Environmental effect of astronomical climate change on lower Eocene hemipelagic deposits (Sopelana, Biscay)

Las sucesiones eocenas expuestas en Sopelana (Bizkaia) están caracterizadas por la alternancia de calizas y margas hemipelágicas que se organizan en trece grupos, cada uno con cinco pares caliza-marga. Esta organización sugiere que la formación de los pares estuvo controlada por ciclos astronómicos de precesión (20 ka) y la de los grupos por ciclos de excentricidad (100 ka). Se ha estudiado el contenido en carbonato y los isótopos estables de carbono y oxígeno de los pares del duodécimo grupo, a fin de descifrar los cambios ambientales en medios marinos profundos provocados por los ciclos de precesión y excentricidad y determinar las diferentes configuraciones orbitales que condujeron a la formación de cada capa.The Eocene successions exposed in Sopelana (Biscay) are characterized by the alternation of hemipelagic limestones and marls organized in thirteen distinctive bundles, each of which contains five limestone-marl couplets. Such an arrangement suggests that the formation of the couplets was driven by astronomical precession cycles (20 ky each) and that of the bundles by eccentricity cycles (100 ky). The couplets within the twelfth bundle were analysed for their carbonate content and their oxygen and carbon stable isotopes, with the aim of deciphering accurately the deep-sea environmental changes caused by the precession and eccentricity cycles and the varying orbital configurations that led to the formation of each be

Análisis de la enseñanza de los procesos geológicos externos en la educación secundaria obligatoria del País Vasco

Los expertos han constatado una pérdida de interés hacia la geología de la población en general que podría estar relacionada con su exclusión progresiva en el currículo básico en la educación obligatoria. Sin embargo, es necesario que el alumnado que finaliza la Educación Secundaria Obligatoria (ESO) adquiera una correcta alfabetización en Ciencias de la Tierra, en la que entender los procesos geológicos externos y su acción en el relieve es un contenido clave. Este estudio ha evaluado qué procesos geológicos externos se enseñan en la ESO de la Comunidad Autónoma del País Vasco, mediante el análisis de los libros de texto más utilizados y la realización de cuestionarios al profesorado. Ambas fuentes revelan que el estado actual de su enseñanza muestra deficiencias y necesita mejoras, tales como dedicarle el tiempo y espacio que le corresponde o mejorar la calidad de los textos empleados. Palabras clave: Geología, Procesos geológicos externos, Educación Secundaria Obligatoria, Libros de texto, Docentes. Analysis of teaching external geological processes in the compulsory secondary school of the Autonomous Community of the Basque Country Abstract: Experts have noted that the interest of the general population in geology has decreased. This seems to be related to an exclusion of geology from compulsory education curriculum. However, it is mandatory that the students who complete compulsory secondary school acquire a correct literacy in Earth Sciences, in which understanding external geological processes and their action on the relief is a key content. Our study has evaluated which external geological processes are taught in the compulsory secondary school of the Autonomous Community of the Basque Country. To this end, the most commonly used textbooks were analyzed and teachers were asked to fill out questionnaires. Both sources reveal that the current teaching of this unit shows deficiencies and, consequently, needs improvement in both the quality of the texts used and in the time and space devoted to this unit. Keywords: Geology, Geomorphology, Secondary school, Text books, Teachers.Los expertos han constatado una pérdida de interés hacia la geología de la población en general que podría estar relacionada con su exclusión progresiva en el currículo básico en la educación obligatoria. Sin embargo, es necesario que el alumnado que finaliza la Educación Secundaria Obligatoria (ESO) adquiera una correcta alfabetización en Ciencias de la Tierra, en la que entender los procesos geológicos externos y su acción en el relieve es un contenido clave. Este estudio ha evaluado qué procesos geológicos externos se enseñan en la ESO de la Comunidad Autónoma del País Vasco, mediante el análisis de los libros de texto más utilizados y la realización de cuestionarios al profesorado. Ambas fuentes revelan que el estado actual de su enseñanza muestra deficiencias y necesita mejoras, tales como dedicarle el tiempo y espacio que le corresponde o mejorar la calidad de los textos empleados. Palabras clave: Geología, Procesos geológicos externos, Educación Secundaria Obligatoria, Libros de texto, Docentes. Analysis of teaching external geological processes in the compulsory secondary school of the Autonomous Community of the Basque Country Abstract: Experts have noted that the interest of the general population in geology has decreased. This seems to be related to an exclusion of geology from compulsory education curriculum. However, it is mandatory that the students who complete compulsory secondary school acquire a correct literacy in Earth Sciences, in which understanding external geological processes and their action on the relief is a key content. Our study has evaluated which external geological processes are taught in the compulsory secondary school of the Autonomous Community of the Basque Country. To this end, the most commonly used textbooks were analyzed and teachers were asked to fill out questionnaires. Both sources reveal that the current teaching of this unit shows deficiencies and, consequently, needs improvement in both the quality of the texts used and in the time and space devoted to this unit. Keywords: Geology, Geomorphology, Secondary school, Text books, Teachers

