Resumen de Evolución geomorfológica de la plataforma continental del golfo de valencia durante el cuaternario
- español
El golfo de Valencia (Mediterráneo occidental) está localizado en el margen oriental de la península Ibérica entre los 0° 25' E y 0°18' W, siendo sus límites latitudinales el cabo de la Nao (38° 45¿ N) y Sagunto (39° 39¿ N). La plataforma continental del Golfo de Valencia, con profundidades de hasta 140 m, presenta una anchura media de 65 km en la zona más septentrional y tan sólo 15 km en el cabo de la Nao. Dicha plataforma se caracteriza por ser una zona de transición entre la plataforma del delta del Ebro, de tipo pasiva y progradante debido a la intensa sedimentación, y la plataforma del margen bético, de tipo activa y menor amplitud. Así, la zona norte del golfo muestra perfiles topográficos muy suaves con relleno de material muy fino, mientras que en el margen sur se manifiesta en superficie la influencia tectónica, con numerosos escarpes de falla. Entre sus principales rasgos geomorfológicos destaca la existencia de barras, ondas de arena y depósitos de fango de gran extensión (Rey y Díaz del Río, 1983).
Esta tesis presenta los resultados de análisis geomorfológicos así como del análisis de la sísmica de alta resolución de la plataforma continental, con el objetivo de definir un modelo de evolución geomorfológica de los ambientes litorales y de la plataforma en relación a las oscilaciones del nivel del mar durante el Cuaternario.
Durante la realización de campañas oceanográficas para la obtención de los datos necesarios para esta tesis se emplearon tantos métodos directos, con toma de muestras de sedimento y roca, como indirectos, donde podemos englobar los métodos geofísicos desde sistemas acústicos multihaz hasta la sísmica de reflexión.
La primera campaña oceanográfica donde se recogieron datos para la tesis fue a bordo del buque oceanográfico Isla del Alborán, del día 1 al 6 de julio de 2009. En ella se tomaron muestras de sedimentos con el muestreador HAPS box-corer. Además, se realizó un estudio geofísico con un perfilador de fangos de alta frecuencia (3,5kHz) para la caracterización del substrato subsuperficial en la zona del campo de las ondas de arena.
Posteriormente, en la campaña oceanográfica del 19 al 22 de julio de 2010 se llevaron a cabo varias inmersiones de buceo para la obtención de la muestra de roca con martillos manuales en la barrera más somera, frente al cabo de Cullera, que posteriormente fueron datadas con 14C.
En la tercera campaña se realizó una batimetría de alta resolución del fondo marino con una ecosonda multihaz Seabeam 1050 D (ELAK NAUTIK) a bordo del B/O García del Cid del 24 al 30 de septiembre de 2010, empleando una frecuencia de 180 kHz para aguas someras en transectos paralelos a la costa. Las velocidades acústicas fueron calibradas mediante perfiles con CTD. Se obtuvieron perfiles sísmicos a lo largo de la plataforma interna y media, desde la zona infralitoral (-10 m) y hasta una profundidad de 70 m, con un Geopulse 205J trabajando con un rango de frecuencias de 200 ¿ 2000 Hz.
Para la caracterización y cartografía de las morfologías superficiales que faltaba cubrir en anteriores campañas, se realizó una cuarta campaña oceanográfica a bordo del B/O Sarmiento de Gamboa del 16 al 18 de julio de 2011. Principalmente se obtuvieron perfiles sísmicos de alta resolución con sonda paramétrica TOPAS que opera con dos frecuencias 0,75 kHz y 15,5 kHz, con una resolución vertical centimétrica.
Los datos no adquiridos en campañas oceanográficas se han obtenido gracias a la colaboración de distintas instituciones del estado español. Así, los datos de clima marítimo (oleaje y corrientes) se obtuvieron de Puertos del Estado. En el centro de descargas del Instituto Geográfico Nacional se dispuso del catálogo de terremotos para la zona del Golfo de Valencia desde 1258 al 2013. En lo que se refiere a los perfiles sísmicos de la campaña de 1983 se tomaron de la base de datos del Instituto de Ciencias del Mar (CSIC) en Barcelona.
Posteriormente a la obtención de muestras y datos brutos se procedió al análisis y procesado para una correcta interpretación de los resultados. Las muestras recogidas en las campañas se prepararon para realizar los análisis granulométricos del sedimento con un Laser Coulter del Instituto de Ciencias del Mar (CSIC). Una vez preparadas las muestras de roca se procedió al corte para obtener la lámina delgada de la roca y realizar la descripción litológica. La datación por radiocarbono de dicha roca se realizó en el laboratorio de Beta Analytic (Miami, EEUU).
