Contemporary beachrock formation at Arrigunaga beach, Bizkaia, Spain, on anthropogenic slag

  1. Javier Elorza 1
  2. Clemente Recio 2
  1. 1 Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea
    info

    Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea

    Lejona, España

    ROR https://ror.org/000xsnr85

  2. 2 Universidad de Salamanca
    info

    Universidad de Salamanca

    Salamanca, España

    ROR https://ror.org/02f40zc51

Revista:
Journal of iberian geology: an international publication of earth sciences

ISSN: 1886-7995,  1698-6180

Año de publicación: 2023

Volumen: 49

Número: 2

Páginas: 189-213

Tipo: Artículo

DOI: 10.1007/S41513-023-00211-Z DIALNET GOOGLE SCHOLAR lock_openAcceso abierto editor

Otras publicaciones en: Journal of iberian geology: an international publication of earth sciences

Resumen

La extensa y potente beachrock localizada en la playa de Arrigunaga (Bizkaia, España) es inusual entre las beachrocks reconocidas en la literatura a causa de (a) su ubicación, a 43ºN de latitud; (b) el sustrato cementado, consistente mayoritariamente en escoria de fundición mezclada con los sedimentos naturales propios de la playa; (c) el tiempo y la cantidad de escoria vertida en el mar, con millones de toneladas de desechos vertidas en el corto intervalo entre 1902 y 1966 dC; (d) la repentina interrupción del vertido en 1966, seguido de la exhumación y retrogradación inmediata de la beachrock y (e) una agresiva intervención de ingeniería en 1999, supuestamente dirigida a la regeneración de la playa, con aporte de arenas bioclásticas importadas, que permitió una cementación débil adicional de los fragmentados bloques residuales. El espesor de la beachrock y la identifcación de clastos internos de esa misma beachrock atestiguan un proceso multiepisódico con al menos tres etapas principales de cementación y varios polimorfos de CaCO3 precipitados en un contexto de mezcla de agua marina y dulce. La evidencia de restos bacterianos sugiere que la actividad biológica ayudó a desencadenar la cementación. Los valores isotópicos de C y O obtenidos en los cementos confrman el predominio de la composición mixta de agua dulce y marina. El conocimiento exacto de las fechas de inicio y fnalización del vertido de escorias, permite acotar con precisión la rápida cementación, con evidencias desde 1924 dC, que produjo el cuerpo multiepisódico de la beachrock, así como su evolución hacia una acelerada y completa desaparición.

