Contribution to the geology of Southern Turkey: new insights from the Mersin mélanges and from the Lycian and Antalya nappes

Abstract The study of fossil Tethyan continental margins implies the consideration of the oceanic domains to which they were connected. The advent of plate tectonics confirmed the importance of the detection of accretion-related mélanges. Ophiolitic mélanges are derived from both an upper ophiolitic obducting plate and a lower oceanic plate. Besides ophiolitic elements, the mélanges may incorporate parts of a magmatic arc and dismembered fragments of a passive continental margin. As the lower plate usually totally disappears during the obduction process, it can only be reconstructed from its elements found in the mélanges. Because of their key location at active margin boundaries, preserved accretion-related mélanges provide strong constraints on the geological evolution of former oceanic domains and their adjacent margins. The identification of Palaeotethyan remnants as accretionary series or reworked during the Late Triassic Eo-Cimmerian event, as well as the recognition of HugluPindos marginal sequences in southern Turkey and in the external Hellenides represent the main achievements of this work, making possible to establish new palaeogeographical correlations. The Mersin mélanges (Turkey), together with the Antalya and Mamonia (Cyprus) domains, are characterized by a series of exotic units found now south of the main Taurus range and compose the South-Taurides Exotic Units. The Mersin mélanges are subdivided in a Triassic and a Late Cretaceous unit. These units consist of the remnants of three major Tethyan oceans, the Palaeotethys, the Neotethys and the Huglu-Pindos. The definition and inventory of the Upper Antalya Nappes (Turkey) are still a matter of controversies and often conflicting interpretations. The recognition of Campanian radiolarians on top of the Kerner Gorge unit directly overlain by the Ordovician Seydi§ehir Fm. of the Tahtah Dag Nappe outlines a tectonic contact and demonstrates that the Upper Antalya Nappes system is composed of three different nappes, the Kerner Gorge, Bakirli and the Tahtah Dag nappes. Additionally, a limestone block in a doubtful tectonic position at the base of the Upper Antalya Nappes yielded for the first time two middle Viséan associations of foraminifers and problematic algae. The Tavas Nappe in the Lycian Nappes (Turkey) is classically divided into the Karadag, Teke Dere, Köycegiz and Haticeana units. As for the Mersin mélanges, the Tavas Nappe is highly composite and includes dismembered units belonging to the Palaeotethyan, Neotethyan and HugluPindos realms. The Karadag unit consists of a Gondwana-type platform succession ranging from the Late Devonian to the Late Triassic. It belongs to the Cimmerian Taurus terrane and was part of the northern passive margin of the Neotethys. The Teke Dere unit is composed of different parts of the Palaeotethyan succession including Late Carboniferous OIB-type basalts, Carboniferous MORB-type basalts, an Early Carboniferous siliciclastic series and a Middle Permian arc sequence. The microfauna and microflora identified in different horizons within the Teke Dere unit share strong biogeographical affinities with the northern Palaeotethyan borders. Kubergandian limestones in primary contact above the Early Carboniferous siliciclastics yielded a rich and diverse microfauna and microflora also identified in reworked cobbles within the Late Triassic Gevne Fm. of the Aladag unit (Turkey). The sedimentological evolution of the Köycegiz and Haticeana series is in many points similar to classical Pindos sequences. These series originated in the Huglu-Pindos Ocean along the northern passive margin of the Anatolian (Turkish transect) and Sitia-Pindos (Greek transect) terranes. Conglomerates at the base of the Lentas Unit in southern Crete (Greece) yielded a microfauna and microflora presenting also strong affinities with the northern borders of the Palaeotethys. This type of reworked sediments at the base of Pindos-like series would suggest a derivation from the Palaeotethyan active margin. -Résumé (French abstract) L'étude des marges continentales fossiles de l'espace téthysien implique d'étudier les domaines océaniques qui y étaient rattachés. Les progrès de la tectonique des plaques ont confirmé l'importance de la reconnaissance des mélanges d'accrétion. Les mélanges ophiolitiques dérivent d'une plaque supérieure ophiolitique qui obducte, et d'une plaque inférieure océanique. En plus d'éléments ophiolitiques, les mélanges peuvent aussi incorporer des parties d'un arc magmatique, ou des fragments d'une marge continentale passive. Comme la plaque inférieure disparaît généralement complètement durant le processus d'obduction, elle ne peut être reconstruite qu'au travers de ses éléments trouvés dans les mélanges. A cause de leur situation aux limites de marges actives, les mélanges d'accrétion bien préservés permettent de contraindre l'évolution géologique d'anciens océans et de leurs marges. L'identification de vestiges de la Paléotéthys en série d'accrétion ou remaniés lors de l'orogenèse éo-cimmérienne au Trias supérieur, ainsi que l'observation de séquences marginales de Huglu-Pinde en Turquie du sud et dans les Hellénides externes représentent les principaux résultats de ce travail, permettant d'établir de nouvelles corrélations paléogéographiques. Les mélanges de Mersin (Turquie), avec les domaines d'Antalya et de Mamonia (Chypre), sont caractérisés par des unités exotiques se trouvant au sud de la chaîne taurique, et forment les Unités Exotiques Sud-Tauriques. Les mélanges de Mersin sont subdivisés en une unité triasique, et une autre du Crétacé supérieur. Ces unités comprennent les reliques de trois principaux océans téthysiens, la Paléotéthys, la Néotéthys et Huglu-Pinde. L'inventaire et la définition des nappes supérieures d'Antalya (Turquie) sont encore matière à controverse et donne lieu à des interprétations conflictuelles. La découverte de radiolaires campaniens au sommet de l'unité de la Gorge de Kemer, directement recouverts par la formation ordovicienne de Seydisehir de la nappe du Tahtali Dag met en évidence un contact tectonique et démontre que les nappes supérieures sont composées de trois différentes nappes, celle de la Gorge de Kemer, celle du Bakirli et celle Tahtali Dag. De plus, un bloc de calcaire dont la position tectonique demeure incertaine à la base des nappes supérieures a fourni pour la première fois deux associations viséennes de foraminifères et d'algues problématiques. La nappe de Tavas dans les nappes lyciennes (Turquie) est séparée en unités du Karadag, du Teke Dere, de Köycegiz et d'Haticeana. Comme pour les mélanges de Mersin, la nappe de Tavas est composite et inclut des unités appartenant à la Paléotéthys, à la Néotéthys et à Huglu-Pinde. L'unité du Karadag est une plateforme carbonatée de type Gondwana se développant du Dévonien supérieur au Trias supérieur. Elle appartient au domaine cimmérien du Taurus et formait la marge nord de la Néotéthys. L'unité du Teke Dere est composée de différentes écailles paléotéthysiennes et inclut des basaltes d'île océanique du Carbonifère supérieur, des basaltes de ride océanique du Carbonifère, une série siliciclastique du Carbonifère supérieur et un arc du Permien moyen. Les microfaunes et -flores trouvées à différents niveaux de la série du Teke Dere partagent de fortes affinités paléogéographiques avec les marges nord de la Paléotéthys. Des calcaires du Kubergandien en contact primaire au-dessus de la série siliciclastique a donné de riches microfaunes et -flores, également identifiées dans des galets remaniés dans la formation de Gevne du Trias supérieur de l'Aladag. L'évolution sédimentologique des séries de Köycegiz et d'Haticeana sont très similaires aux séries classiques du Pinde. Ces séquences prennent leur racine dans l'océan de Huglu-Pinde, le long de la marge passive nord anatolienne (profil turc) et de la marge de Sitia-Pinde (profil grec). Des conglomérats à la base de l'unité de Lentas au sud de la Crète (Grèce) ont donné des microfaunes et flores partageant également de fortes similitudes avec les bordures nord de la Paléotéthys. Le type de sédiments remaniés à la base d'unités de type Pinde suggère