Estudio de la Litosfera en el Margen noroccidental de la Península Ibérica: Cuenca Interior de Galicia-Macizo Ibérico

Trabajo de Investigación – Departamento de Geofísica y Meteorología – Universidad Complutense de Madrid Director: Diego Córdoba Barba
Senén Sandoval Castaño	Opción B	2000

RESUMEN
El trabajo de investigación que aquí se presenta se encuadra en una serie de proyectos realizados en los últimos años, dirigidos a estudiar la evolución del Margen Ibérico Atlántico desde la etapa de apertura oceánica, hasta su estado actual, así como las características estructurales de la transición de la Litosfera oceánica a la continental en el NO de la Península Ibérica. En la extremo noroccidental de la Península Ibérica han sido llevados a cabo diversos estudios de perfiles sísmicos profundos en los años ochenta y noventa que han proporcionado un cono-cimiento detallado de la estructura sismotectónica de la litosfera. Este trabajo está centrado en el estudio de la transición entre el dominio oceánico y el continental, que es de vital importancia para una correcta interpretación de los procesos tectónicos que tuvieron lugar en este margen. Asimismo, se pretende determinar por primera vez para el margen, la variación Norte-Sur de la estructura de la Litosfera mediante el modelado de dos perfiles paralelos en dirección Este-Oeste, los cuales atraviesan unidades tan importantes del margen como son el Banco de Galicia y la Cuenca Interior de Galicia, asociados a procesos de compresión y extensión en el margen y que han sido objeto de intensos estudios geofísicos. Para el caso del Banco de Galicia, este es el primer estudio desde el punto de vista de la reflexión sísmica de gran ángulo, lo cual permitirá conocer su estructura más profunda. La presencia de esta variación Norte-Sur es muy importante puesto que está íntimamente relacionado con los procesos de formación de la Cuenca Interior de Galicia y con los procesos de apertura del océano Atlántico y permitirán aclarar ciertos aspectos acerca del rift que la produjeron. Durante los meses de Julio y Agosto de 1997, la Universidad Complutense de Madrid (UCM), el Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Aimera (CSIC-Barcelona), el Instituto Geográfico Nacional (IGN) y el Departamento de Geofísica de la Rice University (Houston) llevaron a cabo un amplio programa de sísmica multicanal en las costas de Galicia y en el Margen Continental: Banco de Galicia y Llanura Abisal Ibérica. En este proyecto se utilizó el B/O M. Ewing, con el que se realizaron 4000 km de perfiles de sísmica multicanal (MCS). Los disparos de aire comprimido generados en el B/O M. Ewing se registraron, simultáneamente, en un cable de hidrófonos de 4000 m de longitud, 55 sismómetros de fondo oceánico (OBS) de tres componentes, en su mayor parte, y en hidrófonos de fondo oceánico (OBH). En tierra se desplegaron 40 estaciones sísmicas portátiles en Galicia y norte de Portugal. Las estaciones de tierra fueron operadas por equipos de la UCM, ICT-CSIC e IGN. Esas estaciones registraron, en modo continuo, los disparos de aire comprimido y la sismicidad local durante un período de un mes. La mayor parte de las líneas fueron registradas por los equipos de tierra en una sola componente, lo que permitirá estudiar el comportamiento de las ondas compresionales (ondas P) para esta zona. Para la realización de este trabajo se han analizado un total de 3652 disparos que han proporcionado alrededor de 36000 sismogramas, dando lugar a unos ensamblajes de gran densidad. Gracias a esta gran cantidad de datos se ha podido realizar un modelado de la litosfera con un alto grado de detalle debido a la excelente cobertura disponible. Objetivos El objetivo global de este trabajo es estudiar la estructura de la litosfera en la zona de transición océano continente. En concreto, el principal objetivo es analizar la variación en profundidad de las diferentes capas que forman la corteza y a su vez comparar esta evolución en dos perfiles paralelos de dirección Este-Oeste dentro de la Cuenca Interior de Galicia, lo cual aportará información sobre los procesos de apertura de esta cuenca. Asimismo se pretende obtener mas información que permita confirmar la presencia del reflector litosférico localizado durante el proyecto IAM. Los resultados simicos se complementan con un estudio gravimétrico del modelo obtenido con los datos de sísmica de gran ángulo mediante la transformación de las velocidades obtenidas para las ondas P en valores de densidad. También se pretende la determinación del carácter sísmico del Moho, desde el Macizo Ibérico hasta el Banco de Galicia. La realización de este trabajo ha permitido, por primera vez, modelizar la variación de la litosfera en una amplia región que cubre desde la corteza continental del NO de la Península Ibérica hasta el Banco de Galicia.
