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 Bahia de Cuatro Calas se formo en el Plioceno superior cuando los materiales neogenos mas antiguos se flexionaron propiciando una subida relativa del nivel del mar y la inmersion de la nueva cuenca. Los depositos de relleno de bahia consisten en unidades con grandes foresets, que rellenaron la mayor parte de la depresion, coronados por unidades mas jovenes de la zona de transicion deltaica situados en offlap y cuya morfologia 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). Solo se pueden observar los depositos de highstand. Las cunas de lowstand se encuentran bajo el Mediterraneo actuaL De acuerdo con los datos sedimentologicos, 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 episodico y el delta permanecia inactivo durante largos periodos, con las zonas someras sometidas al retrabajado del oleaje. El delta de tipo Gilbert corresponde con el prototipo 4 ( ) de Postma (1990b). Es comparable a los deltas actuales de corrientes efimeras que alimentan playas de grava en el sureste de Espana. La progradacion del delta genero una estratificacion cruzada doble: una de bajo angulo debida a la progradacion de playas de grava y otra de alto angulo producida por la progradacion del talud deltaico (foreset). Asi pues, el desarrollo del delta de tipo Gilbert complejo siguio una secuencia repetitiva en respuesta a las fluctuaciones del nivel relativo del mar: progradacion de deltas de tipo Gilbert durante el highstand (estadio 1) seguida de encajamiento y deposito de cunas costeras durante el lowstand y el comienzo de la transgresion (estadio 2). Las distintas partes del delta reaccionaron de forma diferente a estos cambios del nivel del mar, generando asociaciones de facies variables. La rapida evolucion del relleno de la bahia puede estar relacionada con las fluctuaciones del nivel del mar de alta frecuencia descritas en el sureste espanol durante el Plioceno superior y el Cuaternario, asociadas con tendencias tectonicas de surreccion de mayor alcance.