En cuanto al procesado de los datos sísmicos, se procedió a cargar los archivos brutos SEGY, definir sistemas de coordenadas, datum y aplicar la velocidad del sonido para la conversión de tiempos dobles en distancias. El dibujado, escalado de los perfiles sísmicos e interpretación de los reflectores se ha realizado con el software Kingdom suite®.
Los datos brutos obtenidos con la ecosonda multihaz se procesaron con el programa CARIS® aplicando factores de corrección como la velocidad del sonido en el agua entre otros factores, obteniendo un modelo digital batimétrico 5×5 m de resolución. La interpretación geomorfológica de los datos batimétricos se realizó mediante la visualización y generación de entornos 2D y 3D obteniendo modelos digitales del terreno, lo cual permitió deducir características geomorfológicas como la pendiente, orientación, red de drenaje y volumen.
La integración de todos los datos de situación y el análisis espacial se llevó a cabo en un sistema de información geográfica (SIG) con el software Arcgis 10®, el cual permitió unificar espacialmente todos los datos geomorfológicos y de posición.
Entre los resultados obtenidos, cabe destacar que la plataforma continental del Golfo de Valencia durante el Cuaternario se caracteriza por la presencia de antiguos sistemas de barreras costeras y lagunas asociados. La obtención de una cartografía geomorfológica de los depósitos relictos como el afloramiento de la barra costera desde las proximidades de la ciudad de Valencia hasta el cabo de La Nao y de palecauces fluviales cortando esta barrera más somera que correspondería una antigua paleolínea de costa del Tirreniense, sugieren un carácter similar a la actual restinga y Albufera de Valencia.
La estratigrafía de las secuencias sedimentarias encontradas, el cortejo progradante y la posterior retrogradación de las barreras, son la respuesta a las variaciones del nivel del mar durante el Pleistoceno Superior Por otra parte, frente a la Albufera de Valencia, en la plataforma media del golfo de Valencia, entre las isobatas de -60 y -80 metros, se ha cartografiado un sistema de 27 ondas de arena con crestas orientadas NNE¿SSW, es decir, oblicuas a la actual línea de costa. Estas morfologías presentan alturas de hasta 10 m y longitudes de hasta 3 km, además de una pendiente en la cara de avalancha de hasta 6°. La presencia de sedimentos gruesos relacionados con ambientes próximos a la costa implican un nivel del mar más bajo para la formación de estas ondas de arena. Éstas podrían haber sido afectadas por la deriva litoral Norte-Sur y por tormentas. De acuerdo a la secuencia estratigráfica y a la curva relativa del mar se debieron formar a partir del Younger Dryas (¿ 12 ky BP). Por consiguiente, han sido clasificadas como ondas de arena holocenas asociadas en su génesis a procesos sedimentarios costeros.
Con todo ello se ha obtenido un modelo de evolución de los ambientes sedimentarios de la plataforma en relación a las oscilaciones del nivel del mar, analizando la alternancia de ambientes sedimentarios de plataforma, litorales y emergidos como consecuencia de combinar las oscilaciones eustáticas del nivel del mar, la subsidencia regional e inferir una curva de oscilación relativa del mar.
Palabra claves: Geología marina, Geología del Cuaternario y Geocronología, Estratigrafía sísmica, Mar Mediterráneo, Mediterráneo occidental, Geomorfología de margen continental, Plataforma continental del Golfo de Valencia, depósitos fósiles, afloramiento, sistema paleocanales, sand ridges, Pleistoceno, Holoceno, cambio climático, subsidencia, oscilación glacio-eustatica.
Key words: Marine Geology, Quaternary Geology and Geochronology, Seismic stratigraphy, Mediterranean Sea, Western Mediterranean geomorphology of continental margin, Continental shelf of the Gulf of Valencia, fossil deposits, Palaeochannels, sand ridges, Pleistocene, Holocene, Clime change, subsidence, glacio-eustatic oscillations.
- English
ABSTRACT The Gulf of Valencia (western Mediterranean) is located in the Iberian Peninsula Continental Margin between 0° 25'E and 0° 18' W, with the latitudinal limits defined by La Nao Cape (38° 45'N) and Sagunto (39° 39' N). The continental shelf of the Gulf of Valencia, with depths up to 140 m, has an average width between 15 and 65 km, at La Nao Cape. This shelf is characterized by a transition zone between the shelf of Ebro's Delta, passive progradational type, due to intense sedimentation, and the shelf of the Betic margin, active type and with a smaller width. Thus the northern Gulf area shows very gentle topographic profiles filled with fine sediments, while in the southern margin manifestation of tectonic influence are more significant, with numerous fault scarps. The main geomorphological features are bars, sand ridges and mud sediments of great extent.