ABSTRACT
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ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN 5 2. TECTÓNICA DEL MARGEN NOROCCIDENTAL DE LA PENÍNSULA IBÉRICA …9 2.1. Introducción 9 2.2. El margen noroccidental de la Península Ibérica 12 2.3. Evolución geodinámica 16 3. ADQUISICIÓN DE DATOS 19 3.1. Metodología de la adquisición de datos 19 3.2. Parte marina 23 3.3. Parte terrestre 24 4. PROCESADO DE DATOS 27 4.1. Introducción 27 4.2. Representación de los datos 27 4.3. Técnicas de representación 28 4.4. Representación en formato de imagen 29 4.5. Filtros de frecuencias 31 4.6. Procesado multitraza 31 4.7 Interpretación y modelado de datos de sísmica de reflexión y sísmica de gran ángulo 32 5. PERFILES SÍSMICOS DE GRAN ÁNGULO: CORRELACIONES 35 5.1. Descripción de las correlaciones 35 5.2. Filtrado de datos 35 5.3. Línea 1 38 5.4. Línea 17 52 6. MODELOS DE LITOSFERA 60 6.1. Introducción 60 6.2. Modelo de velocidades para la Línea 1 60 6.3. Modelo gravimétrico para la Línea 1 77 6.4. Modelo de velocidades para la línea 17 80 6.5. Modelo gravimétrico para la Línea 17 92 7. CONCLUSIONES Y COMENTARIOS 97 8. BIBLIOGRAFÍA 101
CONCLUSIONES
En este trabajo se ha analizado un amplio conjunto de datos de perfiles sísmicos profundos adquiridos en varios proyectos de investigación, los cuales han sido desarrollados, en las décadas de los ochenta y noventa, en el noroeste de la Península Ibérica y su margen continental. La realización del proyecto ESIGAL, en 1997, ha proporcionado un conjunto de nuevos datos: perfiles de sísmica de reflexión vertical y de refracción/reflexión de gran ángulo, que junto con los datos que ya existían en esta zona del Margen Occidental Ibérico y del Macizo Ibérico, a partir de la realización del proyecto IAM en 1993 y de perfiles de refracción llevados a cabo en el proyecto ILIHA (1989) y otros realizados en Galicia, en 1982, han permitido aumentar el conocimiento de la estructura de la litosfera en esta región. Se han analizado más de 36000 sismogramas obtenidos a partir de disparos de aire comprimido y con ellos se ha calculado un modelo de velocidades de propagación de las ondas P en el área de estudio. A continuación se presentan los principales resultados obtenidos para la estructura litosférica a lo largo de dos líneas Este-Oeste que coinciden con las líneas 1 y 17 del proyecto ESIGAL. Los espesores de las cuencas sedimentarias tienen valores medios comprendidos entre 1 y 3 km para la Cuenca Interior de Galicia. De acuerdo con los resultados obtenidos por otros autores (Murillas, 1990 y Carbonell, 1997) dentro de las cuencas sedimentarias, aparecen diferentes formaciones con distinta reflectividad, que han sido relaciona-dos con sedimentos que se depositaron en las diferentes etapas de la apertura oceánica. Los datos de reflexión vertical de la línea IAM11 analizados permiten comprobar la presencia de bloques de basamento basculados y fracturados. Estos bloques están limitados en la mayoría de los casos por fallas asociadas a los diferentes procesos extensivos que dieron lugar a la apertura del margen. También se observan en los datos de reflexión vertical fuertes reflexiones a mayor profundidad (7-8 s TWT) que podrían estar asociadas con discontinuidades en la corteza media-inferior. La corteza se puede dividir en tres capas principales: corteza superior (velocidades para