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000094463 1001_ $$aMarcén Albero, Marcos
000094463 24500 $$aFábricas Magnéticas aplicadas al estudio de Zonas de Falla: Ejemplos de la Península Ibérica
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000094463 4900_ $$aTesis de la Universidad de Zaragoza$$v2020-123$$x2254-7606
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000094463 520__ $$aEsta tesis es una contribución al estudio tectónico, geométrico, estructural y micro-estructural de zonas y<br />rocas de falla en contextos de deformación frágil. Se presentan los resultados obtenidos en cinco zonas de<br />falla que en conjunto abarcan un amplio rango de características estructurales y cinemáticas: i) en cuanto<br />a condiciones de deformación, desde zonas de falla cercanas a la transición frágil-plástica de deformación,<br />a zonas de falla neotectónicas no exhumadas de comportamiento frágil; ii) en cuanto a cinemática, se han<br />estudiado cabalgamientos, fallas transcurrentes y fallas normales y finalmente, y iii) en cuanto a geometría<br />y características, las estructuras abarcan un abanico que va desde cabalgamientos y fallas de escala<br />cortical (o incluso litosférica) a fallas más someras que probablemente afecten únicamente a la corteza<br />superior. Además, las cinco estructuras estudiadas se ubican en diferentes cadenas de la Placa Ibérica,<br />añadiendo una connotación regional a su estudio. Las estructuras estudiadas en esta tesis son en<br />concreto: el Cabalgamiento de Gavarnie en Pirineos, la falla del Vallès-Penedès en la Cadena Costero<br />Catalana, la falla de Rio Grío en la Cadena Ibérica y las fallas de Alhama de Murcia y de Baza en la<br />Cordillera Bética.<br />Para el estudio de estas zonas de falla se plantea una combinación de métodos clásicos de análisis<br />estructural, de dataciones absolutas de la roca de falla por K-Ar, y de determinación de fábricas<br />magnéticas, incluyendo el estudio de la anisotropía de la susceptibilidad magnética a bajo campo y a<br />temperatura ambiente (RT-AMS) y a baja temperatura (LT-AMS) y de la anisotropía de la remanencia<br />magnética (AARM, AIRM). El estudio de rocas de falla por medio de fábricas magnéticas se basa en la<br />capacidad que tienen éstas para promediar la orientación de los elementos texturales que componen la<br />roca, siendo especialmente útil cuando la petrofábrica no está bien definida o está conformada por<br />poblaciones de granos en diferentes orientaciones (e.g. en rocas de falla). Su aplicación en este contexto<br />viene desarrollándose desde décadas atrás, pero enfocado en contextos de deformación plástica (i.e.<br />milonitas), siendo muy minoritarios en contextos de deformación frágil (i.e. cataclasitas). Ello nos lleva a la<br />segunda contribución de este trabajo, es decir, a la aportación de las fábricas magnéticas en el estudio de<br />cataclasitas. En concreto, se analizan los factores asociados a la deformación y a la mineralogía que<br />controlan la orientación del elipsoide magnético y la magnitud de los parámetros escalares (Pj, T, etc.) en<br />rocas de falla, lo que a su vez aporta información sobre la cinemática de las zonas de falla.<br />El estudio estructural y de fábricas magnéticas en el Cabalgamiento de Gavarnie indica una dirección de<br />transporte de N190E para uno de los principales cabalgamientos que estructuran la Zona Axial de los<br />Pirineos y que además controla tectónicamente la evolución de la cobertera mesozoica en la Zona<br />Surpirenaica. El afloramiento estudiado, en el circo de Barrosa (Comarca del Sobrarbe) se caracteriza por<br />una arquitectura simple de la zona deformada, pero con una distribución heterogénea de la deformación.