

Distrimapas, a partir de fonts diverses

Les unitats biostratigràfiques són, amb les cronostratigràfiques, les unitats més antigues. Una unitat biostratigràfica és un cos d’estrats que hom defineix atenent el seu contingut fossilífer o caràcter paleontològic i que, per consegüent, és possible de diferenciar dels estrats adjacents. Els fòssils que la defineixen cal que siguin contemporanis dels sediments que els acullen (fòssils indígenes o contemporanis), que hom ha de distingir dels fòssils ressedimentats (més antics) o dels fòssils infiltrats (més moderns). Així mateix, cal tenir present que, en casos de condensació estratigràfica, la baixa velocitat de sedimentació pot originar una mescla o associació de fòssils en un interval molt prim.

La biozona és la unitat bàsica en biostratigrafia: estrat o conjunt d’estrats caracteritzats per la presència d’un tàxon fòssil, o diversos tàxons, dels quals rep el nom. Així, al Liàsic superior, hi ha una biozona definida per l’ammonit Hildoceras bifrons, o una altra per Harpoceras falcifer (són zones monotàxiques) o, al Cal·lovià, hi ha la biozona també d’ammonits definida per dos tàxons: Cardioceras cordatum i Kosmoceras ornatum (zona politàxica). Per conveniències de recerca, les biozones poden ser agrupades en superzones (superbiozones) o dividides en subzones (subbiozones) i zònules, si amb això hom reïx a expressar un grau més alt de detall estratigràfía Quan es tracta d’una associació natural de diversos tàxons característics que són diferenciats dels estrats adjacents, hom parla d’una cenozona (o zona de conjunt, zona d’associació o faunizona; en anglès, «assemblage zone»). Diferentment, és una acrozona (o zona d’extensió; en anglès, «range-zone») quan és representada per l’extensió vertical i horitzontal d’individus d’un tàxon determinat. El punt més baix en què apareix el tàxon (tipogènesi) i el punt més alt en què desapareix (tipolisi) ens delimiten l’extensió vertical de l’acrozona. Això suposat, cal tenir present que en una biozona la "densitat" d’individus se sol presentar en una faixa més reduïda: és l’anomenada zona d’apogeu (o acme, epíbole, zona d’inundació, zona d’acumulació, «peak-zone»). Sol ocórrer que en un lloc topogràfic determinat, una acrozona hi sigui incompleta, escapçada a dalt o a baix per truncació o per manca de dipòsit; aleshores hom parla d’acrozona local (o zona d’extensió local, topozona, «teilzone»).

Variacions del recobriment d’una biozona d’extensió concurrent, segons el nombre de tàxons; en aquest exemple són els tàxons A, B, C, D i E. La representació és bidimensional (vertical i horitzontal).

Distrimapas, original de la Guia Estratigràfica Internacional.

Pel que fa a les relacions entre biozones veïnes, els límits de les biozones són essencialment diàcrons; passen les unes a les altres en sentit lateral, com ho feien els biòtops als quals pertanyien. En sentit vertical, també ho són; les superfícies de canvi biostratigràfic determinen el lloc on hi ha les primeres i les darreres aparicions locals: són els anomenats biohoritzons. Entre dues biozones pot haver-hi intervals estratigràfics mancats de fòssils, o amb fòssils que no tenen cap relació amb les dites biozones. Aquests espais són anomenats interzones estèrils («barren interzones»). Semblantment, dins l’àmbit d’una biozona hi pot haver uns espais sense fòssils, anomenats intrazones estèrils.

Oppelzones (A), biozones d’extensió concurrent (B) i biozones de llinatge o filozones (C). A les oppelzones, la part inferior és caracteritzada per l’aparició d’uns tàxons; la part alta, per la desaparició d’uns altres; i la part principal, per la coincidència dels tàxons diagnòstics. A les biozones d’extensió concurrent, les acrozones poden ser determinades per dos tàxons o més. En el cas de les filozones, a l’exemple de l’esquerra, a, b, i c són acrozones dels tàxons a, b i c i al de la dreta, a i b són part d’unes acrozones i c és una acrozona completa.

Distrimapas, extret de la Guia Estratigràfica Internacional.

Pot succeir que dues biozones (acrozones), o més de dues, coincideixin en part en l’espai estratigràfic i que en aquesta àrea de coincidència sigui bo d’establir-ne una de nova. Aquesta biozona definida així és anomenada zona d’extensió concurrent (o zona d’extensió concomitant, acrozona coincident, «concurrent range zone») i és molt emprada en problemes de correlació, per exemple, entre biozones d’espirifèrides, trilobits i conodonts, del Devonià. Derivades d’aquesta mena de biozones hi ha les oppelzones (denominació en honor d’a A. Oppel, 1831-1865), associacions o conjunts de tàxons seleccionats d’una extensió vertical limitada i en gran part coincidents. Hom les ha escollides per tal d’indicar una contemporaneïtat aproximada, en una localitat (estratotip) determinada. Els límits superiors i inferiors són fixats per l’autor en referir-se a uns tàxons triats amb aquesta finalitat. Finalment, cal esmentar un altre tipus de biozona: la filozona (o zona de llinatge, zona evolutiva, zona filogenètica, «lineage zone»). Una filozona és definida i constituida pels estrats que contenen exemplars d’una línia filètica o evolutiva; és a dir, per una sèrie d’espècies transients.

Els noms de les biozones, no obstant això, de vegades no segueixen la norma comuna. Uns cops són designades amb un nombre d’ordre, com per exemple féu Elles amb les biozones de graptòlits, o Blow amb les biozones planctòniques del Neogen; altres cops amb lletres gregues, com Oppel féu amb les biozones d’ammonits del Juràssic alemany. Finalment, en paleomastologia és costum de denominar els nivells puntuals fossilífers, que, de fet, esdevenen biozones, amb el nom de la localitat on han estat trobats.

