Análisis neotectónico y sismotectónico en el sector centro-oriental de la cuenca del Tajo

      No obstante, y aún considerando que esta zona es una zona de baja sismicidad, presenta una ocurrencia de sismos notablemente superior a la de zonas adyacentes, evidenciando la presencia de una actividad neotectónica importante.

      En este trabajo se ha realizado un análisis conjunto de la actividad tectónica y sísmica en la Cuenca del Tajo y sus límites, para poder establecer de una forma global el origen de las deformaciones y sismicidad presente en esta zona.

      Para poder comparar y utilizar los resultados obtenidos con ambos tipos de metodologías, se ha integrado el análisis estructural geológico y el análisis sísmico, desarrollando y aplicando metodologías compatibles de análisis poblacional de fallas y de estudios de poblaciones de mecanismos focales de terremotos.

      Este proceso de compatibilización, nos permite establecer el estado de esfuerzos actual en zonas de baja sismicidad, en las que la ocurrencia y magnitud de los eventos no permiten realizar determinaciones individuales de mecanismos focales. De este modo se ha desarrollado una metodología de análisis poblacional de mecanismos focales, análoga a otras desarrolladas y utilizadas en el desarrollo del mapa sismotectónico de Francia.

      La principal diferencia de esta metodología con las desarrolladas hasta el momento, radica en la posibilidad de determinar, además de un tensor de esfuerzos medio para el conjunto de la población de mecanismos, la orientación del eje principal de esfuerzo máximo en la horizontal (σ_HMAX).

      De esta forma, esta metodología es muy útil en zonas de intraplaca en las que debido, tanto a la atenuación de los esfuerzos transmitidos desde los bordes de placa, como a la posible presencia de fenómenos de permutaciones de los ejes principales de esfuerzo, el conjunto de sismos no ajustan a un único tensor de esfuerzos, sino a varios que presentan una orientación de σ_HMAX común.

2.- Neotectónica
2.1.- Introducción y definición
2.2.- Disciplinas

3.- Campos de esfuerzos en la corteza superior
3.1.- Introducción
3.2.- Definición
3.3.- Fuerzas generadoras
3.3.1.- Fuerzas primarias
3.3.2.- Fuerzas secundarias
3.3.2.1.- Fuerzas inducidas por flexión
3.3.2.2.- Contrastes laterales de densidad y fuerzas de flotabilidad
3.3.2.3.- Contrastes laterales de resistencia
3.4.- Tipos de campos de esfuerzos
3.4.1.- Origen de las fuerzas que los generan
3.4.2.- Clasificación en función de la escala
3.4.3.- Clasificación en función del tiempo
3.5.- Evolución del campo de esfuerzos
3.6.- Determinación del campo de esfuerzos
3.6.1.- Campos de esfuerzos actuales
3.6.1.- Geofisica/Geodesia
3.6.2.- Geológicas/Geomorfológicas
3.6.2.- Campos de paleoesfuerzos
3.6.2.1.- Análisis meso y microestructural
3.6.2.2.- Análisis macroestructural

4.- Metodología
4.1.- Análisis estructural
4.1.1.- Análisis microestructural
4.1.1.1.- Análisis poblacional de fallas
4.1.1.1.1.- Desarrollo histórico
4.1.1.1.2.- Métodos
4.1.1.2.- Análisis microestructural en cantos
4.1.1.3.- Procedimiento de análisis microestructural
4.1.2.- Análisis mesoestructural
4.1.3.- Análisis regional
4.1.3.1.- Macroestructura
4.1.3.2.- Análisis de la deformación
4.2.- Análisis de la sismicidad
4.2.1.- Determinación de los parámetros de un sismo
4.2.1.1.- Sismicidad histórica
4.2.1.2.- Sismicidad instrumental
4.2.2.- Parámetros
4.2.2.1.- Distribución
4.2.2.2.- Magnitud
4.2.2.3.- Intensidad
4.2.2.4.- Mecanismos focales
4.2.2.4.1.- Selección de sismos
4.2.2.4.2.- Relocalización hipocentral
4.2.2.4.3.- Análsis poblacional de mecanismos focales
4.2.2.5.- Construcción de trayectorias de esfuerzo
4.3.- Paleosismicidad
4.3.1.- Procesos de licuefacción
4.3.2.- Licuefacción inducida por sismicidad (SIL)
4.3.3.- Morfologías de estructuras producidas por SIL
4.4.- Construcción de trayectorias de esfuerzo/deformación