<br />En este sentido, la deformación está localizada en torno al plano de cabalgamiento principal, en la base de<br />la zona deformada, perdiendo intensidad hacia zonas superiores. Ello conlleva a su vez un diferente<br />desarrollo de las estructuras de deformación, fundamentalmente de estructuras SC, marcado por un<br />cambio en las condiciones de deformación (de plásticas a frágiles) y por diferentes comportamientos<br />reológicos de los materiales involucrados en la deformación (frágil en las filitas vs plástica en los<br />carbonatos). Como resultado, la fábrica magnética evoluciona de base a techo de la zona deformada, con<br />lineaciones magnéticas paralelas a la dirección de transporte en zonas de alta deformación, y con<br />lineaciones magnéticas paralelas a la lineación de intersección entre planos estructurales en zonas demenor deformación asociada a la cizalla. A su vez, se analiza la influencia de petrofábricas heredadas de<br />la roca encajante en la orientación del elipsoide y, fundamentalmente, en los parámetros escalares del<br />elipsoide magnético.<br />Las fallas del Vallès-Penedès y de Rio Grío, pese a ubicarse en zonas distantes, presentan una evolución<br />tectónica similar. Las dataciones absolutas por K-Ar en arcillas neoformadas en la zona de falla revelan<br />cinco episodios térmicos, asociados probablemente a diferentes periodos de actividad de la falla. El origen<br />de ambas se remonta hasta la fracturación tardi-hercínica (~300 Ma.), presentando una dirección NE–SW<br />y NNW–SSE (respectivamente), un elevado buzamiento y magmatismo y mineralizaciones asociadas,<br />características propias de las fallas generadas durante este periodo. Además, ambas estructuras<br />presentan actividad posterior tanto de tipo extensional durante el Mesozoico como de tipo compresivo<br />durante la Orogenia Alpina. Las dataciones, además de su origen tardi-hercínico, sugieren actividad de<br />ambas fallas durante la apertura del rift atlántico (~190 M.a.), durante la formación de cuencas mesozoicas<br />a finales del Jurásico y comienzos del Cretácico (~160 M.a.), durante la rotación de Iberia (~80 M.a.) y<br />finalmente su inversión positiva durante la orogenia alpina (~40 M.a.). Sin embargo, otra de las<br />características comunes de ambas fallas es la obliteración de todos los eventos de deformación previos<br />por la última inversión positiva de la estructura. Por ello, la roca de falla presenta indicadores cinemáticos<br />y petrofábricas asociadas exclusivamente a ésta última, de ahí también la importancia de las dataciones<br />absolutas en el estudio tectónico de las fallas.<br />La falla del Vallès-Penedès es una de las principales estructuras que controlan la geometría de la Cadena<br />Costero Catalana, con segmentos en dirección NE–SW y E–W. Los resultados obtenidos indican el<br />desarrollo de una foliación pervasiva y de estructuras SC con movimientos mayoritariamente sinistros,<br />aunque también dextros, en cizallas NE–SW y NW–SE respectivamente. A su vez, la presencia de<br />numerosas cizallas inversas con dirección de transporte hacia el NNW sugiere una cinemática<br />transpresiva durante la compresión Alpina. Adicionalmente, la reactivación extensional de la falla durante<br />el Neógeno controla la subsidencia en la cuenca del Vallès-Penedès y sobreimpone al conjunto de<br />foliación y cizallas anteriormente mencionadas un sistema de bandas de cizalla normales intensamente<br />localizadas y que terminan por configurar una compleja petrofábrica de la roca. En este contexto, la<br />interpretación de las fábricas magnéticas es compleja, pero en conjunto mimetizan los planos de foliación<br />a escala de afloramiento, mientras que la lineación magnética, muy variable, se distribuye en torno a dos<br />máximos: el primero, horizontal y paralelo a la dirección de transporte transcurrente, y el segundo paralelo<br />a la máxima pendiente de la foliación, es decir, paralelo tanto a la dirección de transporte de la cizalla<br />inversa como a la intersección entre planos S y C de las cizallas direccionales. A nivel tectónico y<br />arquitectónico, la estructura es compatible con una estructura transpresiva, particionada entre el<br />cabalgamiento del frente de la Cadena sobre la Cuenca del Ebro y la zona de falla direccional del VallèsPenedès.