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Mapa de esfuerzos de Europa a partir de Mecanismos Focales

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Mapa de esfuerzos de Europa a partir de Mecanismos Focales

Mensaje por Argon el Jue Oct 11, 2012 1:05 pm

En los últimos años se han realizado numerosos trabajos para la determinación del campo de esfuerzos actual en el sector occidental de la Placa Euroasiática. Aunque esta región presenta una gran heterogeneidad tectónica, la realización del World Stress Map (Zoback, 1992) demostró que, al menos, las direcciones de máxima compresión horizontal permanecen constantes en la corteza superior a lo largo de miles de kilómetros. Estas direcciones resultan de considerar como origen del campo de esfuerzos la fuerza de empuje de la Dorsal Centroatlántica y la fuerza colisional generada en el límite convergente del sur de Europa (Zoback et al., 1989; Grünthal y Stromeyer, 1992;
Müller et al., 1992). Posteriormente se han realizado modelos numéricos de esfuerzos en los que se tienen en cuenta otros factores en la generación de esfuerzos intraplaca, como la variación lateral de densidad en la litosfera (Gölke y Coblentz, 1996; Andeweg et al., 1999), obteniendo unos resultados mucho más congruentes con los datos tectónicos. Por otra parte existen numerosos trabajos sobre esfuerzos activos a escalas menores en los que existe un mayor control estructural (IPSN, 1993; CSN, 1998; Bergerat, 1987; Plenefisch y Bonjer, 1997).




Tabla I.– Valores de K’, factor de forma recalculado para la interpolación y régimen de esfuerzos.



El objetivo de este trabajo es la realización de un mapa a escala regional de orientaciones de los esfuerzos horizontales y del régimen actual de esfuerzos en Europa a partir de mecanismos focales calculados con el método del centroide (Dzieownski et al., 1982). Este método es mucho más constrictivo para calcular mecanismos focales que el de polaridades de ondas P, y actualmente se dispone de una cantidad de datos suficiente para abordar el análisis en toda Europa.



Fuentes de información y Metodología

Los estudios de esfuerzos activos se realizan con distintos indicadores: mecanismos focales de terremotos, roturas en sondeos y marcadores geológicos, siendo los más utilizados los primeros. En los últimos años las redes sísmicas han sido perfeccionadas, de tal manera que permiten calcular mecanismos focales de menor magnitud y con un menor error. En este trabajo hemos recopilado los mecanismos focales calculados mediante el tensor de momento sísmico (Dziewonski et al., 1981) de los siguientes catálogos: desde 1976 por el catálogo de Harvard (mb>5) a nivel global; desde 1994 el Servicio Sismológico Suizo (ETH) (Mw > 2.9) (Braunmiller et al., 2002); el Instituto Nacional de Geofísica y Vulcanología de Italia desde 1997 (Mw>4.0) (Pondrelli et al., 2002; Pondrelli et al., 2004). En España, el Instituto Andaluz de Geofísica (I.A.G.) ha calculado mecanismos desde 1984 con magnitudes mb > 3.5 (Stich et al., 2003), y desde el año 2002 el Instituto Geográfico Nacional (I.G.N.) calcula automáticamente mecanismos focales para terremotos de Mw > 3.3 (Rueda y Mezcua, 2005). En total se han recopilado 2341 mecanismos focales calculados mediante el tensor momento sísmico, incluidos los que han tenido lugar en la Península Ibérica y en el Golfo de Cádiz hasta el 31/01/2006. Debido a que algunos de estos terremotos aparecen en varios catálogos con distinta solución, se ha optado por elegir el mecanismo que presenta una menor desviación respecto al modelo de doble par de fuerzas, con el objetivo de seleccionar los de mayor calidad (Dziewonski et al., 1981). La base de datos obtenida contiene 1680 mecanismos focales de los cuales hemos seleccionado los que tienen una profundidad focal menor o igual a 70 km con el fin de estudiar los esfuerzos en la corteza y no los ligados a otros procesos como la subducción. La base de datos filtrados con los criterios descritos consta de 1608 terremotos, que son los que se han utilizado para la realización de los mapas (Fig. 1). Para el cálculo de la orientación y el factor de forma del elipsoide de esfuerzos se ha aplicado la metodología propuesta por Capote et al., (1991), basada en el modelo de deslizamiento (Reches, 1983; De Vicente, 1988). Este método asume un paralelismo entre los ejes de deformación frágil y de esfuerzos, y asume que uno de los ejes se sitúa cerca de la vertical. La principal ventaja es que proporciona un valor del factor de forma del elipsoide ey/ ez (K´) y de la dirección de máximo acortamiento horizontal (Dey) para cada evento. Dado que el parámetro K’ presenta unos valores entre + y - , se reescalaron los valores mediante una escala logarítmica al intervalo entre 0 y 300 (Tabla I). Una vez calculados los valores de Dey y K’, se interpolaron los resultados a una malla regular de 1*1 grado, obteniéndose una distribución regular de las orientaciones de máxima compresión horizontal y del régimen de esfuerzos (Fig. 2).



