Introducción a la Paleontología
Contenido: • ¿Qué son los fósiles? • Principios de la Paleontología. Paleontología • Viaje a través del tiempo geológico. geológico • Las Rocas. • Los Yacimientos Paleontológicos. • Breve historia geológica de la Península Ibérica.
Cuadernos Técnicos de Graellsia Ecoturismo Cuaderno Nº 5 (Ed. 2017)) 1. © Miguel Ángel López Varona.
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1. ¿QUÉ SON LOS FÓSILES? Los fósiles son los restos de los organismos que vivieron en épocas geológicas pasadas y que se han conservado en las rocas a lo largo del tiempo geológico. La mayoría de los fósiles están constituidos por las partes más duras y resistentes de los organismos, como huesos, caparazones, dientes, conchas… Pero son también fósiles las huellas (icnofósiles), los huevos, los excrementos, las bio-construcciones… Todos estos elementos se han conservado en el interior de las rocas durante largos períodos de tiempo, sufriendo una transformación en su estructura y composición, como consecuencia de una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que se conocen con el nombre de fosilización.
Algunos procesos de Fosilización: (a), Concha original. (b), Concha enterrada sin sufrir cambios. (c), Desaparece el material de la concha dejando sólo el molde externo. (d), El molde externo se rellena con nuevo mineral. (e), Se rellena la matriz interna de la concha enterrada. (f), El material original de la concha se transforma en otro material. (g), Extracción de la concha con una estructura mineral diferente. (e’), Obtención de un molde externo en dos piezas, o un molde interno de una pieza.
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La Paleontología es la ciencia biológica que reconstruye la historia de la vida en la Tierra a través del estudio de los fósiles. No hay que confundirla con la Arqueología, disciplina que se ocupa del estudio de las antiguas civilizaciones humanas. Cinco siglos antes de Cristo, el historiador egipcio Heródoto, encontró conchas en los desiertos de Arabia, realizando la que puede considerarse como la primera reconstrucción paleo-geográfica de la historia. También son suyas las primeras citas de fósiles de dinosaurios, muy abundantes en los desiertos arábigos. A pesar de que los fósiles habían sido interpretados con bastante acierto por parte de los científicos y filósofos de la antigüedad clásica, durante la Edad Media fueron interpretados de forma errónea y un tanto fantasiosa. Durante mucho tiempo se pensó que los fósiles eran a prueba de la existencia del Diluvio Universal, presente en las tradiciones bíblica, mesopotámica y sudamericana. Muchos científicos del siglo XVII atribuían las extinciones a grandes catástrofes naturales imprevistas. Fue Darwin, en 1859, quien afirmó que la extinción y la aparición de las especies son episodios normales y frecuentes a lo largo de la historia de la vida en la Tierra. Los fósiles no son meras curiosidades de la naturaleza, su estudio tiene una gran importancia tanto para la geología como para la biología. Para los geólogos, los fósiles sirven para datar los estratos de rocas que los contienen, y para los biólogos, sirven para reconstruir los ambientes del pasado y para conocer las faunas y las floras de épocas geológicas pasadas. La fosilización es, como decíamos, el conjunto de procesos que permiten la conservación de los restos animales y vegetales durante millones de años. Lo normal es que los agentes químicos, biológicos y mecánicos contribuyan a la destrucción total de los restos orgánicos. Sin embargo, en determinadas condiciones, estos restos son cubiertos rápidamente por sedimentos que los protegen de la acción de los agentes más destructores. Los ambientes más favorables para la fosilización son, por tanto, los mares, los lagos, los desiertos y las grutas, lugares donde la sedimentación de abundante y continua. El primer proceso de la fosilización es el transporte post-mortem, un fenómeno muy común, responsable de que los restos de los organismos fosilicen en zonas diferentes a las que habitaban en vida. Es muy probable que organismos sésiles como los poríferos o los corales, fosilicen en el mismo lugar donde vivían (fósiles autóctonos). En cambio, GRAELLSIA Ecoturismo
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organismos móviles como los Ammonites, probablemente sufrieron un importante transporte cuando murieron, fosilizando en áreas muy alejadas de su hábitat (fósiles alóctonos). Tras la muerte, actúan los agentes de la disgregación, que pueden ser biológicos (bacterias, depredadores…), mecánicos (corrientes, viento, erosión…), o químicos. Estos agentes conducen a la desaparición de las partes blandas. El proceso de fosilización más común es la mineralización. Las aguas cargadas de sustancias minerales pueden impregnar los restos orgánicos, de modo que la materia orgánica original es reemplazada por diversos minerales: Carbonato cálcico (calcita, aragonito), sílice, fosfato cálcico… Las estructuras mineralizadas de algunos organismos, pueden sufrir durante los procesos de la fosilización una transformación de los componentes minerales originales en otros minerales de igual composición, pero con diferente estructura cristalina (recristalización). Esto es muy común en los Ammonites, cuyo caparazón de aragonito es recristalizado transformándose en calcita cuando fosiliza.