5.- Introducción a la zona de estudio
5.1.- Localización
5.2.- Antecedentes

6.- Análisis Neotectónico
6.1.- Determinación del período neotectónico. Evolución del campo de esfuerzos
6.2.- Análisis estructural
6.2.1.- Análisis microestructural
6.2.2.- Análisis mesoestructural
6.2.3.-Análisis regional
6.2.3.1.- Macroestructura
6.2.3.2.- Análisis de elementos morfoestructurales
6.2.3.3.- Análisis de la deformación
6.2.3.4.- Trayectorias de esfuerzo / deformación

7.- Análisis sísmico
7.1.- Distribución de la sismicidad
7.1.1.- Distribución epicentral
7.1.2.- Distribución hipocentral
7.2.- Análisis de las intensidades
7.3.- Análisis de las magnitudes
7.4.- Determinación y análisis de mecanismos focales
7.4.1.- Elección de sismos
7.4.2.- Relocalización de sismos
7.4.3.- Análisis poblacional de mecanismos focales
7.5.- Construcción de trayectorias de esfuerzo

8.- Análisis de la paleosismicidad
8.1.- Características de la zona
8.2.- Análisis de las estructuras

9.- Discusión
9.1.- Discusión metodológica
9.1.1.- Determinación del carácter tectónico/atectónico
9.1.2.- Utilización conjunta de metodologías de análisis sísmico y estructural geológico
9.1.3.- Metodologías de análisis poblacional de mecanismos focales
9.2.- Origen de la deformación
9.3.- Estados de esfuerzo/deformación
9.3.1.- Estados de esfuerzo/deformación recientes
9.3.2.- Estados de esfuerzo/deformación actuales
9.4.- Origen de los estados de esfuerzo/deformación
9.4.1: Origen del estado de esfuerzo/deformación 1 (EED1)
9.4.2.- Origen del estado de esfuerzo/deformación 2 (EED2)
9.5.- Origen de la sismicidad. Determinación de fuentes sismogenéticas
9.6.- Evolución de la deformación
9.7.- Determinación del período neotectónico en la Cuenca del Tajo

10: Conclusiones

11.-Bibliografia

Anexo I Análisis de la validez del método de análisis poblacional ponderado de mecanismos focales (MAPPMEF)
Anexo II Resultados del análisis poblacional de fallas
Anexo III Listado de los parámetros de los sismos inventariados en la zona de estudio por el I.G.N.
Anexo IV Mapa de síntesis geológica

      – La integración y utilización conjunta de metodologías de análisis geológico y sísmico, nos permiten determinar las características y evolución del estado de esfuerzo/deformación en zonas de intraplaca de baja sismicidad. De esta forma, se reduce la incertidumbre propia de cada una de las dos metodologías. Además, cabe destacar, que el conocimiento de la evolución del estado de esfuerzo/deformación, es uno de los pasos fundamentales en la realización de un correcto análisis sismotectónico.

      – El análisis y determinación de las pautas regionales presentes, tanto en las estructuras, como en el tipo de deformación, pueden proporcionarnos información sobre el origen tectónico de las estructuras observadas en zonas estables, en las que la presencia de otro tipo de procesos de menor ámbito regional, puedan enmascarar el verdadero origen de las estructuras. Además, el contraste entre los resultados obtenidos del análisis estructural y del análisis sísmico, también puede proporcionarnos información sobre el origen de las deformaciones observadas.

      – El Método de Análisis Poblacional Ponderado de Mecanismos Focales de terremotos desarrollado en esta tesis, nos permite establecer análisis de conjuntos de mecanismos focales, en zonas en las que la ocurrencia y magnitud de los sismos no permitan aplicar otro tipo de metodologías. Con este método se obtienen buenos resultados, aunque los terremotos analizados presenten un número de polaridades por sismo muy reducido. Además este método nos permite establecer los datos iniciales de cálculo para la aplicación de otras metodologías de análisis poblacional de mecanismos focales de terremotos, como el Método de Determinación Simultánea del Tensor de Esfuerzos y de los Mecanismos Focales (Rivera, 1989; Rivera y Cisternas, 1990).

      
B) Conclusiones de campo

      – La homogeneidad de los resultados obtenidos en los diferentes análisis realizados (estructural y sísmico) en la Cuenca del Tajo, nos permite considerar que la mayor parte de las deformaciones observadas en materiales de edad cuaternaria y del Mioceno superior en esta zona, tienen un claro origen tectónico. No obstante, cabe destacar que la presencia de facies evaporíticas potencia la deformación. Los procesos de tipo halocinético que se desarrollan en estas facies, aumentan considerablemente el grado de deformación observado en los afloramientos que presentan un sustrato de este tipo.

