Geología del Margen y Cuenca del Mar de Alborán durante el Plio-Cuaternario: Sedimentación y Tectónica

Tesis Doctoral – Universidad de Barcelona – Instituto de Ciencias del Mar (CSIC) Directora: Dra. Belén Alonso Martínez
Fernando Pérez Belzuz	Opción A	2000

INTRODUCCIÓN
Los estudios de geología de los márgenes continentales y cuencas han contribuido al conocimiento sobre su estructura, formación y evolución (Mitchell y Reading, 1969; McKenzie, 1978; Miall, 1984; Bond y Kominz, 1988). Desde el punto de vista sedimentológico, constituyen áreas donde se acumulan importante volúmenes de sedimento cuyo estudio aporta información sobre las variaciones relativas del nivel del mar, de la tectónica o del aporte sedimentario a lo largo del tiempo, permitiendo discriminar las variaciones de carácter local respecto a las variaciones de carácter global (Posamentier y Allen, 1993). El conocimiento de la geología de los márgenes continentales y cuencas presenta un gran interés científico así como aplicado. En este sentido, se menciona a modo de ejemplo que un buen conocimiento de la geología estructural y estratigráfica de la plataforma continental permite predecir la localización de recursos potencialmente explotables como acumulaciones de gravas y arenas (De Batist y Jacobs, 1996). Asimismo, el estudio geológico de los ambientes más distales de los márgenes continentales (talud y base de talud) y de las cuencas aporta información de los lugares preferentes de acumulación de sistemas turbidíticos que constituyen potenciales reservas de hidrocarburos (Shanmugam y Moiola, 1988) y es por ello que estos sistemas deposicionales clásticos han recibido una atención especial durante las últimas décadas. Los sistemas turbidíticos presentan una gran variabilidad arquitectónica como consecuencia de la interacción de los factores que controlan su edificación sedimentaria. El estudio de los sistemas turbidíticos actuales permite la interpretación de sistemas turbidíticos fósiles y el refinamiento de los modelos existentes (Mufti y Ricci-Luchi, 1972; Mufti y Normark, 1991; Reading y Richards, 1994; Richards et al., 1998). En consecuencia, el conocimiento de su geometría, tamaño y arquitectura interna y calidad potencial como reservorios es esencial para la exploración y explotación de sus depósitos. El estado actual sobre el conocimiento de los márgenes continentales y cuencas revela la existencia de numerosos estudios geológicos realizados desde múltiples disciplinas (estructural, sedimentológico, sismo-estratigráfico, paleoclimático, etc) que han contribuido al conocimiento del registro sedimentario detallado de cada provincia fisiográfica (plataforma, talud, base de talud, y cuenca), es decir, individualizando cada provincia fisiográfica como una entidad independiente, lo que contrasta con las escasas contribuciones al conocimiento del sistema integral formado por margen-cuenca, con la notable excepción de los modelos geológicos de Estratigrafia Secuencial (Posamentier y Vail, 1988; Posamentier et al., 1988). Además, los estudios realizados sobre las relaciones geométricas así como sobre la distribución espacial y temporal de los depósitos acumulados en el margen y cuenca con el objetivo de conocer la transferencia de sedimentos desde el margen hacia la cuenca han sido llevados a cabo, en general, desde una perspectiva cualitativa, es decir que hasta el momento los estudios cuantitativos sobre el aporte sedimentario son muy escasos a pesar del interés científico que ello representa (Galloway y Williams, 1991; Liu y Galloway, 1997). Por otra parte, los trabajos llevados a cabo en el Mar de Alborán se han centrado principalmente en su evolución tectónica o bien en su evolución sedimentaria. Sin embargo, son más escasos los estudios que muestran una evolución tecto-sedimentaria. Desde el punto de vista del registro sedimentario, se destaca la realización de estudios de estratigrafía sísmica y sedimentología limitados en el espacio, es decir, muy localizados en un sector específico del Mar de Alborán y, por el contrario, son escasos los trabajos regionales. Estos trabajos revelan la gran complejidad y variabilidad regional de los depósitos acumulados en el margen y cuenca destacando entre ellos el desarrollo de varios sistemas turbidíticos como son el Sistema Turbidítico de Almería (Alonso y Maldonado, 1992; Estrada, 1994; Estrada et al., 1997), el Sistema Turbidítico de Guadiaro (Lebreiro y Alonso, 1998) y el Sistema Turbidítico del Guadalfeo (Pérez-Belzuz et al., 1995a). Teniendo en cuenta esta situación, la presente memoria se centra en el estudio del registro sedimentario acumulado en las diferentes provincias fisiográficas del margen y en el ambiente de cuenca estableciendo para ello la arquitectura estratigráfica, las relaciones geométricas, la distribución espacial y temporal de los depósitos, la tectónica y la cuantificación del aporte sedimentario durante el Plio-Cuaternario del Margen y Cuenca Septentrional del Mar de Alborán. Se desea mencionar, que la presente memoria presta una atención especial al desarrollo del Sistema Turbidítico del Guadalfeo en un contexto de gran complejidad tectónica. La realización de esta memoria se ha realizado a partir del estudio e interpretación de perfiles de sísmica de reflexión muy alta resolución, alta y baja resolución, de testigos de sedimento así como de la batimetría multi-haz. La realización de esta memoria contribuye desde una perspectiva temática a un mayor conocimiento geológico del sistema integral de margen y cuenca estableciendo modelos de edificación además de su evolución sedimentaria y tectónica durante el Plio-Cuaternario. Además, esta memoria permite definir desde el punto de vista cuantitativo la transferencia de sedimentos del margen hacia cuenca así como su distribución espacial y temporal durante el Plio-Cuaternario. Desde el punto de vista regional, esta memoria contribuye al conocimiento geológico (morfosedimentario, sismo-estratigráfico y tectónico) del Margen Septentrional y Cuenca del Mar de Alborán estableciendo los factores que han controlado su evolución tectosedimentaria durante el Plio-Cuaternario.
