A Rota dos Fósseis | Prainha & Praia do Calhau EarthCache

Esta EarthCache localiza-se numa jazida fossilífera, pelo que é importante deixar bem claro que é expressamente PROIBIDO DESTRUIR e/ou RECOLHER FÓSSEIS!

As autoridades ambientais visitam e monitorizam este local com regularidade. Este aviso pretende evitar situações desagradáveis para quem desconhece a legislação vigente.

Seja responsável e respeite o Património Paleontológico de Santa Maria!

Para registar esta EarthCache, será necessário ler as informações fornecidas nesta página, visitar as jazidas fossilíferas da Prainha e da Praia do Calhau e responder às seguintes questões:

ETAPA 1 – Areia

E1.1. Qual é a altura máxima da camada de areia?

h) Corais

E1.3. A base da camada de areia é atravessada por um filão basáltico, qual é a sua largura máxima?

ETAPA 2 – Circolites

E2.1. Indique o diâmetro mínimo e máximo das depressões circulares presentes no basalto?

ETAPA 3 – Recife algal coralino

E3.1. Qual é a altura máxima do recife algal?

h) Corais

Por favor, envie as suas respostas através do nosso perfil de geocaching antes de submeter o seu registo. Não será contactado, a menos que haja algo de errado com as suas respostas. Por favor, não inclua no seu registo as respostas e/ou publique fotografias que possam facultar as respostas. Serão apagados os registos que não cumpram com estes requisitos.

Os fósseis (derivado do latim fossilis, significa literalmente "desenterrado" ou "extraído da terra") são os restos ou vestígios preservados de animais, plantas ou outros organismos de uma idade geológica passada. Os fósseis e sua localização nas formações rochosas fossilíferas e estratos sedimentares é conhecido como o registo fóssil.

O estudo dos fósseis ao longo do tempo geológico, como eles se formaram e as relações evolutivas entre taxa são algumas das funções mais importantes da ciência da paleontologia.

Existem dois tipos principais de fósseis: somatofósseis e icnofósseis.

Os somatofósseis são os restos preservados de organismos (como troncos lenhosos, folhas, conchas, carapaças, ossos ou dentes), bem como as marcas deixadas por estes de forma passiva (como moldes e impressões). Os somatofósseis são o tipo mais comum de fósseis encontrados.

Os icnofósseis são vestígios de actividade biológica fossilizados. Podem ser impressões feitas por um organismo sobre o substrato como, por exemplo, tocas, perfurações (bioerosão), marcas de pegadas e de alimentação, e cavidades de raiz. O termo no seu sentido mais lato também inclui os restos de material orgânico produzido por um organismo — por exemplo, coprólitos e marcadores químicos — e estruturas sedimentológicas produzidas por meios biológicos — por exemplo, estromatólitos. Os icnofósseis são particularmente importantes porque representam uma fonte de dados que não está limitada a organismos com partes duras (facilmente fossilizadas) e reflectem o comportamento dos organismos.

A fossilização compreende uma variedade de processos normalmente complexos que permitem a preservação de restos orgânicos no registo geológico. Frequentemente inclui as seguintes condições: i) rápido e permanente enterro/entombamento — protegendo o espécime de perturbações ambientais ou biológicas; ii) privação de oxigénio — limitando a extensão da decomposição e também a actividade biológica/necrofagia; iii) contínua acumulação de sedimentos — assegurando que o organismo permanece enterrado a longo prazo; e iv) a ausência de um excessivo aquecimento ou compressão, que de outro modo o possa destruir.

O modo de preservação de restos orgânicos pode ser com ou sem alteração. Exemplos de modos de preservação sem alteração incluem: congelamento, mumificação, aprisionamento em âmbar ou petróleo e restos inalterados de conchas, ossos ou dentes. Exemplos de modos de preservação com alteração incluem: permineralização, substituição, recristalização, carbonização, moldes ou contramoldes e icnofósseis.

