Fábricas Magnéticas aplicadas al estudio de Zonas de Falla: Ejemplos de la Península Ibérica
| Autor: | Marcén Albero, Marcos, Casas Sáinz, Antonio María, Román Berdiel, María Teresa |
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| Rok vydání: | 2020 |
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| Zdroj: | Zaguán. Repositorio Digital de la Universidad de Zaragoza instname Zaguán: Repositorio Digital de la Universidad de Zaragoza Universidad de Zaragoza |
| Popis: | Esta tesis es una contribución al estudio tectónico, geométrico, estructural y micro-estructural de zonas yrocas de falla en contextos de deformación frágil. Se presentan los resultados obtenidos en cinco zonas defalla que en conjunto abarcan un amplio rango de características estructurales y cinemáticas: i) en cuantoa condiciones de deformación, desde zonas de falla cercanas a la transición frágil-plástica de deformación,a zonas de falla neotectónicas no exhumadas de comportamiento frágil; ii) en cuanto a cinemática, se hanestudiado cabalgamientos, fallas transcurrentes y fallas normales y finalmente, y iii) en cuanto a geometríay características, las estructuras abarcan un abanico que va desde cabalgamientos y fallas de escalacortical (o incluso litosférica) a fallas más someras que probablemente afecten únicamente a la cortezasuperior. Además, las cinco estructuras estudiadas se ubican en diferentes cadenas de la Placa Ibérica,añadiendo una connotación regional a su estudio. Las estructuras estudiadas en esta tesis son enconcreto: el Cabalgamiento de Gavarnie en Pirineos, la falla del Vallès-Penedès en la Cadena CosteroCatalana, la falla de Rio Grío en la Cadena Ibérica y las fallas de Alhama de Murcia y de Baza en laCordillera Bética.Para el estudio de estas zonas de falla se plantea una combinación de métodos clásicos de análisisestructural, de dataciones absolutas de la roca de falla por K-Ar, y de determinación de fábricasmagnéticas, incluyendo el estudio de la anisotropía de la susceptibilidad magnética a bajo campo y atemperatura ambiente (RT-AMS) y a baja temperatura (LT-AMS) y de la anisotropía de la remanenciamagnética (AARM, AIRM). El estudio de rocas de falla por medio de fábricas magnéticas se basa en lacapacidad que tienen éstas para promediar la orientación de los elementos texturales que componen laroca, siendo especialmente útil cuando la petrofábrica no está bien definida o está conformada porpoblaciones de granos en diferentes orientaciones (e.g. en rocas de falla). Su aplicación en este contextoviene desarrollándose desde décadas atrás, pero enfocado en contextos de deformación plástica (i.e.milonitas), siendo muy minoritarios en contextos de deformación frágil (i.e. cataclasitas). Ello nos lleva a lasegunda contribución de este trabajo, es decir, a la aportación de las fábricas magnéticas en el estudio decataclasitas. En concreto, se analizan los factores asociados a la deformación y a la mineralogía quecontrolan la orientación del elipsoide magnético y la magnitud de los parámetros escalares (Pj, T, etc.) enrocas de falla, lo que a su vez aporta información sobre la cinemática de las zonas de falla.El estudio estructural y de fábricas magnéticas en el Cabalgamiento de Gavarnie indica una dirección detransporte de N190E para uno de los principales cabalgamientos que estructuran la Zona Axial de losPirineos y que además controla tectónicamente la evolución de la cobertera mesozoica en la ZonaSurpirenaica. El afloramiento estudiado, en el circo de Barrosa (Comarca del Sobrarbe) se caracteriza poruna arquitectura simple de la zona deformada, pero con una distribución heterogénea de la deformación.En este sentido, la deformación está localizada en torno al plano de cabalgamiento principal, en la base dela zona deformada, perdiendo intensidad hacia zonas superiores. Ello conlleva a su vez un diferentedesarrollo de las estructuras de deformación, fundamentalmente de estructuras SC, marcado por uncambio en las condiciones de deformación (de plásticas a frágiles) y por diferentes comportamientosreológicos de los materiales involucrados en la deformación (frágil en las filitas vs plástica en loscarbonatos). Como resultado, la fábrica magnética evoluciona de base a techo de la zona deformada, conlineaciones magnéticas paralelas a la dirección de transporte en zonas de alta deformación, y conlineaciones 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 dela roca encajante en la orientación del elipsoide y, fundamentalmente, en los parámetros escalares delelipsoide magnético.Las fallas del Vallès-Penedès y de Rio Grío, pese a ubicarse en zonas distantes, presentan una evolucióntectónica similar. Las dataciones absolutas por K-Ar en arcillas neoformadas en la zona de falla revelancinco episodios térmicos, asociados probablemente a diferentes periodos de actividad de la falla. El origende ambas se remonta hasta la fracturación tardi-hercínica (~300 Ma.), presentando una dirección NE–SWy NNW–SSE (respectivamente), un elevado buzamiento y magmatismo y mineralizaciones asociadas,características propias de las fallas generadas durante este periodo. Además, ambas estructuraspresentan actividad posterior tanto de tipo