ABSTRACT
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ÍNDICE
INTRODUCCIÓN 1 PLAN DE LA MEMORIA 2 MODULO I: ANTECEDENTES Y METODOLOGÍA CAPITULO 1: ANTECEDENTES REGIONALES 5 INTRODUCCIÓN 5 Situación geográfica y fisiográfica 5 Climatología 5 Hidrografía 5 ENCUADRE OCEANOGRÁFICO 7 ENCUADRE FISIOGRÁFICO 11 ENCUADRE GEOLÓGICO Y GEOFÍSICO 13 REGISTRO SEDIMENTARIO 18 Mioceno 18 Plio-Cuaternario 19 Plioceno Inferior 20 Plioceno Superior 22 Cuaternario 23 Sedimentación reciente (Pleistoceno Superior-Holoceno) 25 PALEOCEANOGRAFÍA Y PALEOCLIMATOLOGÍA 29 Mesiniense 30 Plioceno Inferior 32 Plioceno Superior y Cuaternario 33 Glaciaciones en el Hemisferio Norte 33 Formación de sapropeles 34 EVOLUCIÓN GEODINÁMICA 37 Cordilleras Béticas 37 Mar de Alborán 39 CAPITULO 2: METODOLOGÍA 47 CAMPAÑAS DE GEOFÍSICA 47 CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS ACÚSTICOS 49 Equipos de sísmica 49 Sondas multihaz 51 ANÁLISIS SÍSMICO 51 Términos básicos utilizados en sísmica 53 Establecimiento de secuencias y unidades sísmicas 53 MAPAS DE ISOLÍNEAS 54 CALCULO DE LA PROFUNDIDAD EN MILISEGUNDOS DE LOS EVENTOS BIOESTRATIGRAFICOS 54 METODO DE CUANTIFICACION DEL APORTE SEDIMENTARIO 55 MODULO II: RESULTADOS CAPITULO 3: ESTRATIGRAFIA SISMICA DEL MARGEN SEPTENTRIONAL Y CUENCA DEL MAR DE ALBORAN 57 INTRODUCCIÓN 57 MESOSECUENCIAS Y SECUENCIAS SISMICAS PLIO-CUATERNARIAS 58 Atrioucion cronoesirangranca 58 Correlación con estudios previos 60 Correlación con sondeos científicos. 61 Cálculo de la profundidad en milisegundos (tiempo doble) de los eventos biostratigráficos 61 Cálculo de la profundidad en metros de los reflectores sísmicos 64 DESCRIPCION DE LAS SECUENCIAS SISMICAS PLIO-CUATERNARIAS 64 Secuencia sísmica 1: Plioceno Inferior 65 Límites 65 Cuerpos sísmicos 65 Depósitos fluviales 65 Deltas de plataforma 69 Cuerpos de relleno de cañón 69 Cuñas progradantes de talud y base de talud 72 Cuerpos agradacionales en cuña 72 Lóbulos de abanico 75 Geometría 75 Secuencia sísmica 2: Plioceno Superior 78 Límites 78 Cuerpos sísmicos 82 Deltas de plataforma 82 Cuerpos de relleno de cañón y cárcavas submarinas 84 Cuñas progradantes de talud y base de talud 85 Cuerpos de colada de derrubios 85 Lóbulos de abanico 85 Geometría 87 Secuencia sísmica 3: Cuaternario Inferior 90 Límites 90 Cuerpos sísmicos 92 Deltas de plataforma 92 Cuerpos de relleno de cañón y cárcavas submarinas 93 Cuñas progradantes de talud y base de talud 93 Cuerpos de colada de derrubios 95 Lóbulos de abanico 95 Geometría 95 Secuencia sísmica 4: Cuaternario Superior 97 Límites 97 Cuerpos sísmicos 99 Deltas de plataforma 100 Cuerpos de relleno de cañón y cárcavas 100 Ciñas progradantes de talud y base de talud 102 Cuerpos agradacionales en cuña 102 Cuerpos de colada de derrubios 102 Lóbulos de abanico 103 Geometría 103 CARACTERÍSTICAS GEOLOGICAS DEL AREA DE MOTRIL Y MARBELLA-MALAGA: DIFERENCIAS 105 CAPITULO 4: ESTRATIGRAFIA SISMICA DEL AREA DE MOTRIL 111 INTRODUCCIÓN 111 UNIDADES SISMICAS PLIO-CUATERNARIAS 111 DESCRIPCION DE LAS UNIDADES SISMICAS PLIO-CUATERNARIAS 113 Unidad sísmica P11: Plioceno Inferior 113 Límites 116 Facies sísmicas 116 Geometría 118 Unidad sísmica P12: Plioceno Superior basal 119 Límites 119 Facies sísmicas 122 Geometría 124 Unidad sísmica P13: Plioceno superior terminal 125 Límites 125 Facies sísmicas 127 Geometría 127 Unidad sísmica Ct1: Cuaternario Inferior basal 128 Límites 129 Facies sísmicas 129 Geometría 131 Unidad sísmica Ct2: Cuaternario Inferior terminal 131 Límites 131 Facies sísmicas 132 Geometría 133 Unidad sísmica Ct3: Cuaternario Superior 134 Límites 134 Facies sísmicas 136 Geometría 137 ARQUITECTURA ESTRATIGRAFICA DEL AREA DE MOTRIL 138 SISTEMAS DEPOSICIONALES CLASTICOS 140 CAPITULO 5: ANÁLISIS ARQUITECTONICO DEL SISTEMA TURBIDITICO DEL GUADALFEO 143 INTRODUCCIÓN 143 Elementos arquitectónicos 143 Elementos arquitectónicos de sexto, quinto, cuarto, tercer y segundo-orden 143 Correspondencia entre los elementos arquitectónicos básicos, primarios y secundarios con los definidos por otros autores 149 Nomenclatura de los elementos arquitectónicos 149 De los elementos arquitectónicos básicos (lóbulos de abanico) 152 De los elementos arquitectónicos primarios y secundarios 153 DESCRIPTIVA DE LA ARQUITECTURA SISMICA DE LOS LOBULOS DE ABANICO DEL SISTEMA TURBIDITICO DEL GUADALFEO 157 Lóbulos de abanico en la unidad sísmica P11. 157 Lóbulo de abanico de quinto-orden 157 Lóbulo de abanico A 157 Lóbulos de abanico de cuarto-orden 157 Lóbulos de abanico Al y A2 157 Lóbulos de abanico en la unidad sísmica P12 158 Lóbulos de abanico de quinto-orden 158 Lóbulo de abanico B 158 Lóbulo de abanico C 158 Lóbulos de abanico en las subunidades sísmicas P12A. P12B y P12C 160 Lóbulos de abanico de cuarto-orden 160 Lóbulo de abanico B1 160 Complejo de canal-dique B1 160 Lóbulo de abanico Cl 160 Complejo de canal-dique CI 160 Lóbulo de abanico B2 162 Complejo de canal-dique B2 162 Lóbulo de abanico C2 165 Complejo de canal-dique C2 165 Lóbulo canalizado C2 165 Lóbulo de abanico C3 166 Complejo de canal-dique C3 166 Lóbulos de abanico en la unidad sísmica P13 168 Lóbulos de abanico de quinto-orden 168 Lóbulo de abanico D 168 Lóbulos de abanico en las subunidades sísmicas P13A y P13B 168 Lóbulos de abanico de cuarto-orden 168 Lóbulo de abanico D1 168 Complejo de canal-dique D1a 169 Complejo de canal-dique D1 b 169 Lóbulo canalizado DI 171 Lóbulo de abanico D2 172 Complejo de canal-dique D2 174 Lóbulo canalizado D2 175 Lóbulo de abanico D3 177 Complejo de canal-dique D3 177 Lóbulo canalizado D3 178 Lóbulos de abanico en la unidad sísmica Ct1 178 Lóbulos de abanico de quinto-orden. 