Estudi estructural de l'enllaç entre la Serralada Ibèrica i la Serralada Costanera Catalana

Abstract

[cat] L'objectiu d'aquest treball és l'estudi de l'estructura i de l'evolució tectònica durant el Terciari d'un sector del nordeste d'Ibèria que comprèn part de les tres unitats tectòniques principals que s'hi han diferenciat clàssicament: la Serralada Ibèrica, la Serralada Costanera Catalana i la Conca de l'Ebre. Més concretament, els objectius del treball poden resumir-se en els punts següents: (1) Estudi de les macrostructures formades durant la compressió alpina, diferenciació de les diverses direccions produïdes i establiment de les relacions temporals i espacials entre elles. (2) Estudi de les macrostructures formades durant la distensió neògena i de les seves variacions espacials. (3) Establiment, a partir dels resultats anteriors, de quina ha estat la cinemàtica de les macrostructures que es van formar i que van actuar durant els dos processos anteriors, compressiu i distensiu. (4) Discutir el o els models dinàmics que es puguin deduir a partir de les conclusions dels apartats anteriors. (5) Estudi de la fracturació a l'escala de l'aflorament -mesostructures fràgils-, de l'evolució que se'n dedueixi discussió de les relacions pntre les macrostructures -compressives i distensives- i les mesostructures. A) Macrostructures formades durant la compressió: A la Serralada Costanera Catalana predominen grans falles de sòcol, d'escala pluriquilomètrica, orientades entre N 070 E al nord i N 030 E al sud. Aquestes falles es disposen esgraonades dextralment. La deformació més important es localitza en bandes estretes al llarg d'aquestes falles i afecta el sòcol hercinià i la cobertora mesozoica. Entre aquestes bandes es troben àrees més extenses i menys deformades. Les faixes de sòcol han sofert un moviment direccional sinistre dominant que, sobretot en les falles d'orientació més pròxima a N 070 E, ha anat acompanyat per una convergència entre els dos llavis de la falla. A la serralada Ibèrica dominen grans falIes de sòcol d'escala pluriquilomètrica d'orientació aproximadament NW-SE. Aquesta directriu és, també, la dominant a la cobertora mesozoica, on es manifesta per plecs i encavalcaments. Hi ha altres directrius minoritàries més pròximes a direccions N-S i E-W. El moviment de les faIles de sòcol té components vertical invers i direccional dextre. La Zona d'Enllaç es caracteritza per un feix frontal (septentrional) d'encavalcaments que s'estén des de Portalrubio (a l'oest) fins a Vandellós (a l'est). Aquest feix posa en contacte la Zona d'Enllaç amb la Serralada Ibèrica, la Conca de l'Ebre i la Serralada Costanera Catalana. Els encavalcaments en superficie afecten només la cobertora mesozoica; el sòcol hercinià no hi aflora. La geometria en planta del feix d'encavalcaments mostra dues virgacions, on les estructures orenen una orientació NE-SW, que se situen damunt les falles de sòcol NE-SW. En secció formen un sistema d'encavalcaments imbricats, amb fletxes pluriquilomètriques (10 Km com a màxim). La deformació de la cobertora minva del nord cap al sud, passant a una àrea subtabular. Al sud del feix d'encavalcaments també s'hi han format plecs d'orientació NW-SE a la cobertora. Les relacions espacials entre aquestes tres unitats i les seves estructures dominants mostren que (1) les virgacions del feix d'encavalcaments estan clarament relacionades amb les falles de sòcol NE-SW sinistres de la Serralada Costanera Catalana, i en són conseqüència; (2) les interferències entre les estructures NW-SE de la Serralada Ibèrica i les E-W de la Zona d'Enllaç mostren que part dels plecs NW-SE són anteriors a les estructures E-W i, posteriorment, ambdues direccions d'estructures es van desenvolupar simultàniament; (3) cal, doncs, una simultaneïtat, almenys parcial, en l'actuació de les tres direccions d'estructures. Les edats de les deformacions compressives que es dedueixen de les relacions d'aquestes amb els materials terciaris indiquen que (1) a la Serralada Costanera Catalana es va produir des de l'Ilerdià-Cuisià (Eocè inferior) fins a l'Oligocè mitjà, com a minim, va haver-hi una migració de l'inici de la deformació des del NE cap al SW; (2) Al sector de Ja Serralada Ibèrica estudiat i a la Zona d'Enllaç l'edat de l'inici de la deformació és imprecís. Les deformacions més antigues identificades són d'edat oligocena inferior i s'estenen fins a l'Oligocè terminal: (3) en alguns llocs de la Serralada Ibèrica (als voltants de Daroca), el moviment dextre invers de les falles de sòcol NW-SE va continuar durant l'Aragonià: (4) s'observa, doncs, novament, la simultaneïtat en la deformació compressiva a les tres graris unitats estructurals de la regió estudiada. B) Macrostructures distensives Es van desenvolupar posteriorment a les macrostructures compressives i, en bona part, van reaprofitar les falles preexistents, Que van jugar amb moviments normals dominants, formant tot un seguit de fosses litorals (NE-SW) Que s'estenen al llarg de tota la regió estudiada i es continuen fora d'ella. A l'extrem sud de la regió estudiada (a l'Àrea Meridional) es va produir una extensió de la cobertora mesozoica per falles d'escala hectomètrica a quilomètrica, sense que s'hi formessin fosses similars a les litorals. Les edats de les deformacions que es dedueixen en funció dels materials que rebleixen les fosses i cubetes neògenes i de les seves relacions amb les macrostructures distensives indiquen que tant les fosses litorals com les cubetes de l'Àrea Meridional es formaren a partir del Miocè inferior (Burdigalià inferior o Aragonià inferior). C) Hesostructures A partir de l'estudi de les mesostructures fràgils (estilòlits, esquerdes de tensió i, principalment, falles) s'obtenen diverses solucions que es poden agrupar de la manera següent: 1) Tensors d'esforços amb sigma-1 i sigma-3 subhoritzontals i valors de R= sigma(2)-sigma(3)/sigma(1)-sigma(3) molt variats. Se'n dedueixen un màxim de dos a cada estació, dels quals un a partir d'una majoria de dades i l'altre només a partir d'una minoria. Els eixos sigma-1 de les dues solucions solen formar un angle proper als 90° i majoritàriament s'orienten al voltant de les direccions NE-SW i NW-SE. 2) Tensors d'esforços amb sigma-1 subvertical. L'eix sigma-3 s'orienta o NW-SE o NE-SW; els valors de R són molt variats i sovint pròxims a 0. 3) A les estacions on s'ha calculat simultàniament tensors amb sigma-1 vertical i horizontal, l'orientació de sigma-3 horitzontal de la solució majoritària amb sigma-1 horitzontal i de la solució amb sigma-1 vertical coincidexen la gran majoria de les vegades. 4) Els tensors amb sigma-1 horitzontal orientat NW-SE només s'han deduït a estacions fetes en materials mesozoics. 5) Els tensors amb sigma-1 horitzontal orientat entre N-S I NE-SW i els tensors amb sigma-1 vertical també s'han deduït a estacions fetes en materials neògens. D) Relacions entre les macrostructures i les mesostructures Les mesostructures formades, tant durant la compressió com durant la distensió, ho fan com a conseqüència de les perturbacions produïdes en el camp d'esforços regional per les macrostructres; no són, doncs, conseqüència directa d'una successió en el temps de diferents camps d'esforços regionals homogenis. E) Evolució de la deformació Tant les macrostructures compressives com les distensives de la regió estudiada poden ser explicades per les variacions produïdes per un mateix mecanisme a escala del nordest d'Ibèria: una col .lisió aproximadament N-S (al voltant de N 010 E) entre Àfrica i Euràsia. Les possibilitats de variacions en la intensitat de l'esforç màxim horitzontal creat a l'interior d'Ibèria com a conseqüència de la col.lisió (amb sigma-1 o sigma-2 orientats al voltant de N 010 E) poden explicar: 1) els moviments direccionals o inversos soferts per les grans falles durant la compressió; 2) els moviments predominantment normals que tingueren durant la distensió; 3) el pas d'un tipus de moviment a l'altre i, per tant, el pas de la compressió a la distensió; 4) les variacions espacials í temporals en els moviments de les falles principals.

