Estructura de la Conca Catalano-balear: paper de la compressió i de la distensió en la seva gènesi, L'

Abstract

L'objectiu principal d'aquesta memòria és l'estudi de l'estructura i evolució tectònica, durant el Cenozoic, de la Conca Catalano-balear, entenent com a tal a la conca desenvolupada durant el Neogen entre la Serralada Ibèrica-Cadenes Costaneres Catalanes i el Sistema Bètico-balear. L'estructura i l'evolució mesozoica de l'àrea estudiada, encara que no constitueix per sí mateixa un objectiu primordial d'aquest treball, ha estat analitzada breument, ja que va condicionar en gran part l'estructura i evolució cenozoica de la Conca Calalano-balear.<br/><br/>L'ordenació dels objectius parcials del present treball mostra el mètode seguit per aconseguir l'objectiu principal de la tesi: 1.- Caracteritzar l'estructura submergida de la Conca Catalano-balear (solc de València) a partir de dades de subsòl (sísmica de reflexió, sondatges, etc); 2.- Contrastar i comparar aquesta amb l'observada a les parts emergides de la conca; 3.- Reconèixer els principals trets de l'evolució litosfèrica de l'àrea estudiada; 4.- Quantificar, a partir de les dades obtingudes amb els treballs anteriors, els diferents processos cinemàtics que van actuar en la regió de la Conca Catalano-balear durant el Cenozoic; 5.- Elaborar i proposar un model evolutiu de la Conca Catalano-balear, que integri totes les dades obtingudes.<br/><br/>Els resultats oblinguts a partir del desenvolupament de tot aquest conjunt de treballs poden sintetitzar-se en els següents punts:<br/><br/>1) L'estructura cenozoica de la Conca Catalana-balear es caracteritza per la presència de dos dominis diferentment estructurats i que presenten una diferent evolució tectònica al llarg del Neogen: el <i>domini catalano-valencià</i> que inclou les àrees de la conca només afeclades per una tectònica extensiva (àrees NE i N del solc de València, Cadenes Costaneres Catalanes i SE de la Serralada Ibèrica) i el <i>domini bètico-balear</i> que comprén les àrees afectades pels encavalcaments i plecs de l'orogen bètico-balear (SE del solc de València. Promontori Balear i Bètiques orientals).<br/><br/>L'estructura del primer (<i>catalano-valencià</i>) correspon a un extens sistema de horsts i grabens limitats per falles ENE-WSW a N-S que presenten un nivell de desenganxameJnt situat a uns 10-15 km. En aquest sistema extensional, poden distinguir-se: a) una zona marginal (NW de la conca) caracteritzada per falles normals amb un desplaçament quilomètric, i b) una zona central, ben preservada únicament en els sectors més septentrionals de la conca, en la que, si bé la litosfera està molt més aprimada, la deformació superficial neògena està molt poc desenvolupada. D'acord amb aquesta geometria es dedueix que l'extensió va realitzar-se segons un model de cisalla pura. L'activitat tectònica extensiva que va donar lloc a aquesta estructura, si bé s'ha perllongat atenuadament fins l'actualitat, va desenvolupar-se enlre l'Oliogè superior i el Burdigalià superior.<br/><br/>El <i>domini bètico-balear</i>, ve caracteritzat, per la seva banda, per la presència d'un sistema d'encavalcaments i plecs dirigits majoritàriament cap al NW que es corresponen a la perllongació nordorienlal del Sistema Bètic. Les làmines d'encavalcament que d'aquest domini mostren una seqüència d'emplaçament a gran escala de tipus coll-i-bé ("piggy·back") i presenten un nivell de desenganxament basal lleugerament inclinat al SE que se situa a uns 10-12 kOl de profunditat per sota el Promontori Balear. Associat al col.lapsament de l'edifici cantractiu bètico-balear (Serraval.lià/Quaternari), en gran pan d'aquestes làmines d'encavalcament es troben desenvolupats sistemes de falles normals lístriques que, clarament posteriors al seu emplaçament compressiu, resulten de la reactivació en sentit normal dels plans d'encavalcament. Aquestes falles normals donen lloc a l'estructuració de les parts internes de l'edifici bètico-balear en un sistema de horsts i grabens orientals preferentment NE-SW.