<br />La falla de Rio Grío es una de las principales estructuras que controla el margen norte de la Rama<br />Aragonesa de la Cadena Ibérica. Con una dirección NNW–SSE y un alto buzamiento, la estructura fue<br />reactivada durante la compresión cenozoica como una estructura transpresiva, predominantemente<br />direccional dextra, a tenor del análisis tectónico, estructural y cinemático realizado en este trabajo. Se ha<br />estudiado un total de 4 afloramientos a lo largo del sector N de la estructura, con especial énfasis en el<br />afloramiento de Los Abuelos, en donde la zona deformada está expuesta espectacularmente. A lo largo desu traza, la geometría de la deformación varía en función de los materiales a los que afecta. En el sector<br />más meridional del tramo estudiado (i.e. afloramiento de Los Abuelos), la falla afecta fundamentalmente a<br />materiales del zócalo paleozoico, desarrollándose geometrías en flor positiva, con localización de la<br />deformación en torno a núcleos de falla anastomosados de unos 50 m de espesor y anchura total de la<br />zona deformada de unos 200-300 m. Esta localización está controlada por la presencia de lentículas de<br />arcillas triásicas de comportamiento dúctil en el interior de la zona deformada. Hacia el N, la falla afecta<br />únicamente a materiales de cobertera y la deformación se distribuye a lo ancho de zonas de falla que<br />alcanzan los 2.000 m de espesor, sin que se identifique un núcleo de falla como tal. Las foliaciones<br />magnéticas en las rocas de falla mimetizan la débil foliación generada en las fault gouge, mientras que la<br />lineación magnética presenta una gran variabilidad en su orientación, condicionada por: i) las diferentes<br />cinemáticas particionadas en los afloramientos acomodando el movimiento transpresivo de la falla y ii) por<br />la coexistencia de lineaciones magnéticas paralelas tanto al transporte tectónico como a la lineación de<br />intersección (perpendicular al transporte).<br />Las fallas de Alhama de Murcia y Baza, ambas estructuras ubicadas en la Cordillera Bética, son<br />estructuras neotectónicas y con actividad desde el Mioceno y Plioceno, respectivamente. El movimiento de<br />ambas estructuras está asociado no obstante a procesos tectónicos distintos y coetáneos en la Cordillera<br />Bética. Por una parte, la convergencia entre placas Europea y Africana produce la neoformación e<br />inversión positiva de estructuras de alto buzamiento y dirección NE–SW y NNE–SSW, presentando<br />cinemática inversa y direccional y dando lugar al Sistema de Cizalla Bético. Dentro del este último, la falla<br />de Alhama de Murcia es una de las principales fallas direccionales, con una longitud próxima a los 100 km.<br />Por otra parte, y coetáneamente a la compresión, se produce una extensión paralela a la dirección del<br />orógeno y el desarrollo de cuencas intramontañosas, como las de Granada o Guadix-Baza, controladas<br />por fallas normales de dirección N-S, como es el caso de la falla de Baza. Otra característica común de<br />ambas fallas es su carácter sismogénico, siendo responsables de terremotos destructivos, tanto históricos<br />como recientes, como fueron los terremotos de Baza de 1531 (Ms 6.0; VIII-IX) o de Lorca de 2011 (Mw<br />5.2; VIII).<br />En la falla de Alhama de Murcia, el estudio de fábricas magnéticas se centra en el estudio de la roca de<br />falla del afloramiento de La Torrecilla. Teniendo en cuenta que es una de las fallas más y mejor estudiadas<br />de Iberia, fundamentalmente por su carácter sismogénico, el trabajo realizado se centra en el análisis<br />detallado de la mineralogía magnética, la neoformación de minerales para- y ferromagnéticos s.l. y la<br />determinación de sub-fábricas magnéticas, incluyendo medidas de RT-AMS, LT-AMS, AARM y (p)AIRM.<br />En la fault gouge desarrollada en el núcleo de la falla, se han observado dos fábricas magnéticas<br />diferentes: i) una fábrica paramagnética dominante en la zona central del núcleo de falla y asociada a la<br />presencia de ankerita, con el eje kmax perpendicular a la foliación estructural (i.e. fábrica inversa) y ii) una<br />fábrica ferromagnética s.l. dominante en las zonas externas del núcleo, con el kmin perpendicular a la<br />foliación estructural (i.e. fábrica normal) y ejes kmax paralelos a la dirección de transporte. La presencia de<br />ankerita en la zona de falla se ha interpretado por dos procesos: una incorporación mecánica