Distribución de los regímenes de esfuerzos

La descripción del mapa se va a realizar en función de la distribución espacial de los diferentes regímenes de esfuerzos deducidos. Posteriormente se describirán las orientaciones haciendo referencia a las principales estructuras tectónicas (Figs. 1 y 2). A) Compresión uniaxial. Este tipo de régimen se localiza principalmente en la zona de convergencia entre África y el S de Europa a lo largo del área Mediterránea (costa Argelina, Sicilia y el Mar Tirreno, además de la costa Adriática desde el golfo de Venecia hasta el Arco Helénico). Otros núcleos compresivos se localizan en el Cáucaso y en la costa Escandinava (Müller et al., 1992). Es reseñable la existencia de este tipo de soluciones en la dorsal Atlántica y en el sector central de Islandia (zona de Vatnajökull), y que han sido relacionados con grandes erupciones volcánicas (Nettles y Elkström, 1998) (Fig. 1A). En el S de la Península Ibérica también aparece alguna solución de este tipo. B) Inverso direccional. Este régimen se distribuye desde el SO de la Península Ibérica (Banco de Gorringe) (Vázquez y Vegas, 2000) por la Cadena Bética y el Rif hasta la frontera argelino marroquí.

Más hacia el E estos mecanismos se distribuyen desde Sicilia por la Península Italiana rodeando el Már Jónico hasta la Fosa de Creta. Por último, también aparecen en los sistemas de fallas N y E de Anatolia y en el Cáucaso de una forma más dispersa (Figs. 1B y 2). También aparecen en la zona de transición de dorsal oceánica a las zonas de falla

transformante de Oceanographer, Charlie-Gibbs y Jan Majen, así como en la Zona de Falla Azores-Gibraltar (Fig. 1B).

D) Desgarres. Las soluciones de este tipo son frecuentes en la dorsal Atlántica en las zonas de fractura anteriormente mencionadas, además de la de Hayes e Islandia. En el Mediterráneo hay una acumulación de estos mecanismos en el Rif (Alhucemas) y la costa Tunecina. También son mayoritarios estos mecanismos en la Península de Anatolia, con especial interés en la zona del Bósforo, y la falla del E de Anatolia. Distinguimos otro máximo en el sistema de fallas de Plinio y Estrabón, la zona de enlace entre el Arco Helénico y el Arco Chipriota. En zonas intraplaca pertenecen a este régimen los mecanismos focales de la Península Ibérica (Extremadura y Zamora), del Macizo Central Francés, la falla de Borgoña y la costa Báltica (Fig. 1C). D) Direccional normal. Estas soluciones delimitan las dorsales de Kolbeinsey, Reyjkanes y Medio-Atlántica hasta el punto triple de Azores. En Iberia existen muchos mecanismos de este tipo en el Mar de Alborán y las Béticas, así como los de Cadena Ibérica, Pirineos y Galicia. Hacia el E este régimen es mayoritario en los Apeninos y en el sector central de los Alpes. También son numerosos a lo largo del perímetro del Mar Egeo, en la prolongación de la falla N de Anatolia, y en el sureste de Turquía (falla de Ecemis y falla del E de Anatolia). Destacan dentro de este grupo los sistemas de Rifts Cenozoicos que atraviesan Europa (Alto Rhin y Hesse) y los dos únicos mecanismos localizados en Gran Bretaña (Fig. 1D). Por último este tipo de mecanismos son los mayoritarios a lo largo del sistema de fallas del Mar Muerto (Fig. 1D). E) Extensión uniaxial. Las zonas más extensionales coinciden con las zonas de dorsal oceánica, que se encuentran separadas por una amplia zona de desgarre que coincide con la Zona de Fractura de Charlie-Gibbs (De Vicente et al., 2000). También aparecen cuatro máximos relativos alejados de las zonas de expansión oceánica: Pirineos Occidentales, Bajo Rhin, Apeninos y Mar Egeo. En Pirineos las soluciones muestran una extensión perpendicular a la cadena, lo que parece indicar que la actividad está asociada a compensación isostática de la topografía. Esta zona extensional se continúa, hacia el oeste, hasta Galicia, acompañada con una rotación de sHMAX hacia el NO. La extensión obtenida en el Bajo Rhin coincide con el graben con actividad cenozoica ampliamente documentada (Ziegler, 1994). En los Apeninos, aunque existen muchos mecanismos focales extensionales, sólo hay un mínimo relativo en el factor de forma situado en la zona central, que se encuentra limitado por amplias zonas en compresión a lo largo del Mar Tirreno y del Adriático.