une dérivation depuis la marge active de la Paléotéthys. -Résumé grand public (non-specialized abstract) Au début du 20ème siècle, Alfred Wegener bouleverse les croyances géologiques de l'époque et publie plusieurs articles sur la dérive ou la translation des continents. En utilisant des arguments géographiques (similarités des lignes de côte), paléontologiques (faunes et flores similaires) et climatiques (dépôts tropicaux et glaciaires), Wegener explique qu'il y a plusieurs millions d'années, les terres émergées actuelles ne devaient former qu'un seul et grand continent. La fin du 20ème siècle verra l'avènement de la théorie de la tectonique des plaques suite à la reconnaissance du cycle de Wilson, des rides médio-océaniques, des anomalies magnétiques dans les océans et des sutures océaniques qui représentent les reliques d'océans disparus. Le Cycle de Wilson se caractérise par une suite d'évènements géologiques majeurs pouvant se résumer de la manière suivante : (1) séparation d'un craton continental en deux parties, créant une limite de plaque divergente. C'est ce que l'on appelle un rift; (2) développement et croissance d'un océan entre ces deux blocs. Des roches magmatiques remontent à la surface de la terre et forment une chaîne de montagne sous-marine que l'on appelle ride médio-océanique ou dorsale. L'océan continue de se développer, et des sédiments se déposent à sa surface formant la suite ophiolitique ou trinité de Steinmann; (3) après une phase d'expansion plus ou moins longue, les conditions imposées aux limites des plaques à la surface de la terre changent, et l'océan se met à se refermer par disparition progressive (subduction) de sa croûte océanique sous une croûte continentale par exemple. Ceci crée une nouvelle limite de plaque, convergente cette fois; (4) la subduction de la plaque océanique sous la plaque continentale provoque une remontée de magma formant des chaînes volcaniques à la surface de la Terre ; (5) une fois que la plaque océanique a complètement disparu, les deux blocs préalablement séparés par l'océan font collision, formant ainsi une chaîne de montagne. Les chaînes de montagnes sont de manière générale formées par un empilement plus ou moins complexe de nappes. C'est au coeur de certaines de ces nappes que se trouvent les vestiges de l'océan disparu. Un des objectifs de ce travail était la recherche de ces vestiges dans le domaine téthysien de la Méditerranée orientale. Pour ce faire, nous avons parcourus une grande partie du sud de la Turquie, nous sommes allés à Chypre, dans le Sultanat d'Oman, en Iran, en Crète, et nous avons visités quelques îles grecques du Dodécanèse. La région de la Méditerranée orientale est une zone qui a été tectoniquement très active, et qui continue de l'être de nos jours par des phénomènes de subduction (ex. les volcans de Santorin), et par des mouvements coulissants entre des plaques continentales (ex. la faille nord-anatolienne) qui donnent régulièrement lieu à des tremblements de terre. Pour le géologue, la complexité de ces zones d'étude réside dans le fait que les chaînes de montagne actuelles ne contiennent en général pas seulement les restes d'un océan, mais bien de plusieurs bassins océaniques qui se sont succédés dans l'espace et dans le temps. Les nappes qui se trouvent au sud de la Turquie et dans le Dodécanèse forment un important jalon dans la chaîne alpine qui s'étend depuis les Alpes jusque dans l'Himalaya. L'idée d'un continuum au coeur de ce système se basait principalement sur l'âge des océans et sur la reconnaissance de similarités dans l'évolution des séries sédimentaires. La localisation des vestiges de la Paléotéthys ainsi que l'identification des séries sédimentaires ayant appartenu à l'océan de HugluPinde repris sous forme de nappes en Turquie et en Grèce sont cruciales pour permettre de bonnes corrélations locales et régionales. La reconnaissance, la compréhension et l'interprétation de ces séries sédimentaires permettront d'élaborer un modèle d'évolution géodynamique régional, s'appuyant sur des faits de terrains indiscutables, et prenant en compte les contraintes globales que ce genre d'exercice implique.

