Plio-Pleistocene hydrothermal events of the Baza Basin (Betic Cordillera, SE Spain) and their paleoecological implications

Abstract

The Lower Pliocene to upper Middle Pleistocene continental sedimentary infillings of the Baza Basin (Guadix-Baza Depression, SE Spain) are worldwide unique by their high stratigraphic completeness and exceptional preservation of their fossil record of terrestrial vertebrates. These sediments were deposited in fluvio-lacustrine environments and preserve huge assemblages of large mammals, including the oldest evidence of hominin presence in Western Europe at the late Lower Pleistocene sites of Barranco León and Fuente Nueva-3, dated to ∼1.4 Ma. Since latest Miocene times, the basin was subject to intense tectonic activity, showing sedimentary deposits originated from ancient hot springs. These hot springs were developed in a spatio-temporal network related to tectonic fractures, showing a higher concentration in the Orce sub-basin during Late Pliocene to Holocene times. Compositional analyses of cherts and other facies associated with these hot springs show geochemical and mineralogical markers linked to hydrothermal scenarios. The contribution of hot springs in the Baza Basin resulted in rich and productive biotopes, which supported a high diversity and biomass of terrestrial mammals. Similar geological, hydrochemical and ecological environments are found along hotspot lines in East Africa, the Levantine Corridor and the circum-Mediterranean realm. We hypothesize here that the presence of these hot springs corridors favored the dispersal of hominins and other large mammals during the Plio-Pleistocene, which led to the first hominin arrival in Europe.Los rellenos continentales sedimentarios de edad Plioceno inferior a finales del Pleistoceno medio en la cuenca de Baza (depresión de Guadix-Baza, SE de España) son mundialmente conocidos por su elevado grado de completitud estratigráfica y la excepcional conservación de su registro fósil de vertebrados terrestres. Estos sedimentos se depositaron en ambientes fluvio-lacustres y conservan abundantes asociaciones de restos de grandes mamíferos, incluyendo las evidencias más arcaicas de presencia humana en Europa occidental, ubicadas en los yacimientos de finales del Pleistoceno inferior de Barranco León y Fuente Nueva-3, datados ambos en ∼1,4 Ma. Desde finales del Mioceno, la cuenca se vio sometida a intensa actividad tectónica, mostrando depósitos originados en antiguas surgencias de aguas termales. Estas surgencias se desarrollaron a lo largo de una amplia malla espacio-temporal, ligada a fracturas tectónicas, mostrando mayor concentración en la subcuenca de Orce desde el Plioceno superior al Holoceno. El análisis de la composición de las silexitas y otras facies asociadas a estas fuentes termales muestra la presencia de marcadores geoquímicos y mineralógicos ligados a escenarios hidrotermales. El aporte continuado de las fuentes termales en la cuenca de Baza dio como resultado biotopos muy ricos y productivos, capaces de soportar una elevada diversidad y biomasa de mamíferos terrestres. Ambientes geológicos, hidroquímicos y ecológicos similares se encuentran alineados con surgencias termales en África oriental, el Corredor Levantino y el área circum-mediterránea. Proponemos como hipótesis que la presencia de tales corredores hidrotermales favoreció la dispersión de los homininos y otros grandes mamíferos durante el Plio-Pleistoceno, dando lugar a la primera colonización humana de Europa.