Les unitats cronostratigràfiques i geocronològiques

El contacte entre dues unitats estratigràfiques és perfectament visible en aquesta vista aèria, tot mirant cap al S, del barranc d’Esplugafreda i dels vessants del turó de Sant Cosme, al S de Sapeira (Pallars Jussà, la Ribagorça). A la part baixa del vessant afloren uns sediments del Paleocè que formen el Garumnià superior (formació d’Esplugafreda), d’argiles i gresos roigs, fluvials, sense fauna característica. Al damunt, descansen uns materials lutítics blavencs que tenen a la base una calcària margosa seguida per les margues fossilíferes dipositades sota la mar. Es tracta de l’llerdià, unitat cronostratigràfica d’abast mundial. És admès per tothom que l’llerdià i el Cuisià formen l’antic Ypresià. Aquest aflorament (a la imatge, malauradament, no s’hi veu tota la unitat) és molt a prop de l’estratotip de l’llerdià, un dels pocs que hi ha en territori català.

Jordi Vidal.

Són les més emprades de fa més temps i tenen un valor i un abast mundials.

Una unitat cronostratigràfica és una divisió de la sèrie estratigràfica considerada com a testimoni d’un interval específic del temps geològic; representa totes les roques que s’han format durant un temps determinat de la història de la Terra (i solament aquestes roques), i és limitada per superfícies isòcrones, límits que són immaterials i, per consegüent, molt teòrics. Una unitat geocronològica és una divisió del temps geològic presa com a testimoni de la durada d’una unitat cronostratigràfica; és, per tant, una unitat no material que no té estratotip. Podem comparar aquestes definicions amb la imatge d’un rellotge de sorra: la sorra és la part material, la unitat cronostratigràfica, i el temps que triga en escolar-se aquesta sorra, la unitat geocronològica.

El rang i la magnitud de cada unitat cronostratigràfica depenen de la durada de l’interval de temps i no pas del gruix dels estrats que la formen.

Les jerarquies d’aquestes unitats (eonotema i eó, eratema i era, etc.) són equivalents en ambdues classificacions. Per exemple, hom parla, amb relació als terrenys, de l’estatge Albià i, pel que fa al seu temps de durada, de l’edat albiana. La unitat cronostratigràfica més petita és la cronozona (o cron, per a les unitats geocronològiques), que a l’estratotip hom pot fer coincidir amb l’extensió vertical de qualsevol altra unitat (litostratigràfica, biostratigràfica); a la pràctica i tradicionalment, però, s’ha fet coincidir sempre amb les biozones. Un conjunt de cronozones (biozones) constitueix un estatge (i una edat) que és la unitat bàsica de treball.

Les unitats cronostratigràfiques, particularment els estatges, han estat definits gairebé sempre en un estratotip. Les unitats de rang superior, si més no, tenen un estratotip de límit o una àrea tipus, mentre que els eonotemes i els eratemes no en tenen. La nomenclatura és binomial: reuneix el rang jeràrquic i un nom geogràfic; aquest nom, en general, deriva de la localitat, la comarca, la regió o el poble antic que hi habitava (Oxfordià, Lutecià, Vallesià, Ruscinià, Permià, Silurià, Ilerdià, etc.), o d’una roca (Cretaci, de la creta; Carbonífer, del carbó), d’alguna característica estratigràfica (Triàsic, tres fàcies), o petrogràfica (Dogger, unes concrecions semblants a gossos), d’una característica evolutiva o diferent de la fauna que hi vivia (Paleozoic, Cenozoic, Miocè, Pliocè) o d’un ordre de posició (Primari, Quaternari, etc.). En català hom afegeix el sufix -ià per als estatges, les sèries i els sistemes; -ic per als eratemes i els eonotemes (Proterozoic, Paleozoic, Fanerozoic); contra tota regla, en referir-se a alguns estatges del Paleozoic o sèries del Paleozoic i Mesozoic, no s’empra cap sufix: Lias, Dogger, Malm, Llandeilo, Ashgill, etc.

De costum, els estatges eren definits en un estratotip. El límits eren preferentment els d’un cicle sedimentari, una discontinuïtat o qualsevol altre episodi geològic manifest; de vegades, era un simple límit litològic, tot i que aquests no eren isòcrons. Els estatges que han sobreviscut a la dèria creadora del segle passat i han esdevingut unitats acceptades internacionalment foren definides en fàcies marines i, paleontològicament, s’hi han reconegut diverses biozones que, per conveni, a l’estratotip són cronozones. A causa d’això, massa sovint hom ha pogut reconèixer, en revisar els estratotips, que en el contacte entre una unitat i l’altra hi ha una llacuna estratigràfica. Ha calgut trobar aquest espai estratigràfic perdut en d’altres contrades, fora de l’àrea tipus, fins a trobar la sèrie escaient on és representada la secció que mancava en aquell estratotip de límit. D’aquestes recerques, n’han nascut noves unitats que, de vegades, s’ajustaven a la llacuna esmentada; altres vegades, però, recobrien les unitats limítrofes. Així, ha nascut un Garumnià, un Downtonià, un Aalenià, un Vil·lafranquià, etc, unitats que reclamen una revisió que les escombri de l’escala dels temps geològics. Això es va fent i, en molts casos, ja s’ha enllestit. Hi ha també unitats establertes en fàcies continentals, com el Vallesià, el Turolià o el Ruscinià que, més endavant, quan s’haurà fet una correlació fefaent amb l’escala marina, caldrà eliminar. A més d’això, hi ha les escales estratigràfiques d’altres continents que esperen ser correlades amb les europees. Així, a poc a poc, l’estratigrafia esdevindrà menys feixuga.