综述:新近纪期间瓦伦西亚盆地和梅诺卡盆地沉积物产量的高分辨率变化:与气候、构造活动及埃布罗盆地扩张的关系

《Earth-Science Reviews》:High-resolution evolution of sediment yields in the Valencia and Menorca basins during the Neogene: Relation with climate, tectonics and Ebro Basin opening

【字体: 时间:2026年02月15日 来源:Earth-Science Reviews 10

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  盆地区域沉积记录分析揭示过去23百万年沉积通量变化趋势,包括构造事件(如巴莱里克或ogenic作用)和气候因素(如米兰诺盐度危机)的影响。研究显示Ebro盆地经历三个阶段演变:中期 Miocene构造抬升导致侵蚀增强;晚 Miocene盐度危机期间发生灾难性海陆连接;新生代时期形成现代外流河系统。沉积通量变化可作为多时间尺度地貌过程记录器,但需注意其作为精确时间标尺的局限性。

  
罗曼·佩伦(Romain Pellen)|埃斯特尔·勒鲁(Estelle Leroux)|玛丽娜·拉比诺(Marina Rabineau)|丹尼尔·阿斯拉尼安(Daniel Aslanian)|让-皮埃尔·苏克(Jean-Pierre Suc)|克里斯蒂安·戈里尼(Christian Gorini)|斯佩兰塔 - 玛丽亚·波佩斯库(Speranta - Maria Popescu)|马西莫·贝卢奇(Massimo Bellucci)|菲莱蒙·让·朱瓦尼(Philemon Jean Juvany)|塞西尔·罗宾(Cécile Robin)|卡米内·西伦扎里奥(Carmine Silenziario)|让-卢普·鲁比诺(Jean-Loup Rubino)
大陆与海岸形态动力学实验室,卡昂(Caen)

摘要

通过对瓦伦西亚(Valencia)和梅诺卡(Menorca)盆地的层序地层进行对比分析,我们获得了过去2300万年的高分辨率定量沉积历史数据。通过精确的地震标记物定年,我们绘制了连续地层的厚度图,并计算了相关的沉积通量。这有助于揭示新近纪时期沉积物在空间和时间上的迁移规律,同时探讨了影响沉积物产量的局部与全球性因素,如构造运动和气候变化,尤其是与埃布罗河(Ebro River)向地中海开放的相关性。研究结果揭示了以下趋势:(i)在布尔迪加利亚(Burdigalian)-朗吉安(Langhian)时期,瓦伦西亚盆地的沉积物产量增加了三倍;(ii)在塞拉瓦利安(Serravallian)-托尔托尼安(Tortonian)时期,沉积物产量基本保持稳定;(iii)在墨西拿(Messinian)危机期间,沉积物产量增加了九倍,尤其是在墨西拿海平面下降之后;(iv)从中新世(Miocene)到上新世(Pliocene),沉积物产量增加了2.5倍;(v)在0.45百万年前,沉积物产量再次增加了1.5倍。中新世中期的这种变化可能与巴利阿里造山运动(Balearic orogeny)的剧烈侵蚀过程以及邻近地区的沉降作用有关。当时的气候适宜条件促进了埃布罗河沿岸碳酸盐岩系统的形成。墨西拿盐度危机期间沉积物产量的九倍增加反映了大规模的侵蚀作用和上游沉积物向盆地的转移;而在墨西拿晚期之前未观察到沉积物产量的显著变化,这支持了埃布罗河流在危机期间才突然与地中海相连的假设(尽管关于这一过程的具体时间存在不确定性)。中新世与上新世之间的沉积物产量增加与利昂湾(Gulf of Lion)边缘的类似现象以及全球范围内的变化趋势一致,可能源于墨西拿盐度危机结束后埃布罗河流的强烈侵蚀作用和/或气候变得更加湿润。最终沉积物产量的增加主要反映了过去50万年间更长的海平面周期对沉积过程的影响。

