Resumen: El sistema kárstico de Alkerdi-Zelaieta tiene un desarrollo de más de 5878 m. En él se engloban distintas cuevas que están genéticamente unidas, pero separadas por la colmatación de las galerías por sedimentos o colapsos. En todo caso, la organización de las galerías formadas en condiciones freáticas indica una mínima disposición de 6 niveles de cuevas, que se han formado en un contexto general de bajada del nivel freático. La formación de cada nivel de cueva está relacionada con procesos paragenéticos, que se deben a un incremento de la carga sedimentaria respecto al caudal hídrico. La variación en el aporte sedimentario se relaciona con cambios climáticos, de forma que cada vez que se repiten las condiciones climáticas propicias se produciría el aumento en la disponibilidad sedimentaria, y con ello, el desarrollo de niveles de cueva en el sistema kárstico. El área fuente de los sedimentos se localiza fundamentalmente en materiales paleozoicos y triásicos del entorno. En este sentido, una vez un nivel de cueva pasa a estar en condiciones vadosas, el sedimento depositado en ella comienza a erosionarse y redepositarse en el nivel inferior que se está formando, reciclándose una y otra vez hasta salir del sistema.Abstract: The Alkerdi-Zelaieta cave system is longer than 5878 m. It is composed by genetically connected caves, which are currently separated by sedimentary filling or collapses. Nevertheless, the disposition of the different subhorizontal passages formed under phreatic conditions shows at least 6 cave-levels, which have been developed in a widespread base-level falling context. The speleogenesis of each cave-level is due to paragenesis, given by an increment on sediment input regarding the stream flow. Changes in sediment input rates are due to climatic changes. Therefore each time that those climatic conditions were reproduced, cave-levels would have been formed. The origin of the sediments are from Paleozoic and Triassic formations of the area. As such, using the meandering conduits that connect different cave-levels, sediments that filled the abandoned galleries were removed and deposited in a lower cave-level that was forming at the moment, being recycled repetitively until they leave the cave-system