This PhD dissertation presents the results of the geomorphological and seismic analysis of high resolution data, and aims to define a model of evolution of the sedimentary environments, relative to sea level oscillations, during the Quaternary.
The oceanographic cruises to obtain data of this thesis can be divided into direct methods as sediment and rock sampling and indirect methods including acoustic techniques such as echosounder, multibeam and seismic reflection.
During the first oceanographic cruise on board the R/V Isla de Alboran, from 1 to 6 July, 2009, sediment samples were taken with a box-corer sampler and a geophysical survey with mud penetrator (3.5 kHz) was used to characterize the subsurface substrate in the sand ridges field. From 19 to 22 July 2010 several dives were carried out to recollect rock sample with manual hammers in the shallower barrier, in front of the Cullera cape. A high-resolution bathymetry of the seabed were conducted by multibeam Seabeam 1050 D (ELAK NAUTIK) installed aboard the R/V García del Cid from 24 to 30 September 2010, using a frequency of 180 kHz for shallow water, in transects parallel to the coast. Acoustic velocities were calibrated using CTD profiles also acquired during this cruise. Seismic profiles were obtained along the inner and middle shelf by Geopulse 205J, working with a frequency range of 200-2000 Hz, for characterizing and mapping the surface of seafloor. The last oceanographic survey was conducted aboard the R/V Sarmiento de Gamboa from 16 to 18 July, 2011. During this cruise, high-resolution seismic profiles were acquired with TOPAS, operating at two frequencies, 0.75 kHz and 15.5 kHz, resulting in a centimeter vertical resolution of the substrate.
Other data was obtained in collaboration with other Spanish Institutions. Oceanographic data was collected from Puertos del Estado, providing current and wave data to characterize the marine clima in the Gulf of Valencia. The earthquake catalog from 1258 to 2013 was retrieved from the Instituto Geografico Nacional. The Instituto de Ciencias del Mar (CSIC) contributed with seismic profiles from an oceanographic cruise in 1983 that were re-processed and used in this study.
Processing and analysis of all the acquired data was done for a correct interpretation of the results. Sediment samples were prepared for grain size analysis using a Coulter Laser granulometer at the Instituto de Ciencias del Mar (CSIC). Once prepared, rock samples were cut into thin sections for descriptions. Rock samples were analysed for radiocarbon dating at the Beta Analytic (USA), to determine the age of the samples.
Concerning the seismic data, the raw files were converted to SEGY format, defined their navigation coordinates and converted the double time vertical scales to depth in meters. The interpretation of the reflectors was done using the Kingdom Suite ® software, for drawing and scaling of seismic profiles.
The raw data obtained with the multibeam echosounder were processed using CARIS ® software applying correction factors as the speed of sound in water, obtaining a Digital elevation model (DEM) with a grid resolution of about 5 × 5 m. The geomorphological interpretation of the bathymetric data was performed using visualization and generation of 2D and 3D environments, obtaining digital elevation models to deduce the geomorphological characteristics such as slope, aspect, drainage and volume. The integration of geographic data and spatial analysis was carried out on the Arcgis 10 ® geographical information system (GIS) software.
The continental shelf of the Gulf of Valencia during the Quaternary is characterized by the presence of a coastal barrier-lagoon system. The geomorphological map of the offshore from the city of Valencia to La Nao Cape shows the presence of relict deposits with linear outcrops of sand barriers, cut by palaeochannels of rivers that correspond to a Tyrrhenian shoreline, suggesting similar characteristics to the present-day sand barrier in La Albufera.The stratigraphy of the sedimentary sequences shows progradation tract and retrogradation barriers, as response to the sea level oscillations in the Upper Pleistocene.
On the other hand, a total of 27 bedforms were located in front of the La Albufera of Valencia in the central region of the Gulf of Valencia ranging from 60 to 80 m water depth, with a NNE-SSW orientation, oblique to the present-day coastline. These morphologies have maximum height and length of 8.5 m and 3 km respectively, with a slope in the lee faces of 6°. The presence of coarse sediments associated with near-shore environments indicates a lower sea level for the formation of these sand ridges. They could also have been affected by the littoral drift and storms. According to the sedimentary sequences and the relative sea level curve, sand ridges were formed from Younger Dryas (¿ 12 ky BP). Therefore, they have been classified as Holocene sand ridges associated with coastal sedimentary processes.
Finally, an evolution model of the sedimentary environments was proposed for the continental shelf, reflecting the sea level oscillations of the last 22 ky BP. The alternation of shelf, coastal and continental sedimentary environments, resulting of the combination of eustatic oscillations, regional neotectonics and local subsidence allowed the deduction of a curve of relative sea level changes in the Gulf of Valencia
