Effects of sea-level changes on a wave-worked Gilbert-type delta (Late Pliocene, Aguilas Basin, SE Spain)

Abstract

The bay of Cuatro Calas was formed in late Pliocene times by a local downward bending of older Neogene materials, which favoured a relative rise of sea level and invasion by the sea. The studied hay-fill deposits consist of units, with large-scale foresets that filled most of the depression topped by the younger sets of offlapping transition-zone units with an overall tabular shape. As a whole, they generated a Gilbert-type delta morphology that actually is a summatory of smaller-scale delta units deposited during successive highstands of sea level. We can observe only these highstand delta deposits. Lowstand wedges lay under the Present Mediterranean sea. According tothe sedimentological data, we deduce a deltamodel consisting of a river plain with rapidly shifting channels, a wave-worked delta front with gravelly reflective beaches, a sandy delta platform, and a steep delta slope. The input of sediment was episodic, and the delta remained inactive during long periods, subjected to wave reworking in the shallow areas. The Cuatro Calas Gilbert-type delta fits Postma's (1990b) prototype 4 (<<classic Gilbert-type». It is comparable to present-day deltas of ephemeral streams feeding gravelly beaches in SE Spain Progradation of the delta generated a two-fold large-scale eros sstratification: a lower high-angle related to the advancing delta-foreset and the upper ane associated to progradation of beach units. The development of the complex Gilbert-type delta followed a repetitive pattem in response to fluctuations of sea level: progradation of highstand Gilbert-type delta (stage 1) was followed be entrenchment and coastal wedge in lowstand and early transgression (stage 2). The various parts afthe delta reacted differently to these sea-Ievel changes and generated variable facies associations. The rapid evolution of the bay-fill can be related to high-frequency fluctuations of sea-level already documented in SE Spain during Late Pliocene and Quaternary, superimposed on longer-lasting tectonic uplift. [RESUMEN]

La Bahía de Cuatro Calas se formó en el Plioceno superior cuando los materiales neógenos más antiguos se flexionaron propiciando una subida relativa del nivel del mar y la inmersión de la nueva cuenca. Los depósitos de relleno de bahía consisten en unidades con grandes foresets, que rellenaron la mayor parte de la depresión, coronados por unidades más jóvenes de la zona de transición deltaica situados en offlap y cuya morfología de conjunto es tabular. Todos ellos, formaron un delta de tipo Gilbert complejo que en realidad es la suma de unidades deltaicas de menor escala depositadas durante periodos de nivel del mar alto (highstands). Sólo se pueden observar los depósitos de highstand. Las cuñas de lowstand se encuentran bajo el Mediterráneo actuaL De acuerdo con los datos sedimentológicos, deducimos un modelo deltaico que consiste en una llanura aluvial con canales de baja estabilidad lateral, un frente deltaico retrabajado por el oleaje con playas reflexivas de gravas, una platafonna deltaica arenosa y un talud abrupto. El aporte de sedimento era episódico y el delta permanecía inactivo durante largos periodos, con las zonas someras sometidas al retrabajado del oleaje. El delta de tipo Gilbert corresponde con el prototipo 4 (<<delta de tipo Gilbert c1ásico>) de Postma (1990b). Es comparable a los deltas actuales de corrientes efímeras que alimentan playas de grava en el sureste de España. La progradación del delta generó una estratificación cruzada doble: una de bajo ángulo debida a la progradación de playas de grava y otra de alto ángulo producida por la progradación del talud deltaico (foreset). Así pues, el desarrollo del delta de tipo Gilbert complejo siguió una secuencia repetitiva en respuesta a las fluctuaciones del nivel relativo del mar: progradación de deltas de tipo Gilbert durante el highstand (estadio 1) seguida de encajamiento y depósito de cuñas costeras durante el lowstand y el comienzo de la transgresión (estadio 2). Las distintas partes del delta reaccionaron de forma diferente a estos cambios del nivel del mar, generando asociaciones de facies variables. La rápida evolución del relleno de la bahía puede estar relacionada con las fluctuaciones del nivel del mar de alta frecuencia descritas en el sureste español durante el Plioceno superior y el Cuaternario, asociadas con tendencias tectónicas de surrección de mayor alcance.