El registre estratigràfic del Messinià terminal i del Pliocè a l’illa de Mallorca. Relacions amb la crisi de salinitat de la Mediterrània

Abstract

Introducció

La Crisi de Salinitat Messiniana (MSC) constitueix un esdeveniment excepcional que va tenir lloc a la Mediterrània ara fa entre 5.97-5.33 Ma i que es va caracteritzar principalment per un important aïllament de l’oceà Atlàntic, a conseqüència del que es van depositar gran quantitats d’evaporites (sals i guixos) als fons marins i es va produir una important erosió de les zones marginals, indicant que s’hauria pogut produir un descens del nivell de la Mediterrània de fins a 1000-1500 m sota l’actual nivell del mar.

La MSC representa un esdeveniment de notable interès per il•lustrar canvis ambientals excepcionals, tractant-se d'un episodi que no té parangó en la història de la Terra i del qual no es disposen d'exemples similars en l'actualitat. La incògnita sobre la naturalesa de la major part de les evaporites i superfícies d'erosió de la Mediterrània encara resta per resoldre, constituint un repte i objecte de debat vigents per a la comunitat científica actual.

Contingut de la investigació

L’objectiu principal de la present tesi doctoral és establir quins trets van caracteritzar la sedimentació durant la transició Miocè-Pliocè i la posterior transgressió del Pliocè a l’illa de Mallorca per posteriorment definir com es relaciona aquest registre amb diferents models de MSC proposats pel conjunt de la Mediterrània.

El registre de la MSC conservat a l’illa de Mallorca resulta especialment adequat per poder analitzar possibles escenaris, tenint en compte que el promontori Balear, a diferència d'altres conques de la Mediterrània, s’ha mantingut relativament estable en termes de moviments verticals, des del Miocè superior.

Per a això, s'ha procedit a l'anàlisi estratigràfica d’un total de 100 afloraments i sondatges, molts d’ells totalment inèdits o poc estudiats fins ara, corresponents a les principals conques neògenes de l’illa de Mallorca. Així, les principals discontinuïtats, la geometria estratigràfica i els canvis de fàcies han estat caracteritzats en termes de majors superfícies d'erosió, correlacions laterals i organització vertical de fàcies, amb vistes a la reconstrucció de possibles escenaris.

Conclusió

Els resultats indiquen que a l’illa de Mallorca el desenvolupament de la MSC es més proper i coherent amb els models que defensen que la principal fase de dessecació es va produir desprès de la deposició de l’evaporita marginal i del Complex Carbonàtic Terminal.

Segons aquests models, haurien existit dos episodis evaporítics. Durant el primer episodi (5,97-5,94 Ma) s’hauria produït una baixada del nivell de la Mediterrània de poc calat que hauria provocat la deposició de una unitat detrítica en els marges i dels guixos del depocentre de la conca de Palma. Entre els dos episodis evaporítics s’hauria produït una breu restitució del nivell del mar (5,94-5,77 Ma) que hauria provocat l’última deposició de carbonats a les zones marginals i fàcies Lago Mare. El segon episodi (5,77-5,33 Ma) correspondria a la principal davallada del nivell de la mar (1500-2000 m) que hauria provocat la deposició de les evaporites abissals de la Mediterrània i l’erosió (MES) dels depòsits marginals depositats durant el primer episodi o abans de la crisi.

Complementàriament, l’anàlisi de la fauna insular messiniana-pliocena de les Illes Balears juntament amb les dades geoestructurals disponibles, ens permeten derivar conclusions sobre la magnitud de la dessecació mínima necessària per a que es pogués fer efectiva la colonització del promontori Balear per noves faunes terrestres-continentals a finals del Messinià. Un mínim de 1.000-1.200 m de reducció del nivell del mar Mediterrani s'hauria d'haver assolit per permetre la colonització de la fauna terrestre de les Illes Balears durant el màxim de la MSC, fet que constitueix clarament una nova i sòlida evidència a favor del paradigma o model de conca profunda dessecada a la Mediterrània durant la crisi.

