Reconstrucción 3D y análisis estructural de las rocas jurásicas de Colunga-Tazones (Cuenca Asturiana, NO de la Península Ibérica)

Abstract

RESUMEN EN CASTELLANO Con la realización de la presente tesis se pretende profundizar en el conocimiento de las estructuras extensionales mesozoicas, parte de las cuales fueron afectadas posteriormente durante un evento compresivo terciario, presentes en una fracción de la Cuenca Asturiana. Para alcanzar este objetivo se llevaron a cabo varias acciones: cartografía y modelización geológica tridimensional de un área costera de unos 85 km2, análisis detallado de un afloramiento de remarcable calidad dentro de la zona mencionada, puesta a punto de un método fotogramétrico tridimensional para la construcción de cortes geológicos y estudio teórico de fallas normales. La base de buena parte de las observaciones y mediciones efectuadas es una cartografía geológica de detalle en la que se han representado seis unidades estratigráficas del Jurásico y los principales elementos estructurales (fallas y pliegues mayores), así como la recogida de datos meso-estructurales. Debido a la inexistencia de una dirección estructural claramente dominante, se creó un modelo tridimensional del área estudiada, que permite una visión más completa, a partir del cual se construyeron cortes geológicos. Los pliegues mayores tienen orientaciones aproximadamente E-O mientras que las fallas normales presentan tres orientaciones dominantes: NO-SE, NE-SO y E-O, y las fallas inversas tienen a orientarse E-O. Se concluyó que está región sufrió un evento tectono-térmico extensional de edad jurásica que provocó la formación de fallas normales y el levantamiento de la cuenca, y posteriormente un evento contraccional probablemente de edad terciaria, ambos con vectores de transporte tectónico de dirección próxima a N-S. Los ejes principales de esfuerzo determinados indican una dirección general de extensión N-S con variaciones locales desde NE-SO a NO-SE para el evento extensional y una dirección de compresión N-S a NNO-SSE para el evento contraccional. Para comprender mejor el comportamiento de las estructuras frente a la extensión y compresión, se escogió un afloramiento de excepcional calidad para su análisis. A partir de la construcción de pares estereoscópicos del afloramiento se realizó una fotointerpretación geológica y se obtuvo un corte geológico sin distorsión. En él aparecen dos fallas normales mayores que limitan un bloque en el interior del cual se halla concentrada la deformación. En este bloque aparecen estructuras (fallas inversas y pliegues) propias de regímenes compresivos. Algunas de las fallas normales previas fueron reactivadas como de desgarre o inversas durante la etapa compresiva posterior, mientras que otras fueron plegadas y/o desplazadas por estructuras de nueva generación. Una de las fallas normales mayores debió ejercer como contrafuerte, hecho que queda reflejado en la gran intensidad de deformación en las zonas de su bloque superior próximas a su posición, en la rápida disminución de la deformación al alejarse de esta falla, y en el hecho de que la deformación es prácticamente inexistente en su bloque inferior. Al estudiar las estructuras mencionadas se intentó reconstruir las fallas normales mayores en profundidad. Muchos de los métodos propuestos se basan en conocer la cantidad de extensión y un ángulo de cizalla. Para resolver estas incógnitas se realizó un análisis teórico de la variación de parámetros fáciles de medir (saltos y desplazamientos sobre el plano de falla) que podrían aportar información acerca de los valores buscados. Se llegó a la conclusión de que, si se cumplen ciertas asumciones, es posible determinar tanto la cantidad de extensión como el ángulo de cizalla a partir de los saltos verticales y horizontales de un mínimo de dos horizontes estratigráficos cortados por la falla. RESUMEN (en Inglés) The current PhD thesis tries to gain insight into the Mesozoic extensional structures, some of them affected during a Tertiary compressive event, present in a portion of the Asturian Basin. To achieve this objective several actions were carried out: geological mapping and three-dimensional modelling of a coastal area of about 85 km2, detailed analysis of an outcrop of remarkable quality, development of a three-dimensional photogrammetric method to construct geological cross sections and theoretical study of normal faults. The basis of most of the observations and measurements effectuated is a detailed geological map, in which six stratigraphic units of Jurassic age and the main structural elements (major faults and folds) were represented, as well as collection of meso-structural data. The inexistence of a clearly dominant structural direction lead us to create a three-dimensional model, to achieve a more complete vision of the studied area, and sections across it. The major folds strike approximately E-W, whereas normal faults exhibit three dominant orientations: NW-SE, NE-SW and EW, and thrust faults have strikes around E-W. We concluded that this region suffered a tectono-thermal extensional event of Jurassic age causing normal faulting and basin uplift, and a later contractional event probably of Tertiary age, both with tectonic transport vectors approximately N-S trending. The principal axes of stress determined indicate a N-S general direction of extension with local variations from NE-SW to NW-SE for the extensional event, and a N-S to NNW-SSE compression direction for the contractional event. For a better understanding of how the structures behaved during the extension and compression, we chose an outstanding quality outcrop for its analysis. From the construction of stereo pairs of the outcrop a geological photo-interpretation was performed and a distortion-free geological section was obtained. Two main normal faults define a block of special interest where a great concentration of deformation occurs. In this fault block structures typical of compressive regimes (both reverse faults and folds) appear. Some previous normal faults were reactivated as strike-slip or reverse ones during the posterior compressional stage, while others were folded and/or offset by new generation structures. One of the main normal faults must have acted as a buttress. This fact is reflected in the great intensity of deformation towards its immediacies in the hangingwall, in the fast decreasing of deformation when moving away from the fault and because deformation is practically absent in the footwall block. When studying the structures mentioned above we tried to reconstruct the main normal faults at depth. Many of the proposed methods to perform such analysis rely on knowing the amount of extension and the shear angle. To solve these unknowns we carried out a theoretical analysis of the variation of parameters easy to obtain (fault slips) that may provide information about the searched values. We concluded that, if some requirements are met, it is possible to determine both the amount of extension and the shear angle from the heave and throw of at least two stratigraphic horizons cut by the fault.