Arquipélago dos Açores

O Arquipélago dos Açores localiza-se no Atlântico Nordeste, a cerca de 1400 km a oeste do continente Europeu. É constituído por nove ilhas vulcânicas e alguns ilhéus dispostos ao longo de uma direcção NO-SE, definindo três grupos geográficos: o Ocidental (Flores e Corvo); o Central (Graciosa, Terceira, São Jorge, Pico e Faial); e o Oriental (São Miguel e Santa Maria). As ilhas são as fracções emersas de edifícios vulcânicos submarinos que se elevaram da Placa dos Açores, uma área triangular definida aproximadamente pela curva batimétrica dos 2000 m e ocupando uma área de cerca de 5.8 milhões de km². O contexto geodinâmico dos Açores é dominado pela presença das placas litosféricas Norte-Americana, Eurasiática e Africana e pela Junção Tripla dos Açores associada, em uma região onde uma pluma mantélica poderá ser responsável pela produção magmática anómala observada.

Ilha de Santa Maria

Santa Maria é a ilha mais antiga e a sudoeste do Arquipélago dos Açores. É uma ilha relativamente pequena, com 97 km² e um comprimento máximo de 16.8 km. A ilha pode ser dividida em duas regiões distintas: a parte ocidental é relativamente plana, enquanto a oriental é mais irregular. Estas regiões estão separadas por uma cadeia montanhosa central que se estende NNO-SSE, onde se encontra o ponto mais alto da ilha, o Pico Alto (587 m). O litoral de Santa Maria é caracterizado por falésias íngremes, desde 30 m (Ponta do Marvão) a 342 m (Rocha Alta), e por pequenas baías com praias de areia (Praia, Maia, São Lourenço e Anjos).

Sem dúvida, Santa Maria é uma das melhores ilhas oceânicas no Atlântico Norte para estudar o registo fóssil marinho do início do Pliocénico e do final do Plistocénico. Esta ilha vulcânica é extraordinariamente rica em sedimentos fossilíferos marinhos e em sequências vulcânicas submarinas devido à combinação de uma história geológica peculiar com uma tendência clara de soerguimento durante o Plistocénico. É devido a esta recente tendência de soerguimento, em conjunto com a erosão, que hoje em dia é possível observar sequências vulcânicas e sedimentares submarinas tão diversificadas e ricas.

Evolução geológica de Santa Maria

A ilha surgiu inicialmente por actividade surtseiana (Formação dos Cabrestantes) há aproximadamente 6 milhões de anos (Ma). Esta fase foi seguida por uma transição para o ambiente subaéreo, inicialmente através de vulcanismo monogenético (Formação do Porto) e, depois, através de vulcanismo efusivo, que levou à formação do Complexo Vulcânico dos Anjos há 5.8–5.3 Ma. Em seguida, a ilha passou por um período de quiescência vulcânica com erosão marinha intensa e subsidência pronunciada, durante o qual foi parcial ou completamente erodida até se tornar um guyot. Um grande volume de sedimentos marinhos muito fossilíferos (incluídos no Complexo do Touril) depositou-se no topo do monte submarino durante esse período. À medida que a gradual destruição do edifício dos Anjos progrediu e a deposição do Complexo Touril continuou, Santa Maria começou a assemelhar-se a um enorme banco de areia de baixa profundidade, pontuado por ilhéus residuais ou cones surtseianos ocasionais; a actividade vulcânica esporádica foi inteiramente de natureza submarina e estava principalmente concentrada na parte oriental do edifício.

A etapa seguinte na evolução de Santa Maria corresponde à construção do edifício vulcânico do Pico Alto, centrado no lado oriental da ilha. Esta etapa provavelmente começou há ~4.1 Ma e durou até 3.7–3.5 Ma atrás. Este novo edifício vulcânico começou como submarino e, à medida que gradualmente cresceu e suplantou a subsidência, ultrapassou o nível do mar e formou uma nova ilha. O novo edifício continuou a crescer para leste e para norte até à diminuição da actividade vulcânica.

A subsequente fase evolutiva de Santa Maria é caracterizada por vulcanismo diminuto, erosão e reversão da subsidência para uma tendência de soerguimento há 3.5–3.2 Ma. Durante este período, o vulcanismo sofreu uma mudança gradual de enormes erupções fissurais para menores erupções monogenéticas, pontuando a ilha com pequenos cones magmáticos e hidromagmáticos e produtos efusivos associados.

