Magnetic analysis of the Paleocene/Eocene transition in a terrestrial sedimentary sequence (Esplugafreda and Claret formations, Tremp-Graus basin, Pyrenees)

Abstract

El máximo térmico del Paleoceno-Eoceno (PETM), corresponde a un episodio rápido (~ 170 ky) y global de aumento de temperatura que ocurrió hace aprox. 56 Ma y que quedó bien registrado en la llanura costera de la Cuenca Tremp-Graus en Pirineos, situada en el cinturón climático subtropical (paleolatitud ~35 °N). La secuencia muestreada en Esplugafreda (provincia de Lleida) abarca la Formación Esplugafreda (los 80 metros superiores) y la Formación Claret, que incluye cuatro intervalos distintivos: (i) el conglomerado Claret, (ii) los suelos amarillentos, (iii) la unidad rica en yesos, y (iv) las lutitas rojizas superiores. Según los datos de isótopos estables, los tres primeros intervalos de la Formación Claret corresponden a diferentes fases del PETM. En esta secuencia se ha realizado un estudio detallado de magnetismo de rocas y de variación de la mineralogía magnética. Los experimentos magnéticos han mostrado una muy buena correlación entre la estratigrafía y la variación de propiedades magnéticas. Se ha determinado tanto la contribución relativa, como el estado magnético de la magnetita/maghemita, goetita y hematites en toda la secuencia. La elevada concentración de maghemita estable en un nivel de la parte inferior de la Formación Esplugafreda podría relacionarse con un posible impacto térmico, como puede ser un paleoincendio.

The Paleocene-Eocene thermal maximum (PETM) corresponds to a rapid (~ 170 ky) global warming episode that occurred about 56 Ma ago. It is well recorded in the coastal plain of the Tremp-Graus Basin in the Pyrenees, which was located in the subtropical climatic belt (paleolatitude ~35 °N). The succession sampled in Esplugafreda (Lleida province) comprises the Esplugafreda Formation (upper 80 m) and the Claret Formation, which includes four distinctive intervals: (i) the Claret conglomerate, (ii) the yellowish soils, (iii) the gypsum-rich unit, and (iv) the upper reddish mudstones. According to stable isotope data, the first three intervals of the Claret Formation correspond to different phases of the PETM. In this sequence, a detailed study of rock magnetism has been carried out to analyse the variation of the magnetic mineralogy along the sequence. The magnetic experiments have shown a very good correlation between the stratigraphy and the variation of magnetic properties. Both the relative contribution and the magnetic state of magnetite/maghemite, goethite and hematite throughout the sequence have been determined. The high concentration of stable maghemite in one level of the lower part of the Esplugafreda Formation could be related to a possible thermal impact, such as a paleo-fire.