Les bassins néogènes du Levant d’Alicante et de Murcia (Cordillères bétiques orientales - Espagne). Stratigraphie, paléogéographie et évolution dynamique

This study makes up the first published aspect of an essay devoted to the study of the neogene basins of the Spanish Levant (the eastern border of the Betic Cordilleras) which was the subject matter of a State thesis maintained at the "Université d'Orsay Paris-Sud" in 1973. Since then, an active investigation has been carried out in collaboration with several experts and has given way to new results which are here below summarized. This present "memoir" will be divided into four parts : I - A regional stratigraphic survey The formations of the lower and middle Miocene, often very faulted form discontinuous outcrops of weak extension. On the contrary, the deposits spreading over from the upper Miocene to the Plio-Quaternary are fully developed. Most of the levels have been dated through specific micropaleontologic associations : Langhian (G. bisphaericus ; Praeorbulina ; Orbulina zones) ; Serravallian (G. mayeri - G. praemenardii ; G. menardii zones) ; Tortonian (Tortonian I, G. accostaensis zone ; Tortonian II, G. pseudomiocenica zone) ; "Miocène terminal" the base of which still belongs to the Tortonian (G. humerosa - G. dutertrei zone) and the most part of which represents the Messinian (G. mediterranea - G. conomiozea zone) ; Pliocene I (G. margaritae ; G . puncticulata ; G. crassaformis zones) ; Pliocene II (middle-upper Pliocene) devoid of characteristic forms. A Plio (?)-Quaternary continental formation is characterized by a mollusc fauna. Deposits of the same period offer within the region, particular characteristics in each of the structural zones of the Betic Ranges. We can therefore describe the following : 1. A neogene succession in the inner betic zone (Murcia) ; 2. A neogene succession in the outer zones (Alicante-Elche) ; 3. A special paleogeographic unity, formed at the boundary of the inner and outer zones, consisting of the vast Alhama-Fortuna basin. Moreover, particular attention has been directed to the coastal plains between Alicante and Cartagena. Geophysic facts and drilling palliate a practically complete absence of outcrops and allow the reconstruction of a complex paleogeographic disposition made up in the upper Miocene of a series of subsident basins and of movable elevations spreading out between the Plain of Elche and the Cartagena Campo. Finally the synthetic survey of the observations made on the Quaternary coastline sets off the following facts : 1. The possible existence of a calabrian coastline marked out by dunes and lagoonal deposits ; 2. The presence of two different sea-levels, the first one is perhaps due to the Paleotyrrhenian and the second one to the Eutyrrhenian with Stombus ; 3. The continental sediments of the Quaternary consist of two remarkable limestone crusts, the first one crowning the ancient Pleistocene, and the second one enclosing the paleotyrrhenain cycle. II - A stratigraphic synthesis 1. A biostratigraphic inventory of the various paleontologic groups which have been collected ; 2. General stratigraphie correlations of the various neogene formations of the Levant (fig. 49). III - The orogenic evolution of the spanish Levant It went through various processes : 1. Important tightenings are likely to have taken place here as in other parts of the Range towards the end of the Burdigalian. These movements have led to an almost complete fracturation of aquitanian and burdigalian rocks ; 2. The Langhian and the Serravallian correspond to a period of distension marked in nearby areas by important volcanic outflows. The disconformities which mark the sedimentation during this period correspond to the warpings following the distension process ; 3. Compressing movements took place towards the border of the Serravallian-Tortonian. They are well characterized in each of the structural zones of the betic range and express a considerable N-S shortening of the whole range ; 4. A long period of distension stretches out from the Tortonian to the early Quaternary. The recorded disconformities of weak amplitude but of great geographic extension point to the existence of distending movements (intra-Tortonian ; Mio-Pliocene boundary ; intra-Pliocene) that have had a direct repercussion on the paleogeographic evolution ; 5. Compressing movements occur in the Quaternary. They result in a reactivation of pre-existing folds (conjugated wrench-faults NE-SW senestral, NW-SE dextral), and in the creation of new structures (axis folds generally E-W). All these deformations show a movement of shortening near the N-S direction. 