The effects of astronomically forced climate change on hemipelagic carbonate sedimentation in a tectonically active setting: the Albian Mioño Formation in Castro Urdiales (Cantabria, N Spain)

Our understanding of the stratigraphic expression of astronomically driven climate-change cycles in the Milankovitch frequency band has improved significantly in recent decades. However, several aspects have been little studied to date, such as the nature of the climatically regulated environmental processes that ultimately control cyclic sedimentation. Similarly, relatively little is known about the expression of Milankovitch cycles in successions accumulated in tectonically active basins. In order to fill this knowledge gap, the Albian hemipelagic deposits of the Miono Formation exposed in Castro Urdiales (Basque-Cantabrian Basin) are studied herein. These deposits were accumulated during a rifting phase with strong tectonic activity. The sedimentological, petrographic and cyclostratigraphic analysis demonstrates that, despite the synsedimentary tectonic instabilities and some diagenetic overprinting, the hemipelagic carbonate alternation was astronomically forced 110.68-110.47 Ma. Seasonality fluctuations driven by precession cycles caused periodic (20 ky) variations in the rate of carbonate productivity (abundance of pelagic calcareous plankton and micrite exported from adjacent shallow-water areas) and/or siliceous dilution (terrestrially derived siliciclastic sediment supply and siliceous particle production by sponges). These variations resulted in the formation of marly limestone beds when annual seasonality was low (i.e., boreal summer at aphelion, winter at perihelion) and the accumulation of marlstones when seasonality increased (i.e., boreal summer at perihelion, winter at aphelion). The incidence of these processes increased and decreased in line with seasonality modulation by short-eccentricity cycles of 100 ky. In conclusion, this study shows that Milankovitch cycles can be reliably recorded in hemipelagic successions accumulated in tectonically active settings if sediment gravity flows or other disturbances do not affect autochthonous sedimentation.Open Access funding provided thanks to the CRUE-CSIC agreement with Springer Nature. Research funded by the MCIN/AEI project PID2019-105670GB-I00/AEI/10.13039/501100011033 of the Spanish Government and by the Consolidated Research Group IT160222 of the Basque Government

Análisis de la enseñanza de los procesos geológicos externos en la educación secundaria obligatoria del País Vasco

Los expertos han constatado una pérdida de interés hacia la geología de la población en general que podría estar relacionada con su exclusión progresiva en el currículo básico en la educación obligatoria. Sin embargo, es necesario que el alumnado que finaliza la Educación Secundaria Obligatoria (ESO) adquiera una correcta alfabetización en Ciencias de la Tierra, en la que entender los procesos geológicos externos y su acción en el relieve es un contenido clave. Este estudio ha evaluado qué procesos geológicos externos se enseñan en la ESO de la Comunidad Autónoma del País Vasco, mediante el análisis de los libros de texto más utilizados y la realización de cuestionarios al profesorado. Ambas fuentes revelan que el estado actual de su enseñanza muestra deficiencias y necesita mejoras, tales como dedicarle el tiempo y espacio que le corresponde o mejorar la calidad de los textos empleados.Analysis of teaching external geological processes in the compulsory secondary school of the Autonomous Community of the Basque Country Abstract: Experts have noted that the interest of the general population in geology has decreased. This seems to be related to an exclusion of geology from compulsory education curriculum. However, it is mandatory that the students who complete compulsory secondary school acquire a correct literacy in Earth Sciences, in which understanding external geological processes and their action on the relief is a key content. Our study has evaluated which external geological processes are taught in the compulsory secondary school of the Autonomous Community of the Basque Country. To this end, the most commonly used textbooks were analyzed and teachers were asked to fill out questionnaires. Both sources reveal that the current teaching of this unit shows deficiencies and, consequently, needs improvement in both the quality of the texts used and in the time and space devoted to this unit