180 Lóbulo de abanico E 180 Complejo de canal-dique E 180 Lóbulo de abanico F 180 Complejo de canal-dique F 180 Lóbulo canalizado F 183 Lóbulos de abanico en la unidad sísmica Ct2 184 Lóbulos de abanico de quinto-orden 184 Lóbulo G 184 Lóbulo H 184 Lóbulos de abanico en las subunidades sísmicas Ct2A y Ct2B 185 Lóbulos de abanico de cuarto-orden 185 Lóbulo de abanico G1 185 Complejos de canal-dique G1a y G1 b 185 Complejo de canal-dique G1c 185 Lóbulo canalizado G1 c 185 Lóbulo de abanico H1 187 Complejo de canal-dique H1 187 Lóbulo canalizado HI 188 Lóbulo de abanico G2 189 Complejos de canal-dique G2a y G2b 189 Complejo de canal-dique G2c 189 Lóbulo canalizado G2 190 Lóbulo de abanico H2 190 Complejo de canal-dique H2 192 Lóbulo canalizado H2a 193 Lóbulo canalizado H2b 193 Lóbulos de abanico en la unidad sísmica Ct3 194 Lóbulos de abanico de quinto-orden 194 Lóbulo de abanico I 194 Lóbulos de abanico en las subunidades sísmicas Ct3A, Ct3B y Ct3C 195 Lóbulos de abanico de cuarto-orden 195 Lóbulo de abanico I1 195 Complejos de canal-dique I1 a e I1 b 195 Complejo de canal-dique I1 c 198 Lóbulo canalizado I1 198 Lóbulo de abanico Jl 200 Complejo de canal-dique J1 200 Lóbulo canalizado J1 201 Lóbulo de abanico I2 201 Complejos de canal-dique I2a e I2b 203 Complejo de canal-dique I2c 203 Complejo de canal-dique I2d 203 Lóbulo canalizado I2 204 Lóbulo de abanico J2 204 Complejo de canal-dique J2 204 Lóbulo canalizado J2b 205 Lóbulo de abanico I3 206 Complejos de canal-dique I3a e I3b 206 Complejos de canal-dique I3c, I3d, I3e, I3f I3g, I3h, I3i e I3j 209 Lóbulo canalizado I3 211 Lóbulo de abanico J3 214 Complejo de canal-dique J3a 214 Complejo de canal-dique J3b 216 Lóbulo canalizado J3 216 ATRIBUCION LITOLOGICA DE LOS ELEMENTOS ARQUITECTONICOS DEL SISTEMA TURBIDITICO DEL GUADALFEO 218 Tipos de facies sísmicas: Síntesis 218 Analisis textural 220 Atribución litológica de los elementos arquitectónicos 226 De los lóbulos de abanico 226 De los cuerpos de relleno de cañón 227 De los cuerpos de colada de derrubios 228 De los depósitos estratificados 228 CAPITULO 6: TECTONICA DEL AREA DE MOTRIL 229 INTRODUCCIÓN 229 Bloques tectónicos 229 Estructuras tectónicas 229 BLOQUE TECTONICO DE DJIBUTI 232 Estructuras principales 232 Estructuras secundarias 243 BLOQUE TECTONICO DE CHELLA 246 Estructuras principales 246 Estructuras secundarias 248 BLOQUE TECTONICO DE GUALCHOS 250 Estructuras principales 252 Estructuras secundarias 252 BLOQUE TECTONICO DE GUADALFEO 253 Estructuras principales 253 Estructuras secundarias 255 SINTESIS DE LA TECTONICA DEL AREA DE MOTRIL 255 CAPITULO 7: CUANTIFICACION DE PARAMETROS GEOMETRICOS 259 INTRODUCCIÓN 259 ANALISIS CUANTITATIVO GENERAL DE PARÁMETROS GEOMETRICOS 259 Parámetros geométricos de las cuencas de drenaje 259 Parámetros geométricos del Area de Motril 263 Parámetros geométricos del Sistema Turbidítico del Guadalfeo 263 Parámetros de la geometría externa 266 Parámetros de la arquitectura interna 266 ANÁLISIS CUANTITATIVO DETALLADO DE PARÁMETROS GEOMETRICOS EN EL SISTEMA TURBIDITICO DEL GUADALFEO 267 Parámetros geométricos de cada uno de los lóbulos de abanico 267 Parámetros de la geometría externa 268 Parámetros de la arquitectura interna 271 Relaciones geométricas de los lóbulos de abanico 271 Parámetros geométricos de los cuerpos de relleno de canal 273 Parámetros de la geometría externa 276 Parámetros de la arquitectura interna 282 Relaciones geométricas en los cuerpos de relleno de canal: continuidad lateral 282 Continuidad lateral y conectividad interna en los cuerpos de relleno de canal 282 Caracterización de los cuerpos de relleno de canal según su calidad como reservorios 284 CAPITULO 8: CUANTIFICACION DEL APORTE SEDIMENTARIO 289 INTRODUCCIÓN 289 ANÁLISIS CUANTITATIVO GENERAL DEL APORTE SEDIMENTARIO 291 Aporte sedimentario procedente ae las cuencas ae drenaje 291 Método I: A partir de la superficie topográfica teórica inicial de las cuencas de drenaje 291 Método II: Cálculo de parámetros hidrológicos de las cuencas de drenaje a partir de parámetros geométricos 294 Metodo III: Aporte sedimentario reciente de las cuencas de drenaje 297 Comparación de los valores de aporte sedimentario de las cuencas de drenaje obtenidos con diferentes métodos (I, II y III) 299 Aporte sedimentario al Area de Motril 300 Aporte sedimentario a las unidades sísmicas 303 Volumen 303 Tasa deposicional 304 Tasa de sedimentación 304 Tasa de aporte sedimentario 304 Aporte sedimentario a los cuerpos sísmicos 305 Volumen 305 Tasa deposicional 308 Distribución de los cuerpos sísmicos en las unidades sísmicas 311 Çomparación de los métodos de cálculo de aporte sedimentario 313 Aporte sedimentario al Sistema Turbidítico del Guadalfeo 314 Volumen total del sistema turbidítico 315 Volumen de los elementos arquitectónicos básicos. 