6. Some of these folds marked by Quaternary compression are the source of seismisity which proves that their functioning is still continuous. IV - An approach to a paleogeographic synthesis 1. Different aspects of neogene and quaternary sedimentation will be dealt with : - Recent neogene sedimentary dynamics (Tortonian to Pliocene) in the inner zone basins : the evolution of detrital sediment, turbidites, the setting of olistoliths, active faults, etc. - Diatomitic messinian sedimentation processes : - Carbonated and evaporitic sedimentation in the upper Miocene : . the reefal area and its surroundings, in the Tortonian II and in the Messinian, . lateral relations of the evaporites and other types of deposits in the San Miguel basin : presentation of a type of sub-aquatic deposit originating from these evaporites (fig. 64). - Dynamics of the origin of limestone pleistocene crusts : the underlyning of the bio-pedological phenomena in their elaboration. - The evolution of clay mineral sedimentation in relation to the dynamics of inner zone basins. 2. Paleogeographic outline In this chapter, we try to sum up the above mentioned facts. - We only dispose of incomplete paleogeographic data on the lower Miocene period. - On the other hand we can follow more closely the evolution of the paleogeographic framework during the recent Neogene. Different stages of evolution in the history of the inner zone basins have been underlined : the early stage of fracturation, with vertical movements of great amplitude and the realization of narrow subsidents troughs ; the mature stage of extension in the marine field and the wearing off of reliefs ; the old stage with a progressive contraction of subsident areas. The messinian salinity crisis occurs during this last stage. Throughout this history, tectonic phenomena permanently control paleogeography, through their influence on sedimentary dynamics and also on the morphology within the basins.Cet ouvrage constitue la mise à jour d'un premier travail, consacré à l'étude des bassins néogènes du Levant espagnol (extrémité orientale des Cordillères bétiques), et qui fut l'objet d'une Thèse d'Etat, soutenue devant l'Université d'Orsay Paris-Sud en 1973. Depuis cette date, la poursuite active des recherches en collaboration avec différents spécialistes a permis d'apporter des résultats nouveaux, qui sont résumés ici. Ce Mémoire comporte quatre parties : I - Étude stratigraphique régionale Les terrains du Miocène inférieur et moyen, souvent très disloqués, présentent des affleurements discontinus de faible extension. À l'inverse, les dépôts échelonnés du Miocène supérieur au Plio-Quaternaire sont largement développés. La plupart des niveaux ont été datés par des associations micropaléontologiques caractéristiques : Langhien (biozones à G. bisphaericus ; Praeorbulina ; Orbulina) ; Serravallien (biozones à G. mayeri - G. praemenardii ; G. menardii) ; Tortonien (Tortonien I à G. acostaensis ; Tortonien II à G. pseudomiocenica ; "Miocène terminal" dont la base appartient encore au Tortonien (biozone à G. humerosa - G. dutertrei) et dont la plus grande partie représente le Messinien (biozone à G. mediterranea - G. conomiozea) ; Pliocène I à G. margaritae ; G. puncticulata et G. crassaformis ; Pliocène II (Pliocène moyen-supérieur) dépourvu d'espèces caractéristiques. Un ensemble continental Plio (?) quaternaire est caractérisé par une malacofaune de Pulmonés. Les formations de même âge présentent, à l'intérieur de la région considérée des caractères particuliers dans chacune des grandes zones structurales des Cordillères bétiques. On est ainsi amené à décrire : 1. Une succession néogène dans la zone bétique interne (Murcia) ; 2. Une succession néogène dans les