Sección transversal del caparazón de un Ammonites mostrando la re-cristalización en el interior de los tabiques.
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La fosilización total de los organismos es un proceso muy raro en la Naturaleza, pues las partes más blandas son rápidamente destruidas tras la muerte. Pero en circunstancias muy excepcionales, en ausencia total de agentes destructores, la fosilización puede llegar a ser total. Tal es el caso de los fósiles conservados en hielo, en ámbar, en yeso… La transformación de los restos vegetales en petróleo o carbón, debe ser también considerada como un verdadero proceso de fosilización. Son los conocidos como “combustibles fósiles”: Petróleo, turba, antracita hulla, lignito…
2. PRINCIPIOS DE LA PALEONTOLOGÍA - Principio del Actualismo Biológico: Los organismos del pasado se regían por las mismas leyes biológicas, tenían las mismas necesidades fisiológicas y presentaban los mismos planes de organización que los seres vivos actuales. - Principio de la No Generación Espontánea: Todo organismo vivo procede de unos antecesores, sin interrupciones de ningún tipo en el proceso vital. - Principio de la Anatomía Comparada y la Correlación Orgánica: Todos los componentes de un ser vivo se encuentran tan estrechamente relacionados entre sí, que a partir de uno sólo de ellos el paleontólogo puede reconstruir el organismo entero. - Principio de la Cronología Relativa: Los fósiles que se encuentran en un estrato son más modernos que aquellos que se encuentran en estratos subyacentes, y más antiguos que los que se hallan en estratos suprayacientes.
3. VIAJE A TRAVÉS DEL TIEMPO GEOLÓGICO La historia de la Tierra se divide en eras geológicas, cada una de las cuales incluye períodos, épocas, pisos y sub-pisos, definidos a partir de las sucesiones estratigráficas, según el tipo de rocas y su contenido de fósiles. Gracias a las técnicas de datación absoluta, ha sido posible establecer el inicio y el final de las diferentes divisiones, expresados en millones de años. Los nombres de las divisiones derivan de la localidad donde ha sido descrito por primera vez el estrato tipo. Desde el origen de la Tierra, hace unos 4.600 m.a., hasta hace unos 590 m.a., tenemos muy poca información. Es el Precámbrico, durante el cual surgieron las primeras formas de vida que dieron paso a la fotosíntesis y a la producción de oxígeno. GRAELLSIA Ecoturismo
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El Paleozoico dura unos 340 m.a. (entre los 590 y 250 m.a.). Esta era se divide en siete períodos: • Cámbrico (590-500 m.a.): Aparecen los primeros grupos de invertebrados. • Ordovícico (500-440 m.a.): Aparecen los Ammonoideos y los primeros vertebrados marinos. • Silúrico (440-410 m.a.): Aparecen los primeros peces pulmonados y las primeras plantas terrestres. • Devónico (410-360 m.a.): Surgen las gimnospermas (plantas con semillas) y los primeros anfibios. • Carbonífero (360-290 m.a.): Gran explosión de la biomasa de bosques de helechos, licopodios y coníferas. Aparecen los primeros reptiles, máxima expansión de los anfibios e insectos alados. • Pérmico (290-250 m.a.): Primera gran crisis biológica, se extinguen los Trilobites y se produce la diversificación de los reptiles. El Mesozoico dura unos 185 m.a. (entre 250 y 65 m.a.). Está dividido en