Variaciones longitudinales en la estructura de la zona axial pirenaica: aportaciones de la fábrica magnética, el paleomagnetismo, la paleotermometría y la modelización analógica
- Autores: Esther Izquierdo Llavall
- Directores de la Tesis: Antonio María Casas Sáinz (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2014
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Josep Anton Muñoz i de la Fuente (presid.), Joseph Martinod (secret.), Massimo Mattei (voc.)
- Materias:
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- Resumen
La Zona Axial Pirenaica está formada por un apilamiento antiformal de cabalgamientos alpinos de zócalo que muestra una variación longitudinal clara, marcada por la reducción hacia el Oeste en el relieve estructural y el acortamiento total asociados al sistema de cabalgamientos. La variación lateral de este sistema de cabalgamientos está probablemente relacionada con la existencia de terminaciones laterales de láminas, relevos entre cabalgamientos y variaciones longitudinales en el desplazamiento acumulado por las estructuras. Estos cambios estructurales están normalmente relacionados con rotaciones de eje vertical cuya magnitud puede cuantificarse mediante la aplicación de métodos paleomagnéticos. Sobre el sistema de cabalgamientos de la Zona Axial se desarrolla una foliación de edad alpina que se distribuye de forma heterogénea a lo largo del Pirineo y afecta parcialmente a las unidades de la Zona Surpirenaica y la Zona Axial. En la Zona Axial, la foliación alpina afecta a materiales con una estructura generalmente compleja, que es parcialmente heredada de las etapas de deformación varisca (Carbonífero superior), y en los que en muchas ocasiones resulta difícil discernir entre las estructuras (pliegues, foliación y cabalgamientos) asociadas a cada una de las grandes etapas de deformación. En este aspecto, el estudio estructural de la cobertera discordante sobre el basamento puede aportar información para el estudio de las características de la deformación alpina y su prolongación en el basamento. Por otro lado, el estudio de rocas ígneas contemporáneas con la deformación varisca, que por lo general son resistentes a deformaciones dúctiles posteriores, permite evaluar las condiciones de la deformación varisca dominantes durante el emplazamiento del magma y analizar sus relaciones direccionales con las deformaciones posteriores.
La presente tesis tiene como principal objetivo caracterizar la deformación alpina que afecta a los sectores occidental y central de la Zona Axial y parte septentrional de la cuenca de Jaca desde el punto de vista de la deformación interna (desarrollo de foliación) y de la geometría de las láminas de zócalo. Con este objetivo, planteamos un estudio estructural integrado que engloba datos de análisis estructural, fábricas magnéticas, paleotermometría (inclusiones fluidas, reflectancia de la vitrinita y mineralogía de arcillas), paleomagnetismo y, en última instancia, modelos analógicos de escala litosférica. Han sido estudiados dos sectores principales: el sector occidental de la Zona Axial y zona septentrional de la cuenca de Jaca y el sector sur de la Zona Axial Central.
El capítulo de la tesis dedicado al sector occidental engloba: (i) el estudio estructural y de fábricas magnéticas del plutón de Eaux-Chaudes (301±9 Ma) y de las unidades devónicas encajantes, con objeto de definir las características de la deformación varisca en el sector noroccidental de la Zona Axial, (ii) el estudio estructural y paleotermométrico del dominio de foliación alpina que afecta a la parte occidental de la Zona Axial y margen Norte de la cuenca de Jaca y (iii) el análisis paleomagnético de las Sierras Interiores, de cara a definir rotaciones de eje vertical y caracterizar las variaciones longitudinales en las láminas de zócalo que forman el margen occidental de la Zona Axial.
El capítulo dedicado al sector central de la Zona Axial incluye: (i) el estudio estructural y de fábricas magnéticas de la cobertera estefaniense y triásica discordante sobre el Paleozoico varisco, con objeto de analizar la distribución y el grado de deformación interna alpina que afecta al basamento infrayacente y (ii) el análisis paleomagnético de las unidades estefanienses y triásicas, de cara a cuantificar las rotaciones de eje vertical asociadas a las diferentes láminas de zócalo que afloran en este sector de la Zona Axial (Nogueres, Bielsa y Orri) y evaluar su cinemática y geometría.