      – Por lo tanto, podemos establecer que, en la Cuenca del Tajo, existe una actividad neotectónica clara. Esta actividad está definida por dos estados de esfuerzo/deformación. Uno de carácter regional, estado de esfuerzo/deformación 1 (EED1), inducido por el proceso de acercamiento entre las placas Africana y Euroasiática; con una dirección de σ_HMAX/e_HMAX según N135°E±10°; y caracterizado fundamentalmente por fallas direccionales y normales. El segundo estado de esfuerzo/deformación (EED2) es de carácter secundario, definido por una mayoría de fallas normales y normal-direccionales, presentando una dirección de σ_HMAX/e_HMAX según N45°E±10°; es decir ortogonal a la deducida para el EED1.

      – El estado de esfuerzo/deformación regional (EED1) ha sido constante desde el Mioceno medio, mientras que el EED2 ha funcionado desde, por lo menos el Mioceno superior hasta la actualidad. Por lo tanto, ambos estados de esfuerzo han actuado simultáneamente en la zona analizada desde, por lo menos, el Mioceno superior hasta la actualidad. No obstante, debemos resaltar que, aunque consideremos que el estado de esfuerzo/ deformación regional no ha variado a lo largo del tiempo, se han producido períodos de mayor actividad tectónica y sísmica. Estos períodos de mayor actividad, quedan bien reflejados en el registro geológico, tanto en la sedimentación, como en las estructuras observadas.

      – El estado de esfuerzo/deformación 1(EED1) deducido en la zona de la Cuenca del Tajo, mediante el análisis de mecanismos focales de terremotos y de poblaciones de fallas en materiales recientes, es análogo al deducido para toda el área de Europa occidental (Zoback et al., 1989; Müller et al., 1992). Este estado de esfuerzo/deformación está inducido directamente por el movimiento relativo entre las placas Africana y Euroasiática. No obstante, la Península Ibérica puede considerarse como una microplaca con movimientos relativamente independientes de las dos grandes placas entre las que se sitúa. Esta situación geodinámica, complica mucho la dinámica del límite entre las placas, pudiéndose producir estados de esfuerzos secundarios, inducidos directamente por el estado de esfuerzo/deformación regional (Philip y Cisternas, 1985; Doblas et al., 1991; Rebaï et al., 1992; Vegas, 1992; Medina, 1995).

      – Dada la simultaneidad de ambos estados de esfuerzo/deformación (EED1 y EED2), tanto en el tiempo, como en el espacio; así como la relación angular ortogonal que presentan las orientaciones de σ_HMAX/e_HMAX de ambos estados de esfuerzo/deformación; consideramos que el EED2, es el resultado de la permutación de los ejes principales de esfuerzo/deformación del EED1. Es decir, que el estado de esfuerzo/deformación 2, es el resultado de la dinámica de la deformación inducida en la zona de la Cuenca del Tajo por el estado de esfuerzo/deformación regional (EED1).

      – La permutación de los ejes principales de esfuerzo/deformación que da lugar al estado de esfuerzo/deformación secundario (EED2) , parece estar condicionada por la presencia de una flexura positiva del basamento (Van Wees, 1993; Van Wees et al., 1996) deducida a partir de datos geofísicos (Querol, 1989). El eje de esta estructura, se sitúa en la zona comprendida entre los ríos Tajuña y Tajo, presentando una orientación según NE-SO.

      – La actuación del campo de esfuerzo/deformación regional (EED1) sobre esta estructura, induciría un campo de esfuerzo/deformación secundario, de carácter extensional, con una dirección de extensión según NO-SE; es decir, subparalela a la orientación de máximo acortamiento horizontal definida para el estado de esfuerzo/deformación regional (EED1). Esta hipótesis, queda corroborada por:
• la distribución tan heterogénea de la sismicidad en la cuenca, y su aparente relación con la estructura flexurada
• la actuación simultanea de ambos estados de esfuerzo/deformación en la zona.
• el carácter netamente normal de los mecanismo focales de los sismos que se asimilan al EED2, frente a los de carácter inverso o direccional que definen el EED1.
• los valores de profundidad y magnitud de los sismos: los que se asimilan al EED1, tienden a ser de mayor magnitud y profundidad que los que se ajustan al EED2.

      – De este modo, podemos considerar la presencia de compresión y extensión simultáneas según NO-SE durante el período neotectónico en la Cuenca del Tajo.

      – La distribución tan heterogénea de la sismicidad en la zona de la Cuenca del Tajo, también nos permite determinar dos fuentes sismogenéticas claras: la flexura de basamento en el centro de la cuenca, y el sistema de fallas que conforman la falla del Borde Sur del Sistema Central.