tres grandes períodos: • Triásico (250-210 m.a.): Gran expansión de los Reptiles (Dinosaurios) y aparición de los primeros mamíferos. • Jurásico (210 – 140 m.a.): Máxima diversificación de los Reptiles y aparición de las primeras aves. • Cretácico (140-65 m.a.): Otra gran crisis biológica, extinción de los Dinosaurios y de los Ammonoideos. Expansión de las plantas con flores y aparición de los primeros mamíferos placentarios. El Cenozoico dura desde los 65 m.a. hasta la actualidad, y se divide en dos períodos: • Terciario (65-2 m.a.): Tras la crisis biológica del Cretácico, empezó el desarrollo de las faunas y floras modernas. Se divide en cinco épocas: - Paleoceno (65-55 m.a.): Un trepador de los árboles, parecido a un Lémur, inicia la filogenia de los Primates. - Eoceno (55-37 m.a.): Diversificación de los mamíferos. - Oligoceno (37-23 m.a.): Diversificación de los primates. - Mioceno (23-5 m.a.): Desaparecieron los marsupiales de Europa y Asia. Surgieron los mastodontes. Aparecen los primeros homínidos (Proconsul). El Mar Mediterráneo se cierra por el estrecho de Gibraltar, iniciando su gran desecación. - Plioceno (5-1,8 m.a.): El clima se hizo progresivamente más frío, provocando la extensión de la tundra, la taiga y las grandes praderas templadas. Aparecen y se diversifican los Australopithecus y aparece el Homo habilis.
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•Cuaternario (1,8 – actual): Se divide en dos épocas: - Pleistoceno (1,8 m.a. – 10.000 años): Es la “edad de hielo”, el período de las grandes glaciaciones. Desde el punto de vista de las culturas humanas, se corresponde con el Paleolítico. En Europa se extendían los grandes mamíferos como el Mamut, el Oso de las Cavernas… Coexistieron los Australopithecus con los Homo habilis, H. erectus y los primeros H. sapiens. H. erectus salió de África y sus formas europeas dieron lugar al Hombre de Neandertal, mientras que los primeros H. sapiens salieron de África por el norte. - Holoceno (10.000 años – actual): explosión demográfica del H. sapiens.
4. LAS ROCAS. El paleontólogo necesita dominar algunos conocimientos de geología, pues es en las rocas donde se encuentran los fósiles. La clasificación fundamental de las rocas distingue tres grandes categorías: Las rocas ígneas, que se originan por el enfriamiento del magma en contacto con la corteza terrestre; las rocas sedimentarias, que se originan por la compactación de los sedimentos procedentes de la meteorización de las rocas que afloran a la superficie terrestre; y las rocas metamórficas, que surgen de la modificación estructural y mineralógica de las rocas ígneas y sedimentarias en el interior de la corteza terrestre.
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Las rocas ígneas pueden ser de dos tipos: Intrusivas, las que surgen por el enfriamiento del magma en las capas profundas de la corteza terrestre (granito, gabro, diorita, sienita…); y Efusivas o Volcánicas, las que surgen tras el enfriamiento rápido del magma en la superficie terrestre (basalto, andesita, riolita, obsidiana, pumita…). Las rocas metamórficas derivan de rocas preexistentes que han sufrido importantes transformación como resultado de elevadas temperaturas y presiones en la profundidad de la corteza terrestre. Pizarras, esquistos, gneis, cuarcitas… son rocas metamórficas.