desde el<br />protolito, y fundamentalmente, por una masiva cementación de la roca de falla por carbonatos como<br />consecuencia del paso de fluidos hidrotermales. A pesar de ser portadora de fábricas inversas, la<br />orientación de la fábrica magnética está en clara relación con la cinemática de las estructuras (i.e. kmin<br />paralelo a la dirección de transporte), por lo que interpretamos que su neoformación es sincrónica con el<br />movimiento de la estructura. Además, se ha evidenciado una fuerte alteración de la propia ankerita y desulfuros de hierro (pirita, fundamentalmente) a goetita y hematites en las zonas externas del núcleo, con<br />evidencias de alteración sub-aérea de la roca de falla. Interpretamos que la alteración de la ankerita a<br />fases ferromagnéticas s.l. conlleva una reducción de la contribución paramagnética en la roca de falla,<br />dando lugar a la aparición de fábricas ferromagnéticas s.l. en las zonas externas del núcleo de falla.<br />En la falla de Baza, se han analizado cinco afloramientos para determinar: i) la cinemática de las<br />estructuras y su relación con los diferentes grados de segmentación de la falla y las diferentes<br />arquitecturas de su zona deformada y ii) la correlación entre estructuras e intensidad de la deformación<br />con el variable desarrollo de las fábricas magnéticas. La variable intensidad de la deformación conlleva el<br />desarrollo de diferentes orientaciones de la lineación magnética: a mayor intensidad de la deformación,<br />mayor predominio de lineaciones magnéticas paralelas a la dirección de transporte normal de la<br />estructura. Por el contrario, las lineaciones de intersección entre planos S y C dominan en rocas de falla<br />menos deformadas. Además, se analiza en detalle la fábrica magnética obtenida en una trinchera en la<br />cual dos ramas principales de la estructura tienden a unirse, formando una rampa de relevo entre ambas.<br />En el interior de dicha rampa, interpretamos una dirección de extensión local paralela a la pendiente de la<br />rampa, lo que produce una modificación en la orientación de los ejes de deformación y lineaciones<br />magnéticas paralelas a la estructura.<br />Por último, la integración de los resultados obtenidos en las cinco fallas permite esclarecer qué factores<br />afectan a la orientación de la fábrica magnética en rocas de falla, con especial atención a la lineación<br />magnética. Recopilando los datos presentados en este trabajo y sumados a los obtenidos por el grupo de<br />investigación Geotransfer (U. de Zaragoza) en el proyecto CGL2013-42670-P, se observa cómo la<br />lineación magnética tiende a agruparse en torno a dos máximos: paralela a la dirección de transporte y<br />paralela a la lineación de intersección entre planos estructurales. Estas orientaciones están condicionadas<br />en concreto por los siguientes factores: i) diferentes mecanismos de deformación (i.e. estiramiento de<br />granos minerales en deformación plástica), ii) la intensidad de la deformación y su traducción a diferentes<br />tipos de petrofábricas, iii) la influencia de petrofábricas del protolito en la roca de falla, iv) la sobreimposición de cizallas y v) la mineralogía magnética.<br />Pese a la relativa complejidad de los resultados, se demuestra que el estudio de las fábricas magnéticas<br />es una técnica totalmente viable y válida para la evaluación de la petrofábrica en zonas de falla frágiles.<br />Entre sus aplicaciones más destacadas podemos señalar que: i) ofrece orientaciones de planos<br />estructurales difícilmente obtenibles por medios convencionales en rocas de falla frágiles, ii) aporta<br />criterios cinemáticos, una vez que se consigue discernir entre lineaciones paralelas al transporte o a la<br />intersección entre planos, iii) permite estimar la intensidad de la deformación y iv) en ciertas<br />circunstancias, el estudio de la mineralogía magnética de subfábricas permite esclarecer la neoformación<br />de ciertos minerales en rocas de falla, los cuales pueden asociarse a unas determinadas condiciones de P<br />-T y a eventos de mineralización cosísmicos.<br />
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