Velocitat de desplaçament de la falla d’Alhama de Murcia (Bètiques Orientals); implicacions en el seu potencial sísmic

Abstract

La caracterització de les falles actives, inclús d’aquelles que tenen un moviment moderat-lent (< 5 mm/a), és un requeriment per a poder mitigar el risc sísmic d’una regió. En aquesta tesi es calculen els paràmetres sísmics de la falla d’Alhama de Murcia (FAM), responsable del terratrèmol de Mw 5.2 de Lorca l’11 de maig del 2011. Aquesta falla del SE de la Península Ibèrica forma part de la Zona de Cisalla de las Bètiques Orientals (ZCBO) conformada principalment per falles de salt en direcció esquerra que absorbeixen part de l’escurçament entre les plaques euroasiàtica i africana.

Els paràmetres sísmics de la FAM que s’han obtingut són la velocitat de desplaçament, la recurrència, el salt per esdeveniment i la magnitud màxima esperable. Es posa especial èmfasi en el primer, calculat mitjançant una anàlisi morfotectònica i un estudi paleosísmic tridimensional. En ambdues metodologies, el càlcul s’ha basat en la dislocació tectònica d’un element lineal (normalment un canal) d’edat coneguda.

És necessari afrontar dos reptes principals. Primerament, l’escassetat de material geològic disponible per a ser datat en un context de fàcies proximals de ventalls al·luvials. Per a solucionar-ho, s’ha ampliat el nombre de datacions numèriques amb les tècniques del radiocarboni, la luminescència estimulada òpticament i les sèries de l’urani. Aquesta darrera és emprada de forma pionera a la Península Ibèrica per a datar petites quantitats de carbonat pedogènic. També s’han posat les bases de la primera crono-seqüència edàfica calibrada per al SE de la península vàlida per al Pleistocè superior-Holocè, que ha de permetre estalviar temps i diners a l’hora d’aproximar l’edat de les unitats geològiques.

El segon repte és metodològic. La majoria de tècniques per a obtenir paràmetres sísmics de falles actives han estat desenvolupades per, i en, falles en contextos més ràpids, les quals presenten clares diferències respecte la FAM. Es proposen dues alternatives a les tècniques comunament emprades. Per una banda, es creen unes pautes per a la descripció detallada dels elements geomorfològics afectats per l’activitat de la falla. L’objectiu és millorar el criteri per jerarquitzar les dislocacions segons la seva qualitat en calcular la velocitat de desplaçament.

Per altra banda, per a calcular la dislocació d’un paleocanal amb tècniques paleosísmiques, s’han excavat entre dues i tres trinxeres paral·leles a cada bloc de la falla. S’ha ajustat una línia recta tridimensional a tots els punts pertanyents a cada element característic del canal (marges o depocentre) a cada bloc de la falla. Aquestes

línies s’han projectat contra el pla de falla i s’ha mesurat la distància entre el parell de punts homòlegs obtingut.

S’han calculat una velocitat de desplaçament lateral del segment Goñar-Lorca de 1,6-1,7 mm/a (darrers 200 ka), i una velocitat de 1,0 ± 0,2 mm/a (pels últims 30 ka) per una de les tres traces del segment Lorca-Totana (tot i que les evidències geomorfològiques suggereixen una velocitat en el component vertical del segment Lorca-Totana més elevada). Aquests valors confirmen la FAM com una de les falles més actives de la ZCBO. El registre de paleoterratrèmols identificats a la FAM s’ha incrementat fins a 10, obtenint una recurrència màxima pels últims 59 ka de ~3,5-5,3 ka. El salt màxim per esdeveniment s’ha estimat en 4,0 ± 1,2 m, i la magnitud màxima esperable varia entre Mw 6,7 ± 0,3 i Mw ~7,5.

Les datacions numèriques obtingudes han permès correlacionar estadis climàtics càlids i humits amb els moments d’estabilització de les superfícies i de formació de sòls. A més, s’ha aproximat el lapse temporal entre l’estabilització d’una superfície i la precipitació de carbonat pedogènic per a ser datat en 3-8 ka per al període Holocè.

The characterisation of active faults is essential to mitigate the associated seismic risk. I calculated the seismic parameters of the Alhama de Murcia fault (AMF; SE Iberian Peninsula), which was responsible for the Mw 5.2 Lorca earthquake in 2011. This fault is part of the Eastern Betics Shear Zone (EBSZ), composed mostly of left-lateral strike-slip faults that absorb part of the deformation between the Eurasian and African plates. I obtained the slip rate, the recurrence period, the slip per event and the maximum expected magnitude. I calculated the slip rate using two approaches: a morphotectonic analysis and a three-dimensional paleoseismic study, both based on measuring the offset of a linear feature, normally a channel, whose age is known. Two main challenges arise in calculations of the seismic parameters of the AMF. First, the scarcity of age control. I increased the number of numerical datings by applying radiocarbon, Optically Stimulated Luminescence, and U-series (used for first time in the Iberian Peninsula to date small amounts of pedogenic carbonate) techniques. The dating results allowed me to correlate warm and wet climatic stages with landscape stabilization and soil formation, and to calculate the time lapse between deposition and precipitation of datable amounts of pedogenic carbonate (3–8 ka for Holocene). The second challenge was methodological. I proposed two alternatives to the commonly used techniques designed in and for fast-moving faults: a) I created guidelines to describe in detail the geomorphological elements affected by fault activity, to further the discussion on calculations of the slip rate; and b) I wrote a script to calculate the offset of a paleochannel, based on the distance between a piercing point pair obtained by projecting the 3D straight line that best fits the paleochannel orientation against the fault. The lateral slip rate that was obtained ranged 1.6-1.7 mm/yr (past 200 ka) and 1.0±0.2 mm/yr (past 30 ka). I reported 10 paleoevents in the last 59 ka, yielding a recurrence period of ~3.5-5.3 ka. The maximum slip per event was 4.0±1.2 m and the maximum expected magnitude ranged from Mw 6.7±0.3 to Mw ~7.5.