315 Tasa deposicional total del sistema turbidítico 316 Tasa deposicional de los elementos arquitectónicos básicos 317 ANÁLISIS CUANTITATIVO DETALLADO DEL APORTE SEDIMENTARIO DEL SISTEMA TURBIDITICO DEL GUADALFEO 317 Aporte sedimentario a cada uno de los lóbulos de abanico 317 Volumen 317 Tasa depositional 318 Tasa de sedimentación 318 Tasa de aporte sedimentario 319 Aporte sedimentario transferido por los cañones 319 CAPITULO 9: COMPARACION ENTRE EL APORTE SEDIMENTARIO Y PARÁMETROS GEOMETRICOS 323 INTRODUCCIÓN 323 Comparación entre tasa deposicional y longitud en el conjunto de los lóbulos de abanico 323 Çomparación entre tasa deposicional y longitud de cada uno de los lóbulos de abanico 325 Ecuación que relaciona tasa deposicional y longitud de cada uno de los lóbulos de abanico 325 En lóbulos de abanico de quinto-orden 325 En lóbulos de abanico de cuarto-orden 327 Cálculo de una nueva ecuación que relaciona tasa deposicional y longitud excluyendo los lóbulos de abanico controlados por altos morfológicos 329 En lóbulos de abanico de quinto-orden 329 En lóbulos de abanico de cuarto-orden 331 Relación entre tasa deposicional v superficie de cada uno de los lóbulos de abanico 331 En lóbulos de abanico de quinto-orden 333 En lóbulos de abanico de cuarto-orden 333 MODULO III: DISCUSION Y CONCLUSIONES CAPITULO 10: MODELOS DE EDIFICACION 335 MODELOS DE EDIFICACION DEL MARGEN DEL AREA DE MOTRIL 335 Margen abrupto subalimentado 337 Margen intermedio progradante 339 Margen suave agradante 341 MODELOS DE LOBULO DE ABANICO 341 Clasificación del Sistema Turbidítico del Guadalfeo 343 Establecimiento de modelos de lóbulo de abanico 344 Modelos de lóbulo de abanico 346 Radial monoalimentado con lóbulos canalizados 347 Radial bialimentado con lóbulos canalizados 347 Radial de alimentación múltiple tipo rampa con lóbulos canalizados 348 Elongado monoalimentado con lóbulos canalizados 348 Elongado monoalimentado simple 350 CAPITULO 11: EVOLUCIÓN SEDIMENTARIA DEL AREA DE MOTRIL DURANTE EL PLIO-CUATERNARIO 351 INTRODUCCIÓN 351 EVOLUCIÓN SEDIMENTARIA DEL AREA DE MOTRIL DURANTE EL PLIO-CUATERNARIO 351 Fase A 352 Etapa I: Plioceno Inferior 352 Fase B 353 Etapa II: Plioceno Superior basal 353 Etapa lII: Plioceno Superior terminal 357 Etapa IV: Cuaternario Inferior basal 359 Etapa V: Cuaternario Inferior terminal 362 Etapa VI: Cuaternario Superior 363 EVOLUCIÓN SEDIMENTARIA DEL SISTEMA TURBIDITICO DEL GUADALFEO DURANTE EL PLIO-CUATERNARIO 366 Fase A 369 Etapa I: Plioceno Inferior 369 Fase B 369 Etapa II: Plioceno Superior basal. 373 Etapa III: Plioceno Superior terminal. 375 Etapa IV: Cuaternario Inferior basal- 376 Etapa V: Cuaternario Inferior terminal. 377 Etapa VI: Cuaternario Superior 378 Subetavas 380 Subetapa 1 380 Subetapa 2 380 Subetapa 3 382 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden 131 382 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden Cl 382 Subetapa 4 382 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden B2 382 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden C2 384 Subetapa 5 384 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden C3 384 Subetapa 6 385 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden Dl- 385 Subetapa 7 388 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden D2 388 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden D3 390 Subetapa 8 390 Evolución del lóbulo de abanico E 390 Evolución del lóbulo de abanico F 392 Subetapa 9 396 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden G1 396 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden H1 398 Subetapa 10 401 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden G2 401 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden H2 403 Subetapa 11 406 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden I1 406 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden Jl 408 Subetapa 12 409 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden I2 409 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden J2 410 Subetapa 13 411 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden I3 411 Evolución del lóbulo de abanico de cuarto-orden J3 415 EVOLUCIÓN ESPACIO-TEMPORAL DE LOS LOBULOS DE ABANICO Y PROCESOS SEDIMENTARIOS RELACIONADOS: MIGRACIONES 424 Migraciones laterales 424 En lóbulos de abanico de quinto-orden 424 En lóbulos de abanico de cuarto-orden 426 En lóbulos de abanico de tercer-orden 427 Migraciones longitudinales 428 En lóbulos de abanico de quinto-orden 428 En lóbulos de abanico de cuarto-orden 429 En lóbulos de abanico de tercer-orden 429 CAPITULO 12: EVOLUCIÓN TECTONICA DEL ARFA DE MOTRIL DURANTE EL PLIO-CUATERNARIO 431 INTRODUCCIÓN 431 EVOLUCIÓN TECTONICA PLIO-CUATERNARIA 431 Plioceno Inferior 431 Bloque tectónico de Djibuti 432 Estructuras principales 432 Bloque tectónico de Gualchos 433 Estructuras principales 433 Estructuras secundarias 433 Plioceno Superior 435 Bloque tectónico de Djibuti 435 Estructuras principales 435 Estructuras secundarias 437 Bloque tectónico de Chelia 437 Estructuras principales 437 Estructuras secundarias 438 Bloque tectónico de Gualchos 438 Estructuras principales 439 Estructuras secundarias 439 Bloque tectónico de Guadalfeo 441 Cuaternario Inferior 441 Bloque tectónico de Djibuti 441 Estructuras principales 442 Estructuras secundarias 443 Bloque tectónico de Chelia 445 Estructuras principales 445 Estructuras secundarias 445 Bloque tectónico de Gualchos 446 Estructuras principales 446 Estructuras secundarias 447 Bloque tectónico de Guadalfeo 447 Estructuras secundarias 447 Cuaternario Superior 448 Bloque tectónico de Djibuti 448 Estructuras principales 448 Estructuras secundarias 449 Bloque tectónico de Chelfa 450 Estructuras principales 450 Estructuras secundarias 450 Bloque tectónico de Gualchos 451 Estructuras secundarias 451 Bloque rectonico de Guadalfeo 451 SINTESIS DE LA EVOLUCIÓN TECTONICA PLIO-CUATERNARIA 453 CAPITULO 13: EVOLUCIÓN TECTO SEDIMENTARIA DEL AREA DE MOTRIL DURANTE EL PLIO-CUATERNARIO 455 INTRODUCCIÓN 455 PLIOCENO INFERIOR. 