<br/><br/>2) Dins de l'estructuració neògena d'aquests dos dominis es pot diferenciar: a) una etapa oligoceno superior-miocena mitjana de fona activitat tectònica en la que es va formar el sistema de Rift del domini catalano-valencià i es van emplaçar els encavalcaments del domini bètico-balear: í b) una etapa mioceno mitjana-qualernària, en la que al mateix temps que col.lapsa extensivament l'edifici contractiu bètico-balear, té lloc una marcada atenuació de l'activitat tectònica extensiva del domini catalano-valencià.<br/><br/>3) D'acord amb aquesta evolució geodinàmica amb una primera etapa de rining i de flexió litosfèrica (lligada a l'emplaçament dels encavalcaments bètico-balears) i una segona etapa d'atenuació d'aquests dos processos, l'anàlisi de subsidència de l'àrea mostra que l'àrea de la Conca Catalana-balear es caracleritza per: i) un primer estadi, contemporani a la formació de la conca (Oligocè superior-Miocè mitjà), marcat per una important subsidèncía tectònica que és màxima en les àrees centrals de la conca i arran del Promontori Balear; i ii) un segon estadi (Miocè mitjà-Quaternari) en el que la subsidència tectònica decreix gradualment.<br/><br/>4) La formació i posterior evolució de la Conca Catalana-balear va anar acompanyada d'una extensa activitat magmàtica, que es caracteritza per la presència de dos cicles volcànics ben diferenciats: a) un cicle miocè inferior-mitjà representat per roques calcoalcalines de tipus piroclàstic andesític i silícic: i b) un cicle miocè superior-quaternari de caràcter alcalí format principalment per roques basàltiques que afloren principalment al llarg de la zona de fractura Nord-balear.<br/><br/>El primer cicle, contemporani a la formació de la Conca Catalano-balear, denota la fusió d'escorça continental en un context geodinàmic regional caracteritzat per la subducció cap al NW de la placa africana sota Ibèria. En canvi, el cicle posterior alcalí enregistra un marc geodinàmic extensiu caracteritzal per un increment progressiu de la taxa d'extensió en el mantell.<br/><br/>5) La Conca Catalano-balear. per tant, no es correspon a una simple conca de rift, sinó que resulta principalment de a) el desenvolupament d'una situació extensiva que, durant l'Oligocè superior-Miocè inferior, va generar un significant aprimament litosfêric i la formació d'una conca de rift; i b) l'edificació, en el seu marge sudoriental i entre l'Oligocè terminal-Miocè mitjà, d'un edifici d'encavalcaments que, en la seva propagació cap el NW, va donar lloc a una disminució pmgressiva de l'àrea ocupada per la conca, En tal sentit, cal considerar la Conca Catalano-balear com una conca extensiva que va evolucionar en el temps a conca d'avantpaís de l'edifici orogènic bètico-balear.<br/><br/>Posteriorment, també han intervingut en la configuració actual de la conca l'extensió relacionada amb el col.lapsament de l'edifici contractiu bètico-balear (Miocè mitjà-Quaternari) i l'ascens més que probable del mantell astenosfèric.<br/><br/>6) Prèviament a la foonació de la conca cenozoica Catalano-balear, s'ha constatat que l'àrea havia estat sotmesa: primer a) a una situació extensiva mesozoica que va donar lloc a un volcanisme alcalí i a la formació d'àmplies i profundes cubetes orientades l'E-SW i WNW-ESE llue s'aprofundeixen gradualment cap al SE (Tetis); i segon, b) a una etapa compressiva N-S, d'edat paleògena, que va originar l'aixecament de l'àrea de la Conca Catalano-balear a partir del moviment contractiu de les falles que limitaven les antigues cubetes mesozoiques.