O último período de vulcanismo ocorreu há aproximadamente 3.2-2.8 Ma, produzindo um conjunto de cones de escória monogenéticos (Formação das Feteiras). Depois disto, o contínuo soerguimento e a erosão foram os principais factores que afectaram a ilha até o presente, e em conjunto com a subida e descida do nível do mar durante os períodos interglaciares e glaciares, respectivamente, foram responsáveis pela criação de uma série bem preservada de plataformas costeiras em escada no lado oeste da ilha, que se estende até ~230 m de altitude.

Embora a maioria das jazidas da ilha de Santa Maria sejam do início do Plioceno, são também conhecidos fósseis do final do Plistocénico. A Prainha, a Praia do Calhau, a Vinha Velha e as Lagoinhas são os depósitos fossilíferos mais importantes atribuídos ao Estágio Isotópico Marinho (MIS, do inglês Marine Isotopic Stage) 5e, datado entre cerca de 130 a 115 mil anos atrás. O último período interglacial, comumente entendido como um intervalo com o clima tão ou mais quente do que o actual, é representado pelo MIS 5e, que é um marcador de volume de gelo global baixo e nível do mar elevado. Durante o MIS 5e, as temperaturas de superfície médias globais foram pelo menos 2 °C mais quentes e nível médio do mar foi 4-6 m mais elevado do que no presente.

Um total de 141 espécies marinhas estão registadas para as jazidas fossilíferas Plistocénicas da ilha de Santa Maria. Os moluscos são de longe o grupo melhor representado, seguido pelas algas e pelos ouriços-do-mar. Esponjas, corais, crustáceos e briozoários têm sido encontrados, mas ainda aguardam por descrição científica adequada.

As jazidas da Prainha e da Praia do Calhau (MIS 5e, ~130 a ~115 mil anos atrás) estão localizadas na costa do sul da ilha de Santa Maria, a uma altitude de +3/+4 m, e com uma extensão lateral de cerca de 800 m. Estes afloramentos consistem em depósitos de baixa profundidade pouco consolidados que recobrem uma plataforma costeira irregular.

A plataforma costeira irregular foi entalhada pela erosão marinha sobre os basaltos do Complexo dos Anjos durante as fases transgressivas associadas ao MIS 5e. Observam-se depressões aproximadamente circulares nesta superfície. Estas estruturas são interpretadas como vestígios de bioerosão de ouriços-do-mar epilíticos e são atribuídas ao icnogénero Circolites Mikuláš, 1992. Associado a um aumento relativo do nível do mar acima da plataforma costeira, uma praia de blocos e seixos foi depositada por cima da mesma. Hoje em dia, trata-se de conglomerado fortemente cimentado.

Ao longo de toda a jazida, um espesso recife algal coralino, construído por algas coralinas incrustantes (Corallinales) crescendo umas sobre as outras, sobre o conglomerado ou, localmente, o substrato basáltico. Fragmentos de fósseis são componentes acessórios. A crosta algal compreende quatro espécies: Spongites fruticulosa Kützing, 1841 (principal construtora do recife algal); Lithophyllum incrustans Philippi, 1837; Neogoniolithon brassica-florida (Harvey) Setchell & Mason, 1943; e Titanoderma pustulatum (Lamouroux) Nägeli, 1858. O recife algal formou-se num ambiente pouco profundo e de alta energia (praia). Apresenta abundantes estruturas de macrobioerosão, principalmente orifícios atribuídos ao icnogénero Gastrochaenolites Leymarie, 1842. Restos do produtor desses orifícios, o bivalve endolítico Lithophaga aristata (Dillwyn, 1817), ainda podem ser encontrados no recife algal.

O recife algal coralino é sobreposto por uma camada espessa de areia fina amarelada, não cimentada, vulcanoclástica a bioclástica e com alguma laminação cruzada. Lentes com marcas onduladas, icnofósseis e/ou moldes de raízes estão preservadas localmente. Os sedimentos foram depositados durante o início da subsequente descida do nível do mar, correspondendo à ante-praia (intertidal). Uma crosta fina de carbonato ocorre no topo dos sedimentos arenosos bioclásticos. Os sedimentos abaixo da crosta de carbonato incluem bioclastos, grãos vulcânicos mal calibrados e fragmentos de rocha muito mal calibrados. Dunas eólicas e depósitos de coluvião-aluvião cobrem a crosta de carbonato.