€ Ver financiación

Información de financiación

Financiadores

Referencias bibliográficas

  • Adams, A. E., & MacKenzie, W. S. (1998). A colour atlas of carbonate sediments and rocks under the microscope. Mason Publishing.
  • Aizpiri, F. (1983). Cementación por vertidos industriales en playas de Vizcaya. Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea, unpublished, p. 35.
  • Arrieta, N., Goienaga, N., Martínez-Arkarazo, I., Murelaga, X., Baceta, J. I., Sarmiento, A., & Madariaga, J. M. (2011). Beachrock formation in temperate coastlines: Examples in sand-gravel beaches adjacent to the Nerbioi-Ibaizabal Estuary Bilbao, Bay of Biscay, North of Spain). Spectrochimica Acta A, 80, 55–65.
  • Arrieta, N., Iturregui, A., Martínez-Arkarazo, I., Murelaga, X., Baceta, J. I., de Diego, A., Olazabal, M. A., & Madariaga, J. M. (2017). Characterization of ferruginous cements related with weathering of slag in a temperate anthropogenic beachrock. Science of the Total Environment, 581–582, 49–65. https://doi.org/10.1016/j. scitotenv.2016.12.132
  • Astibia, H. (2012). Tunelboka y Gorrondatxe (Getxo, Bizkaia), fósiles humanos para el Antropoceno. http://www.euskonews.com/0640z bk/gaia64002es.html. Accessed 28 Sept 2012
  • Avcioğlu, M., Yiğitbaş, E., & Erginal, A. E. (2015). Beachrock formation on the coast of Gökçeada Island and its relation to the active tectonics of the region, northern Aegean Sea, Turkey. Quaternary International. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2015.10.108
  • Beier, J. A. (1985). Diagenesis of Quaternary Bahamian beachrock: Petrographic and isotopic evidence. Journal of Sedimentary Petrology, 55, 755–761.
  • Borja, A., Tueros, I., Belzunce, M. J., Galparsoro, I., Garmendia, J. M., Revilla, M., Solaun, O., & Valencia, V. (2008). Investigative monitoring within the European Water Framework Directive: A coastal blast furnace slag disposal, as an example. Journal Environmental Monitoring, 10, 453–462.
  • Calvet, F., Cabrera, M. C., Carracedo, J. C., Mangas, J., Pérez-Torrado, F. J., Recio, C., & Trave, A. (2003). Beachrocks from the island of La Palma (Canary Islands, Spain). Marine Geology, 197, 75–93.
  • Cañaveras, J. C., Hoyos, M., Sánchez-Moral, S., Sanz-Rubio, E., Bedoya, J., Soler, V., Groth, I., Schumann, P., Laiz, L., Gonzalez, I., & Saiz-Jimenez, C. (1999). Microbial Communities Associated to hydromagnesite and needle-fber aragonite deposits in a karstic cave (Altamira, Northern Spain). Geomicrobiology Journal, 16, 9–25.
  • Casas, B. (2015). Arquitectura deposicional y evolución de la playa de sedimentos antrópicos de Azkorri (Getxo, Bizkaia). Universidad del País Vasco. Máster en Cuaternario, unpublished, p. 14.
  • Cawthra, H., & Uken, R. (2012). Modern beachrock formations in Durban, KwaZulu-Natal. African Journal of Science, 108(7/8), 5. https://doi.org/10.4102/sajs.v108i7/8.935. Art. 935.
  • Cooper, J. A. G., Greenb, A. N., & Wiles, E. A. (2017). Beachrock morphology and genesis on a paraglacial beach. Sedimentary Geology, 360, 47–53.
  • Cornell, R. M., & Schwertmann, U. (2003). The iron oxides: Structure, properties, reactions, occurrences and uses. Wiley.
  • Craig, H. (1961). Isotopic variations in meteoric waters. Science, 133, 1833–1834.
  • Dhami, N. K., Sudhakara Reddy, M., & Mukherjee, A. (2013). Biomineralization of calcium carbonates and their engineered applications: A review. Frontiers in Microbiology, Review Article. https://doi.org/10.3389/fmicb.2013.00314
  • Dickson, J. A. D. (1965). A modifed staining technique for carbonates in thin section. Nature, 205, 587.
  • Dinarès-Turell, J., Pujalte, V., Stoykova, K., & Elorza, J. (2013). Detailed correlation and astronomical forcing within the Upper Maastrichtian succession in the Basque Basin. Boletín Geológico y Minero, 124, 253–282. ISSN: 0366-0176.
  • Elorza, J. (2021). Ostende and Arrigunaga beaches, two diferent interventions and subsequent geomorphological changes in northern Spain: An appropriate policy to follow? Revista De La Sociedad Geológica De España, 34, 25–35.