Registro paleoclimático eoceno en sucesiones sedimentarias marinas profundas del margen continental noribérico

336 p.El Eoceno constituye uno de los mejores análogos para entender el cambio climático actual. Además de registrar una alta concentración de gases invernadero en la atmósfera y las temperaturas más altas de los últimos 80 millones de años, el Eoceno estuvo caracterizado por episodios de cambio climático de diferente naturaleza y duración. La mayoría de los estudios sobre el paleoclima del Eoceno se basan en registros de sondeos de sedimentos marinos profundos obtenidos en campañas de perforación oceánica. Sin embargo, muchas de estas series oceánicas muestran registros extremadamente condensados, lo que dificulta realizar estudios a una alta resolución.Durante el Eoceno la Cuenca Vasco-Cantábrica, situada en el margen norte de la Península Ibérica, acumuló sucesiones expandidas de depósitos marinos profundos. Estos materiales afloran hoy en acantilados costeros con buena accesibilidad, lo que hace de ellos un objetivo interesante para investigaciones paleoambientales y paleoclimáticas. De hecho, estudios previos desarrollados en la zona han identificado tendencias climáticas globales de larga duración, cambios climáticos periódicos de corta duración relacionados con modulaciones astronómicas, y eventos hipertermales episódicos. El objetivo principal de esta tesis es analizar algunas de estas secciones marinas profundas eocenas a fin de incrementar el conocimiento de la dinámica climática a escalas de tiempo de varias decenas a centenas de miles de años. Para ello, se han obtenido datos sedimentológicos, geoquímicos y mineralógicos en secciones clave del Eoceno de la Cuenca Vasco-Cantábric

Impact of astronomically forced climate change on deep-sea environmental conditions as per geochemical analysis of Eocene strata from Sopelana (Biscay)

RESUMEN La cicloestratigrafía es la especialidad geológica que se ocupa de ciclos repetitivos y de duración constate en sucesiones geológicas continuas. Estos ciclos están estrechamente relacionados con cambios climáticos periódicos inducidos por las variaciones en los parámetros orbitales terrestres, dentro de los que destacan los llamados Ciclos de Milankovitch. La sucesión eocena estudiada en Sopelana (Bizkaia) está caracterizada por la alternancia de margas y calizas (hemi)pelágicas, cuyo origen se sospechaba podía estar relacionado con los mencionados cambios climáticos astronómicos de alta frecuencia. Para comprobar dicha hipótesis y, en caso afirmativo, determinar el impacto ambiental de los cambios climáticos de origen astronómico en medios oceánicos profundos, se ha realizado un análisis de alta resolución de la variación de CaCO3 e isótopos estables de oxígeno y carbono a lo largo de la sucesión. En base a la variación cíclica de los datos de CaCO3 y de δ18O, se ha podido confirmar la influencia de los ciclos de precesión de Milankovitch (20.000 años), los cuales influían directamente en los cambios de temperatura de la superficie del mar e, indirectamente, en la producción de organismos calcáreos que vivían en el medio. La alternancia térmicamente controlada en la tasa de producción orgánica fue el origen principal de la alternancia litológica que caracteriza la sucesión, de modo que las capas calizas representan etapas precesionales cálidas con alta productividad (verano boreal en perihelio), mientras que las capas de marga correspondían a etapas precesionales más frías con una producción orgánica menor (verano boreal en afelio). La amplitud de los cambios climáticos y oceanográficos a escala precesional estuvo modulada por la superposición de un ciclo de excentricidad (100.000 años). Así, periodos de excentricidad mínima (órbita circumsolar circular) presentaban características generales más cálidas y más favorables para la producción carbonatada, mientras que periodos de excentricidad máxima (órbita elíptica) producían condiciones ambientales opuestas, principalmente debido a la intensificación de corrientes de upwelling. En los resultados de δ13C, totalmente independientes de las ciclicidades del CaCO3 y de δ18O, se ha apreciado la posible influencia de un factor ambiental controlado por las variaciones cíclicas (40.000 años) en la oblicuidad del eje de rotación terrestre, el cual pudo afectar sobre las condiciones de oxigenación del fondo marino. Además, en Sopelana se han detectado posibles eventos climáticos de menor duración temporal, similares a los identificados en el registro cuaternario (eventos y ciclos y de sub-Milankovitch), los cuales interrumpen irregularmente la configuración cíclica producida astronómicamente.ABSTRACT Cyclostratigraphy is the geological speciality that deals with repetitive, equally lasting cycles in continuous geological successions. Such cycles are closely related to periodic climate-change episodes induced by variations in the orbital parameters of the Earth, among which the so-called Milankovitch cycles stand out. The Eocene succession studied in Sopelana (Biscay) is characterized by the alternation of (hemi)pelagic marls and limestones, the origin of which was suspected to be related to astronomically driven high-frequency climate change episodes. In order to check this hypothesis, a high-resolution analysis of the variations in CaCO3 and the oxygen and carbon stable isotopes was carried out throughout the succession. If positively confirmed, the environmental impact of the astronomically driven climate change episodes on deep-water oceans could be determined. On the basis of the cyclic variation in CaCO3 and δ18O, the influence of the precessional Milankovitch cycles (20,000 years) has been confirmed, which directly affected variations in the temperature of the sea surface and indirectly controlled the productivity of calcareous organisms that thrived in the environment. The thermally controlled alternation in the rate of organic productivity was the main driving mechanism for the lithological alternation that characterizes the succession, so that the limestone beds formed during warm precessional stages with high productivity (boreal summer in perihelion), whereas marly beds corresponded to colder precessional stages with lower organic production (boreal summer in aphelion). The amplitude of the climatic and oceanographic changes at precessional timescales was modulated by the overprinting of an eccentricity cycle (100,000 years). Thus, minimum eccentricity (circular circumsolar orbit) periods were generally warmer and more favourable for carbonate production. Conversely, maximum eccentricity (elliptical circumsolar orbit) periods resulted in the opposite environmental conditions, mainly as a consequence of the occurrence of intensified upwelling currents. The δ13C results, being completely independent from the CaCO3 and δ18O cyclicities, show the likely influence of an environmental factor which was controlled by cyclic variations (40,000 years) in the obliquity of the rotational axis of the Earth, which affected oxygen concentrations on the seabed. Shorter-term climatic events, similar to those identified in the Quaternary record (sub-Milankovitch cycles and events), have also been identified in Sopelana, which irregularly punctuate the astronomically driven cyclical pattern.Máster en Física, Instrumentación y Medio Ambient