Las rocas sedimentarias pueden ser de tres tipos: Detríticas, que se originan a partir de la acumulación de fragmentos de otras rocas, principalmente granitos (conglomerados, areniscas, arcosa, arcilla, grauwaca); Químicas o Bioquímicas, que se forman por la precipitación de sustancias minerales contenidas en las aguas (travertino, sílex, dolomía, lumaquela, margas, calizas); y Orgánicas, formadas a partir de restos orgánicos (turba, hulla, azabache, antracita, lignito, petróleo). Ni las rocas ígneas ni las rocas metamórficas tienen interés paleontológico. Es posible localizar fósiles en algunas rocas metamórficas, siempre y cuando el metamorfismo no haya sido muy acusado. También pueden localizarse fósiles sobre algunas rocas volcánicas procedentes de las acumulaciones de cenizas volcánicas. Pero los mejores yacimientos fósiles se encuentran en las rocas sedimentarias de grano fino, como las arcilla, las margas y las calizas. GRAELLSIA Ecoturismo
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A pesar de que únicamente constituyen el 5% de las rocas de la corteza terrestre, las rocas sedimentarias cubren el 75% de la superficie del planeta. La característica principal de las rocas sedimentarias es la estratificación, es decir, su disposición en capas o estratos, consecuencia del hecho de que la dinámica sedimentaria está ligada al tiempo. Un estrato es una capa o nivel rocoso que se distingue por su litología homogénea, por su color, por su espesor… que durante la sedimentación fue depositado en unas condiciones ambientales similares y constantes, delimitado por planos de estratificación. Cada episodio sedimentario da lugar a un estrato que será recubierto por otro, y así sucesivamente. El contenido paleontológico de un estrato recibe el nombre de biofacies. La mayor parte de sus componentes proceden de la meteorización de las rocas que afloran a la superficie terrestre, sean del tipo que sean. Algunos de sus componentes son fragmentos de organismos o productos de su actividad biológica. El porcentaje del contenido orgánico de las rocas sedimentarias es muy variable, pudiendo llegar a ser del 75%. A las rocas sedimentarias que contienen un elevado contenido en partículas orgánicas (bioclastos) se las denomina rocas organógenas. Las más abundantes son las calizas, que representan aproximadamente el 20% de las rocas sedimentarias de la superficie terrestre. No obstante, existen rocas, como las radiolaritas, formadas prácticamente en su totalidad por fragmentos de restos orgánicos. Ciertos organismos son capaces de participar directamente en la formación de algunas estructuras sedimentarias (biohermes o bioconstruciones), como los estromatolitos (debidas a la actividad de las cianobacterias), o los arrecifes (debidas a la actividad de diversos tipos de organismos marinos capaces de segregar y fijar carbonato cálcico, como los Poríferos y los Corales). GRAELLSIA Ecoturismo
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5. LOS YACIMIENTOS PALEONTOLÓGICOS En general, todas las rocas sedimentarias pueden contener fósiles, de modo que éstos abundan a lo largo de buena parte de la superficie terrestre. Pero existen zonas muy concretas donde su presencia es muy notable: Son los yacimientos paleontológicos. Los fósiles se encuentran generalmente en el interior de las rocas sedimentarias, pero como consecuencia de los fenómenos de erosión, pueden aparecen depositados sobre las piedras, mezclados entre los clastos y demás fragmentos rocosos. El descubrimiento de una localidad fosilífera puede ser casual (una mina, un corte para realizar una carretera o construcción…), pero existen determinadas zonas dotadas de una serie de características estratigráficas que ofrecen una mayor probabilidad de hallazgos. El conjunto de yacimientos de fósiles conocidos y estudiados por los paleontólogos es inconmensurable y abarca miles de puntos de interés. Algunos poseen un extraordinario valor científico, por la cantidad y calidad de fósiles que contienen. España es un país muy rico en yacimientos de fósiles, tanto de vertebrados como de invertebrados. Estos son los más destacados: - Santa Mª de Meià (Lérida): Plantas, insectos y vertebrados del Cretácico Inferior. - Las Hoyas (Cuenca): Lago tropical de hace 115 m.a. muy rico en peces, anfibios, aves, coleópteros y helechos fósiles. - Libros (Teruel): Margas calcáreas azufrosas con fósiles muy bien conservados de anfibios. - Rubielos de Mora (Teruel): Cuenca miocena muy rica en plantas e insectos fósiles. - Cuenca del Vallés-Penedés (Cataluña): Importantes sucesiones de vertebrados. - Calatayud-Daroca (Zaragoza): Cuenca terciaria con numerosos yacimientos de fósiles de vertebrados continentales. - Alfambra (Teruel): Cuenca terciaria con numerosos yacimientos de fósiles de vertebrados continentales. - Daroca-Calamocha (Teruel): Fosa de Jiloca, con abundantes fósiles de vertebrados. - Guadix-Baza (Granada): Importantes sucesiones de mamíferos fósiles y posibles homínidos.
