Linking early diagenesis and relative sea-level changes in ancient corals: a multiproxy approach from the Benassal Formation (Lower Cretaceous, Maestrat Basin, E Spain)

The Aptian shallow-water carbonate platform of the Benassal Formation in eastern Spain (Maestrat Basin) contains facies dominated by scleractinian corals. Corals and coral reefs are widely used as environmental archives; however, the effects of their complex diagenetic evolution are a major factor impacting reliable reconstructions of the environments. This study addresses the environmental signatures (i.e. relative sea-level changes) and burial conditions that controlled the various diagenetic minerals present in the Aptian coral facies. A multiproxy approach including petrographic and geochemical evaluation reveals the diagenetic pathways, fluid compositions and timing accounting for the syn- to post-depositional history of this ancient coral facies. Cc1, which shows low Fe and Mn content and high Na content, precipitated within the primary porosity, alongside the replacement of coral skeletons, in a mixing zone dominated by marine waters. Cement Cc2, characterized by its higher Fe and Mn content and low Na values, precipitated in the mixing zone dominated by meteoric waters related to a relative sea-level drop. Cement Cc3, distinguished by low Fe and Mn content and high Na content, reflects a subsequent phase of increased marine influence, likely associated with a relative sea-level rise. Silica and isolated rhombohedral dolomite crystals formed concurrently in this mixing zone. During intermediate burial, saddle dolod cement Cc4 precipitated from high-temperature formation brines. Finally, during uplift, meteoric fluids caused the calcitization of previously formed dolomite rhombohedra. Resumen La plataforma de carbonatos de aguas someras del Aptiense de la Formación Benassal en el este de España (cuenca del Maestrat), contiene facies dominadas por corales escleractínidos. Los corales y los arrecifes de coral se utilizan ampliamente como archivos ambientales; sin embargo, los efectos de su compleja evolución diagenética son un factor importante que afecta a la fiabilidad de las reconstrucciones ambientales. Este estudio aborda los aspectos ambientales (esencialmente los cambios relativos del nivel del mar) y diagenéticos que han controlado la precipitación de minerales secundarios en las facies de corales del Aptiense. Un enfoque multiproxy que incluye la evaluación petrográfica y geoquímica revela los caminos de los fluidos diagenéticos, su composición y el tiempo en que han ocurrido los diferentes procesos diagenéticos y explican la historia sin- y post-deposicional de estas facies de corales. Cc1, que presenta un bajo contenido en Fe y Mn y un alto contenido en Na, precipitó dentro de la porosidad primaria, al mismo tiempo que reemplazaba a los esqueletos de los corales, en una zona de mezcla dominada por aguas marinas. El cemento Cc2, caracterizado por su mayor contenido en Fe y Mn y sus bajos valores de Na, precipitó en la zona de mezcla dominada por aguas meteóricas relacionadas con una caída relativa del nivel del mar. El cemento Cc3, que se distingue por su bajo contenido en Fe y Mn y su alto contenido en Na, refleja una fase posterior de mayor influencia marina, probablemente asociada a una transgresión marina. Además, diferentes tipos de sílice y cristales romboédricos aislados de dolomita se formaron simultáneamente en esta zona de mezcla. Durante el enterramiento intermedio, la dolomita saddle y el cemento Cc4 precipitaron a partir de salmueras de formación de alta temperatura. Finalmente, durante el uplift, los fluidos meteóricos provocaron la calcificación de los romboedros de dolomita formados previamente. Palabras clave: Cuenca del Maestrat. Facies de coral. Cambios del nivel del mar. Diagénesis. Silicificación. Resum La plataforma de carbonats d'aigües somes de l'Aptià de la Formació Benassal a l'est d'Espanya (conca del Maestrat) conté fàcies dominades per coralls escleractinis. Els coralls i els esculls de corall s'utilitzen sovint com a arxius ambientals; no obstant això, els efectes de la seva complexa evolució diagenètica són un factor important que afecta la fiabilitat de les reconstruccions ambientals. Aquest estudi aborda els aspectes ambientals (essencialment, els canvis relatius del nivell del mar) i diagenètics que han controlat la precipitació de minerals secundaris a les fàcies de coralls de l’Aptià. Un enfoc multiproxy que inclou l'avaluació petrogràfica i geoquímica revela els camins pel fluids diagenètics, la seva composició i el temps en que han ocorregut els diferents processos diagenètics i expliquen la història sin- i post-deposicional d'aquestes fàcies de coralls. Cc1, que mostra un baix contingut de Fe i Mn i un alt contingut de Na, va precipitar dins de la porositat primària, al mateix temps que produïa un reemplaçament dels esquelets dels coralls, en una zona de mescla dominada per aigües marines. El ciment Cc2, caracteritzat pel seu major contingut en Fe i Mn i baixos valors de Na, va precipitar a la zona de mescla dominada per aigües meteòriques relacionades amb una caiguda relativa del nivell del mar. El ciment Cc3, que es distingeix pel seu baix contingut de Fe i Mn i un alt contingut en Na, reflecteix una fase posterior d'augment de la influència marina, probablement associada amb una transgressió marina. A més, diferents tipus de sílice i cristalls romboèdrics aïllats de dolomita es van formar simultàniament en aquesta zona de mescla. Durant l'enterrament intermedi, va precipitar dolomita barroca i el ciment Cc4 a partir de salmorres profundes a alta temperatura. Finalment, durant l'uplift, els fluids meteòrics van provocar la calcitització dels romboedres de dolomita prèviament formats. Paraules clau: Conca del Maestrat. Fàcies de coralls. Canvis del nivell del mar. Diagènesi. Silicificació.