Registro paleoclimático eoceno en sucesiones sedimentarias marinas profundas del margen continental noribérico

336 p.El Eoceno constituye uno de los mejores análogos para entender el cambio climático actual. Además de registrar una alta concentración de gases invernadero en la atmósfera y las temperaturas más altas de los últimos 80 millones de años, el Eoceno estuvo caracterizado por episodios de cambio climático de diferente naturaleza y duración. La mayoría de los estudios sobre el paleoclima del Eoceno se basan en registros de sondeos de sedimentos marinos profundos obtenidos en campañas de perforación oceánica. Sin embargo, muchas de estas series oceánicas muestran registros extremadamente condensados, lo que dificulta realizar estudios a una alta resolución.Durante el Eoceno la Cuenca Vasco-Cantábrica, situada en el margen norte de la Península Ibérica, acumuló sucesiones expandidas de depósitos marinos profundos. Estos materiales afloran hoy en acantilados costeros con buena accesibilidad, lo que hace de ellos un objetivo interesante para investigaciones paleoambientales y paleoclimáticas. De hecho, estudios previos desarrollados en la zona han identificado tendencias climáticas globales de larga duración, cambios climáticos periódicos de corta duración relacionados con modulaciones astronómicas, y eventos hipertermales episódicos. El objetivo principal de esta tesis es analizar algunas de estas secciones marinas profundas eocenas a fin de incrementar el conocimiento de la dinámica climática a escalas de tiempo de varias decenas a centenas de miles de años. Para ello, se han obtenido datos sedimentológicos, geoquímicos y mineralógicos en secciones clave del Eoceno de la Cuenca Vasco-Cantábric

Influence of precessional Milankovitch cycles on Eocene turbiditic deposits in Gorrondatxe