  • Elorza, J., Gómez-Alday, J. J., & Jiménez Berrocoso, Á. (2021). Syndepositional processes in the pigmentation of oceanic red beds: Evidence from the Basque-Cantabrian Basin (northern Spain). Geological Magazine, 158, 1683–1703. https://doi.org/10.1017/ S0016756821000248
  • Emery, K. O., Tracey, J. I., & Ladd, H. S. (1954). Geology of Bikini and nearby atolls. United States Geological Survey Professional Paper, Bikini and nearby atolls: Part 1, Geology No. 260A
  • Flor, G., & Flor-Blanco, G. (2016). Distribución de estructuras sedimentarias superfciales en playas mesomareales arenosas entre promontorios con características morfodinámicas diferentes (Asturias, España). Revista De La Sociedad Geológica De España, 29, 57–78.
  • Frankel, E. (1968). Rate of formation of beachrock. Earth and Planetary Science Letters, 4, 439–440.
  • Friedman, G. M. (1998). Rapidity of freshwater calcite cementationimplications for carbonate diagenesis and sequence stratigraphy: Perspective. Sedimentary Geology, 119, 1–4.
  • Friedman, G. M. (2005). Climatic signifcance of Holocene beachrock sites along shorelines of the Red Sea. American Association of Petroleum Geologists Bulletin, 89, 849–852.
  • Friedman, G. M. (2011). Beachrocks record Holocene events, including natural disasters. Evaporites, 26, 97–109. https://doi.org/10.1007/ s13146-011-0056-3
  • García-Garmilla, F. (1990). Diagénesis de las arenitas: ejemplos del Cretácico, Terciario y Cuaternario de la zona de Bilbao. Kobie (Serie Ciencias Naturales). Diputación Foral De Vizcaya, 19, 85–103. Bilbao.
  • García-Hidalgo, J. F., & Elorza, J. (2022). Facies model, cementation and sedimentary evolution of a 20th-century beach and beachrock: The Gorrondatxe wave and tidal coastal system (NE Spain). Sedimentary Geology. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2022.106291
  • Gil, P. P., Yusta, I., Orue-Etxebarria, X., Herrero, J. M., Baceta, J. I., Artaraz, J., Madina, E., & Mintegui, J. M. (2008). Caracterización Mineralógica y Química de Escorias de Ferrerías de Monte (“haizeolas”) en el entorno de Galdakao (Vizcaya). Macla, 9, 117–118.
  • Goikoetexea Araluce, N. (1984). Toponímia Euskara Kobie (Serie Etnografía). Diputación Foral De Vizcaya, I, 79–141. Bilbao.
  • Goitia Blanco, J. (2012). La playa cementada subactual de Tunel-Boka, Getxo: Arquictectura deposicional y caracteres composicionales. Universidad del País Vasco. Máster en Cuaternario, unpublished, 17 pp.
  • Groth, I., Schumann, P., Laiz, L., Sánchez-Moral, S., Cañaveras, J. C., & Saiz-Jimenez, C. (2001). Geomicrobiological study of the Grotta dei Cervi, Porto Badisco, Italy. Geomicrobiology Journal, 18, 241–258.
  • Hanor, J. S. (1978). Precipitation of beachrock cements: Mixing of marine and meteoric waters vs. CO2-degassing. Journal of Sedimentary Petrology, 48, 489–501.
  • He, Z., Hu, X., Lan, M., Liu, J., Cheng, G., Xue, X., & Chou, K. (2021). Empirical study on reduction behavior and metallurgical properties of Vanadia-Titania magnetite in blast furnace. Minerals, 11, 418. https://doi.org/10.3390/min11040418
  • Hopley, D. (1986). Beachrock as a sea-level indicator. In O. van der Plassche (Ed.), Sea-level research: A manual for the collection and evaluation of data (pp. 157–173). Geo Books.
  • Howie, F. M. P. (2009). Beachrock development along the North coast of Cornwall. Geoscience in South-West England, 12, 85–94.
  • Iridoy, P., Zudaire, S., Azaguirre, M., Dorronsoro, A., Olano, G., Beriain, E., Usarbarrena, A., & Elorza, J. (2010). Variaciones de color y contenido de CaCO3 en los pares marga-caliza del Maastrichtiense superior y Eoceno inferior en Sopelana (Arco Vasco): Refejo de cambios paleoambientales. Geogaceta, 49, 91–94.
  • Iturregui, A., Arrieta, N., Aramendia, J., Arrizabalaga, I., Murelaga, X., Baceta, J. I., Olazabal, M. A., Martínez-Arkarazo, I., & Madariaga, J. M. (2016). In-situ and laboratory Raman spectroscopic analysis on beachrock deposits: Characterisation of the trapped materials. Journal Raman SpectroscOpy, 47, 329–336.