455 PLIOCENO SUPERIOR 458 CUATERNARIO INFERIOR 461 CUATERNARIO SUPERIOR 467 CAPITULO 14: FACTORES DE CONTROL 471 INTRODUCCIÓN 471 CAMBIOS DEL NIVEL DEL MAR 472 Descenso y bajo del nivel del mar 472 Disminución del espacio de acomodación , migración de los depocentros hacia cuenca y aumento del aporte sedimentario 472 Discordancias 473 Formación de deltas de plataforma por regresión forzada 473 Incisión y colmatación de cárcavas y cañones submarinos 474 Formación de lóbulos de abanico 479 Ascenso del nivel del mar 482 Incremento en el espacio de acomodación, migración de depocentros hacia tierra y disminución del aporte sedimentario 482 Discordancias («ravinement surfaces») 482 Colmatación de valles submarinos 483 Alto nivel del mar 483 Incremento en el espacio de acomodación, migración de depocentros hacia tierra y disminución del aporte sedimentario 483 Formación de prodeltas 484 Desarrollo de secciones condensadas 484 APORTE SEDIMENTARIO 485 Areas fuente externas 485 Areas fuente internas 486 Tasa de aporte sedimentario total 487 Control en la edificación del margen 487 Control en la edificación de deltas de plataforma y lóbulos de abanico 487 Tasa de aporte sedimentario transferido a través de los valles submarinos 483 Control en los depocentros sedimentarios 488 Control en los modelos de lóbulo de abanico 490 «Sistema Oriental» del Sistema Turbidítico del Guadalfeo 490 «Sistema Occidental»del Sistema Turbidítico del Guadalfeo 490 Control en las migraciones de los lóbulos de abanico 490 Migraciones laterales 491 Migraciones longitudinales 491 TECTONICA 491 Control sobre la fisiografia del margen y cuenca 492 Fisiografía del margen 492 Fisiografía de la cuenca 492 Formación de altos volcánicos 492 Formación de anticlinales 493 Formación de diapiros de fango 493 Control sobre la formación y preservación de los cuerpos sedimentarios 493 Control sobre los modelos de edificación del margen 494 Control sobre los modelos de lóbulo de abanico 496 Control sobre la formación de discordancias angulares y abanicos de capas 497 Control sobre los valles submarinos 497 CAPITULO 15: CONCLUSIONES YSINTESIS 499 SINTESIS: EVOLUCIÓN GEOLOGICA DEL MARGEN SEPTENTRIONAL Y CUENCA DEL MAR DE ALBORAN 499 Plioceno Inferior 499 Plioceno Superior 500 Cuaternario Inferior 502 Cuaternario Superior 504 CONCLUSIONES 507 Arquitectura estratigráfica del Margen Septentrional y Cuenca del Mar de Alborán 507 Arquitectura estratigráfica, tectónica y cuantificación en el area de Motril 508 Análisis arquitectónico y cuantificación en el Sistema Turbidítico del Guadalfeo 509 Modelos de edificación,- evolución tecto-sedimentaria y factores de control 510 BIBLIOGRAFIA 513 ANEXOS I
CONCLUSIONES
El análisis de la presente memoria ha permitido definir los principales rasgos de la arquitectura estratigráfica del Margen Septentrional y Cuenca del Mar de Alborán (17.550 km²) definiendo las principales secuencias sísmicas desarrolladas durante el Plio-Cuaternario. Por otra parte, el estudio detallado de un área específica (Area de Motril) de esta región del Mar de Alborán (6.250 km²) sobre la arquitectura estratigráfica, la tectónica y la cuantificación del aporte sedimentario ha permitido: a) definir las unidades sísmicas así como los tipos de depósitos desarrollados durante el Plio-Cuaternario, b) establecer la arquitectura estratigráfica del Sistema Turbidítico del Guadalfeo y la relación entre la geometria de los elementos arquitectónicos y el aporte sedimentario, c) establecer las principales estructuras tectónicas así como conocer la formación de bloques tectónicos, y d) definir parámetros que cuantifican el aporte sedimentario. Este conjunto de datos han sido integrados en los modelos de edificación del margen y modelos de lóbulo de abanico, y ha permitido el establecimiento de la evolución geológica así como de los factores que han controlado dicha evolución durante el Plioceno y el Cuaternario. A continuación se pasa a explicar las conclusiones más importantes y que son agrupadas en cuatro apartados siguiendo el desarrollo de esta memoria: – Arquitectura estratigráfica del Margen Septentrional y Cuenca del Mar de Alborán – Arquitectura estratigráfica, tectónica y cuantificación en el Area de Motril – Análisis arquitectónico y cuantificación en el Sistema Turbidítico del Guadalfeo – Modelos de edificación, evolución tecto-sedimentaria y factores de control Arquitectura estratigráfica del Margen Septentrional y Cuenca del Mar de Alborán El Margen Septentrional y Cuenca del Mar de Alborán en el que se diferencian dos áreas geográficas (Area de Motril y Area de Marbella-Málaga) están formados por cuatro secuencias sísmicas: 1 (Plioceno inferior), 2 (Plioceno superior), 3 (Cuaternario Ínferior) y 4 (Cuaternario Superior). Estas secuencias sísmicas Plio-Cuaternarias están constituidas por distintos tipos de cuerpos sísmicos (depósitos fluviales, deltas de plataforma, cuerpos de relleno de cañón y cárcavas submarinas, cuñas progradantes de talud y base de talud, cuerpos agradacionales en cuña, cuerpos de colada de derrubios y lóbulos de abanico) que condicionan la distribución de los