Abendaño, Víctor

Agirre-Mauleon, Juantxo

Aranburu, Arantza

Arriolabengoa, Martín

Bodego, Arantza

Calvo, José Ignacio

Garate Maidagan, Diego

Hermoso de Mendoza, Arturo

Ibarra, Fernando

Iriarte, Eneko

Legarrea, Jaime

Tapia, Jesús

Val, Miren del

Álvarez, Irantzu

Spanish

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IntroducciónEl sistema kárstico de Alkerdi-Zelaietaalberga, en las diferentes cuevas del sis-tema, varios Bienes de Interés Cultural(BIC) descubiertos recientemente (Garateet al., 2017). A raíz de ello, se inició unproyecto de investigación multidisciplinarenfocado a establecer el perímetro de pro-tección del BIC (Álvarez et al., 2018) yprofundizar en el conocimiento del sis-tema kárstico.En este trabajo se presentan los prime-ros resultados sobre la espeleogénesis delsistema kárstico Alkerdi-Zelaieta. Estos re-sultados ayudan a inferir la evolución delrelieve en el entorno y la implicación de loscambios paleoambientales, además de ser-GEOGACETA, 66, 20197Copyright© 2019 Sociedad Geológica de España / www.geogaceta.comRecepción: 1 de febrero de 2019Revisión: 25 de abril de 2019Aceptación: 24 de mayo de 2019Geogaceta, 66 (2019), 7-10ISSN (versión impresa): 0213-683XISSN (Internet): 2173-6545Sistema kárstico multi-nivel Alkerdi-Zelaieta (Urdazubi/Urdax, Navarra):bajada del nivel freático frente a la (re)sedimentaciónMulti-level Alkerdi-Zelaieta cave system (Urdazubi/Urdax, Navarre): base-level incision versus (re)sedimentationMartin Arriolabengoa1,2, Arturo Hermoso de Mendoza3,Víctor Abendaño3, Irantzu Álvarez4, Arantza Aranburu1,2, Arantxa Bodego2,5, JoséIgnacio Calvo3, Miren del Val1,6 , Diego Garate7, Fernando Ibarra3, Eneko Iriarte8, Jaime Legarrea3, Jesús Tapia2 y Juantxo Agirre-Mauleon21 Departamento de Mineralogía y Petrología, Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea, Barrio Sarriena s/n 48490 Leioa, Bizkaia.martin.arriolabengoa@ehu.eus; arantza.aranburu@ehu.eus;2 Aranzadi Zientzia Elkartea, Zorrroagagaina 11, 20014 Donostia-San Sebastián, Gipuzkoa. zuzendaritza@aranzadi.eus; jtapia@aranzadi.eus3 Grupo de Espeleología Satorrak, calle Descalzos 37 bajo bis, 31001, Iruña-Pamplona, Nafarroa. arturo@troska.org4 Departamento de Expresión Gráfica y Proyectos de Ingeniería, Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea, Paseo Rafael Moreno “Pitxitxi” 2, 48013 Bilbao, Bizkaia.irantzu.alvarez@ehu.eus5 Departamento de Estratigrafía y Paleontología, Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea, Barrio Sarriena s/n 48490 Leioa, Bizkaia. arantxa.bodego@ehu.eus6 Centro nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (CENIEH), Paseo Sierra de Atapuerca 3, 09002, Burgos, España7 Instituto Internacional de Investigadores Prehistóricas de Cantabria, Universidad de Cantabria, Avda. De los Castros s/n, 39005 Santander, Cantabria. garatemaidagandiego@gmail.com8 Laboratorio de Evolución Humana, Universidad de Burgos, Edificio de  I+D+i, Pl. Misael Bañuelos s/n, 09001 Burgos. eiriarte@ubu.esABSTRACTThe Alkerdi-Zelaieta cave system is longer than 5878 m. It iscomposed by genetically connected caves, which are currently separatedby sedimentary filling or collapses. Nevertheless, the disposition of thedifferent subhorizontal passages formed under phreatic conditionsshows at least 6 cave-levels, which have been developed in a wides-pread base-level falling context. The speleogenesis of each cave-levelis due to paragenesis, given by an increment on sediment input regar-ding the stream flow. Changes in sediment input rates are due to cli-matic changes. Therefore each time that those climatic conditions werereproduced, cave-levels would have been formed. The origin of the se-diments are from Paleozoic and Triassic formations of the area. As such,using the meandering conduits that connect different cave-levels, sedi-ments that filled the abandoned galleries were removed and depositedin a lower cave-level that was forming at the moment, being recycledrepetitively until they leave the cave-system.Key-words: Paragenesis, speleogenesis, cave-level, clastic sedimenta-tion, climatic changes.RESUMENEl sistema kárstico de Alkerdi-Zelaieta tiene un desarrollo de más de 5878m. En él se engloban distintas cuevas que están genéticamente unidas, pero sepa-radas por la colmatación de las galerías por sedimentos o colapsos. En todo caso,la organización de las galerías formadas en condiciones freáticas indica unamínima disposición de 6 niveles de cuevas, que se han formado en un contextogeneral de bajada del nivel freático. La formación de cada nivel de cueva está rela-cionada con procesos paragenéticos, que se deben a un incremento de la cargasedimentaria respecto al caudal hídrico. La variación en el aporte sedimentario serelaciona con cambios climáticos, de forma que cada vez que se repiten las con-diciones climáticas propicias se produciría el aumento en la disponibilidadsedimentaria, y con ello, el desarrollo de niveles de cueva en el sistema kárstico.El área fuente de los sedimentos se localiza fundamentalmente en materialespaleozoicos y triásicos del entorno. En este sentido, una vez un nivel de cuevapasa a estar en condiciones vadosas, el sedimento depositado en ella comienzaa erosionarse y redepositarse en el nivel inferior que se está formando, reciclán-dose una y otra vez hasta salir del sistema.Palabras clave: Paragénesis, espeleogénesis, nivel de cueva, sedimentacióndetrítica, cambios climáticos.vir como marco contextual para la interpre-tación de los restos arqueológicos y paleon-tológicos que alberga.Contexto generalEl macizo kárstico de Alkerdi-Zelaietase encuentra en el municipio deUrdazubi/Urdax (norte de Navarra), en lavertiente septentrional del extremo occiden-tal de los Pirineos (Fig. 1). El clima es de tipooceánico templado, con débiles oscilacionestérmicas y sin estación seca, con una tasamedia de precipitación de 1800-2000mm/año.Geológicamente, las cuevas que formanparte del sistema kárstico Alkerdi-Zelaietase desarrollan en calizas rojas masivas tipoboundstone (con rudistas, corales, etc.) ymatriz tipo wakestone, del Cretácico Supe-rior (Albiense – Turoniense), de aproxima-damente 230 m de espesor y unaorientación general SO-NE y buzamiento60-70º N (Fig. 1). Desde los límites sur y oeste del macizovarios arroyos se infiltran en el sistema kárs-tico, siendo el arroyo Urtxume el único conun caudal continuo a lo largo del año (Fig.1). Las aguas infiltradas surgen al norestedel macizo, y discurren por el río Urtxumeque más adelante vierte al río Ugarana. Elexokarst está compuesto mayormente porun lapiaz semicubierto con dolinas  de diá-metro métrico y decimétrico. Gran parte dela superficie no conserva la morfología kárs-tica original debido a las extracciones deuna cantera. El endokarst está compuestopor numerosas cavidades (Fig. 1), ordena-das de mayor a menor desarrollo: Alkerdi 2(4725 m), Zelaieta 3 (700 m),  Alkerdi 1(160 m), Zelaieta 14 (90 m), Berroberria (15m), Zelaieta 2 (188 m, actualmente des-mantelada por completo por la actividad dela cantera). MetodologíaSe ha realizado la topografía en detallede las cavidades más importantes utilizandoel distanciómetro Dixto X2 y el software to-pográfico Auriga, donde se ha obtenido unerror medio de 0,39%. A partir de la topo-grafía de las cuevas se han identificado lasunidades morfológicas y los procesos geo-lógicos, y estos han sido ordenados espacialy temporalmente. Ello ha permitido diferen-ciar distintas fases de espeleogénesis, faci-litando la reconstrucción de la evolución delsistema kárstico Alkerdi-Zelaieta.Niveles de cuevasEn la actualidad, todas las galerías ex-ploradas son vadosas de característicassecas o “fósiles”, salvo las más bajas de Al-kerdi 2 y Zelaieta 3. Las galerías de cotamás baja de Alkerdi 2 son galerías activasdebido a los ríos que penetran al macizo, ycerca de las surgencias, pasan a ser epi-freáticas y freáticas.El rio Urtxume es el río principal de lazona y recorre la cueva de oeste a noreste.Los otros dos cursos fluviales que circulandentro del sistema kárstico (Arleun y Reno)discurren de sur a norte, hasta