Late Pliocene-Pleistocene incision in the Ebro Basin (North Spain)

Incision dans le Bassin de l'Ebre (nord de l'Espagne) entre la fin du Pliocène et le Pléistocène

Vincent Regard (1) , Arnaud Vacherat (1) , Stéphane Bonnet (1) , Frédéric Mouthereau (1) , Jesper Nørgaard (2) , F Knudsen (2)

1 GET - Géosciences Environnement Toulouse
2 Department of Geoscience [Aarhus]

The Ebro Basin constitutes the central part of the southern foreland of the Pyrenees. It was endorheic during the Cenozoic and accumulated sediments. By the end of the Miocene, erosion and river incision reconnected the basin to the Mediterranean Sea, establishing a post-opening drainage network. Those rivers left terraces that we study in this work. We first synthesize previous works on river terraces that are widely dispersed in the basin. We provide new age constraints, up to 3 Ma, obtained thanks to cosmogenic nuclides using both profile and burial methods. We derive a unified fluvial terrace chronology and a homogenized map of the highest terraces over the entire Ebro Basin. The dated terraces labeled A, B, C, D, and E are dated to 2.8±0.7 Ma, 1.15±0.15 Ma, 850±70 ka, 650±130 ka, and 400±120 ka, respectively. The chronology proposed here is similar to other sequences of river terraces dated in the Iberian Peninsula, around the Pyrenees, and elsewhere in Europe. The oldest terraces (A, B, C) are extensive, indicating they form a mobile fluvial network while from D to present, the network was stable and entrenched by 100 to 200 m-deep valleys. The transition from mobile to a fixed fluvial network is likely to have occurred during the Middle Pleistocene Transition (MPT, between 0.7 and 1.3 Ma), when long-period/high-intensity climate fluctuations were established in Europe. We estimate that between 2.8-1.15 Ma and present, the incision rates have tripled.

Le bassin de l’Ebre constitue le centre du piémont sud-pyrénéen. Il a été endorhéique et a accumulé une épaisseur importante de sédiments au cours du Cénozoique. Vers la fin du Miocène, l'érosion et l'incision fluviale ont reconnecté le bassin à la mer Méditerranée, en établissant un nouveau réseau de drainage. Les rivières constituant ce réseau ont laissé des terrasses que nous étudions dans le cadre de ce travail. Nous faisons d'abord une synthèse des travaux antérieurs sur les terrasses fluviales, qui sont largement dispersées dans le bassin. Ensuite, nous fournissons de nouvelles contraintes d'âge, jusqu'à 3 Ma, obtenues grâce aux nucléides cosmogéniques utilisant à la fois des méthodes de profil d’exposition et d'enfouissement. Enfin, nous en déduisons une chronologie unifiée des terrasses fluviales et une carte homogénéisée des terrasses les plus hautes sur l'ensemble du bassin de l'Ebre. Les terrasses, que nous notons A, B, C, D et E, sont datées respectivement de 2,8±0,7 Ma, 1,15±0,15 Ma, 850±70 ka, 650±130 ka et 400±120 ka. La chronologie proposée ici est similaire à d'autres séquences de terrasses fluviales datées dans la péninsule ibérique, autour des Pyrénées, et ailleurs en Europe. Les terrasses les plus anciennes (A, B, C) sont étendues, ce qui témoignent d’un réseau fluvial mobile alors que depuis la formation des terrasses D jusqu’à aujourd'hui, le réseau était stable et canalisé le long de vallées de 100 à 200 m de profondeur. Le passage d'un réseau fluvial mobile à un réseau fluvial fixe s'est probablement produit pendant la transition du Pléistocène moyen (entre 0,7 et 1,3 Ma), lorsque des fluctuations climatiques de longue période et de forte intensité ont été établies, comme l'ont déjà proposé Gibbard et Lewin (2009) pour les rivières européennes. Nous estimons qu'entre 2,8 et 1,15 Ma et la période actuelle, les taux d'incision ont triplé.

Mots clés: Ebro Basin; Middle Pleistocene Transition; Neogene; Fluvial Terraces; Pyrenees; Cosmogenic Nuclides Mid Pleistocene transition in terrace sequences

Domaines: Géomorphologie

Vincent Regard, Arnaud Vacherat, Stéphane Bonnet, Frédéric Mouthereau, Jesper Nørgaard, et al.. Late Pliocene-Pleistocene incision in the Ebro Basin (North Spain). Bulletin de la Société Géologique de France, 2021, 192, pp.30. ⟨10.1051/bsgf/2021020⟩. ⟨hal-03217492⟩