  • Iturregui, A., Arrieta, N., Murelaga, X., Baceta, J. I., Olazabal, M. A., Martínez-Arkarazo, I., & Madariaga, J. M. (2014). The relevance of the analytical methodology in the geochemical study of beachrock outcrops: Arrigunaga Beach inside the NerbioiIbaizabal estuary (Getxo, Basque Country). Analytical Methods, 6, 8247–8257.
  • Kelletat, D. (2006). Beachrock as Sea-Level Indicator? Remarks from a Geomorphological Point of View. Journal of Coastal Research, 22, 1558–1564.
  • Kelletat, D. (2007). Reply to: Knight, J. 2007. Beachrock Reconsidered. Discussion of Kelletat, D. 2006. Beachrock as Sea-Level Indicator? Remarks from a Geomorphological Point of View. Journal of Coastal Research, 22(6), 1558–1564. Journal of Coastal Research, 23, 1605–1606.
  • Kim, S.-T., O’Neil, J. R., Hillaire-Marcel, C., & Mucci, A. (2007). Oxygen isotope fractionation between synthetic aragonite and water: Infuence of temperature and Mg2+ concentration. Geochimica Cosmochimica Acta, 71, 4704–4715.
  • Knight, J. (2007). Beachrock Reconsidered. Discussion of Kelletat, D. 2006. Beachrock as sea-level indicator? Remarks from a geomorphological point of view. Journal of Coastal Research, 23(6), 1558–1564. Journal of Coastal Research, 23, 1558–1564.
  • Knox, G. J. (1973). An aragonite-cemented volcanic beach-rock near Bilbao, Spain. Geologie En Mijnbown, 53, 9–12.
  • Konhauser, K. (2007). Introduction to Geomicrobiology. Blackwell Publishing.
  • Losada, M. A., & Medina, R. (1993). Estudio de la playa de Arrigunaga. Universidad de Cantabria.
  • Martínez García, B., Pascual, A., Baceta, J. I., & Murelaga, X. (2013). Estudio de los foraminíferos bentónicos del “beach-rock” de Azkorri (Getxo, Bizkaia). Geogaceta, 53, 29–32.
  • Martínez Vitores, M. A. (1999). Memoria Gráfca de una Siderurgia. Tarjeta Postal y Fotográfica. Bilbao: Gestingraf. ISBN: 84-6058476-3.
  • Martínez Vitores, M. A. (2003). Memoria Gráfca de una Siderurgia II. La Mirada al pasado industrial (1933–1966). Bilbao: Gestingraf. ISBN: 84-6077230-6.
  • Martin-Merás, L., & Rivera, B. (1990). Catálogo de la Cartografía Histórica de España del Museo Naval. Publicaciones Museo Naval-Ministerio de Defensa.
  • Martos de la Torre, E., & Flor, G. (2004). Controles morfológicos y sedimentarios en relación con los ciclos estacionales en la playa de cantos de Aramar (Luanco, Asturias) Actas de la VIII Reunión Nacional de Geomorfología (G. Benito y A. Díez Herrero, eds.). Sociedad Española De Geomorfología, I, 273–281.
  • Mauz, B., Vacchi, M., Green, A., Hofmann, G., & Cooper, A. (2015). Beachrock: A tool for reconstructing relative sea level in the farfeld. Marine Geology, 362, 1–16.
  • McKnight, T. L., & Hess, D. (2000). Climate Zones and Types: Marine West Coast climate (Cfb, Cfc). Physical geography: A landscape appreciation (pp. 226–229). Prentice Hall.
  • Merino Martínez, M. (2005). Altos Hornos de Vizcaya, S.A. Historia de su fota. El hito de una siderurgia 1895–1988. Gestingraf (ISBN. 84-609–0834-8)
  • Mozeley, P. S., & Burns, J. B. (2006). Climatic signifcance of Holocene beachrock sites along shoreline of the Red Sea: Discussion. American Association of Petroleum Geologists Bulletin, 90, 971–973.
  • Neumeier, U. (1998). Le rôle de l’activité microbienne dans la cimentation précoce des beachrocks (sédiments intertidaux). Ph. D thesis, University of Geneva. Terre et Environnement 13, 183 pp.
  • Neumeier, U. (1999). Experimental modelling of beachrock cementation under microbial infuence. Sedimentary Geology, 126, 35–46.
  • O’Neil, J. R., Clayton, R. N., & Mayeda, T. K. (1969). Oxygen isotope fractionation in divalent metal carbonates. Journal of Chemical Physics, 51, 5547–5558.
  • Öztürk, M. Z., Erginal, A. E., Kayak, N. G., & Ozturk, T. (2015). Cement fabrics and optical luminescence ages of beachrock, North Cyprus: Implications for Holocene sea-level changes. Quaternary International. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2015.03.024