verter susaguas en el río Urtxume (Fig. 1). Las galeríasfósiles horizontales que se sitúan a diferen-tes cotas sobre las galerías activas, mues-tran morfologías freáticas (canales de techo,canales anastomosados en los planos detecho, pendants, etc.; Figs. 2a y b) y morfo-logías de ríos en zona vadosa (surcos sub-horizontales y golpes de gubia). Asociadosa ambos tipos de  morfologías, aparecendepósitos conglomeráticos y arenosos alóc-tonos, procedentes de la erosión de rocaspaleozoicas y triásicas (Fig. 2c). La disposi-ción horizontal de dichas galerías indica lapresencia de niveles de cueva (NC), y reflejala evolución de los cauces endokársticos an-teriormente mencionados  (Urtxume, Arleuny Reno). Estas galerías subhorizontales si-tuadas a distintas cotas, se conectan entresí mediante estrechas galerías meandrifor-mes y subverticales (Fig. 2d), y en algunoscasos, también por colapso del techo.La existencia de distintos niveles decueva refleja el descenso del nivel freáticoen la zona (Ford y William, 2007), provo-cado por la incisión fluvial del valle. En estesentido, de los tres ríos que discurren por elmacizo kárstico, solo el río Urtxume está di-rectamente conectado con el sistema fluvialexterior, y por ello, son las galerías fósilesformadas por este cauce las que mejor re-flejan la evolución del valle dentro del sis-tema kárstico. Las galerías formadas por losríos Arleun y Reno, también muestran dichaevolución, pero con un desfase temporal yaltitudinal, que dificulta la correcta identifi-cación y correlación de dichos niveles. Por tanto, la identificación de los nivelesde cuevas se ha realizado según las galeríasformadas, a priori, por el río Urtxume. Dichaidentificación ha tenido en cuenta la cota res-pecto a la  actual galería activa, y la direcciónpreferente de desarrollo en sentido  O-E. Deesta forma se han  identificado 6 niveles decuevas, con una separación entre 7 y 15 me-tros entre ellas (Fig. 3). Los niveles más anti-guos, los más altos en cota, son los que másincertidumbre generan debido a que han sidoexpuestos a procesos de karstificación du-rante más tiempo.GEOGACETA, 66, 2019 M. Arriolabengoa, A. Hermoso de Mendoza, A. Víctor, I. Álvarez, A. Aranburu, A. Bodego, J.I. Calvo, M. del Val,D. Garate, F. Ibarra, E. Iriarte, J. Legarrea, J. Tapia y J. Agirre-Mauleon8 Cuaternario y Geomorfología / Quaternary and GeomorphologyFig. 1.- Localización, contexto geológico y desarrollo del macizo kárstico Alkerdi-Zelaieta. U1: Esquistospaleozoicos; U2: Areniscas rojas triásicas; U3: Areniscas albienses; U4: Calizas rojas con rudistas; U5: Cal-carenitas y calizas micríticas; U6: Flysch calcáreo. Ver figura en color en la web.Fig. 1.- Location, geological setting and Alkerdi-Zelaieta cave system development. U1 : Paleozoic schist;U2 : Triassic red sandstones ; U3 : Albian sandstones ; U4 : Rudistic micritic limestone ; U5 : Calcareniticlimestone ; U6 : Calcareous Flysch. See color figure in the web.Unidades morfológicas ydepósitos sedimentariosLas distintas morfologías vinculadasa la formación y ampliación de las gale-rías horizontales  en condiciones freáti-cas indican una espeleogénesis porprocesos paragenéticos: la disolución deltecho de la galería a la vez que se acu-mula sedimento en la base del conducto(Farrant y Smart, 2011). Este tipo de es-peleogénesis fue descrita por primera vezpor Pasini (1967), y aunque en aquelentonces fue nombrado como erosiónantigravitatoria, en la actualidad se uti-liza el término de paragénesis (Renault,1968). En todo caso, conviene matizarque nada tiene que ver con la paragéne-sis mineralógica. Las morfologías para-genéticas han sido identificadas en todoslos niveles de cuevas, es más, en los ni-veles más bajos en cota (NC1 y NC2), sehan identificado los sedimentos involu-crados en la paragénesis en posición ycon sus características sedimentarias ori-ginales preservadas (Fig. 2c).Debido a las características y la dispo-sición de morfologías formados por paragé-nesis y los sedimentos asociados, se hainferido una formación ascendente