extensional durante el Mesozoico como de tipo compresivodurante la Orogenia Alpina. Las dataciones, además de su origen tardi-hercínico, sugieren actividad deambas fallas durante la apertura del rift atlántico (~190 M.a.), durante la formación de cuencas mesozoicasa finales del Jurásico y comienzos del Cretácico (~160 M.a.), durante la rotación de Iberia (~80 M.a.) yfinalmente su inversión positiva durante la orogenia alpina (~40 M.a.). Sin embargo, otra de lascaracterísticas comunes de ambas fallas es la obliteración de todos los eventos de deformación previospor la última inversión positiva de la estructura. Por ello, la roca de falla presenta indicadores cinemáticosy petrofábricas asociadas exclusivamente a ésta última, de ahí también la importancia de las datacionesabsolutas en el estudio tectónico de las fallas.La falla del Vallès-Penedès es una de las principales estructuras que controlan la geometría de la CadenaCostero Catalana, con segmentos en dirección NE–SW y E–W. Los resultados obtenidos indican eldesarrollo de una foliación pervasiva y de estructuras SC con movimientos mayoritariamente sinistros,aunque también dextros, en cizallas NE–SW y NW–SE respectivamente. A su vez, la presencia denumerosas cizallas inversas con dirección de transporte hacia el NNW sugiere una cinemáticatranspresiva durante la compresión Alpina. Adicionalmente, la reactivación extensional de la falla duranteel Neógeno controla la subsidencia en la cuenca del Vallès-Penedès y sobreimpone al conjunto defoliación y cizallas anteriormente mencionadas un sistema de bandas de cizalla normales intensamentelocalizadas y que terminan por configurar una compleja petrofábrica de la roca. En este contexto, lainterpretación de las fábricas magnéticas es compleja, pero en conjunto mimetizan los planos de foliacióna escala de afloramiento, mientras que la lineación magnética, muy variable, se distribuye en torno a dosmáximos: el primero, horizontal y paralelo a la dirección de transporte transcurrente, y el segundo paraleloa la máxima pendiente de la foliación, es decir, paralelo tanto a la dirección de transporte de la cizallainversa como a la intersección entre planos S y C de las cizallas direccionales. A nivel tectónico yarquitectónico, la estructura es compatible con una estructura transpresiva, particionada entre elcabalgamiento del frente de la Cadena sobre la Cuenca del Ebro y la zona de falla direccional del VallèsPenedès.La falla de Rio Grío es una de las principales estructuras que controla el margen norte de la RamaAragonesa de la Cadena Ibérica. Con una dirección NNW–SSE y un alto buzamiento, la estructura fuereactivada durante la compresión cenozoica como una estructura transpresiva, predominantementedireccional dextra, a tenor del análisis tectónico, estructural y cinemático realizado en este trabajo. Se haestudiado un total de 4 afloramientos a lo largo del sector N de la estructura, con especial énfasis en elafloramiento 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 sectormás meridional del tramo estudiado (i.e. afloramiento de Los Abuelos), la falla afecta fundamentalmente amateriales del zócalo paleozoico, desarrollándose geometrías en flor positiva, con localización de ladeformación en torno a núcleos de falla anastomosados de unos 50 m de espesor y anchura total de lazona deformada de unos 200-300 m. Esta localización está controlada por la presencia de lentículas dearcillas triásicas de comportamiento dúctil en el interior de la zona deformada. Hacia el N, la falla afectaúnicamente a materiales de cobertera y la deformación se distribuye a lo ancho de zonas de falla quealcanzan los 2.000 m de espesor, sin que se identifique un núcleo de falla como tal. Las foliacionesmagnéticas en las rocas de falla mimetizan la débil foliación generada en las fault gouge, mientras que lalineación magnética presenta una gran variabilidad en su orientación, condicionada por: i) las diferentescinemáticas particionadas en los afloramientos acomodando el movimiento transpresivo de la falla y ii) porla coexistencia de lineaciones magnéticas paralelas tanto al transporte tectónico como a la lineación deintersección (perpendicular al transporte).Las fallas de Alhama de Murcia y Baza, ambas estructuras ubicadas en la Cordillera Bética, sonestructuras neotectónicas y con actividad desde el Mioceno y Plioceno, respectivamente. El movimiento deambas estructuras está asociado no obstante a procesos tectónicos distintos y coetáneos en la CordilleraBética. Por una parte, la convergencia entre placas Europea y Africana produce la neoformación einversión positiva de estructuras de alto buzamiento y dirección NE–SW y NNE–SSW, presentandocinemática inversa y direccional y dando lugar al Sistema de Cizalla Bético. Dentro del este último, la fallade Alhama de Murcia es una de las principales fallas direccionales, con una longitud próxima a los 100 km.Por otra parte, y coetáneamente a la compresión, se produce una extensión paralela a la dirección delorógeno y el desarrollo de cuencas intramontañosas, como las de Granada o Guadix-Baza, controladaspor fallas normales de dirección N-S, como es el caso de la falla de Baza. Otra característica común deambas