The abrupt climate change at the Eocene-Oligocene boundary and the emergence of South-East Asia triggered the spread of sapindaceous lineages.

Background and Aims Paleoclimatic data indicate that an abrupt climate change occurred at the Eocene-Oligocene (E-O) boundary affecting the distribution of tropical forests on Earth. The same period has seen the emergence of South-East (SE) Asia, caused by the collision of the Eurasian and Australian plates. How the combination of these climatic and geomorphological factors affected the spatio-temporal history of angiosperms is little known. This topic is investigated by using the worldwide sapindaceous clade as a case study. Methods Analyses of divergence time inference, diversification and biogeography (constrained by paleogeography) are applied to a combined plastid and nuclear DNA sequence data set. Biogeographical and diversification analyses are performed over a set of trees to take phylogenetic and dating uncertainty into account. Results are analysed in the context of past climatic fluctuations. Key Results An increase in the number of dispersal events at the E-O boundary is recorded, which intensified during the Miocene. This pattern is associated with a higher rate in the emergence of new genera. These results are discussed in light of the geomorphological importance of SE Asia, which acted as a tropical bridge allowing multiple contacts between areas and additional speciation across landmasses derived from Laurasia and Gondwana. Conclusions This study demonstrates the importance of the combined effect of geomorphological (the emergence of most islands in SE Asia approx. 30 million years ago) and climatic (the dramatic E-O climate change that shifted the tropical belt and reduced sea levels) factors in shaping species distribution within the sapindaceous clade.

Stratigraphic, sedimentological and palaeoenvironmental constraints on the rise of the Urgonian platform in the western Swiss Jura

Urgonian-type carbonates are a characteristic feature of many late Early Cretaceous shallow-marine, tropical and subtropical environments. The presence of typical photozoan carbonate-producing communities including corals and rudists indicates the prevalence of warm, transparent and presumably oligotrophic conditions in a period otherwise characterized by the high density of globally occurring anoxic episodes. Of particular interest, therefore, is the exploration of relationships between Urgonian platform growth and palaeoceanographic change. In the French and Swiss Jura Mountains, the onset and evolution of the Urgonian platform have been controversially dated, and a correlation with other, better dated, successions is correspondingly difficult. It is for this reason that the stratigraphy and sedimentology of a series of recently exposed sections (Eclepens, Vaumarcus and Neuchatel) and, in addition, the section of the Gorges de l'Areuse were analysed. Calcareous nannofossil biostratigraphy, the evolution of phosphorus contents of bulk rock, a sequence-stratigraphic interpretation and a correlation of drowning unconformities with better dated sections in the Helvetic Alps were used to constrain the age of the Urgonian platform. The sum of the data and field observations suggests the following evolution: during the Hauterivian, important outward and upward growth of a bioclastic and oolitic carbonate platform is documented in two sequences, separated by a phase of platform drowning during the late Early Hauterivian. Following these two phases of platform growth, a second drowning phase occurred during the latest Hauterivian and Early Barremian, which was accompanied by significant platform erosion and sediment reworking. The Late Barremian witnessed the renewed installation of a carbonate platform, which initiated with a phase of oolite production, and which progressively evolved into a typical Urgonian carbonate platform colonized by corals and rudists. This phase terminated at the latest in the middle Early Aptian, due to a further drowning event. The evolution of this particular platform segment is compatible with that of more distal and well-dated segments of the same northern Tethyan platform preserved in the Helvetic zone of the Alps and in the northern subalpine chains (Chartreuse and Vercors).

Los depósitos aluviales sintectónicos de la Pobla de Segur: alogrupos y su significado tectonoestratigráfico

El análisis estratigráfico y estructural de los conglomerados finieocenos y oligocenos de La Pobla de Segur (Formación de Collegats) localizados en los Pirineos centrales, ha permitido correlacionar diferentes episodios de sedimentación y de estructuración tectónica. Los materiales que constituyen el relleno de la cuenca intramontañosa de La Pobla de Segur (facies de abanico aluvial y deltaico, con intercalaciones lacustres subordinadas) reposan discordantemente sobre un substrato Mesozoico previamente deformado y estan organizados en una serie de cuñas clásticas que alcanzan un espesor acumulativo mínimo de 3500 m. El reconocimiento de superficies de discontinuidad, cartografiables a lo largo de toda la cuenca, ha permitido la definición de 5 alogrupos (Pessonada, Ermita, Pallaresa, Senterada y Antist) que a su vez pueden subdividirse en aloformaciones o secuencias. Las relaciones estructurales entre el suhstrato y los depósitos aluviales han permitido establecer la cronologia de la deformación compresiva tardía que afectó a este sector de la cadena sur-pirenaica y precisar el orígen claramente tectónico de las discontinuidades que constituyen los límites de los alogrupos.

