3D Reconstruction and Modelling of the Sierras Exteriores Aragonesas (Southern Pyrenees, Spain). Structural Evolution of the Pico del Águila anticline

Abstract

This Thesis reports on the integration of different modelling techniques to construct a unified and better constrained conceptual model of structural evolution of the Pico del Águila anticline (External Sierras, Southern Pyrenees, Spain). The structure is a well-known example of detachment fold, which exhibits a N-S structural trend, parallel to the direction of tectonic transport in the Southern Pyrenees. Based on field observations of an unevenly distributed Triassic décollement, analogue modelling show how to generate orogen-perpendicular structures which may result in transverse anticlines. Numerical models investigate the effect of a complex mechanical stratigraphy, characterized by an interlayering of competent and incompetent layers, plus syn-kinematic sedimentation in the fold growth. Based on field data and seismic interpretations, a 3D reconstruction and sequential geomechanical restoration of the Pico del Águila anticline reports the coexistence of multiple folding mechanisms occurring simultaneously in different units and structural domains of the fold, leading to a complex strain pattern that can not be assessed by simplistic kinematic 2D approaches. By integrating the presented models with the previous data in the region, we discuss about the benefits and drawbacks of each modelling technique and present an integrated model of structural evolution for the Pico del Águila anticline. This brings a better comprehension of the structure as well as the processes that drove the evolution of the N-S detachment anticlines in the External Sierras of the Southern Pyrenees.

L’anticlinal del Pico del Águila és un conegut exemple de plec de desenganxament amb sedimentació marina a fluvio-deltaica associada, amb una tendència estructural N-S, paral•lela a la direcció de transport tectònic dels Pirineus Meridionals. Basat en observacions de camp que indiquen una distribució heterogènia del nivell de desenganxament Triàsic, els models analògics mostren el procés de generació d’estructures perpendiculars al sistema orogènic que poden donar lloc als anticlinals N-S descrits a les Sierras Exteriores Aragonesas. Els models numèrics investiguen l’efecte d’una estratigrafia mecànica complexa, caracteritzada per una intercalació d’unitats competents i incomptetents (amb marcades diferències en el grau de competència, per tant) i de la sedimentació sin-cinemàtica en el creixement i evolució de l’anticlinal. Basat en dades de camp i interpretacions de perfils sísmics s’ha portat a terme una reconstrucció i restitució geomecànica tridimensional de l’anticlinal del Pico del Águila. D’aquestes se’n deriva la coexistència de de múltiples mecanismes de plegament actuant simultàniament en diferents unitats i dominis estructurals, la qual implica al seu torn un patró i distribució de la deformació que no poden ser avaluats mitjançant aproximacions o tècniques de modelització cinemàtiques o/i bidimensionals. S’integren també els resultats obtinguts a partir de les esmentades tècniques de modelització amb les dades i coneixements previs de la regió, es discuteixen els beneficis, desavantatges i limitacions de cadascuna d’aquestes tècniques de modelització, i es presenta un model integrat d’evolució estructural del Pico del Águila. Aquest anàlisi crític dels resultats i aquest esforç d’integració porten sense dubte cap a una millor comprensió de l’estructura i dels processos que menaren l’evolució dels plecs de desenganxament N-S de les Sierras Exteriores Aragonesas dels Pirineus Meridionals.