  • Payros, A., Orue-Etxebarria, X., & Pujalte, V. (2006). Covarying sedimentary and biotic fuctuations in Lower-Middle Eocene Pyrenean deep-sea deposits: Palaeoenvironmental implications. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 234, 258–276.
  • Payros, A., Orue-Etxebarria, X., Bernaola, G., Apellaniz, E., DinarèsTurell, J., Tosquella, J., & Caballero, F. (2009). Characterization and astronomically calibrated age of the frst occurrence of Turborotalia frondosa in the Gorrondatxe section, a prospective Lutetian GSSP: Implications for the Eocene time scale. Lethaia, 42, 255–264.
  • Pujalte, V., Astibia, H., Aizpiri, F., & Payros, A. (2015). Las playas cementadas del “Antropoceno” de Bizkaia, País Vasco: Origen y degradación. Geogaceta, 57, 123–126.
  • Rey, D., Rubio, B., Bernabeu, A. M., & Vilas, F. (2004). Formation, exposure, and evolution of a high-latitude beachrock in the intertidal zone of the Corrubedo complex (Ria de Arousa, Galicia, NW Spain). Sedimentary Geology, 169, 93–105.
  • Rodríguez-Lázaro, J., Elorza, J., Orue-Etxebarria, X., & Aguirre, J. (1989). Materiales de edad maastrichtiense en la serie eocénica de fanco-SW del Sinclinorio de Bizkaia (Arrigunaga, N de Bilbao). Kobie, 18, 105–114.
  • Rodriguez-Navarro, C., Jimenez-Lopez, C., Rodriguez-Navarro, A., Gonzalez-Muñoz, M. T., & Rodriguez-Gallego, M. (2007). Bacterially mediated mineralization of vaterite. Geochimica Cosmochimica Acta, 71, 1197–1213.
  • Sánchez-Moral, S., Cañaveras, J. C., Laiz, L., Saiz-Jimenez, C., Bedoya, J., & Luque, L. (2003). Biomediated precipitation of calcium carbonate metastable phases in hypogean environments: A short review. Geomicrobiology Journal, 20, 491–500.
  • Scoffin, T. P., & Stoddart, D. R. (1987). Beachrock and intertidal cements. In T. P. Scofn (Ed.), An introduction to carbonate sediments and rocks (pp. 401–425). Blackie Publishing Company.
  • Shinn, E. A. (1969). Submarine lithifcation of Holocene carbonate sediments in the Persian Gulf. Sedimentology, 12, 109–144.
  • Tucker, M. E. (1991). Sedimentary petrology. Blackwell Scientifc Publications.
  • Tucker, M. E., & Wright, V. P. (1990). Carbonate sedimentology. Blackwell Scientifc Publications.
  • Turner, R. J. (1995). Bacteria and algae-mediated precipitation of calcium carbonate in Puerto Rico sand and seawater suggests that nutrient-rich ground water discharges enhance coastal sand cementation. In: Geologic Society of America, Abstracts with Programs, New Orleans Meeting, 27(6), A-346.
  • Turner, R. J. (2005). Beachrock. In M. L. Schwartz (Ed.), Encyclopedia of coastal science (pp. 183–186). Kluwer Academic Publishers.
  • Vieira, M. M., & De Ros, L. F. (2006). Cementation patterns and genetic implications of Holocene beachrocks from northeastern Brazil. Sedimentary Geology, 192, 207–230.
  • Vött, A., Bareth, G., Brückner, H., Curdt, C., Fountoulis, I., Grapmayer, R., Hadlerm, H., Hofmeister, D., Klasen, N., Lang, F., Masberg, P., May, S. M., Ntageretzis, K., Sakellariou, D., & Willershäuser, T. (2010). Beachrock-type calcarenitic tsunamites along the shores of the eastern Ionian Sea (western Greece) – Case studies from Akarnania, the Ionian Islands and the western Peloponnese. Zeitschrift Für Geomorphologie, Sppl Issue, 54, 1–50.
  • Vousdoukas, M. I., Velegrakis, A. F., & Plomaritis, T. A. (2007). Beachrock occurrence, characteristics, formation mechanisms and impacts. Earth-Science Reviews, 85, 23–46.
  • Wiles, E., Green, A. N., & Cooper, J. A. G. (2018). Rapid cementation on a South African beach: Linking morphodynamics and cement style. Sedimentary Geology, 378, 13–18.
  • Zammit, G., Sánchez-Moral, S., & Albertano, P. (2011). Bacterially mediated mineralisation processes lead to biodeterioration of artworks in Maltese catacombs. Science of the Total Environment, 409, 2773–2782. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2011.03.008
Fuente de los datos: Dialnet