Palaeogene Charophytes of the Balearic Islands (Spain)

Fossil charophytes were recorded in two different stratigraphic units from the non-marine Palaeogene of the Balearic Islands. In the Peguera Limestone Fm. of Mallorca the charophyte flora is characterised by two assemblages. The first contains Raskyella peckii subsp. meridionale, Harrisichara caeciliana and Maedleriella mangenoti, from the Bartonian and Lutetian; whilst the second is characterised by Harrisichara vasiformistuberculata and Nitellopsis (Tectochara) aemula, Middle Priabonian in age. The Cala Blanca Detrital Fm. has yielded Lychnothamnus stockmansii and Sphaerochara inconspicua in Menorca whilst in Mallorca it contains Lychnothamnus praelangeri, L. langeri and Sphaerochara hirmeri. This flora is Late Priabonian and Oligocene in age. These results suggest that the beginning of Paleogene non-marine deposition was diachronic in Mallorca. In terms of biogeography, the Eocene charophytes of Mallorca show affinity with North-African floras. The presence of the Eocene African subspecies Raskyella peckii meridionale in Mallorca enables the biogeographic boundary between this form and the European subspecies R. peckii peckii to be drawn at about 32º N latitude in the Iberian Plate.

Características estratigráficas y sedimentológicas del 'Garumniense' en el sector de Ager (Pre-Pirineo, Lleida).

La sucesión estratigráfica de los depósitos continentales de la ' cuenca de Ager corresponde a sedimentos lacustres (Fm Massana), depósitos fluviales y de llanura de inundación (Fm. Figuerola), sedimentos lacustres (Fm. Milla) y una sucesión de materiales palustres, lacustres, fluviales, de lagunas evaponticas y aun mareales (Complejo de Perauba). Todos esos materiales fueron depositados en los diferentes medios sedimentarios citados que se desarrollaron en esa zona entre el Maastrichtiense y el Paleógeno inferior. En concreto, el tránsito entre el Cretácico y el Terciario (m)se produjo en uno de esos medios sedimentarios. Anteriormente se habia correlacionado ese límite con un nivel litoestratigráfico concreto (carbonatos de la Fm. Milla), pero actualmente se conoce que ese evento se produce en el tercio superior de la unidad tem'gena de la Fm. Figuerola. Los datos de paleomagnetismo sugieren que los dinosaunos y las carófitas cretácicas empezaron a desaparacer, en esta zona, unos dos millones de años antes que sucediera el evento asociado al límite K/T.

Marine and transitional Middle/Upper Eocenen units of the Southeastern Pyrenean Foreland Basin (NE Spain)

The stratigraphic basis of this work has allowed the use of larger foraminifers in the biostratigraphic characterisation of the new Shallow Benthic Zones (SBZ). This part of the volume presents a description of the sedimentary cycles formed by the transgressive-regressive systems of the Lutetian and Bartonian in the southeastern sector of the Ebro Foreland Basin. Concerning the Lutetian deposits studied in the Amer-Vic and Empordà areas, four sedimentary cycles have been characterised. The first and second are found within the Tavertet/Girona Limestone Formation (Reguant, 1967; Pallí, 1972), while the third and fourth cycles cover the Coll de Malla Marl Formation (Clavell et al., 1970), the Bracons Formation (Gich, 1969, 1972), the Banyoles Marl Formation (Almela and Ríos, 1943), and the Bellmunt Formation (Gich, 1969, 1972). In the Bartonian deposits studied in the Igualada area, two transgressive-regressive sedimentary cycles have been characterised in the Collbàs Formation (Ferrer, 1971), the Igualada Formation (Ferrer, 1971), and the Tossa Formation (Ferrer, 1971). The Shallow Benthic Zones (SBZs) recognised within the Lutetian are the following: SBZ 13, from the Early Lutetian, in the transgressive system of the first cycle; SBZ 14, from the Middle Lutetian, in the second cycle and the lower part of the transgressive system of the third cycle; SBZ 15, from the Middle Lutetian, in the remaining parts of the third system; SBZ 16, from the Late Lutetian, throughout the fourth cycle. The association of larger foraminifers in the first and second cycles of the Bartonian in the Igualada area has been used as the basis for the definition of SBZs 17 and 18 recognised in the Bartonian of the western Tethys.