zones externes (Alicante-Elche) ; 3. Une entité paléogéographique particulière, développée à la limite des zones externe et interne, constituant le vaste bassin d'Alhama-Fortuna. Par ailleurs, une attention particulière est accordée aux plaines littorales largement étendues entre Alicante et Cartagena. Les données de la géophysique et des forages pallient l'absence quasi complète d'affleurements et permettent de reconstituer un agencement paléogéographique complexe, constitué au Miocène supérieur d'une succession de sillons subsidents et de hauts fonds mobiles, échelonnés entre la plaine d'Elche et le Campo de Cartagena. Enfin, une synthèse des observations effectuées sur le Quaternaire du littoral met en évidence les faits suivants : 1. Existence possible d'un littoral calabrien, jalonné par des formations dunaires et lagunaires ; 2. Présence de deux niveaux marins étagés, le premier attribuable au Paléotyrrhénien, le second à l'Eutyrrhénien à Strombes ; 3. Les dépôts quaternaires continentaux comportent deux épisodes remarquables de carapaces calcaires, la première couronnant le Pleistocène ancien, le seconde clôturant le cycle paléotyrrhénien. II - Synthèse stratigraphique 1. Inventaire biostratigraphique des différents groupes paléontologiques récoltés ; 2. Corrélations stratigraphiques générales des différentes formations néogènes du Levant (tableau, fig. 49). III - L'evolution orogénique récente du Levant espagnol. Elle a comporté des épisodes variés ; 1. Des serrages importants se sont probablement produits ici comme en d'autres parties de la Chaîne vers la fin du Burdigalien. Ces mouvements ont eu pour effet un démantèlement quasi-total des couches de l'Aquitanien et du Burdigalien ; 2. Le Langhien et le Serravallien correspondent à une période de distension marquée en des régions proches par des émissions volcaniques importantes. Les discordances qui ponctuent la sédimentation durant cette période, correspondent à des gauchissements qui accompagnent le processus distensif ; 3. Des mouvements en compression se sont produits à la limite Serravallien-Tortonien. Ils sont bien caractérisés, dans chacune des zones structurales de l'édifice bétique et traduisent un raccourcissement N-S considérable de l'ensemble de la Chaîne ; 4. Une longue période de distension s'étend du Tortonien jusqu'au Quaternaire ancien. Les discordances enregistrées, de faible amplitude mais de grande extension géographique témoignent de l'existence de mouvements en distension (mouvements intra-Tortonien, à la limite Mio-Pliocène, intra-Pliocène), qui ont eu un retentissement direct sur l'évolution paléogéographique ; 5. Des mouvements en compression se produisent au cours du Quaternaire. Ils se traduisent par une réactivation d'accidents préexistants (décrochements conjugués NE-SW sénestre, NW-SE dextre) et par la création de structures nouvelles (plis d'axe généralement E-W). L'ensemble de ces déformations indique une direction de raccourcissement proche de N-S. 6. Certains des accidents marqués par la compression quaternaire sont le siège d'une activité séismique qui témoigne de la permanence de leur fonctionnement. IV - Essai de synthèse paléogéographique 1. Différents aspects de la sédimentation néogène et quaternaire sont abordés : - Dynamique sédimentaire au Néogène récent (Tortonien à Pliocène) dans les bassins de la zone interne : évolution des apports détritiques, turbidites, mise en place d'olistolithes, failles actives, etc. ; - Modalités de la sédimentation diatomitique messinienne ; - Sédimentation carbonatée et évaporitique au Miocène supérieur : . le milieu récifal et son environnement, au Tortonien II et au Messinien ; . faciès et localisation des évaporites (Gypse et anhydrite) au Tortonien II et au Messinien ; . relations latérales des évaporites et des autres types de dépôts dans le bassin de San Miguel ; présentation d'un modèle de dépôt sous-aquatique de ces évaporites (fig. 64) ; - Dynamique de la genèse des croûtes calcaires pléistocènes ; mise en évidence de l'importance des phénomènes bio-pédologiques dans leur élaboration ; - Évolution de la sédimentation argileuse en relation avec la dynamique des bassins de la zone interne. 