Orientaciones de la máxima compresión horizontal

El mapa de orientaciones de máximo esfuerzo horizontal (Fig. 2) resulta congruente con las principales estructuras geológicas y con las diferentes situaciones tectónicas en la zona estudiada, así como con los publicados anteriormente a partir de distintas aproximaciones (Zoback, 1992). En general las orientaciones de sHMAX pasan de ser N-S en el límite entre África y el S de Europa a E-O en las inmediaciones de la Dorsal Atlántica, si bien existen numerosas perturbaciones locales en las orientaciones de los esfuerzos horizontales. En las zonas de dorsal el sHMAX se dispone perpendicular al eje de expansión, con perturbaciones en las principales zonas de fallas transformantes de hasta 45º. En el Mar del Norte la orientación de sHMAX se mantiene constante para posteriormente girar en sentido horario. Hacia el S este giro se produce más cerca del límite de placas. A nivel regional, observamos como en la Península Ibérica el acortamiento es N-S en su cuadrante NE, y esta dirección se continúa al norte de los Pirineos. En la zona de convergencia entre la placa Euroasiática y la placa Africana, también domina la dirección NOSE, que sólo varía en la costa Dálmata, realizando un giro de casi 90º en sentido horario. Por último en Anatolia es donde se aprecian las mayores divergencias respecto al patrón general, ya que domina la dirección NE-SO.



Discusión

El mapa de esfuerzos activos obtenido a partir de mecanismos focales calculados con el método del centroide permite visualizar las variaciones en orientaciones y factor de forma asociadas a diferentes ambientes tectónicos y grandes heterogeneidades geológicas, y es un marco de referencia para situar estudios de esfuerzos y estructuras activas de menor escala. El mapa refleja un patrón general perpendicular a los límites primarios (Dorsal Medio-Atlántica y Zona de Convergcencia entre Europa y África).Las principales perturbaciones en la orientación de los esfuerzos horizontales están asociadas a las zonas de falla transformante (Oceanographer, Charlie-Gibbs, Jan Majen, Azores Gibraltar) y límites geológicos de primer orden (Falla del N de Anatolia, Mar Muerto, Sutura Pirenaica, Arco de Creta, etc). Por lo que respecta al régimen de esfuerzos, éste presenta una mayor complejidad en su distribución que las orientaciones de los esfuerzos horizontales. Alejados de la dorsal y de la zona de convergencia África-Europa es dominante el régimen de desgarre (con una cierta componente extensional o compresiva), incluida buena parte de la corteza oceánica. No obstante este régimen aparece perturbado bien por procesos extensionales de tipo “rifting” paralelos a sHMAX (Rhin) o bien a efectos de compensación isostática de la topografía (Pirineos). En cuanto a los límites de primer orden, el régimen es extensional en la Dorsal Atlántica, pero aparecen zonas transpresivas y compresivas en las Zonas de Falla Transformantes o asociadas a procesos volcánicos (SE de Islandia). La zona convergente del S de Europa es mayoritariamente transpresiva, si bien son claros los procesos extensionales tras-arco (Italia,Grecia).





Fig. 1.- Distribución geográfica de los mecanismos focales utilizados para la realización del mapa de la figura 2. A) Inversos, B) direccional – inversos, C) desgarres , D) direccional-normales y E) normales.







Fig. 2.- Mapa de esfuerzos activos de Europa. Las líneas indican la orientación del máximo esfuerzo horizontal (sHMAX) interpolado a una malla

regular de 1*1 grado. El régimen de esfuerzos se ha representado mediante contornos de grises reescalando los valores de K’ (Tabla I). Ver texto para la explicación.



http://www.sociedadgeologica.es/archivos/geogacetas/Geo40/Geo40-14.pdf






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