fallas es su carácter sismogénico, siendo responsables de terremotos destructivos, tanto históricoscomo recientes, como fueron los terremotos de Baza de 1531 (Ms 6.0; VIII-IX) o de Lorca de 2011 (Mw5.2; VIII).En la falla de Alhama de Murcia, el estudio de fábricas magnéticas se centra en el estudio de la roca defalla del afloramiento de La Torrecilla. Teniendo en cuenta que es una de las fallas más y mejor estudiadasde Iberia, fundamentalmente por su carácter sismogénico, el trabajo realizado se centra en el análisisdetallado de la mineralogía magnética, la neoformación de minerales para- y ferromagnéticos s.l. y ladeterminación de sub-fábricas magnéticas, incluyendo medidas de RT-AMS, LT-AMS, AARM y (p)AIRM.En la fault gouge desarrollada en el núcleo de la falla, se han observado dos fábricas magnéticasdiferentes: i) una fábrica paramagnética dominante en la zona central del núcleo de falla y asociada a lapresencia de ankerita, con el eje kmax perpendicular a la foliación estructural (i.e. fábrica inversa) y ii) unafábrica ferromagnética s.l. dominante en las zonas externas del núcleo, con el kmin perpendicular a lafoliación estructural (i.e. fábrica normal) y ejes kmax paralelos a la dirección de transporte. La presencia deankerita en la zona de falla se ha interpretado por dos procesos: una incorporación mecánica desde elprotolito, y fundamentalmente, por una masiva cementación de la roca de falla por carbonatos comoconsecuencia del paso de fluidos hidrotermales. A pesar de ser portadora de fábricas inversas, laorientación de la fábrica magnética está en clara relación con la cinemática de las estructuras (i.e. kminparalelo a la dirección de transporte), por lo que interpretamos que su neoformación es sincrónica con elmovimiento 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, conevidencias de alteración sub-aérea de la roca de falla. Interpretamos que la alteración de la ankerita afases ferromagnéticas s.l. conlleva una reducción de la contribución paramagnética en la roca de falla,dando lugar a la aparición de fábricas ferromagnéticas s.l. en las zonas externas del núcleo de falla.En la falla de Baza, se han analizado cinco afloramientos para determinar: i) la cinemática de lasestructuras y su relación con los diferentes grados de segmentación de la falla y las diferentesarquitecturas de su zona deformada y ii) la correlación entre estructuras e intensidad de la deformacióncon el variable desarrollo de las fábricas magnéticas. La variable intensidad de la deformación conlleva eldesarrollo de diferentes orientaciones de la lineación magnética: a mayor intensidad de la deformación,mayor predominio de lineaciones magnéticas paralelas a la dirección de transporte normal de laestructura. Por el contrario, las lineaciones de intersección entre planos S y C dominan en rocas de fallamenos deformadas. Además, se analiza en detalle la fábrica magnética obtenida en una trinchera en lacual dos ramas principales de la estructura tienden a unirse, formando una rampa de relevo entre ambas.En el interior de dicha rampa, interpretamos una dirección de extensión local paralela a la pendiente de larampa, lo que produce una modificación en la orientación de los ejes de deformación y lineacionesmagnéticas paralelas a la estructura.Por último, la integración de los resultados obtenidos en las cinco fallas permite esclarecer qué factoresafectan a la orientación de la fábrica magnética en rocas de falla, con especial atención a la lineaciónmagnética. Recopilando los datos presentados en este trabajo y sumados a los obtenidos por el grupo deinvestigación Geotransfer (U. de Zaragoza) en el proyecto CGL2013-42670-P, se observa cómo lalineación magnética tiende a agruparse en torno a dos máximos: paralela a la dirección de transporte yparalela a la lineación de intersección entre planos estructurales. Estas orientaciones están condicionadasen concreto por los siguientes factores: i) diferentes mecanismos de deformación (i.e. estiramiento degranos minerales en deformación plástica), ii) la intensidad de la deformación y su traducción a diferentestipos de petrofábricas, iii) la influencia de petrofábricas del protolito en la roca de falla, iv) la sobreimposición de cizallas y v) la mineralogía magnética.Pese a la relativa complejidad de los resultados, se demuestra que el estudio de las fábricas magnéticases una técnica totalmente viable y válida para la evaluación de la petrofábrica en zonas de falla frágiles.Entre sus aplicaciones más destacadas podemos señalar que: i) ofrece orientaciones de planosestructurales difícilmente obtenibles por medios convencionales en rocas de falla frágiles, ii) aportacriterios cinemáticos, una vez que se consigue discernir entre lineaciones paralelas al transporte o a laintersección entre planos, iii) permite estimar la intensidad de la deformación y iv) en ciertascircunstancias, el estudio de la mineralogía magnética de subfábricas permite esclarecer la neoformaciónde ciertos minerales en rocas de falla, los cuales pueden asociarse a unas determinadas condiciones de P-T y a eventos de mineralización cosísmicos. |
| Databáze: | OpenAIRE |
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