A Rota dos Fósseis foi um projeto que visou criar quatro novos trilhos e um passeio marítimo na ilha de Santa Maria, com o objetivo aproveitar o seu património geológico e paleontológico para fins turísticos.

Sugerimos-lhe que percorra o magnífico “Trilho da Costa Sul” para chegar ao local desta EarthCache.

Trilho da Costa Sul [PR5SMA] | 7 km

Este percurso tem início no Forte de São Brás, na Vila do Porto. Comece por descer o atalho à esquerda do painel informativo. Ao chegar à estrada, vire à direita por 20 m e, logo depois, vire à esquerda na direcção da Ribeira de São Francisco. Atravesse a ponte sobre a ribeira e vire à direita, subindo a encosta, com vista para a Vila e para o Porto. Prossiga pela canada até ao Monumento Natural da Pedreira do Campo, onde poderá observar diversos fósseis nas rochas. Vire à esquerda e prossiga pela pastagem. Decorridos cerca de 3 km do percurso, irá passar próximo da Gruta e Forno de Cal do Figueiral. Siga pelo atalho até encontrar um caminho de terra batida. Vire à direita e, 300 m depois, siga pela pastagem, à direita, até à crista da encosta. Desça o atalho até à Prainha e, posteriormente, siga à esquerda, sempre junto à costa, até chegar ao Forte de São João Baptista, nas imediações da Praia Formosa.

Pode descarregar aqui o trajecto do trilho em formato gpx.

This EarthCache is located in a fossiliferous outcrop, so it is important to make it clear that it is expressly FORBIDDEN to DESTROY and/or COLLECT FOSSILS!

The environmental authorities visit and monitor this site regularly. This notice aims to avoid unpleasant situations for those who ignore the law.

Be responsible and respect the Paleontological Heritage of Santa Maria!

In order to log this EarthCache, you will need to read through the information provided on this page, visit Prainha and Praia do Calhau fossiliferous outcrops and then answer the following questions:

STAGE 1 – Sand

S1.1. What is the maximum height of the sand layer?

h) Corals

S1.3. The base of the sand layer is crossed by a basaltic dyke, what is its maximum width?

STAGE 2 – Circolites

S2.1. What is the minimum and maximum diameter of the circular depressions present in the basalt?

STAGE 3 – Coralline algal framework

S3.1. What is the maximum height of the algal framework?

h) Corals

Please send your answers through our geocaching profile before submitting your log. You will not be contacted unless there is anything wrong with your answers. Please do not include answers and/or upload photographs that might give away the answers in your log. Logs that do not fulfill these requirements will be deleted.

Fossils (from latin fossilis, literally means "obtained by digging") are the preserved remains or traces of animals, plants, and other organisms from a past geological age. The fossils and their placement in fossiliferous rock formations and sedimentary layers is known as the fossil record.

The study of fossils across geological time, how they were formed, and the evolutionary relationships between taxa are some of the most important functions of the science of paleontology.

There are two major types of fossils: somatofossils and ichnofossils.

Somatofossils are the preserved remains of organisms (such as woody trunks, leaves, shells, carapaces, bones or teeth), as well as the marks left by these passively (such as molds and impressions). Somatofossils are the most common type of fossil found.

Ichnofossils are fossilized traces of biological activity. They may be impressions made on the substrate by an organism, for instance burrows, borings (bioerosion), footprints and feeding marks, and root cavities. The term in its broadest sense also includes the remains of organic material produced by an organism — for example, coprolites and chemical markers — and sedimentological structures produced by biological means — for example, stromatolites. Ichnofossils are particularly significant because they represent a data source that is not limited to organisms with easily fossilised hard parts, and they reflect organisms' behaviours.

Fossilization comprises a variety of often complex processes that enable the preservation of organic remains within the geological record. It frequently includes the following conditions: i) rapid and permanent burial/entombment — protecting the specimen from environmental or biological disturbance; ii) oxygen deprivation — limiting the extent of decay and also biological activity/scavenging; iii) continued sediment accumulation — ensuring the organism remains buried in the long-term; and iv) the absence of excessive heating or compression which might otherwise destroy it.