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- Concud (Teruel): Barranco de las Calaveras y Cerro de La Garita, restos del mamífero Hipparion, un caballo que vivió durante el Mioceno. - Cerro de los Ángeles (Getafe, Madrid): El relleno cenozoico de la cuenca del Tajo ha dado origen a algunos yacimientos de grandes mamíferos, como elefantes o caballos primitivos. - Torralba-Ambrona (Soria): Fósiles y herramientas de homínidos del Paleolítico, junto con abundantes micromamíferos. - Sierra de Atapuerca (Burgos): Homínidos del Pleistoceno. - Cuenca de Tremp (Lérida): Varios restos fósiles de dinosaurios, incluidos huevos, nidos y varias icnitas. - Arén (Huesca): Restos óseos de dinosaurios del Cretácico Superior (Hadrosaurio). - Galve (Teruel): Uno de los yacimientos de dinosaurios más importantes de España, con esqueletos de Aragosaurus, Iguanodon, además de icnitas. - Sierra de Cameros (La Rioja): Uno de los yacimientos de icnitas de dinosaurios más importantes de España. - Yanguas (Soria): Yacimientos de icnitas de dinosaurios. - Villaviciosa y Ribadesella (Asturias): Yacimientos de icnitas de dinosaurios en la costa. - Playa de La Griega (Colunga, Asturias): La mayor huella de saurópodo descrita hasta la fecha. - Rambla de Valdemiedes (Murero, Zaragoza): Importante yacimiento de Trilobites. - Ateca, Badules (cerca de Daroca, Zaragoza): Sucesión del Paleozoico muy completa, con restos de numerosos invertebrados como equinodermos, braquiópodos, moluscos… - Alpartir (Zaragoza): Sucesión del Paleozoico muy completa, con restos de numerosos invertebrados marinos como equinodermos, braquiópodos, moluscos… - Sierras de Nogueras-Montalbán (Zaragoza): Sucesión del Paleozoico muy completa, con restos de numerosos invertebrados marinos como equinodermos, braquiópodos, moluscos… - Sierra de Albarracín (Teruel): Sucesión del Paleozoico muy completa, con restos de numerosos invertebrados marinos como poríferos, cnidarios, anélidos, crinoideos, equinoideos, braquiópodos, moluscos… Son de destacar los yacimientos de Ammonoideos del Jurásico Superior. - Moscardón (Teruel): Gran sucesión fosilífera de invertebrados del Jurásico, donde destacan las biohermes de poríferos y numerosos fósiles de Ammonoideos. - Barrios de Luna (León): Unidades del Cámbrico al Carbonífero, con importantes yacimientos de invertebrados tipo crinoideos, corales, briozoos, braquiópodos, estromatopóridos, trilobites…
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- Geras de Gordón (León): Yacimientos dispersos de invertebrados marinos, principalmente corales, braquiópodos y crinoideos. - La Magdalena (León): Yacimientos dispersos de helechos fósiles del Carbonífero. - Colle (León): Yacimientos con cnidarios, briozoos, moluscos y equinodermos del Devónico. - Adrados (León): Yacimientos con cnidarios del Devónico. - Picos de Europa (León): Yacimientos dispersos con abundantes crinoideos (calizas encrínicas). - Tavertet (Osona, Barcelona): Mares eocénicos poblados por una fauna muy rica en Nummulites. - Ogassa-Surroca (Barcelona): Yacimientos con importante flora carbonífera. - Alcover y Montral (Sierra de Prades, Tarragona): Uno de los yacimientos más importantes del Mesozoico, con restos de peces, equinodermos, limúlidos, saurios marinos… - Aldeaquemada, El Centenillo y Vilches (Sierra Morena Orienta, Jaén): Importntes yacimientos con Trilobites, braquiópodos, equinodermos y otros invertebrados del Ordovícico y Devónico. - Cambil, Valdepeñas de Jaén, Cabra del Santo Cristo (Jaén): Yacimientos con bivalvos, cefalópodos, gasterópodos, serpúlidos, equinodermos… e incofósiles de dinosaurios. - Sierra de Cazorla (Jaén): Afloramientos de biohermes con poríferos, corales, crinoideos, ammonoideos… - Requena (Valencia): Importantes yacimientos de Ostreidos fósiles del Cretácico. - Sierra del Torcal de Antequera (Málaga): Importantes yacimientos de Ammonites y Belemnites, muy deteriorados por el expolio. El deterioro de los yacimientos paleontológicos españoles es considerablemente notable, debido fundamentalmente al expolio y destrucción causada por aficionados y comerciantes. En España, la protección legal de los yacimientos paleontológicos está enmarcada en la Ley del Patrimonio Histórico Español (Ley 16/1985, de 25 de junio), que los considera como “objetos muebles de interés paleontológico”, y en la Ley del Patrimonio Natural de la Biodiversidad (Ley 42/2007, de 13 de diciembre), que los contempla como “monumentos naturales”. Sin embargo, la administración no pone los medios adecuados para protegerlo. Las competencias de protección y gestión del patrimonio están transferidas a las Comunidades Autónomas, pero la realidad es que las dotaciones presupuestarias de las C.A. para protegerlo han desaparecido.