Introducción La Crisis de Salinidad Messina (MSC) constituye un acontecimiento excepcional que tuvo lugar en el Mediterráneo hace 5.97-5.33 Ma que se caracterizó principalmente por un importante aislamiento del océano Atlántico. Como consecuencia se depositaron gran cantidades de evaporitas (sales y yesos) en los fondos marinos y se produjo una importante erosión de las zonas marginales, lo que nos indica que podría haberse producido un descenso del nivel del Mediterráneo de hasta 1000-1500 m bajo el actual nivel del mar. La incógnita sobre la naturaleza de la mayor parte de las evaporitas y superficies de erosión aún está pendiente de resolver, constituyendo todavía un reto y objeto de debate vigente para la comunidad científica.

Contenido de la investigación El objetivo principal de la presente Tesis Doctoral es establecer qué rasgos caracterizan la sedimentación durante la transición Mioceno-Plioceno y la posterior transgresión del Plioceno en la isla de Mallorca, así como definir cómo se relaciona este registro con los diferentes modelos de MSC Propuestos para el conjunto del Mediterráneo. Para ello, se ha procedido al análisis estratigráfico de un total de 100 afloramientos y sondeos, muchos de ellos totalmente inéditos o hasta ahora poco estudiados, correspondientes a las cuencas neógenas de la isla de Mallorca. Así, las principales discontinuidades, la geometría estratigráfica y los cambios de facies han sido caracterizados en términos de mayores superficies de erosión, correlaciones laterales y organización vertical de facies, con vistas a la reconstrucción de posibles escenarios.

Conclusión Los resultados obtenidos indican que en la isla de Mallorca el desarrollo de la MSC es más cercano y coherente con los modelos que defienden que la principal fase de desecación se produjo después de la deposición de la evaporita marginal, el Complejo Carbonatico Terminal y el Lago Mare. Por otra parte, un mínimo de 1.000 a 1200 m de reducción del nivel del mar Mediterráneo se debería haber alcanzado para permitir la colonización de la fauna terrestre de las Islas Baleares durante el máximo de la MSC, lo que constituye claramente una nueva y sólida evidencia a favor del paradigma o modelo de cuenca profunda desecada en el Mediterráneo durante la crisis.

Introduction The Messinian Salinity Crisis (MSC) is an event of great environmental importance that affected the evolution of all the Mediterranean and also global sea-level. In the Mediterranean, the crisis was mainly characterized by isolation with the Atlantic Ocean, resulting in a new hydrological budget the consequence of which was the deposition of large amounts of evaporites (salt and gypsum) and large-scale erosion of its margins. This indicates a significant sea-level fall and/or desiccation of the Mediterranean, which some authors consider to have been 1000-1500 m below present sea-level. The nature of the majority of the evaporites and erosional surfaces is still unknown and represents a challenge for, as well as a subject of, debate in the scientific community.

Research content The main aim of this PhD thesis is to establish what features characterize sedimentation during the Miocene-Pliocene transition and the subsequent Pliocene transgression on the island of Mallorca in order to establish how it relates to the different proposed MSC scenarios for the whole of the Mediterranean. To this purpose, a stratigraphic analysis has been produced from a total of 100 exposures and boreholes corresponding to the main Neogene basins of Mallorca, many of which are completely unknown and others either little or not at all studied until now. In this way, the main discontinuities, the stratigraphic geometry and the changes of facies have been characterized in terms of the major erosional surfaces, lateral correlations and vertical organization of facies, in order to reconstruct and test possible scenarios.

Conclusion The results indicate that on the island of Mallorca the development of the Messinian Salinity Crisis is nearer to and coherent with the models that represent the main phase of desiccation being produced after the deposition of the marginal evaporites, the Terminal Carbonate Complex and the Lago Mare event. On the other hand, a minimum of 1000-1200 m drawdown of the Mediterranean sea level should have been achieved to allow the continental-terrestrial faunal colonization of the Balearic Islands during the MSC peak, which clearly constitutes solid new evidence supporting the deep-basin shallow-water (also called deep desiccated basin) paradigm.