de lasgalerías de entre  1 y 5 metros. Posterior-mente, una vez en condiciones vadosas,tanto el relleno sedimentario como el suelode la galería han sido incididos por el canalde agua formando surcos subhorizontalescon morfologías de golpes de gubia o sca-lops en las paredes.La disposición de los rellenos sedi-mentarios detríticos alóctonos es acordea las morfologías paragenéticas y los sur-cos subhorizontales, pero también estándispuestos en las galerías meandriformesque conectan los diferentes pisos (Fig.2d), indicando la transferencia de sedi-mento involucrado en la paragénesisdesde los pisos superiores a los inferiores(redepósito).Por último, en la actualidad la conexiónentre las galerías de las distintas cuevasestá interrumpida debido a las coladas deespeleotema y depósitos de colapso quecolmatan toda la sección de la galería.Espeleogénesis del sistemakárstico Alkerdi-ZelaietaEl macizo kárstico de Alkerdi-Zelaietaes un sistema de cuevas multi-nivel, lo cualimplica un contexto general de descenso delnivel de base en su entorno (como se indicaen otros trabajos, p. ej. Bella et al., 2019).El hecho de que se hayan formado nivelesde cuevas indica que la tasa del cambio to-pográfico del nivel de base no ha sido cons-tante, y que se han producido periodos deestabilidad o subida en su transcurso. En elsistema Alkerdi-Zelaieta, dichos periodos deestabilidad están relacionados con un au-mento de la tasa sedimentaria respecto alcaudal hídrico, forzando una espeleogénesispor procesos paragenéticos.Cuando el caudal hídrico vuelve a podergestionar el aporte detrítico, cesa la paragé-nesis, el río incide y el nivel freático vuelve adescender. Parte de  este relleno detrítico ero-sionado, es transportado a una proto-galeríadel nivel inferior en desarrollo a través de lasgalerías meandriformes. Cuando en la proto-galería inferior se repiten las condiciones an-teriores, comienza una nueva fase deformación de nivel de cueva.La identificación, a priori, de 6 nivelesde cueva, con una diferencia de cota entreellas relativamente repetitiva, indica queeste proceso se ha producido cíclicamenteal menos 6 veces, de forma que podría estarvinculado con los cambios climáticos deorden orbital producidos a lo largo del Cua-ternario. Estos cambios climáticos produci-rían variaciones tanto en la disponibilidadsedimentaria como en los caudales hídricosde forma cíclica, causando periodos de ni-veles freáticos relativamente estables quemodularían el progresivo descenso del nivelde base local a lo largo del Cuaternario(Bridgland y Westaway, 2008). En todocaso, parte del aporte detrítico observadoes el resultado de la resedimentación de losdepósitos de los niveles superiores. Son, portanto, de carácter poligénico, ya que no secorresponden solo a nuevos aportes de se-dimento al sistema kárstico.La hipótesis climática como causa delincremento en la tasa sedimentaria, coin-cidiendo con los ciclos orbitales de 100 kade duración, fue planteado para la forma-ción de las terrazas escalonadas y nivelesde cueva en uno de los valles fluviales dela cornisa cantábrica (Arriolabengoa,2015). Aunque las dataciones que se hanrealizado al respecto aún no son suficien-GEOGACETA, 66, 20199Cuaternario y Geomorfología / Quaternary and GeomorphologySistema kárstico multi-nivel Alkerdi-Zelaieta (Urdazubi/Urdax, Navarra): bajada del nivel freático frente a la (re)sedimentaciónFig. 2.- a) El tránsito epifreático del rio Urtxume donde se observa un canal de techo. b) Galería con canalesde techo y la base desmantelada de NC4. c) Canales anastomosados en los planos de techo asociados conlos conglomerados alóctonos. d) Conducto meandriforme que conecta diferentes niveles de cuevas, par-cialmente relleno de conglomerados alóctonos. Ver figura en color en la Web.Fig. 2.