El estudio de fábricas magnéticas del plutón de Eaux-Chaudes revela la presencia de lineaciones magnéticas que son predominantemente horizontales, con dirección aproximada E-W, y que en la parte central de la intrusión son perpendiculares a la dirección de los contactos petrográficos y los márgenes de la intrusión. La estructura interna del plutón de Eaux-Chaudes ha sido interpretada en términos de emplazamiento bajo una dirección de estiramiento E-W, subparalela a la lineación magnética dominante en la intrusión, y una dirección de acortamiento N-S, perpendicular a la dirección preferente de la foliación magnética. Estas condiciones tectónicas son compatibles con la orientación de la foliación dominante en las unidades devono-carboníferas encajantes, que tiene una dirección aproximada ENE-WSW, es subvertical y describe una trayectoria que se adapta a la geometría de los márgenes del plutón. Considerando el conjunto de datos estructurales, la foliación dominante en el basamento del margen Norte de la Zona Axial occidental puede interpretarse como una petrofábrica de origen varisco.
El margen Sur de la Zona Axial occidental y margen Norte de la Zona Surpirenaica están afectados por una foliación de edad alpina con dirección ESE-WNW y buzamientos variables hacia el Norte. La foliación es paralela a los planos axiales de pliegues, aunque localmente se han reconocido foliaciones tempranas asociadas a un acortamiento paralelo a las capas. El frente de la foliación (superficie que separa unidades con foliación tectónica de unidades sin foliación) es, en la parte central y occidental de la cuenca turbidítica de Jaca, oblicuo a los contactos estratigráficos y a la orientación general de las estructuras alpinas y existe un fuerte control térmico en la posición del mismo: los análisis de paleotermometría revelan cambios bruscos en la madurez de la materia orgánica y la mineralogía de arcillas para muestras situadas al Norte y Sur del frente de foliación, y permiten inferir que el desarrollo de foliación tectónica incipiente se produce, en las capas más lutíticas del relleno turbidítico de la cuenca, a temperaturas mínimas de 140-160ºC.
El estudio paleomagnético de las Sierras Interiores, en la culminación frontal (forelimb) del anticlinal de bloque superior asociado al emplazamiento de la lámina de zócalo de Gavarnie, indica la presencia de dos remagnetizaciones adquiridas en diferentes etapas de deformación. La remagnetización más temprana presenta polaridades normales e inversas y es anterior al emplazamiento de láminas de zócalo; la remagnetización más tardía tiene siempre una polaridad inversa y, en términos generales, es posterior al plegamiento y la deformación del basamento por láminas de zócalo. La orientación de la componente remagnetizada más moderna (y en ciertos puntos la más temprana) permite el cálculo de pequeñas rotaciones horarias en el sector central y occidental de las Sierras Interiores, que estarían probablemente relacionadas con la disminución lateral de desplazamiento hacia el Oeste de las lámina de zócalo posteriores al emplazamiento de Gavarnie (Guara-Gèdre y/o Guarga). Las Sierras Interiores presentan una curvatura en dirección E-W (tienen una dirección NW-SE en su sector oriental y occidental pero E-W en su sector central) que, considerando los datos paleomagnéticos obtenidos, no puede explicarse en términos de rotaciones de eje vertical en una estructura con dirección originalmente constante. Por el contrario, los resultados paleomagnéticos indican que la geometría actual de este sector del Pirineo es consecuencia de una orientación original curva, probablemente condicionada por estructuras previas heredadas de la etapa varisca o tardi-varisca o las etapas extensionales mesozoicas.