引言

地表过程在以侵蚀为主导的地形中发挥作用,将沉积物输送到各种沉积系统中,这些沉积物可以在不同的时间尺度上被保存下来。这种从源头到沉积地的沉积物转移过程所产生的地貌和地层记录了外部环境因素以及沉积系统内部动态的变化(Romans等人,2016年)。舒姆(Schumm,1977年)提出了一种简洁而有效的综合沉积系统模型,他将系统划分为三个主要的质量传输阶段:剥蚀/侵蚀、传输和积累/沉积。因此,沉积盆地和大陆边缘随时间变化的沉积物供应量反映了局部到区域性的构造运动和气候变化(Galloway等人,2011年)。这些因素对盆地中保存的陆源沉积物通量的影响是地球科学领域的重要讨论焦点之一,即气候或构造因素在地貌侵蚀中的相对重要性(Molnar和England,1990年)。安第斯山脉(Andes)、喜马拉雅山脉(Himalayas)和阿尔卑斯山脉(Alps)等活跃的山系在这一讨论中发挥了重要作用。研究表明,自5百万年以来,全球范围内的侵蚀速率增加了2-3倍(例如Zhang和Molnar,2001年;Molnar,2004年;Herman等人,2013年),这可能与构造活动或冰川-海平面变化有关。此外,构造运动和气候变化可以相互作用,进一步增加了对它们各自侵蚀贡献的理解难度(例如Hay等人,2002年;Herman等人,2013年;Leroux等人,2017年)。
在这项研究中,我们计划将瓦伦西亚盆地和梅诺卡盆地的地层标志扩展到利古里亚-普罗旺斯(Liguro-Provence)深部区域,以全面评估新近纪时期的海洋沉积预算历史。这将帮助我们探讨控制新近纪海洋沉积的主要因素(全球和区域尺度)。梅诺卡盆地和瓦伦西亚盆地(西地中海地区)的中新世-上新世及更新世时期的沉积预算是否遵循全球范围内的趋势?影响这些区域趋势的控制因素是什么?
埃布罗河与地中海的连接导致了广泛的盆地侵蚀,形成了壮观的构造期和后构造期地貌(Garcia-Castellanos等人,2003年;Struth等人,2021年)。这种排水系统的变化被认为对西班牙北部及南比利牛斯地区的地形重塑起到了重要作用,因为它将埃布罗河流域的初始基准面降低到了海平面(Babault等人,2006年)。然而,这一连接的具体时间和原因仍存在争议。一个基本问题是:埃布罗河是在墨西拿盐度危机之前还是之后与地中海相连的?我们的沉积物通量历史能否为这一争议提供新的线索?

瓦伦西亚盆地与梅诺卡盆地概述

西地中海地区(图1,图2)是世界上研究近期地质动力学和古气候过程最引人入胜的自然实验室之一。新生代期间,邻近的瓦伦西亚盆地、梅诺卡盆地和普罗旺斯盆地经历了多次伸展和收缩事件,这些事件与欧洲新生代裂谷系统、阿尔卑斯-比利牛斯造山系统以及阿尔卑斯-马格里布洋(Alpine-Maghrebian Tethys)的俯冲作用密切相关(Etheve等人,

数据集

本研究基于大量的常规地震数据和钻孔数据,包括来自工业界和学术界的高分辨率地震剖面(图2)。通过研究机构和企业联盟(CNRS、IFREMER、TOTAL、Schlumberger-WesternGeco)的合作,我们实现了对瓦伦西亚盆地和梅诺卡盆地的全面覆盖。地震数据可根据其分辨率和穿透特性分为三类:

地震标志及其年代地层学归属

图3和图4(以及补充材料C-D)展示了地震剖面上识别出的年代地层学标志及其相互关联关系。图5利用钻孔数据展示了三个主要地质区域的平台-坡地地层对比情况(西南瓦伦西亚盆地、瓦伦西亚盆地和梅诺卡盆地)。这些标志的详细信息可见于Pellen等人(2025年)的研究中。
图3和图4中的区域侵蚀面(粉红色线条)与MSC – 5.97-

讨论

本次讨论的目标包括:
- 将瓦伦西亚盆地和梅诺卡盆地的沉积预算估算纳入区域性和全球性气候及构造事件的框架中
- 探讨埃布罗盆地开放的时间对沉积预算的影响。

结论

过去2300万年来,瓦伦西亚盆地和梅诺卡盆地的沉积演化反映了区域性和全球性构造运动、海平面变化以及排水系统演变之间的复杂相互作用。早中新世时期的沉积活动主要发生在受构造控制的半地堑环境中,沉积物通量有限。从朗吉安时期到托尔托尼安时期,随着“埃布罗河流支流”的局部河流流量增加、持续沉降以及平台的前积作用,沉积活动逐渐增强

未引用的参考文献

Amblas等人,2006年
Amblas等人,2010年
Canals等人,2012年
Droz等人,2006年
Herman和Champagnac,2016年
Ninkabou等人,2025年
Rabineau等人,2014年
Willett等人,2006年

利益冲突声明

无。

致谢

本研究得到了法国国家科学研究院(CNRS)、工业研究集团(GRI)和LABEX-MER计划的支持,该项目由法国国家研究署(ANR)资助。地层解释工作使用了布列斯特大学提供的Kingdom Suite软件。我们非常感谢两位匿名审稿人和客座编辑Sébastien Rohais,他们的评论和建议极大地提高了本文的清晰度和影响力。
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