- a) Epiphreatic passage of Urtxume river with a ceiling channel. b) Ceiling channel at CN4, with thefloor partially collapsed. c) Bedding plane anastomosed channels linked to the allocthonous conglomerates.d) Meandriform subvertical tubes partially filled by allocthonous conglomerates. See color figure in the web.GEOGACETA, 66, 2019 M. Arriolabengoa, A. Hermoso de Mendoza, A. Víctor, I. Álvarez, A. Aranburu, A. Bodego, J.I. Calvo, M. del Val,D. Garate, F. Ibarra, E. Iriarte, J. Legarrea, J. Tapia y J. Agirre-Mauleon10 Cuaternario y Geomorfología / Quaternary and Geomorphologytes para validar dicha hipótesis (del Val etal., 2019), el estudio espeleogenético delmacizo kárstico de Alkerdi-Zelaieta ponede manifiesto: 1) la trascendencia de loscambios del ratio caudal/tasa de sedimen-tación para la formación de los niveles deestabilidad freática; y 2) la relevancia quetiene el sedimento reciclado para dichoproceso.ConclusionesEn el sistema kárstico de Alkerdi-Ze-laieta se han descrito 6 niveles de cueva.Han sido formados a partir de un relativoaumento en la tasa de sedimentos frenteal caudal, produciendo una espeleogéne-sis por procesos paragenéticos en lacueva. Dichos sedimentos provienen delos materiales paleozoicos y triásicos que,en gran parte, una vez introducidos al sis-tema kárstico han ido transfiriéndose unay otra vez desde un nivel de cueva supe-rior a otro inferior. Todo ello está refle-jando cambios ambientales cíclicos, que apriori, podrían obedecer a los ciclos climá-ticos orbitales producidos a lo largo delCuaternario.Como trabajo futuro, las dataciones ab-solutas de los diversos depósitos internos(U/Th, OSL, ESR) permitirán establecer demanera robusta la historia espeleogenéticade la cavidad y su relación con los nivelesde base de la vertiente Cantábrica.AgradecimientosEste trabajo ha sido posible por el con-trato de asistencia adjudicado a la Sociedadde Ciencias Aranzadi por el Gobierno deNavarra mediante la Resolución 30/2016.También queremos agradecer al revisoranónimo, Antonio González, y al editorÓscar Pueyo Anchuela por sus comentariosy necesarias correcciones.ReferenciasÁlvarez, I., Bodego, A., Aranburu, A., Arriolaben-goa, M., del Val, M., Iriarte, E., Abendaño, V.,Calvo, J.I., Garate Maidagan, D., Hermoso deMendoza, A., Ibarra, F., Legarrea, J., Tapia Sa-garna, J. y Agirre-Mauleon, J. (2018). Journalof Cultural Heritage 33, 170-180.Arriolabengoa, M. (2015). Evolución geoló-gica cuaternaria del valle del río Deba (Gi-puzkoa). Tesis Doctoral, Univ. del PaísVasco/Euskal Herriko Unib., 211 p.Bella, P., Bosák, P., Braucher, R., Pruner, P.,Hercman, H., Minár, J., Veselský, M., Holec,J. y Léanni, L. (2019). Geomorphology 327,62-79.Bridgland, D. y Westaway, R. (2008). Geomor-phology 98, 285-315.del Val. M., Duval, M., Medialdea, A., Bate-man, M.D., Moreno, D., Arriolabengoa, M.,Aranburu, A. e Iriarte, E. (2019). Quater-nary Geochronology 49, 108-114.Farrant, A.R. y Smart, P.L. (2011). Geomorpho-logy 134(1-2), 79-93.Ford, D. y Williams, P. (2007). Karst Hydroge-ology and Geomorphology. John Wiley &Sons Ltd, West Sussex, 562 p. Garate, D., Tapia, J., Olivia, R., Álvarez, I.,Abendaño, V., Aranburu, A., Arriolabengoa,M., Bodego, A., Calvo, J.I., García-García,E., Hermoso de Mendoza, A., Ibarra, F.,Iriarte, E., Legarrea, J., del Val, M. y Agirre-Mauleon, J. (2017). Inora 79, 10-12.Pasini, G. (1967). Le Grotte d’Italia 4, 75-90.Renault, P. (1968). Annales de Spéléologie 23,529-596.Fig. 3.- Esquema simplificado del desarrollo de los niveles de cueva identificados, con base en la infor-mación topográfica de las cavidades del macizo kárstico Alkerdi-Zelaieta y sus geomorfologías freáticas.Ver figura en color en la web.Fig. 3.- Simplified scheme of the identified cave-levels along Alkerdi-Zelaieta cave system, using the to-pographical and geomorfológical information of different caves on it. See color figure in the web,

Multi-level alkerdi-zelaieta cave system (Urdazubi/Urdax, Navarre): Base-level incision versus (re)sedimentation

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Álvarez Llano, Irantzu

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Multi-level Alkerdi-Zelaieta cave system (Urdazubi/Urdax, Navarre): base-level incision versus (re)sedimentation

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