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El expolio de fósiles no está contemplado como delito en el Código Penal. Sí lo está cuando afecta a los yacimientos yacimientos de dinosaurios, pues la Ley de 1985 les otorga el mismo valor que un yacimiento arqueológico. El mayor problema del expolio no son los aficionados buscadores de fósiles, pues muchos de ellos contribuyen a la ciencia con su identificación y, en ocasiones, ocasiones, ceden sus piezas a los museos o centros de investigación. Son los delincuentes organizados que buscan fósiles para su venta comercial.
6. BREVE HISTORIA GEOLÓGICA DE LA PENÍNSULA IBÉRICA Desde el punto de vista geológico, la Península Ibérica está constituida por tres grandes unidades geológicas: La Iberia Hercínica, la Iberia Alpina y la Iberia Neógena. A finales del Paleozoico (hace unos 230 m.a.) tuvo lugar la Orogenia Hercínica, Hercínica, una orogenia que se originó por el choque entre dos grandes continentes: continentes: Laurasia (el formado por la unión de Europa con Norteamérica) y Gondwana (el formado por África, Sudamérica, Australia y Antártida). Aquel choque deformó todos los materiales existentes hasta entonces en la península ibérica (Iberia Hercínica). La a Iberia Hercínica (también conocido como el Macizo Hespérico), ocupa la mitad occidental de la península. Se mantiene como un bloque consolidado de plegamiento antiguo, representando el núcleo más primitivo de la Península Ibérica.
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Entre ambos megacontinentes se extendía un mar interior que cubría buena parte de lo que es hoy el este peninsular. Era el mar de Tethys. Durante el Jurásico se produjeron una serie de movimientos tectónicos que elevaron y rejuvenecieron el relieve del macizo hespérico. Fruto de aquella elevación se produjo una gran erosión y los materiales se depositaron en el Mar de Tethys. Todos estos materiales, junto con gran cantidad de fósiles, afloraron a la superficie durante la Orogenia Alpina.
Mapa de Europa y el Mar de Tethys durante el Jurásico.
Durante el Terciario (hace unos 65 m.a.) tuvo lugar una segunda orogenia, la Orogenia Alpina, por el choque entre las placas europea y africana. Como consecuencia se deformaron todos los materiales existentes en la península, emergiendo las cordilleras Béticas, los Pirineos y el Sistema Ibérico, provocando también la formación de importantes depresiones como la del Duero, el Tajo, Guadalquivir y Ebro (Iberia Alpina). Estas cuencas continentales se llenaron de sedimentos durante el Cuaternario (Iberia Neógena).
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Bibliografía recomendada:
“Guía Guía de Campo de los Fósiles de España y de Europa”. Europa J.A.S. Gómez-Alba Alba (Ed. Omega, 1988). “Enciclopedia de los Dinosaurios y Animales Prehistóricos”. Dougal Dixon, Barry Cox, R.J.G. Savage & Brian Gardiner (Ed. Encuentro Editorial, S.A., 1993). “Geología de España: Una historia de seiscientos millones de años” Ignacio Meléndez Hevia (Ed. Rueda, S.L., 2004) “El Patrimonio Paleontológico de Teruel”. Guillermo Meléndez Hevia y Enrique Peñalver Mollá, coordinadores coordinadore (Ed. Instituto de Estudios Turolenses, Diputación de Teruel, 2002).
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