Geometría, cinemática y paleosismicidad de las zonas de falla de Baza y Galera (Cuenca de Guadix-Baza, Cordillera Bética)

Abstract

El objetivo de esta tesis doctoral es caracterizar las principales fallas activas de la Subcuenca de Baza: las fallas de Baza (BF) y Galera (GF). El estudio de ambas fallas lo hemos abordado desde diferentes puntos de vista, integrando disciplinas como la geología estructural, la geomorfología tectónica, la paleosismicidad, la geodesia y la sismología. Además, discutimos el papel que han jugado estas fallas en la historia Cuaternaria reciente de la Cuenca de Guadix-Baza y la Subcuenca de Baza. Por último, se propone un modelo neotectónico local para la subcuenca, que incluye ambas estructuras y las integra dentro del contexto geodinámico regional de la Cordillera Bética Central. Mediante esta cartografía, definimos la BF como una falla de unos 40 km de longitud que buza hacia el E. A partir de su geometría en superficie, distinguimos un sector norte orientado N-S a NNW-SSE, formado por una zona de daño estrecha y un sector sur orientado NW-SE y caracterizado por una zona de daño que se ensancha hacia el sur. Las diferencias geométricas entre los sectores norte y sur son producidas por el conjunto de tres factores: i) a diferencias entre el basamento del norte y el sur de la Subcuenca de Baza, ii) a diferentes orientaciones de la BF en basamento respecto a la dirección de extensión regional (WSW-ENE); iii) a la interacción, cerca de las terminaciones, de la zona de daño de la BF con otras fallas. La GF es una falla de unos 30 km de longitud, orientada SW-NE y que buza hacia el NW o vertical. En la GF se distinguen hasta 4 sectores acorde a su geometría en superficie. Las diferentes geometrías observadas en los cuatro sectores se deben a cambios en la orientación de la falla de basamento y/o variaciones en el espesor de la cobertera sedimentaria sobre la falla de basamento. A mesoescala, tanto la BF como la GF presentan estructuras internas de zona de falla muy complejas y espectaculares. Estas estructuras son el resultado de la deformación de los sedimentos poco consolidados yuxtapuestos por ambas fallas, los cuales estaban saturados en agua durante la etapa endorreica de la Subcuenca de Baza, tal y como se ha comentado anteriormente. En esta tesis presentamos los resultados obtenidos mediante un estudio 3D en zanjas llevado a cabo en una de las ramas de la BF. Mediante este estudio, analizamos los factores que controlan la gran heterogeneidad de estas zonas de falla. El análisis cinemático revela que la BF presenta una cinemática de falla normal pura a lo largo de casi toda su extensión, con una dirección de desplazamiento perpendicular a su traza, que refleja una extensión subhorizontal WSW-ENE (Fig. 56). Por su parte, la GF se caracteriza por presentar una cinemática oblicua, con una componente sinistrorsa principal y una componente vertical secundaria. Para cuantificar este movimiento, calculamos las tasas de desplazamiento de ambas fallas. Para la BF hemos obtenido valores de entre 0.2 y 0.7 mm/año, mientras que para la GF hemos obtenido valores de entre 0.02 y 0.05 mm/año para la componente vertical. También hemos calculado tasas de desplazamiento a partir de datos geodésicos para la BF (0.9 ± 0.4 a 1.3 ± 0.4 mm/año en el sector norte y 0.5 ± 0.3 a 0.7 ± 0.3 mm/año en el sector sur) y la GF (0.5 ± 0.3 mm/año). Los resultados geodésicos nos permiten proponer un modelo neotectónico local para la Subcuenca de Baza, en el cual, la BF y la GF estructuran la subcuenca en dos bloques que presentan un desplazamiento hacia el W. El desplazamiento de estas fallas deja una impronta sobre la evolución del paisaje reciente de la Subcuenca de Baza y la Cuenca de Guadix-Baza. En esta tesis evaluamos este impacto geomorfológico de la BF y la GF mediante un análisis de la topografía y la geometría de la red de drenaje, así como mediante la aplicación de varios índices geomorfológicos. Nuestros resultados muestran que el levantamiento relativo de los bloques de la BF fue responsable de un proceso de doble captura de la cuenca durante el Pleistoceno Medio. Desde la captura, la BF ha generado un frente montañoso de unos 140 m de altura y ha influido en la red de drenaje de toda la Cuenca de Guadix-Baza. El impacto geomorfológico de la GF está limitado al sector NE de la subcuenca, condicionando la geometría de los ríos principales de este sector. Tanto el desplazamiento horizontal como vertical de la GF da lugar a anomalías locales tanto en la red de drenaje como en la topografía. Por último, mediante la caracterización sismogénica de las fallas aportamos los primeros datos paleosísmicos en la Cordillera Bética Central y evaluamos el potencial sísmico de la principal estructura de la Subcuenca de Baza, la BF. Asi, para la BF obtenemos una historia de ruptura en superficie compuesta por 8 o 9 paleoterremotos en los últimos 45000 años, con intervalos de recurrencia que varían entre 4,750 y 5,150 años. Por su parte, los resultados preliminaries para la GF muestran evidencias de 3 a 7 paleoterremotos en los últimos 24,000 años. Según los criterios de segmentación, la BF debe ser considerada como una estructura sismogénica no segmentada. De esta manera, hemos obtenido valores de magnitud máxima esperable (Mmax) que van desde Mw 6.6±0.4 a Mw 7.1. Los periodos de recurrencia oscilan entre 2,000 y 2,200 años (Mmax) y entre 5,300 y 5,400 años (paleoterremotos). En un escenario de ruptura para toda la falla se producen desplazamientos verticales de más de 0.40 m.