El sector muestreado en la Zona Axial Central, está formado por el apilamiento de tres láminas de zócalo principales (las láminas de Nogueras, Bielsa y Orri) que afectan al basamento paleozoico y a las unidades estefano-pérmicas y triásicas discordantes sobre el mismo. El estudio estructural, de fábricas magnéticas y paleomagnético de las unidades de cobertera es acorde con el emplazamiento de estas tres láminas en una secuencia de bloque inferior (de techo a base, la secuencia implica el emplazamiento sucesivo de las láminas de Nogueres, Bielsa y Orri): (i) el grado de deformación interna aumenta hacia la base del sistema de cabalgamientos, en las unidades más profundas y que están por tanto sometidas a mayor carga tectónica, y (ii) las rotaciones de eje vertical promedio para cada una de las láminas aumentan hacia el techo del sistema, es decir, las unidades más antiguas en la secuencia de emplazamiento (siguiendo una secuencia de bloque inferior o piggyback) registran rotaciones de eje vertical mayores. Las unidades de cobertera del sector Oeste de la lámina de Nogueres (unidad superior del sistema de cabalgamientos) muestran un grado de deformación interna alpina que en general es muy reducido o nulo: el estudio de ASM (anisotropía de la susceptibilidad magnética) indica la presencia de fábricas sedimentarias, volcánicas y volcano-sedimentarias no deformadas o débilmente deformadas que son dominantes en las unidades triásicas y estefanienses. La rotación promedio del sector muestreado en esta lámina es de +38º y tiene probablemente lugar durante la estructuración alpina de este sector de la Zona Axial. La lámina de Bielsa (unidad intermedia) presenta una rotación promedio de +10º, aunque no es estadísticamente representativa. No obstante, teniendo en cuenta los valores promedio, puede calcularse una rotación individual media de +28º para la lámina de Nogueres (+38º de rotación en la lámina de Nogueras ¿ 10º de rotación en la lámina infrayacente de Bielsa), que probablemente está relacionada con el aumento hacia el Este en el desplazamiento asociado al cabalgamiento basal de esta unidad. La dinámica rotacional inferida para la zona occidental de las Nogueras tiene implicaciones en (i) la ubicación de la zona de raíz de esta unidad alóctona y (ii) el origen de las fuertes rotaciones horarias reconocidas en el margen Oeste de la Unidad Surpirenaica Central. El conjunto de la zona muestreada en el sector sur de la Zona Axial Central está afectada por una remagnetización sin-orogénica compleja, que en la lámina de Orri es contemporánea con el desarrollo de pliegues asociados a foliación.
La comparación entre el sector occidental de las zonas Axial y Surpirenaica con el sector Sur de la Zona Axial central indica: - la presencia de diferencias en la distribución de la deformación interna alpina. En el sector occidental, existe una foliación regional, cuyo desarrollo está fuertemente condicionado por las condiciones térmicas, que son principalmente consecuencia del enterramiento por carga sedimentaria de las unidades afectadas. Hacia el margen Sur de la Zona Axial Central, la foliación y deformación interna alpinas tienen una distribución más heterogénea, que varía en las diferentes unidades estructurales y que, al menos parcialmente, puede estar controlada por el enterramiento por carga tectónica, que aumenta hacia la base del sistema de cabalgamientos de zócalo.
- en ambos sectores, las láminas de zócalo (Gavarnie, Bielsa, Orri) presentan rotaciones de eje vertical nulas, o pequeñas a moderadas (entre +10 y +26º) en sentido horario, que son acordes con el aumento hacia el Este del acortamiento total relacionado con las estructuras de basamento en la Zona Axial. La lámina de Nogueres muestra una tendencia ligeramente diferente, ya que está asociada a una rotación total promedio más fuerte, cercana a los 40º.
De cara a evaluar las posibles causas de la variación longitudinal a gran escala de la Zona Axial, han sido elaborados una serie de modelos analógicos que tratan de reproducir la configuración litosférica de la cadena pirenaica. Estos modelos analizan un parámetro único que es la disminución hacia el Oeste del espesor de la placa Europea (overriding plate), en dirección al Golfo de Vizcaya. Los resultados generales de estos modelos ponen de manifiesto que la presencia de variaciones longitudinales en el espesor de la placa cabalgante (overriding plate) pueden producir: (i) variaciones longitudinales en la geometría de las cadenas de colisión que son comparables a las observadas en el Pirineo y (ii) variaciones longitudinales en el acortamiento acomodado por la placa que subduce (la placa Ibérica en el caso del Pirineo), que dan lugar a deformación de tipo rotacional.