[eng] This Thesis deals with the structure and the tectonic evolution during Tertiary or an area comprising the Catalan Coastal Range and the north-eastern most part of the Iberian range, south of the Ebro Basin. It has been carried out taking into account not only the several major structures but also their relations to small-scale structures as analysed in 140 outcrops. There are three main directions of structures within the studied region: NE-SW in the Catalan Coastal Range, NW-SE in the Iberian Range and approximately E-W in the Linking Zone between the former units. In all this area a Hercynian basement exist, unconformably overlain by a mesozoic cover -mainly carbonatic and Paleogene and Neogene siliciclastic rocks. During the Paleogene compressive tectonics in the two former units the dominant structures were basement strike-slip convergent faults, dextral in the NW-SE faults and sinistral in the KE-SW ones. In the Mesozoic cover folding and faulting had similar orientations, but are more developed in the Iberian Range. In the Linking Zone an array or E-W thrusts and raids developed which thrusted on the Iberian Range, the Ebro Basin and the Catalan Coastal Range. Two virgation of this array -structures taking a more NE-SW orientation- show the influence of the contemporary sinistral movement of the NE-SW faults. Compressive deformation began in the Lower Eocene in the Catalan Coastal Range and, at least, in the Lower Oligocene in the Iberian Range and in the Linking Zone. It lasted until the uppermost Oligocene or the lowermost Miocene. From lower Miocene extension have taken place: NE-SW and SW-SE major basement faults became normal faults, giving rise to the formation or rifts superimposed to the compressional former units: the tectonic inversion was very important. Extension didn't start simultaneously all over the studied area; during lower Miocene. When coastal rifts developed, dextral slip still took place into a NW-SE basement fault in the Iberian Range. From the analysis of brittle small-scale structures three types of stress tensors can be deduced: two of them have sigma-1 horizontal and oriented NE-SW and SW-SE respectively. The third one have sigma-1 vertical and sigma-3 SW-SE. Theses small-scale structures were formed in a perturbed local stress-field due to the influence of the geometry and cinematics of major structures, both in time and space, and not the direct result of one or several large-scale geotectonic process. Taking into account the geometry and cinematics or major structures, a near N-S direction of compression is deduced during Paleogene compression, logically caused by Africa-Iberia-Europe collision: a near E-W extension during Neogene is deduced from extensional major structures. Variations in the magnitude or stresses produced by that collision could explain the formation and succession or both Paleogene compressional and Neogene extensional major structures, which had originated within the framework or the same large-scale geotectonic process.