depocentros sedimentarios. En el Area de Motril se resalta que la distribución de espesores de la serie Plio-Cuaternaria es homogénea en el tiempo y en el espacio, es decir se forma un importante depocentro de 1.400 ms de espesor que se localiza en el talud y base de talud, donde tienen lugar el desarrollo de diez lóbulos de abanico (A al J). Estos lóbulos forman parte del Sistema Turbidítico del Guadalfeo desarrollado desde el Plioceno Ínferior al Cuaternario Superior. En contraste, el Area de Marbella-Málaga presenta una distribución de espesores de la serie Plio-Cuaternaria heterogénea en el espacio y en el tiempo, dando lugar a tres depocentros localizados en: 1) en la base de talud (1.100 ms), 2) en la Cuenca Oeste de Alborán (1.300 ms) y 3) en la base y talud y cuenca del sector SW (1.450 ms). En este área los máximos espesores se relacionan con la edificación de cuñas progradantes de talud y base de talud, y con depósitos estratificados de la cuenca. De las dos áreas geográficas identificadas, que presentan caracteristicas geológicas diferenciadas en cuanto a su confinamiento geográfico, la permanencia geográfica de los depocentros sedimentarios así como la complejidad y variabilidad sedimentaria y tectónica, se ha seleccionado el Area de Motril (área confinada, con depocentros sedimentarios estables y complejidad sedimentaria y tectónica) para llevar a cabo el estudio de cuantificación del aporte sedimentario, modelos de edificación y la evolución tecto-sedimentaria. Arquitectura estratigráfica, tectónica y cuantificación en el Area de Motril Desde el punto de vista de la arquitectura sedimentaria, el Area de Motril desarrolla un total de seis unidades sísmicas del Plioceno (Pll: Inferior, P12: Superior basal, y P13: Superior Terminal) y del Cuaternario (Ctl: Ínferior basal, Ct2: Inferior Terminal y Ct3: Superior) que están limitados por discontinuidades identificadas por reflectores sísmicos (M, P1, A, P2, B y Q2). La unidad sísmica Pl1 se corresponde con la secuencia sísmica 1, las unidades sísmicas P12 y P13 con la secuencia sísmica 2, las unidades sísmicas Ct1 y Ct2 con la secuencia sísmica 3 y la unidad sísmica Ct3 con la secuencia sísmica 4. En la serie Plio-Cuaternaria se definen cuatro tipos de sistemas deposicionales clásticos (sistema fluvial, sistema deltaico, sistema «Apron», sistema turbidítico) acumulados en diferentes ambientes sedimentarios desde la plataforma a la cuenca. Desde el punto de vista tectónico en el Area de Motril se reconocen cinco familias de estructuras tectónicas (NO10E-NO25E, N045E-N065E, N070E-N085E, N085E-N120E y N140E-N170E). El Area de Motril presenta un comportamiento heterogéneo, que se refleja en la formación de cuatro bloques tectónicos (Guadalfeo, Gualchos, Chella y Djibuti) con caracteristicas específicas en relación a la penetratividad de la deformación, las direcciones estructurales predominantes, el tipo de basamento y el espesor de la cobertera sedimentaria. Los distintos bloques tectónicos presentan un comportamiento diferente en cuanto al predominio de la tectónica dúctil o frágil, si bien su evolución tectónica durante todo el Plio-Cuaternario es coherente con un único campo de esfuerzos de ámbito regional. El campo de esfuerzos se caracteriza por una distensión de carácter radial en el Plioceno Ínferior que cambia durante el Plioceno Superior y Cuaternario a un régimen compresivo caracterizado con un máximo compresivo de orientación NW-SE a N-S. El estudio cuantitativo del aporte sedimentario al Area de Motril refleja cambios significativos en la tasa de aporte sedimentario desde el Plioceno Superior al Cuaternario. Los máximos de la tasa de aporte sedimentario se dan en el Plioceno superior terminal (527 km³/M.A.) y en el Cuaternario Ínferior terminal (544 km³/M.A.). En cambio, los mínimos se producen en el Plioceno Superior basal (471 km³/M.A.), el Cuaternario Ínferior basal (393 km³/M.A.) y el Cuaternario Superior (480 km³/M.A.). La cuantificación de la tasa de aporte sedimentario de los diferentes cuerpos sedimentarios durante el Plioceno Superior y Cuaternario revela que los valores más importantes se dan en los depósitos estratificados (307 km³/M.A.) y en los lóbulos de abanico (141 km³/M.A.). En contraste, los valores más reducidos de la tasa de aporte sedimentario ocurren en los cuerpos de colada de derrubios (22,5 km³/M.A), los deltas de plataforma (12 km³/M.A.) y los cuerpos de relleno de cañón (5 km³/M.A.). Del conjunto de estos cuerpos sedimentarios, se destaca que los lóbulos de abanico del Sistema Turbidítico del Guadalfeo presentan una especial relevancia ya que registran las mayores acumulaciones de sedimento (1400 ms) del Area de Motril con importante tasa de aporte sedimentario (141 km³/M.A.) y una gran continuidad en su actividad sedimentaria desde su inicio, en el Plioceno Ínferior, hasta el Cuaternario Superior. De manera que este sistema deposicional es especialmente sensible a las variaciones del nivel del mar, al aporte sedimentario y a la tectónica. En consecuencia, su estudio tiene una gran relevancia económica como potencial reservorio de hidrocarburos. Análisis arquitectónico y cuantificación en el Sistema Turbidítico del Guadalfeo La arquitectura general del Sistema Turbidítico del Guadalfeo desarrollado en el Area de Motril revela el desarrollo de dos sistemas A y B. El «Sistema Oriental», alimentado por los cañones