Bioerosion patterns in Tertiary rock cliffs of the Pacific coast of Colombia (Eastern Tropical Pacific)

Abstract

El grado de Bioerosión interna de cinco acantilados sedimentarios terciarios fue estudiado en tres niveles de altura con respecto a la marea (alta, media y baja), ubicados en dos bahías de la región central de la costa del Pacífico de Colombia, en el Pacífico Oriental Tropical. El objetivo de la investigación fue estimar los patrones de bioerosión y comprenderlos principales factores que determinan las variaciones espaciales y temporales en sus tasas. Los acantilados están compuestos por capas de rocas sedimentarias blandas (limolitas, lodolitas) alternando con rocas sedimentarias duras (esquistos, areniscas). La tectónica de placas, el alto riesgo sísmico, y los procesos de sedimentación y erosión que ocurren en el litoral influyen fuertemente en la geología y la geomorfología de la región central de la costa del Pacífico de Colombia. Esta región está formada por sedimentos aluviales cuaternarios del Plioceno y acantilados terciarios de rocas sedimentarias (lodolitas, areniscas, lutitas y pizarras) de las formaciones Mayorquín y Naya. Debido a las altas pendientes y a la alta fracturación de la roca por movimientos sísmicos, los procesos de erosión son causados principalmente por la escorrentía y las olas que producen movimientos de masas planas con caída de bloques en diferentes escalas. Los principales perforadores de rocas blandas fueron bivalvos de la familia Pholadidae:Cyrtopleura crucigera, Pholadidea spp. y los crustáceos Upogebia spp. Las rocas duras son perforadas por especies de mitílidos: Lithophaga aristata, L.plumula y por el sipuncúlido Phascolosoma sp. Los principales factores que determinan los patrones de bioerosión en orden de importancia son, la dureza y naturaleza de las rocas, el nivel de las mareas, la abundancia y los patrones de distribución (zonificación) de organismos, y la acción de las olas. Las tasas de bioerosión interna muestran valores altos en los niveles bajos de marea y en las rocas blandas de acantilados con una acción moderada del oleaje. La bioerosión es menor en las rocas duras situadas en la parte externa de las dos bahías, a pesar de la mayor exposición a las olas. Las densidades de población más altas de las especies de perforadores se registraron en los acantilados ubicados en las partes internas de las bahías y en los niveles de las mareas más bajas. El volumen removido fue significativamente diferente entre los niveles de marea, pero no entre las estaciones, estando correlacionado positivamente con el número de especies y de individuos. Las mediciones de pérdida de material rocoso durante el período de estudio de 12 meses mostraron que el retroceso del acantilado varió entre 4,2 cm año-1, en un acantilado de roca dura situada en una isla en la región exterior de la bahía de Málaga, a 13,2 cm año-1 en un acantilado de rocas mixtas de la región externa de la misma bahía. Estas tasas son altas en comparación con otras estimaciones sobre erosión por organismos, pero son mucho más bajas que las obtenidas en estudios de amplia escala. Las variaciones temporales se pueden atribuir a las condiciones oceanográficas locales, a la amplitud de la marea, a fuertes corrientes marinas y la intensidad de la acción de las olas.

The degree of internal Bioerosion of five tertiary sedimentary cliffs was examined in three tidal levels (high, medium and low) located in two bays of the Central region of the Pacific coast of Colombia, Tropical Eastern Pacific. The objective was to estimate bioerosion patterns and understand the principal factors determining spatial and temporal variations. The cliffs are composed by layers of soft sedimentary rocks (limestone) alternated with hard sedimentary rocks (shale, sandstones). Plate tectonics, high seismic risk, and processes occurring in the coastline heavily influence geology and geomorphology of the central region of the Pacific coast of Colombia. The region consists of Quaternary alluvial sediments of Pliocene and tertiary cliffs of sedimentary rocks (sandstones, mudstones and shales) of the Mayorquín and the Naya formations. Due to the high slopes and the high fracturing of the rock, non-biologic erosion is caused primarily by runoff and waves, which produces planar mass movements in different scales. It is also common the occurrence of falling blocks, mainly in the coastal cliffs. Main borers of soft rocks were bivalves of the family Pholadidae: Cyrtopleura crucigera, Pholadidea spp. and the crustacean Upogebia spp. Hard rocks were bored by mytilids species: Lithophaga aristata, L. plumula, and by the sipunculid Phascolosoma sp. Major factors controlling bioerosion are in order of importance: hardness and nature of rocks, tidal level, abundance and distribution patterns (zonation) of benthic organisms associated to cliff fauna, and wave action. Total internal bioerosion displayed high values in low tidal levels and soft rocks of cliffs with moderate wave action. Bioerosion declines in externally located hard rocks of the two studied bays despite their exposure to higher hydrodynamics. Higher population densities of borer species were recorded in cliffs located in the internal parts of the bays and in the lower tidal levels. Bored volume was significantly different among tidal levels but not among stations. This was positively correlated with number of species and individuals. Measurements of rocky material loss during the 12-month study period showed that cliff retreat varied between 4.2 cm y-1, in a hard-rock cliff located on an island in the outer region of the Malaga Bay to 13.2 cm y-1 in a mixed-rock cliff of the outer region of the same bay. These rates are high compared to other estimates based on erosion by organisms but are far lower than rates obtained in broad scale studies. Temporal variations would be attributed to local oceanographic conditions, particularly extreme tidal range, strong sea currents and intensity of wave action.