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Hacia finales del Oligoceno y principios del Mioceno, hace unos 25 Ma, el proceso de colisión entre las placas Ibérica y Europea había acabado. Los Pirineos, la Cadena Costera Catalana y la Cordillera Ibérica ya tenían la misma estructura de plegamiento que ahora y los sedimentos que formaban los antiguos abanicos aluviales, que se habían depositado al pie de los frentes montañosos de los Pirineos, ahora se encontraban plegados dibujando espectaculares discordancias progresivas. La Cuenca del Ebro se mantenía en un régimen endorreico con la zona oriental, o Cuenca Central Catalana, totalmente colmatada y ocupada por una extensa llanura aluvial que drenaba hacia el oeste, donde se mantenían las condiciones lacustres. Al este, el antiguo golfo de Tetis había quedado prácticamente desconectado del resto del océano y se había formado un mar interior, el Paleomediterráneo (figura 13).
Figura 13: La configuración de la Tierra hace 20 Ma ya era muy similar a la actual. El extenso golfo de Tetis ha quedado convertido en un mar interior.
La finalización del proceso de colisión entre las placas Ibérica y Europea dio lugar a que, desde el Oligoceno superior, la convergencia entre África y Eurasia pasara a manifestarse más al sur, en el límite entre las placas Ibérica y Africana. Al mismo tiempo se desarrollaba un sistema de fallas en un contexto geodinámico extensional que progresaba por el interior de la Placa Europea desde el norte hacia el sur, formando valles ‘riftianos’ en los actuales valles del Rin y del Ródano. Esta nueva situación originó una serie de acontecimientos que determinarían el resto de los rasgos geológicos básicos que configuran la actual área catalana de la Placa Ibérica.
Las fallas que se habían formado en la Cadena Costera Catalana simultáneamente con la formación de los Pirineos actuaron en el nuevo contexto tectónico extensivo como fallas normales y generaron profundas fosas tectónicas paralelas, o bien oblicuas, respecto a la actual línea de costa. En el extremo oriental de la Cuenca del Ebro, también se desarrollaron sistemas de fallas normales, si bien en dirección NW-SE. La evolución de los sistemas de fracturas provocó primero el adelgazamiento de la corteza continental y la fragmentación del extremo oriental de la Placa Ibérica, de forma que el bloque formado por Córcega, Cerdeña y las Baleares, se separó y empezó a derivar hacia el este, al formarse corteza oceánica en el Golfo de León y en el Surco de Valencia. De esta manera empezaba, hace unos 20 Ma, la formación del actual Mediterráneo occidental. Fue entonces cuando las fosas recientemente formadas en la Cadena Costera Catalana y en el extremo oriental de los actuales Pirineos quedaron conectadas con el incipiente Mar Mediterráneo (figura 14). Inmediatamente fueron ocupadas por un mar poco profundo donde se depositaban sedimentos clásticos y evaporitas y se formaban también algunos arrecifes coralinoslins.
Figura 14: Reconstrucción paleogeográfica a mediados del Mioceno.
Durante el Mioceno superior, en el área pirenaica oriental, se generó otro sistema de fosas tectónicas que cortó todas las estructuras de plegamiento y de cabalgamientos que se habían formado con anterioridad, lo que delimitó pequeñas cuencas sedimentarias intramontanas. En las cuencas de la Seu d’Urgel y la Cerdanya se formaron sistemas de abanicos aluviales con áreas pantanosas y lacustres, en un régimen endorreico, donde se depositaban sedimentos finos y turbas. En el extremo oriental de la Cuenca del Ebro, hace unos 10 Ma, se registra el inicio de un episodio eruptivo básico a favor de las fallas orientadas NW-SE que delimitan la fosa del Empordà. De la actividad volcánica se conservan las coladas basálticas.