V1, V2, V3 y V4, se forma durante el Cuaternario y está constituido por los lóbulos E, G e Í. El «Sistema Occidental», alimentado por los cañones Oriental y Occidental, se desarrolla desde el Plioceno Ínferior hasta el Cuaternario y está integrados por siete lóbulos (A, B, C, D, F, H, J). Los lóbulos de abanico sufren migraciones laterales y longitudinales como consecuencia de los cambios de la actividad sedimentaria de los cañones. Las migraciones laterales se caracterizan, en general, por una migración hacia el Este mientras que las migraciones longitudinales son más variables pero muestran una importante retrogradación durante el Cuaternario Superior. El análisis detallado de la arquitectura del Sistema Turbidítico del Guadalfeo permite el establecimiento de elementos arquitectónicos básicos (cuerpos de relleno de cañón, lóbulos de abanico, cuerpos de coladas de derrubios y depósitos estratificados) de distinto orden de jerarquía (sexto-orden, quinto-orden, cuarto-orden, etc). Además, los lóbulos de abanico, que representan la mayor parte del volumen (95%) del Sistema Turbidítico del Guadalfeo, muestran una gran complejidad en su arquitectura interna estableciéndose dos categorias de elementos arquitectónicos: primarios y secundarios. Los elementos primarios están representados por los complejos canal-dique y los lóbulos canalizados, mientras que los elementos arquitectónicos secundarios son constituyentes de los complejos de canal-dique (cuerpos de relleno de canal, depósitos de desbordamiento y cuerpos lenticulares semitransparentes) y de los lóbulos canalizados (canales distributarios, depósitos de borde canalizado y lóbulos deposicionales). La cuantificación del Sistema Turbidítico del Guadalfeo es realizada a partir del estudio de parámetros geométricos y del aporte sedimentario. El establecimiento de parámetros que caracterizan la geometria externa y la arquitectura interna de los lóbulos de abanico tiene gran utilidad para la definición de modelos de lóbulo de abanico y para la caracterización objetiva de su calidad como reservorios. El estudio cuantitativo del aporte sedimentario al Sistema Turbidítico del Guadalfeo refleja cambios significativos en la tasa de aporte sedimentario desde el Plioceno Superior al Cuaternario. Los máximos de la tasa de aporte sedimentario ocurren en el Plioceno Superior terminal (190 km³/M.A) y en el Cuaternario Ínferior terminal (195 km³/M.A.). En cambio los mínimos se producen en el Plioceno Superior basal (110 km³/M.A.), en el Cuaternario Ínferior basal (111 km³/M.A.) y el Cuaternario Superior (136 km³/M.A.). La comparación entre la tasa de aporte sedimentario y la longitud de los lóbulos de abanico sugiere que el aporte sedimentario a los lóbulos ejerce un control directo sobre su longitud en aquellos lóbulos no controlados por barreras morfológicas. Así, un aumento de la tasa de aporte sedimentario de estos lóbulos de abanico (B, C, E, F, G, H, J) determina un aumento de su longitud favoreciendo el desarrollo de un proceso progradacional hacia cuenca. En contraste, un aumento de la tasa de aporte sedimentario de los lóbulos de abanico D e Í, controlados por barreras morfológicas, no da lugar a un aumento de la longitud de estos lóbulos dando lugar a un incremento de su anchura en relación con su longitud. Modelos de edificación, evolución tecto-sedimentaria y factores de control En relación a los modelos de edificación, se establecen tres modelos de edificación de márgenes y cinco modelos de lóbulo de abanico durante el Plio-Cuaternario. Los tres modelos de margen establecidos en función de la fisiografia y arquitectura estratigráfica del Area de Motril son los siguientes: a) abrupto subalimentado, b) intermedio progradante y c) suave agradante. Los cinco modelos de lóbulo de abanico definidos según criterios cualitativos y cuantitativos desarrollados en el Sistema Turbidítico del Guadalfeo son los siguientes: a) radial monoalimentado con lóbulos canalizados, b) radial bialimentado con lóbulos canalizados, c) radial de alimentación múltiple tipo rampa con lóbulos canalizados, d) elongado monoalimentado con lóbulos canalizados y e) elongado monoalimentado simple. La evolución tecto-sedimentaria en el Area de Motril comprende dos fases principales, el Plioceno Ínferior y el Plioceno Superior-Cuaternario. Durante el Plioceno Ínferior se establece un régimen distensivo de carácter radial que condiciona una fuerte subsidencia de la mayor parte del margen (Bloque tectónico’ del Guadalfeo) y de la cuenca del Area de Motril al tiempo que se produce un rápido levantamiento tectónico de flanco del margen del Bloque tectónico de Gualchos y de las Cordilleras Bélicas. Este contexto tectónico condiciona un importante aporte sedimentario al Area de Motril (960 km³/M.A.) que determina la formación de importantes depocentros sedimentarios (750 ms). Durante esta fase se inicia la actividad sedimentaria el Sistema Turbidítico del Guadalfeo que produce la formación del Complejo Turbidítico Ínferior caracterizado por el notable desarrollo de los cuerpos de relleno de cañón, tomando una mayor importancia que el desarrollo de los lóbulos de abanico. Durante el Plioceno Superior y el Cuaternario se instala un nuevo campo de esfuerzos compresivo caracterizado por un máximo compresivo N-S a NW-SE. El margen durante el Plioceno Superior y el Cuaternario Ínferior continua presentando