<br/><br/>Les estructures tectòniques formades el Mesozoic no només van controlar i condicionar les característiques geomètriques de l'estructuració compressiva paleògena, sinò també les de l'estructuració extensiva de la Conca Catalano-balear. En aquest sentit, s'ha constatat que: i) Les deformacions contractives i extensives cenozoiques es concentren en els marges de les antigues cubetes mesozoiques, de manera que la major part de les falles cenozoiques són el resultat de la reactivació de les falles normals mesozoiques; ii) la distribució areal de la Conca Catalano-balear coincideix en gran part de l'àrea que recobrien les cubetes mesozoiques Catalana í de les Columbrets.<br/><br/>7) L'evolució postherciniana de l'àrea de la Conca Catalano-balear, així doncs. pot subdividir-se en 5 grans etapes, el trànsil entre les quals, generalment, s'inicia primer en les parts nordorientals de l'àrea i va migrant progressivament cap al SW.<br/><br/>- <i>Permià-Cretaci superior</i>. Relacionada amb l'obertura de l'Atlàntic i Tetis. durant aquest període l'àrea de la Conca Catalano-balear va ser sotmesa a una situació extensiva que va donar lloc a un aprimament cortical notable (>35%), un vulcanisme alcalí d'edat Triàsic superior i Juràssic mitjà, i a la formació d'un seguit de cubetes i llindars limitats per falles normals NE·SW i WNW-ESE.<br/><br/>-<i>Cretaci superior-Oligocè superior.</i> Durant aquest període, la part oriental d'Ibèria va ser afectada per un regim compressiu induït per la col.lisió entre les plaques ibèrica i euroasiàtica. Aquest nou règim va donar lloc a l'aixecament de les cubetes mesozoiques prèviament subsidents com a resultat de la inversió tectònica de les falles extensionals que les limitaven. La cinemàtica d'aquestes falles durant aquest període va venir controlada per la relació angular que guardaven els seus plans envers la direcció de compressió regional; així, mentre les orientades perpendicularmente a la direcció de compressió N-S es van reactivar com a encavalcaments (p,e, Zona d'Enllaç i Pirineus), les disposades obliquament van removilitzar-se amb un important component direccional (p.e. Cadenes Costaneres Catalanes i Serralada Ibèrica).<br/><br/>- <i>Oligocè superior-Miocè inferior.</i> Relacionada amb l'obertura de la Conca Liguro-provençal, l'àrea ocupada per l'actual Conca Catalano-balear va ser sotmesa de nou a un règim extensiu que es va manifestar mitjançant l'enfonsament i aprimament de les àrees aixecades durant el Paleògen, i el desenvolupament d'un sistema de horsts i grabens al llarg del domini catalano-valencià. Sincrònicament, al SE de la posició actual de les illes Balears, va iniciar-se l'emplaçament cap al NW de les primeres làmines d'encavalacament bètiques i van extruir roques volcàniques calcoalcalines, processos que semblen indicar el començament de la subducció d'Àfrica sota Ibèria.<br/><br/>- <i>Miocè inferior-Miocè mitjà</i>. La Conca Catalano-balear va passar de ser una conca extensiva o de rifting a una conca d'avantpaís de l'orogen bètico-balear. En efecte, durant aquest període, mentre l'activitat extensiva es va anar atenuant en el domini catalano-valencià, la litosfera va ser flexurada cap al SE com a conseqüència del progressiu apilament de les làmines d'encavalcament bètico-balears. Aquests encavalcaments emplaçats cap al NW segons una seqüència de propagación de tipus coll-i-bé, van anar incorporant progressivament dins de l'edifici d'encavalcaments les parts més sudorientals de la conca d'avantpaís, de manera que en l'actualitat la major part d'aquesta es troba involucrada en el sistema d'encavalcaments. La flexió litosfèrica conjuntament amb l'aprimament litosfèric creat per l'extensió oligocena superior-miocena mitjana van donar al desenvolupament d'una etapa de forta subsidència tectònica entre l'Oligocè superior i el Miocè mitjà. Per altra handa, la propagació cap al NW del front d'encavalcaments va anar acompanyada per una migració en el mateix sentit de l'activitat magmàtica calcoalcalina que va desenvolupar-se preferentment al llarg de l'eix del solc de València, migració que pot relacionar·se amb una prosecució de la subducció d'Àfrica sota Ibèria.