GEOLOGÍA DEL MARGEN Y CUENCA DEL MAR DE ALBORÁN DURANTE EL PLIO-CUATERNARIO
GEOLOGÍA DEL MARGEN Y CUENCA DEL MAR DE ALBORÁN DURANTE EL PLIO-CUATERNARIO: SEDIMENTACIÓN Y TECTÓNICA | Resumen de la memoria presentada por Fernando Perez Belzuz para la obtención del titulo de Doctor en Ciencias Geológicas por la Universidad de Barcelona, bajo la dirección de la Drª. Belén Alonso Martínez, del Departamento. de Geología Marina del Instituto de Ciencias del Mar de Barcelona (CSIC.). Presentada el día 20 de Diciembre de 1999 y premiada con la nota de Sobresaliente "Cum Laude". Pérez-Belzuz, F., B. Alonso and G. Ercilla (1997).History of mud-diapirism and trigger mechanism in the western Alboran Sea. Tectonophysics, 282, 399-422 |  Introducción La región de estudio, que comprende el Margen Septentrional y Cuenca del Mar de Alborán (17.550 km2), presenta una fisiografía compleja caracterizada por un margen estrecho y el desarrollo de cuencas sedimentarias interrumpidas por altos morfológicos de origen volcánico, tectónico o diapírico. La presente memoria pretende definir los principales rasgos de su arquitectura estratigráfica definiendo las secuencias sísmicas desarrolladas durante el Plio-Cuaternario. Por otra parte, el estudio detallado de un área específica de esta región del Mar de Alborán (Area de Motril, 6.250 km2) sobre la arquitectura estratigráfica, la tectónica y la cuantificación del aporte sedimentario tiene los siguientes objetivos: 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 geometría de los elementos arquitectónicos y el aporte sedimentario, c) caracterizar 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 con el fin de establecer la evolución geológica así como de los factores que han controlado dicha evolución durante el Plioceno y el Cuaternario. Metodología La elaboración de la presente Tesis Doctoral se ha basado principalmente en la interpretación de un total de 9.200 km de datos sísmicos y batimétricos así como en el estudio de 17 testigos de sedimento. Este conjunto de datos han sido obtenidos en ocho campañas geofísicas realizadas en el Mar de Alborán desde 1975 al 1998. Los equipos acústicos utilizados pueden agruparse en dos grandes grupos: equipos de sísmica y sondas multihaz. Los equipos de sísmica empleados se agrupan en equipos de muy alta resolución (Sistema TOPAS), equipos de alta resolución (cañones de aire, "geopulse", "sparker") y equipos de alta penetración (multicanal). El Sistema TOPAS representa una herramienta geofísica puntera disponible en España sólo desde 1991 cuando fue instalada a borde del B.I.O. Hespérides. Este sistema utiliza el efecto paramétrico de interferencia entre dos frentes de ondas emitidos simultáneamente en un medio de propagación no lineal como es el agua, permitiendo obtener un equilibrio óptimo entre la penetración y la resolución tanto vertical como horizontal. El sistema de sonda multihaz (Sistema EM-12) permite la elaboración de mosaicos batimétricos de muy alta resolución (precisión de 0,25% la profundidad). Esta ecosonda, que opera con una frecuencia máxima de 13 KHz y una potencia de 12 kw, emite un haz de 81 rayos independientes con un ángulo de apertura máximo de 120º de lo que resulta una amplitud de barrido que puede llegar a ser de 3,5 veces la profundidad. Resultados 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 Inferior) 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 Inferior 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 características 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 (Pl1: Inferior, Pl2: Superior basal, y Pl3: Superior Terminal) y del Cuaternario (Ct1: Inferior 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 Pll se corresponde con la secuencia sísmica 1, las unidades sísmicas Pl2 y Pl3 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 (N010E-N025E, 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 características 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: distensión de carácter radial en el Plioceno Inferior que cambia durante el Plioceno Superior y Cuaternario a un régimen compresivo caracterizado con un máximo compresivo de orientación variable 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 Inferior terminal (544 km3/M.A.). En cambio, los mínimos se producen en el Plioceno Superior basal (471 km3/M.A.), el Cuaternario Inferior 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 Inferior, 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 I. El "Sistema Occidental", alimentado por los cañones Oriental y Occidental, se desarrolla desde el Plioceno Inferior 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 categorías 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 geometría 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 Inferior terminal (195 km3/M.A.). En cambio los mínimos se producen en el Plioceno Superior basal (110 km3/M.A.), en el Cuaternario Inferior 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 I, 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 fisiografía 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 desarrollados en el Sistema Turbidítico del Guadalfeo y definidos según criterios cualitativos y cuantitativos 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 Inferior y el Plioceno Superior-Cuaternario. Durante el Plioceno Inferior 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 Béticas. 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 Inferior caracterizado por el notable desarrollo de los cuerpos de relleno de cañón. Durante el Plioceno Superior y el Cuaternario se instala un nuevo campo de esfuerzos compresivo (s1=N-S a NW-SE). El margen durante el Plioceno Superior y el Cuaternario Inferior 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 ya que 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 Inferior. 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 el Plioceno Superior (325 ms), en el Cuaternario Inferior (275 ms) y en el Cuaternario Superior (295 ms) en contraste con los valores del Plioceno Inferior (750 ms). Durante el Plioceno Superior y el Cuaternario se produce la actividad sedimentaria del Sistema Turbidítico del Guadalfeo que determina la formación del Complejo Turbidítico Superior caracterizado por el importante desarrollo de los 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 o la colmatación de los cañones submarinos. El aporte sedimentario 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 Inferior 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 fisiografía 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 I) 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 Inferior 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. | 
licencia de Creative Commons. Dept. de Geología Marina (Institut de Ciencies del Mar -CSIC) Barcelona |
|