El estudio estratigráfico y sedimentológico realizado en la sección de Gorrondatxe (Getxo, Bizkaia), ha demostrado que los cambios climáticos relacionados con los ciclos de precesión de los equinoccios (ciclos de Milankovitch de 21 kiloaños de duración) pueden estar representados en depósitos marinos profundos de naturaleza turbidítica. En Gorrondatxe se reconoce una alternancia de calizas y margas pelágicas, cuya formación se relaciona con los ciclos de precesión. La cantidad y grosor de los niveles turbidíticos es mayor en los tramos pelágicos de composición margosa y menor en los tramos calizos. Esta correlación sugiere que los tramos margosos ricos en turbiditas están relacionados con etapas climáticas más húmedas, durante las cuales aumentaba el aporte sedimentario detrítico de origen continentalThe stratigraphic and sedimentological study carried out at the Gorrondatxe section (Getxo, Biscay) has shown that periodic climate-change episodes related with precession of equinoxes (Milankovitch cycles of 21 kiloyears) can be recorded in turbiditic deep marine deposits. Alternating pelagic limestones and marls occur in Gorrondatxe. This alternation was driven by precessional Milankovitch cycles. The amount and thickness of turbidites is higher in the pelagic marly intervals and lower in the limy intervals. This correlation suggests that the turbidite-rich marly intervals were related to more humid climatic stages, during which terrestrial sediment supply to the sea increase

Colour dataset from the hemipelagic lower Ypresian Arnakatxa section (Basque-Cantabrian basin, western Pyrenees)

Here we present calcareus nannofossil and colour datasets from the hemipelagic lower Ypresian Arnakatxa section (Basque-Cantabrian basin, western Pyrenees). The Arnakatxa coastal cliffs, which constitute the present study area, are located approximately 15 km northwest of Bilbao (43°23'34.4N, 2°59'24.2W, altitude 0 m). The expanded hemiplegic succession offered a potentially valuable orbitally paced geological record. Sampling was carried out in 2015. For the study of calcareous nannofossils 65 hand samples were collected (average spacing of about 50 cm). For colour analysis, 635 rock-powder samples were collected (average resolution of ~5 cm) using a standard cordless drill with an 8 mm bit. Slides for nannofloral analysis were prepared according to Flores and Sierro (1997), avoiding any mechanical or physical disturbance of the samples that could modify the original fossil assemblages. A Zeiss Axioplan2 petrographic microscope at 1250× magnification was used to analyze the samples. Quantitative analysis was performed by counting at least 300 specimens per sample. Additionally, three random traverses (~9 mm2) were analyzed on each slide in order to detect rare but biostratigraphically significant species. The rock powder samples were stored in transparent antiglare prismatic plastic vials (3 ml) and scanned at high-resolution (600 dpi) using a desktop office scanner in a dark room. The average colour value of a homogeneous rectangular area covering 10-20% of the scanned image of each vial was measured using ImageJ software version 1.50i. Average colour value represents to the mean pixel RGB value of the selected area, which is equivalent to the brightness value. In order to perform a cyclostratigraphic analysis, the colour data series was linearly interpolated and the LOESS regression trend subtracted. The Astrochron code commands used to perform that spectral analysis are herein available

Calcareous nannofossil from the hemipelagic lower Ypresian Arnakatxa section (Basque-Cantabrian basin, western Pyrenees)

Here we present calcareus nannofossil and colour datasets from the hemipelagic lower Ypresian Arnakatxa section (Basque-Cantabrian basin, western Pyrenees). The Arnakatxa coastal cliffs, which constitute the present study area, are located approximately 15 km northwest of Bilbao (43°23'34.4N, 2°59'24.2W, altitude 0 m). The expanded hemiplegic succession offered a potentially valuable orbitally paced geological record. Sampling was carried out in 2015. For the study of calcareous nannofossils 65 hand samples were collected (average spacing of about 50 cm). For colour analysis, 635 rock-powder samples were collected (average resolution of ~5 cm) using a standard cordless drill with an 8 mm bit. Slides for nannofloral analysis were prepared according to Flores and Sierro (1997), avoiding any mechanical or physical disturbance of the samples that could modify the original fossil assemblages. A Zeiss Axioplan2 petrographic microscope at 1250× magnification was used to analyze the samples. Quantitative analysis was performed by counting at least 300 specimens per sample. Additionally, three random traverses (~9 mm2) were analyzed on each slide in order to detect rare but biostratigraphically significant species. The rock powder samples were stored in transparent antiglare prismatic plastic vials (3 ml) and scanned at high-resolution (600 dpi) using a desktop office scanner in a dark room. The average colour value of a homogeneous rectangular area covering 10-20% of the scanned image of each vial was measured using ImageJ software version 1.50i. Average colour value represents to the mean pixel RGB value of the selected area, which is equivalent to the brightness value. In order to perform a cyclostratigraphic analysis, the colour data series was linearly interpolated and the LOESS regression trend subtracted. The Astrochron code commands used to perform that spectral analysis are herein available