<br/><br/>- <i>Miocè mitjà (Serraval.lià)-Quaternari.</i> Correspon a un període de relativa calma tectònica. En el domini bètico-balear, la compressió bètica és substituïda per un règim extensiu que, relacionat amb l'obertura de la Conca Nord-africana, donà lloc al col.lapsament de l'edifici d'encavalcaments. En el domini catalano-valencià, a excepció de la zona de fractura Nord-balear on hi ha una forta activitat extensiva que crea noves fosses orientades NW-SE, continua l'atenuació de l'activitat tectònica extensiva. Aquesta atenuació queda enregistrada en la subsidència tectònica que únicament reflecteix una relaxació de les perturbacions tècniques produïdes pel rifting Oligocè superior-Miocè inferior. D'acord amb la finalització de l'activitat contractiva, durant aquest període, el vulcanisme calcoalcalí és substituït per un de tipus alcalí que sembla assenyalar una remuntada del mantell astenosfèric.<br/><br/>Per tant, l'evolució oligoceno superior-quaternària de la Conca Catalano-balear, dins de l'àmbit de la Mediterrània occidental és compatible amb un model de conca de rera-arc que evoluciona, al pas del temps, primer a una conca d'avantpaís i després a una conca de rifting afectada per una possible remuntada del mantell astenosfèric.

This Thesis deals with the structure and geodynamic evolution during Cenozoic of the Catalan-Balearic Basin. This basin, located between the Iberian Peninsula and the Balearic Islands, corresponds to the southwest prolongation of the Provençal Basin.<br/><br/>The integration of subsurface data from the offshore Catalan-Balearic Basin areas and data obtained from geological studies carried out on its emerged margins permits the recognition of two well differentiated structural domains in the basin: The Catalan-Valencian domain, along the Iberian coast, which is characterized by extensional tectonics that persisted during the whole Neogene; and the Betic-Balearic domain, located southeast of the former domain, that represents the northeastern prolongation of the external part of the Betic thrust and fold belt (emplaced in Early-Middle Miocene times). The Betic-Balearic domain, overthrusts the previous domain and has undergone a phase of extensional tectonics during Late Miocene times.<br/><br/>The present day structural and morphological features of the Catalan-Balearic Basin, as well as the crustal thisckness variations across them, can not be explained as the result of a simple rift event. These features resulted of the coeval development of (1) a system of horsts and grabens in the northwest part of the basin during the Late Oligocene-Early Miocene, and (2) a thrust and fold system which lasted up to the Middle Miocene and which was followed by extensional tectonics during the Late Miocene.<br/><br/>The Early Miocene rifting caused a generalized crustal thinning in the Catalan-Balearic Basin area, whereas the stacking of the Betic-Balearic thrust-sheets led to a weak crustal bending of the previously thinned crust and to a thickening of the crust un the Balearic Promontory during the Early and Middle Miocene (Burdigalian and Langhian). Therefore, from the Burdigalian to Langhian, the Catalan-Balearic Basin acted as a foreland basin in relation to the Betie-Balearic thrust and fold bell. Later on, from the Langhian-Serravallian transition, a crustal thinning has affected to a degree considerably the southeaster most Balearic promontory areas but has been weak in the Catalan-Balearic Basin. This extensional thinning has been related to the progressive opening of the Algerian Basin.