The mode of preservation of organic remains may be with or without alteration. Examples of the modes of preservation without alteration include: freezing, mummification, entrapment in amber or oil seeps, and unaltered shells, bones or teeth remains. Examples of modes of preservation with alteration include: permineralization, replacement, recrystallization, carbonization, casts or molds, and ichnofossils.

Archipelago of the Azores

The Archipelago of the Azores is located in the Northeast Atlantic Ocean, about 1400 km west of continental Europe. It consists of nine volcanic islands and some islets along a general NW–SE direction, defining three geographical groups: the Western (Flores and Corvo); the Central (Graciosa, Terceira, São Jorge, Faial and Pico); and the Eastern (São Miguel and Santa Maria). The islands are the emerged fractions of submarine volcanic edifices rise from the Azores Plateau, a triangular area roughly defined by the 2000 m bathymetric curve and occupying an area of about 5.8 million km². The Azores geodynamic setting is dominated by the presence of the North-American, Eurasian and African lithospheric plates and the associated Azores Triple Junction, in a region where a mantle plume may be responsible for the observed anomalous magmatic production.

Santa Maria Island

Santa Maria is the oldest and the most south-eastern island of the Archipelago of the Azores. It is a relatively small island, with 97 km² and a maximum length of 16.8 km. The island can be divided in two distinct regions: a western part relatively flat and a more irregular eastern part. These regions are separated by a central mountain chain extending NNW-SSE, where is the highest point of the island at Pico Alto (587 m). The coastline of Santa Maria is characterized by steep cliffs, from 30 m (Ponta do Marvão) to 342 m (Rocha Alta), and by small bays with sandy beaches (Praia, Maia, São Lourenço and Anjos).

Undoubtedly, Santa Maria is one of the best oceanic islands in the North Atlantic to study the early Pliocene and late Pleistocene marine fossil record. This volcanic island is unusually rich in marine fossiliferous sediments and submarine volcanic sequences due to a combination of a peculiar geological history with a noticeable uplift trend during the Pleistocene. It is due to this recent uplift trend, together with erosion, that such diverse and rich submarine volcanic and sedimentary sequences are nowadays observable.

Geological evolution of Santa Maria

The island first emerged by surtseyan activity (Cabrestantes Formation) around 6 million years (Ma) ago. This stage was followed by a transition to the subaerial environment, initially through additional monogenetic volcanism (Porto Formation), then through subaerial shield volcanism, which led to the formation of the Anjos Volcanic Complex 5.8–5.3 Ma ago. The island then experienced a period of volcanic quiescence with intense marine erosion and pronounced subsidence, during which it was partially or completely eroded to a guyot. A large volume of very fossiliferous marine sediments (included in the Touril Complex) was deposited on top of the seamount during this period. As the gradual destruction of the Anjos edifice progressed and the deposition of Touril complex continued, Santa Maria’s edifice started to resemble a wide, shallow-water sandy shoal punctuated by occasional residual islets or surtseyan cones; sporadic volcanic activity was entirely submarine in nature and was mostly concentrated in the eastern part of the edifice.

The next stage in the evolution of Santa Maria corresponds to the construction of the Pico Alto volcanic edifice, centered on the eastern side of the island. This stage probably started at ~4.1 Ma and lasted up to 3.7–3.5 Ma. This new volcanic edifice started as submarine and then, as it gradually grew upwards and outpaced subsidence, breached sea level and formed a new island. The new edifice kept growing eastwards and northwards until volcanic activity waned.

The subsequent evolutionary stage in Santa Maria is characterized by waning volcanism, erosion, and reversal of subsidence to an uplift trend at 3.7-3.5 Ma ago. During this period, volcanism experienced a gradual shift from larger fissure-fed eruptions to smaller monogenetic eruptions, punctuating the island edifice with low-volume magmatic and hydromagmatic cones and associated effusive products.

The last period of volcanism occurred at about 3.2-2.8 Ma ago, producing a set of monogenetic cinder cones (Feteiras Formation). After that, continuing uplift and erosion were the main factors affecting the island to the present, and along with the rise and fall of sea level during interglacial and glacial periods, respectively, were responsible for the generation of a series of well-preserved staircase shore platforms in the west side of the island, which extends up to ~230 m in elevation.