las ondas P de 5.7-6.2 km/s), corteza media (velocidades de ondas P de 6.3-6.6 km/s) y corteza inferior (velocidades de ondas P de 6.8-7.0 km/s). En el caso de la corteza superior, se ha identificado una discontinuidad que se corresponde con resultados obtenidos anteriormente en el Macizo Ibérico a partir del proyecto ILIHA (ILIHA DSS Group, 1993) que divide en dos esta parte de la corteza. La capa más superficial tiene un espesor de 5 km bajo el Macizo Ibérico y una velocidad de las ondas P que varía entre 5.7 y 5.9 km/s. Esta primera capa tiende a desaparecer en las proximidades de la costa en los dos perfiles estudiados en este trabajo. Para el caso de la capa inferior ha obtienido un espesor de 7 km bajo el Macizo Ibérico y una velocidad de las ondas P entre 6.0 y 6.2 km/s. En el manto superior, las ondas P se propagan con una velocidad de 8.2 km/s en la Línea 1, valor que disminuyen hacia el Norte (Línea 17) donde se ha determinado un valor de 8.1 km/s, a su vez, también se pro-duce una disminución de esta velocidad en ambos perfiles mar adentro, encontrándose un valor en ambos casos de 7.9 km/s. La profundidad de la base de la corteza es muy variable en la zona estudiada, obteniéndose valores de 31.5 km bajo el Macizo Ibérico y 9 km al oeste del Banco de Galicia, en la llanura abisal. En la Línea 17, el adelgazamiento de la corteza es máximo a escasos kilómetros de la costa mar adentro, obteniéndose valores de adelgazamiento próximos a los 10 km, en sólo 50 km de extensión horizontal. En los dos perfiles estudiados de observa una disminución importante del grosor de la corteza bajo la Cuenca Interior de Galicia y a continuación, un leve engrosamiento cercano a los 4 km para la Línea 1 y de 3 km para la Línea 17, donde se sitúa el Banco de Galicia. La discontinuidad de Mohorovicic alcanza un valor de 20 km de profundidad bajo el Banco de Galicia, confirmando de este modo el carácter continental adelgazado de la corteza en esta zona. Las características de las amplitudes de las ondas PMP y Pn indican que ésta es una discontinuidad de primer orden, de acuerdo con los resultados obtenidos en el Macizo Ibérico por Téllez y otros (1996) y Córdoba y otros (1987). Se ha sugerido la presencia de un reflector emplazado a una profundidad de 68 km en la zona de la Cuenca Interior de Galicia, el cual corresponde con los resultados obtenidos por otros autores en la parte continental (ILIHA DSS Group, 1993). El análisis gravimétrico llevado a cabo en ambos perfiles está de acuerdo con los modelos obtenidos a partir de la interpretación de los datos sísmicos. La utilización de diversas bandas-promedio en el análisis 2-D de datos gravimétricos ha demostrado ser una herramienta útil a la hora de discriminar los efectos producidos por estructuras locales frente a aquellos que tienen un carácter más regional. Los valores de densidad obtenidos para las diferentes capas, a partir de la relación empírica velocidad-densidad de Ludwig y otros (1970) se separan mínimamente del valor teórico predicho por dicha relación. El mejor ajuste se produce en las capas más profundas (corteza media, corteza inferior y manto superior) mientras que las mayores diferencias aparecen en los valores correspondientes a los sedimentos. Esta discrepancia se explica teniendo en cuenta el alto grado de heterogeneidad que muestran éstas capas superficiales.