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Last interglacial sea level changes in Mallorca island (Western Mediterranean). High precision U-series data from phreatic overgrowths on speleothems

Tuccimei, P.; Ginés, J.; Delitala, M. C.; Ginés, A.; Gràcia, F.; Fornós, J.J.; Taddeucci, A.

Zeitschrift für Geomorphologie, NF Volume 50 Issue 1 (2006), p. 1 - 21

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published: Mar 1, 2006

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ArtNo. ESP022005001009, Price: 29.00 €

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Abstract

The karst of Mallorca Island (Balearic Archipelago, Western Mediterranean) is characterised by the occurrence of many coastal caves where phreatic speleothems accrete today, around conventional vadose-zone speleothems, in correspondence with the current sea level. Older deposits of this kind of carbonate precipitates have recorded ancient high and low sea stands by means of strictly horizontal alignments of the phreatic overgrowths on speleothems (POS) respectively located above and below present sea level. Mallorca has proved to be a good location for investigations on eustatic sea level changes because it is located far from former margins of the major ice-sheets and was only affected by a minor tectonic tilt since the end of marine oxygen isotope stage (OIS) 5e. A number of POS now located above and below present sea level have been dated by the U-series method using MC-ICPMS and TIMS. The obtained high-precision ages fall within a time interval ranging from 144,000 to 78,000 yr ago and provide constraints on sea level changes curve during the last interglaciation in Mallorca. Three high stands have been recognised corresponding to OIS 5e (138,000–128,500 and 122,000–110,000 yr) and OIS 5a (84,000–82,000 yr) separated by very fast sea-level falls. The resulting eustatic curve emphasizes the occurrence of marine level fluctuations greater than 18 m in amplitude within short time spans (<5,000 yr).

Kurzfassung

Schwankungen des Meeresspiegels während des letzten Interglazials in Mallorca mittels Sinter- und Tropfsteindatierungen. – Charakteristisch für den Karst der Insel Mallorca sind viele küstennahe Höhlen, in denen – gemäß dem gegenwärtigen Meeresniveau – noch heutzutage phreatische Sinterablagerungen rund um konventionelle vadose Tropfsteine wachsen. Ältere Ablagerungen dieser Art zeichneten vergangene hohe und tiefe Meeresniveaus auf, indem die Grenze des POS („Phreatic Overgrowths on Speleothems“) streng horizontal erscheint. Diese Grenzen liegen sowohl über als auch unter dem heutigen Meeresniveau. Es zeigte sich, dass Mallorca ideal für die Erforschung von eustatischen Meeresniveau-Variationen ist, weil die Insel weit entfernt vom Rand ehemaliger Eisränder liegt und nur sehr wenig von tektonischer Kippung seit dem Ende des OIS 5e beeinflusst wurde. Eine Anzahl von aktuellen POS, die über und unter dem Meeresniveau liegen, sind mit der U-Serien-Methode mittels MC-ICPMS und TIMS datiert worden. Die mit hoher Präzision bestimmten Alter liegen zwischen 144.000 und 78.000 Jahren und grenzen die Lage des Meeresniveaus während des letzten Interglazials in Mallorca ein. Drei Hochstände, korrelierbar mit OIS 5e (138.000–128.500 und 122.000–110.000 Jahre vor heute) und OIS 5a (84.000–82.000 Jahre vor heute), die durch rasche Absenkung des Meeresspiegels getrennt sind, wurden erkannt. Die resultierende eustatische Kurve belegt Meeresniveau-Variationen mit einer Amplitude von über 18 m innerhalb von kurzen Zeiträumen (unter 5.000 Jahren).

Résumé

Changements du niveau marin pendant le dernier interglaciaire à l’île de Majorque (Méditerranée occidentale). Données d’haute précision des séries de l’U, à partir des surcroissances phréatiques sur des spéléothèmes. – Le karst de l’île de Majorque (Baléares, Méditerranée Occidentale) est caractérisé par la présence de cavités littorales en abondance où se produit, à l’actualité, la croissance de spéléothèmes phréatiques en correspondance directe avec le niveau actuel de la mer tout autour de spéléothèmes conventionnels de zone d’infiltration. Les dépôts plus anciens de cette sorte de précipités carbonatés ont enregistré des stabilisations plus hautes et plus basses du niveau de la mer moyennant de claires alignements des surcroissances phréatiques sur les "spéléothèmes" (POS, Phreatic Overgrowths on Speleothems) localisés respectivement par dessus et par-dessous de l’actuel niveau marin. Majorque a démontrée être un bon endroit pour la recherche sur les changements eustatiques du niveau marin à cause de son emplacement loin des bords continentaux avec une grande couverture de glace et pour avoir subi seulement par petites basculations tectoniques depuis la fin du stade isotopique 5e. Plusieurs POS localisés actuellement par-dessus et par-dessous de l’actuel niveau marin ont été datés moyennant la méthodologie des séries de l’Uranium en utilisant les techniques MC-ICPMS et TIMS. Les âges obtenues de haute précision se trouvent entre l’intervalle de temps qui va entre 144.000 et 78.000 ans et elles rendent compte des changements opérés pendant le dernier interglaciaire à Majorque. On a reconnu trois épisodes élevés qui correspondent au OIS 5e (138.000–128.500 et 122.000–110.000 ans BP) et au OIS 5a (84.000–82.000 ans BP) séparés par tombées rapides du niveau de la mer. La courbe eustatique qui en résulte remarque la présence de fluctuations du niveau marin supérieures à 18 m. de largeur dans des intervalles brefs de temps (moins de 5.000 ans).

Keywords

Mallorca islandWestern MediterraneanU-series dataphreatic overgrowthsspeleothemsSinter- und Tropfsteindatierungen