Although most of outcrops from Santa Maria Island are early Pliocene in age, late Pleistocene fossils are known as well. Prainha, Praia do Calhau, Vinha Velha and Lagoinhas are the most important fossiliferous deposits assigned to Marine Isotope Stage (MIS) 5e, dated between ~130 to ~115 thousand years ago. The last interglacial period, commonly understood as an interval with climate as warm or warmer than today, is represented by MIS 5e, which is a proxy record of low global ice volume and high sea level. During MIS 5e, the global mean surface temperatures were at least 2 °C warmer and mean sea level was 4-6 m higher than at present.

A total of 141 marine species are reported from the fossiliferous Pleistocene outcrops of Santa Maria Island. Molluscs are by far the best-represented group, followed by algae and sea urchins. Sponges, corals, crustaceans and bryozoans have been founded but still wait proper scientific description.

Prainha and Praia do Calhau outcrops (MIS 5e, ~130 to ~115 thousand years ago) are located in the southern shores of Santa Maria Island, at an altitude of +3/+4 m, and with a lateral extent of ~800 m. These outcrops consist of poorly consolidated shallow-water deposits overlying an irregular shore platform.

The irregular shore platform was carved by marine erosion on top of basalts from the Anjos Complex during the transgressive phases associated to the MIS 5e highstands. Roughly circular depressions are observed on this surface. These structures are interpreted as bioerosion traces of epilithic sea urchins and are assigned to the ichnogenus Circolites Mikuláš, 1992. Associated to a relative sea level rise above the shore platform, a boulder and cobble beach was deposited on top of it. Nowadays, it is a strongly cemented conglomerate.

Along the entire outcrop, a thick coralline algal framework built by encrusting coralline algae (Corallinales) growing one over the other covers the conglomerate or, locally, the basaltic substrate. Fragments of fossils are accessory components. The algal crust comprises four species: Spongites fruticulosa Kützing, 1841 (the main builder of the algal framework); Lithophyllum incrustans Philippi, 1837; Neogoniolithon brassica-florida (Harvey) Setchell & Mason, 1943; and Titanoderma pustulatum (Lamouroux) Nägeli, 1858. The algal framework was formed in a shallow-marine, high-energy (shoreface) environment. It shows abundant macrobioerosion structures, mostly borings assigned to the ichnogenus Gastrochaenolites Leymarie, 1842. Remains of the producer of these borings, the endolithic bivalve Lithophaga aristata (Dillwyn, 1817), may still be found on the algal framework.

The coralline algal framework is overlain by a thick, yellowish, partly cross-laminated, volcaniclastic to bioclastic, uncemented fine sand layer. Lenses with ripple marks, trace fossils and/or root casts are preserved locally. The sediments were deposited during the start of the subsequent sea level drop, corresponding to a beach foreshore (intertidal). A thin carbonate crust occurs at the top of the bioclastic sandy sediments. Sediment below the carbonate crust includes bioclasts, poorly-sorted volcanic grains and very poorly-sorted rock fragments. Aeolian dunes and colluvial-alluvial deposits cover the carbonate crust.

The Fossils Trail was a project that aimed to create four new hiking trails and a marine tour route in Santa Maria Island, in order to take advantage of its geological and paleontological heritage for tourism.

We suggest you to walk along the magnificent "South Coast Trail" to get to this EarthCache location.

South Coast Trail [PR5SMA] | 7 km

This route begins at the São Brás Fort in Vila do Porto. Start by going down the path to the left of the information panel. Upon reaching the road, turn right and walk for 20 m and, soon afterwards, turn left towards the stream Ribeira de São Francisco. Cross the bridge over the stream, turn right and go up the slope, which overlooks the town and the port. Continue until you reach the Pedreira do Campo Natural Monument, where you can see many fossils embedded in the rocks. Turn left and continue. After 3 km you will pass by the Figueiral Cave and Lime Kiln. Follow the path until you find a dirt lane; then turn right and, after 300 m, walk along some pasture land right up to the edge of the coast. Go down the path to Prainha and then head left along the coast to the São João Baptista Fort, which is close to the Formosa Beach.

Here you can download the trail track in gpx format.