dos zonas con diferente comportamiento, el margen del bloque tectónico de Gualchos experimenta un procesos de levantamiento y el margen del bloque tectónico del Guadalfeo está sometido a una mayor subsidencia aunque experimenta también procesos de basculamiento. El margen durante el Cuaternario Superior presenta un comportamiento más homogéneo, los dos bloques tectónicos subsiden uniformemente. La Cuenca de Motril se caracteriza durante el Plioceno Superior y Cuaternario por una subsidencia más moderada que la producida en el Plioceno Ínferior. Durante el Plioceno Superior y el Cuaternario la tasa de aporte sedimentario presenta valores relativamente reducidos con un valor promedio de 487 km³/M.A. Este reducido aporte sedimentario explica la formación de depocentros menos importantes en Plioceno Superior (325 ms), en el Cuaternario Ínferior (275 ms) y en el Cuaternario Superior (295 ms) en contraste con los valores del Plioceno Ínferior (750 ms). Durante el Plioceno Superior y el Cuaternario se produce la actividad sedimentaria mas importante del Sistema Turbidítico del Guadalfeo que determina la formación del Complejo Turbidítico Superior caracterizado por el desarrollo que alcanzan los 9 lóbulos de abanico (lóbulos B al J). Los factores que han controlado la evolución sedimentaria del Margen Septentrional y Cuenca del Mar de Alborán durante el Plio-Cuaternario son los cambios del nivel del mar, aporte sedimentario y tectónica. Los cambios del nivel del mar condicionan distintos aspectos de la evolución sedimentaria como consecuencia de su control en el aporte sedimentario, el espacio de acomodación y la ocurrencia de los procesos sedimentarios. Así, en particular, el descenso y bajo del nivel del mar favorece la disminución del espacio de acomodación y la migración de los depocentros hacia cuenca, la formación de discordancias en la plataforma, la edificación de deltas de plataforma por regresión forzada, la incisión y colmatación de cañones y cárcavas submarinas, la importante edificación de los lóbulos de abanico así como un aumento del aporte sedimentario. En contraste, los ascensos del nivel del mar condicionan un incremento en el espacio de acomodación, la formación de superficies discordantes transgresivas, colmatación de los cañones submarinos. El aporte sedimentario, estrechamente ligado con los cambios del nivel del mar controla la naturaleza y la distribución espacial de los diferentes tipos de cuerpos sedimentarios y ejerce una gran influencia sobre los modelos de edificación del margen. Se demuestra que cuando hay mayor aporte sedimentario se favorece la construcción de deltas de plataforma así como la edificación de los lóbulos de abanico. En este sentido, se menciona que cuando ocurre un mayor aporte de sedimento al área durante el Plioceno Superior terminal y Cuaternario Ínferior terminal tiene lugar un importante desarrollo de los lóbulos de abanico que queda reflejado en su elevado porcentaje de volumen respecto al total de cada la unidad sísmica y en su mayor tasa deposicional. Además, la tasa de aporte sedimentario transferida por los cañones submarinos controla la localización y magnitud de los depocentros sedimentarios, así como las migraciones laterales y longitudinales de los lóbulos de abanico como demuestra la fuerte correlación que presentan la tasa de aporte sedimentario de los lóbulos de abanico y su longitud. El aporte sedimentario influye también en los modelos de edificación de los lóbulos de abanico. Se establece que un mayor aporte sedimentario favorece la formación de lóbulos de abanico radiales con lóbulos canalizados mientras que un aporte reducido está relacionado con la formación de lóbulos abanico elongados simples. La tectónica representa el factor que condiciona la fisiografla del margen y de la cuenca, la formación de abanicos de capas y discordancias angulares, además de la localización y la actividad sedimentaria de los cañones submarinos que aprovechan zonas de debilidad controladas por la localización de las fallas. Además, el comportamiento tectónico del margen (levantamiento vs. subsidencia) controla la formación de distintos modelos de edificación, lo que queda-especialmente puesto de manifiesto en el Area de Motril. El margen del Bloque tectónico de Gualchos, sometido principalmente a procesos de levantamiento tectónico, presenta un predominio del modelo edificación abrupto subalimentado. Sin embargo, en el margen del Bloque tectónico de Guadalfeo, donde predominan los procesos de basculamiento del margen, se desarrollan los modelos de edificación suave agradante e intermedio progradante. La tectónica ejerce también una gran influencia sobre los modelos de lóbulo de abanico del Sistema Turbidítico del Guadalfeo. Así, la formación de lóbulos de abanico de alimentación múltiple tipo rampa (lóbulos G e Í) del «Sistema Oriental», está relacionada con la gran penetratividad de la deformación, el elevado gradiente fisiográfico y la creación de espacio de acomodación en la plataforma durante el Cuaternario Ínferior terminal y Cuaternario Superior en el Bloque de Gualchos. Por otro lado, los episodios de fuerte basculamiento del margen (ej. Plioceno Superior terminal) y el crecimiento de los anticlinales controla los procesos de inestabilidad sedimentaria que determinan la formación de grandes cuerpos de colada de derrubios como el Megadeslizamiento de Nerja.