Temperate and tropical shelf-carbonate sedimentation in the western Mediterranean during the Neogene: Climatic and palaeoceanographic implications

Abstract

Temperate) and tropical shelf-carbonate deposits alternate in the Upper Miocene–Lower Pliocene record of the Betic, Mediterranean-linked basins. Temperate carbonates appear in the early Late-Tortonian, latest Tortonian–earliest Messinian, and in the Zanclean. Tropical carbonates occur in the earliest Tortonian, Late Tortonian, and in the Messinian. Temperate carbonates consist of bioclastic limestones with abundant bryozoan, coralline algal and bivalve remains. Hermatypic corals and calcareous green algae (Halimeda) are the main components in the tropical carbonates. Fossil assemblages and stable isotope analyses suggest that sea-surface water-temperature variations controlled the types of carbonates formed. During the Late Miocene, temperate carbonates accumulated on ramps in cold periods, during sea-level lowstands of third-order eustatic cycles, while tropical carbonates formed on shelves in warm periods, during rising and high sea levels. In the Early Pliocene, the closure of the Rifian Straits and the opening of the Gibraltar Straits induced the flowing of temperate surface waters into the Mediterranean Sea from a more northern, cooler Atlantic source area. This new situation caused the disappearance of coral reefs in the Mediterranean Pliocene, and favoured the development of temperate carbonates on shelves. This regional cooling is in contrast to the subtle global warming recorded in the open oceans during the Early Pliocene.

En el registro estratigráfico del Mioceno superior-Plioceno inferior de las cuencas Béticas Mediterráneas aparecen alternando depósitos de carbonatos de plataforma templados y tropicales. Los episodios de carbonatos templados se localizan al inicio del Tortoniense superior, en el Tortoniense terminal-Messiniense inicial y en el Zanclean. Los tropicales al inicio del Tortoniense, en el Tortoniense superior y en el Messiniense. Los carbonatos templados corresponden a calizas bioclásticas con abundantes restos de briozoos, algas rojas y bivalvos. Corales hermatípicos y algas verdes calcáreas (Halimeda) son los componentes más abundantes y significativos de los carbonatos tropicales. Las asociaciones fosilíferas y los análisis de isótopos estables sugieren que las variaciones en la temperatura superficial del agua del mar controlaron el tipo de carbonato formado. En el Mioceno superior, los carbonatos templados se acumularon en rampas en momentos fríos, coetáneos con las fases de bajo nivel de mar de los ciclos de tercer orden, mientras que los tropicales se depositaron en las plataformas en períodos más cálidos, coincidiendo con las fases de ascenso y de alto nivel del mar de los ciclos de tercer orden. El cierre de los Estrechos Rifeños y la apertura del Estrecho de Gibraltar en el Plioceno Inferior favoreció el flujo de aguas más frías superficiales desde el Atlántico y trajo como consecuencia la desaparición de los arrecifes de coral en el Mediterráneo y el desarrollo de carbonatos templados en las plataformas. Este episodio de enfriamiento, de carácter regional y limitado al área Mediterránea, contrasta con el sutil calentamiento global que se registra en el resto de los océanos en el Plioceno Inferior.