2. Esquisse paléogéographique On tente de dégager, dans ce chapitre, la synthèse des faits précédemment exposés. Les données paléogéographiques concernant la période du Miocène inférieur et moyen sont encore très fragmentaires. En revanche, il est possible de suivre avec plus de détail l'évolution du cadre paléogéographique au cours du Néogène récent. On a mis notamment en évidence différents stades évolutifs dans l'histoire des bassins de la zone interne : stade juvénile de fracturation, avec mouvements verticaux de grande amplitude et réalisation de sillons subsidents étroits ; stade mature d'extension du domaine marin et d'effacement des reliefs ; stade de vieillissement avec contraction progressive des aires subsidentes. La crise de salinité messinienne intervient durant cette dernière étape. Tout au long de cette histoire, les phénomènes tectoniques exercent un contrôle permanent sur la paléogéographie, par leur influence sur la dynamique sédimentaire et sur la morphologie du cadre des bassins.Esta obra constituye la puesta al dia de un primer trabajo, dedicado al estudio de las cuencas neogenas del Levante espanol (extremidad oriental de las Cordilleras Béticas), y que fue el tema de una tesis de Estado, defendida en la Universidad de "Orsay Paris-sud" en 1973. Desde aquella fecha, la activa prosecusion de las investigaciones en colaboracion con diferentes espacialistas hizo aparecer nuevos resultados, que resumimos a continuacion. Este informe consta de cuatro partes : I - Estudio estratigrafico regional Los terrenos del Mioceno inferior y medio muchas veces muy dislocados, presentan discontinuos afloramientos de poca extension. Al reves, los sedimentos escalonados del Mioceno superior al Plio-Cuaternario aparecen ampliamente desarrollados. La mayor parte de los niveles han sido fechados por asociaciones micropaleontologicas caracteristicas : Langhiense (biozonas a G. bisphaericus ; Praeorbulina ; Orbulina) ; Serravalliense (biozonas a G. mayeri ; G. praemenardii ; G. menardii) ; Tortoniense (Tortoniense I a G. acostaensis ; Tortoniense II a G. pseudomiocenica) ; Mioceno terminal cuya base aun pertenece al Tortoniense (biozona a G. humerosa - G. dutertrei) mientras que la mayor parte representa ya el Mesiniense (biozona a G. mediterranea - G. conomiozea) ; Plioceno I (G. margaritae ; G. puncticulata y G. crassaformis biozonas ; Plioceno II (Plioceno medio-superior) desprovisto de especies caracteristicas. Un conjunto continental Plio (?)-Cuaternario se caracteriza por una malacofauna de Gasteropodos continentales. Las formaciones de misma edad, presentan en el interior de la region estudiada, caracteres especificos en cada una de las grandes zonas estructurales de las Cordilleras Béticas. De ahi esta descripcion : 1. Una sucesion néogena en la zona bética interna (Murcia) ; 2. Una sucesion néogena en las zonas externas (Alicante-Elche) ; 3. Una entidad paleogeografica especial, desarrollada en el limite de las zonas externa e interna, y que constituye la extensa cuenca de Alhama-Fortuna. Por otra parte, se debe prestar una atencion esmerada a las llanuras litorales que se extienden ampliamente entre Alicante y Cartagena. Los dates de la geofisica y de los sondeos palian la ausencia casi total de afloramiento y permiten la reconstitucion de una disposicion paleogeografica compuesta en el Mioceno superior por une sucesion de surcos subsidentes y de altos fondos moviles escalonados entre la llanura de Elche y el Campo de Cartagena. Por fin, una sintesis de observaciones hechas sobre el Cuaternario del litoral pone de relieve lo siguiente : 1. Existencia posible de un litoral calabriense jalonado por unas formaciones dunarias y lagunarias. 2. Presencia de dos niveles marinos escalonados, pudiendose atribuir el primero al Paleotirreniense, el segundo al Eutirreniense en Strombus. 