Origin of a restraining bend in an evolving strike-slip system: The Cenozoic As Pontes basin (NW Spain)

The As Pontes basin (12 km2), NW Iberian Peninsula, is bounded by a double restraining bend of a dextral strike-slip fault, which is related to the western onshore end of the Pyrenean belt. Surface and subsurface data obtained from intensive coal exploration and mining in the basin since the 1960s together with additional structural and stratigraphic sequence analysis allowed us to determine the geometric relationships between tectonic structures and stratigraphic markers. The small size of the basin and the large amount of quality data make the As Pontes basin a unique natural laboratory for improving our understanding of the origin and evolution of restraining bends. The double restraining bend is the end stage of the structural evolution of a compressive underlapping stepover, where the basin was formed. During the first stage (stepover stage), which began ca. 30 Ma ago (latest Rupelian) and lasted 3.4 My, two small isolated basins bounded by thrusts and normal faults were formed. For 1.3 My, the strike-slip faults, which defined the stepover, grew towards each other until joining and forming the double restraining bend, which bounds one large As Pontes basin (transition stage). The history of the basin was controlled by the activity of the double restraining bend for a further 3.4 My (restraining bend stage) and ended in mid-Aquitanian times (ca. 22 Ma).

Estratigrafía del Paleógeno en la zona de tránsito entre la Cordillera Prelitoral Catalana y el Prepirineo

La serie de Eoceno y Paleoceno de El Far (provincia de Gerona), presenta un gran interés por servir de punto de enlace entre el Paleógeno de la Cordillera Prelitoral Catalana (en la zona de la Plana de Vic) y el Prepirineo. Es por ello que lieinos considerado interesante el pulilicar una serie detallada que sirva de jalón para poder correlacionar el Eoceno de la Plana de Vic con el de La Salut, Bellmunt y Puigsacalm, sobre todo en los tramos inferiores. Ambas series eocénicas poseen diferencias muy notables en su litología (cainbios laterales de facies) y potencia (aumento pogresivo hacia el surco paleógeno prepirenaico), lo que influye en la misma fauna...

La situación estratigráfica de las 'margas de Bañolas' (Almela y Ríos, 1943)

Se demuestra que las 'margas de Baolas' (ALMELA y Ros 1943) y las margas que se sitan encima de la 'caliza de Tavertet' (REGUAN1967) entre Vic y El Far son dos formaciones distintas. Estas ltimas que se pueden llamar 'margas de El Coll de Malla', son de edad Biarritzense inferior, mientras que las 'margas de Baolas' son posiblemente del Luteciense inferior o medio.

Las capas de 'Bulimus gerundensis' Vidal de la región de Utiel (Valencia)

Se da cuenta de nuevos hallazgos del Bulimus gerundensis, Vidal, en la región de Utiel, estudiandose su situación estratigráfica, su relación con el Microcodium y su posible utilización paleogeográfica.

La estratigrafía del Mioceno entre Altafulla y Torredembarra (província de Tarragona)

Se da la estratigrafa de dos secciones del Mioceno en el sector de Altafulla-Torredembarra. Las dos secciones se caracterizan por su elevado contenido en COsCa.

La estratigrafía y la fauna de la sección de Francás (Tarragona)

Se da la estratigrafia y la dispersión de la fauna en la sección de Francás (Tarragona). La edad de la seccin no es inferior al Tortoniense.

Presencia de Caliche Fósil en el Buntsandstein del valle del Congost (Provincia de Barcelona)

Se señala la presencia de caliche fósil en el Triásico inferior y el cual es interpretado como caliche inicialmente maduro producido en cortas exposiciones subáreas en condiciones semiáridas. Se deducen das tipos de ambientes de acuerdo con los dos modelos $e secuencias litolgicas en las que se encuentra el caliche: partes distale de glacis de acumulación y 'playas', y diques y charcas en una llanura aluvial meandriforme.