3. Los sedimentos cuaternarios continentales constan de dos episodios notables de carapazones calcareas, la primera coronado el Pleistoceno antiguo, la segunda cercando el ciclo paleotirreniense. II - Sintesis estratigrafica 1. Inventario biostratigrafico de los diferentes grupos paleomastologicos recogidos ; 2. Correlaciones estratigraficas generales de las diferentes formaciones néogenas del Levante (véase el cuadro, fig. 49) III - Evolucion orogenica reciente del levante espanol Consta de varios episodios : 1. Tal vez unas presiones importantes se hayan producido aqui como en otras partes de las Cordilleras a finales del Burdigaliense. Estos movimientos trajeron como consecuencia un desmantelamiento casi total de las capas del Aqitaniense y del Burdigaliense. 2. El Langhiense y el Serravalliense corresponden a un periodo de distencion marcado en regiones cercanas por emisiones volcanicas importantes. Las discordancias que jalonan la sedimentacion durante este periodo, corresponden a torcimientos que van acompanando el procese distensivo. 3. Movimientos en compresion se han producido en el limite Serravalliense-Tortoniense. Estan bien caracterizados en cada una de las zonas estructurales del edificio bético y traducen un notable acortamiento N-S del conjunto de la sierra. 4. Un largo periodo de distencion se extiende del Tortoniense al Cuaternario antiguo. Las discordancias registradas, de amplitud reducida pero de gran extension geografica dan prueba de la existencia de movimientos en distension (movimientos intra-Tortoniense ; en el limite Mio-Plioceno ; intra-Plioceno) que se han repercutido sobre la evolucion paleogeografica. 5. Se producen movimientos de compresion durante el Cuaternario. Ellos se traducen por una reactivacion de los accidentes preexistentes (desgarramientos conjugados NE-SW siniestra, NW-SE diestra) y por la creacion de nuevas estructuras (pliegues de eje generalmente E-W). El conjunto de estas deformaciones indica una direccion de acortamiento cercana a N-S. 6. Algunos accidentes marcados por la compresion cuaternaria son el nucleo de una actividad sismica que demuestra su funcionamiento permanente. IV - Intento de sintesis paleogeografica 1. Se tratan distintos aspectos de la sedimentacion neogena y cuaternaria : - Dinamica sedimentaria durante el Neogeno reciente (del Tortoniense al Plioceno) en las cuencas de la zona interna ; evolucion de las aportaciones detriticas turbiditas, colocacion de olistolidos, fallas activas, etc. ; - Modalidades de la sedimentacion diatomitica mesiniense ; - Sedimentacion carbonatada y evaporitica en el Mioceno superior : . el medio arrecifal y su entorno, en el Tortoniense II y en el Mesiniense ; . facies y localizacion de evaporitas (Yeso y anhydrita) en el Tortoniense II y en el Mesiniense. . relaciones laterales de las evaporitas y de otros tipos deposiciones en la cuenca de San Miguel. Presentacion de un modelo de deposicion submarina de dichas evaporitas (fig. 64) : - Dinamica de la genesis de las costras calcareas pleistocenas ; puesta en evidencia de la importancia de los fenomenos bio-pedologicas en su elaboracion. - Evolucion de la sedimentacion arcillosa en relacion con la dinamica de las cuencas de la zona interna. 2. Esbozo paleogeografico. En este capitulo, tratamos de destacar la sintesis de los hechos expuestos arriba. Los datos paleogeograficos referentes al periodo del Mioceno inferior y medio son aun demasiado fragmentarios. En cambio, es posible seguir mas detalladamente la evolucion del cuadro paleogeografico a lo largo del Neogeno reciente. Hemos puesto especialmente de relieve las diferentes fases de evolucion en la historia de las cuencas de la zona interna : fase juvenil de fracturacion, con movimientos verticales de gran amplitud y formacion de surcos subsidentes estrechos, fase madura de extension del sector maritimo y desaparicion de los relieves ; fase de envejecimiento con la contraccion progresiva de las areas subsidentes. La crisis de salinidad mesiniense interviene durante esta ultima fase. A todo lo largo de esta historia, los fenomenos tectonicos ejercen un control permanente sobre la paleogeografia, por su influencia sobre la dinamica sedimentaria y la morfologia de la estructura de las cuencas.Montenat Christian. Les bassins néogènes du Levant d’Alicante et de Murcia (Cordillères bétiques orientales - Espagne). Stratigraphie, paléogéographie et évolution dynamique. Lyon : Laboratoire de géologie de la Faculté des sciences de Lyon, 1977 (Documents des Laboratoires de Géologie de la Faculté des Sciences de Lyon, 69