Paleomagneuismoy modelosgeodinámicosen la PenínsulaIbérica

R. VEGAS

Dpto. de Geodindm¡ca, Facultadde CienciasGeológicas,UniversidadComplutensede Madrid. 28040Madrid (España)

RESUMEN

La PenínsulaIbéricaconstituyeun dominio tectónicoen cuyo interiorse puedendescribirzonasde deformación,de tipo intraplaca,producidaspor la transmisiónde presionesy tensionesaplicadasen los bordes.Enestesentido los datospaleomagnéticoshande ser consideradosconpre-cauciónal quedarimpresaestadeformaciónintraplaca,a vecesmedianterotacionesin situ de bloquesde la cortezasuperior.Por el contrario,hande promoverseestudiospaleomagnéticosapropiadosparaconstatarlosmodelosde deformacióninter e intraplacadel dominio tectónicoiberico.

GENERALIDADES

La PenínsulaIbéricaocupaunaposicióncríticaen la evolucióndel At-lánticoy el Tethysy susucesorel Mediterráneooccidental.Estaposiciónresultaaún más conflictiva, desdeel punto de vista geodinámico,si seconsiderala independenciadela PenínsulaIbérica,Iberiaentérminostec-tónicos, respectoa las dos grandesplacasque la rodean.La comproba-ción de la rotaciónde Iberia respectoa Europa,enunciadadesdeantiguomediantedatos paleomagnéticos(Van der Voo, 1968, 1969), constituyeuno de los primerosestudiosde paleomagnetismoque fue capazde de-mostrarel desplazamientodeelementosdc la cortezadedimensionesme-noresa los continentes.Además,estacomprobaciónmedianteevidenciaspaleomagnéticaspermitesustentarla identidadpropiade la denominadaPlacaIbéricaen elcontextode la evolucióngeodinámicadel sistemaAfri-ca-América-Europa.

La evidenciapaleomagnéticade la rotación de Iberia es un ejemplo

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significativo de cómoúnicamenteel paleomagnetismopuedeacotary con-trolar los movimientosde las placaslitosféricas,sobretodocuandofaltano sonimprecisaslasanomalíasmagnéticasdel fondodc losocéanoscomoelementosde tipo geométrico.Ademásde controlarestosdesplazaínien-tos de elementoslitosféricos individuales,el paleomagnetismose ha re-veladocomoun métodoexperimentalmuy sensibleparadetectarrotacio-nesconejeverticalde bloques(o panelesde la cortezasuperior)en zonasde deformaciónasociadasa fallas transeurrentesintracontinentales(Ronet al., 1984; Luyendyk et al., 1980; Kiesel et al., 1986; Ron et al., 1987).La importanciade esta«tectónicade bloques»radicaen podermodelizary cuantificar zonas de deformaciónfrágil asociadasa cizallasintraconti-nentalessituadastantoenposiciónintraplacacomointermediasenel con-tacto entreplacas.En estaszonasla deformaciónes distribuida entrelasfallasquedelimitan los bloques,produciéndoseel efectode unadeforma-ción continuaa escalaregional sin que sea necesariorecurrir a grandesdesplazamientosen una única falla singular (cl. Mckenzie y Jackson,1983). Por otra parte,esta tectónicadc bloquessuponeuna alternativaparaexplicary evaluarla sismicidadintracontinentaldifusa sin recurrira la proliferaciónde microplacas,cuyaexistenciaes difícilmente conci-liable con el modelo de tectónicaglobal (Hanks, 1985).

Retomandola posición crítica dc Iberiaantesdescrita,es fácil imagi-nar la posibilidad de contemplarlos datos paleomagnéticosdisponiblesen el contextode un dominio tectónicodeformable.La deformaciónin-ternade Iberia ha de quedarreflejadaen las desviacionesdiferenciadasde las paleodeclinaciones,mientrasquealgunosde los datosprocedentesde áreasconsideradascomo «estables»puedenestarafectadospor rota-ciones in situ de bloques.Estedoble sentidoimplica quealgunosde losdatospaleomagnéticosutilizadosen la dcfinición de la traslación meso-zoicade Iberia hande ser revisadosy que,por otra parte,experimentospaleomagnéticosde carácterregional puedencontrastarla deformaciónintracontinentaldel dutninio tectónicoibérico.

Esteartículotrata precisamentede la tectónicade dos zonasde la Pe-nínsula Ibéricaen las cualesse puedeasumirla rotación in situ de No-quesde la cortezasuperiorfrágil en el contextogeodinámicode Iberia.Una de estaszonas,el SistemaCentralEspañol,tiene unasituaciónin-traplacay suactividadtectónicadebió iniciarseen el Cretácicosuperior,finalizando su movilidad en el Mioceno superior;el accidentemorfoes-tructural mássignificativode estazonaintraplacaestáformadopor la di-rección W-E de relievesentrelas sierrasportuguesasde la Estrelhay laselevacionesde Somosierraen el extremoorientaldel SistemaCentralEs-pañol.La otra zonacorrespondeala fronterade placasentreAfrica e Ibe-riay se refierealepisodiotectónicocomprendidoentreel Tortonienseme-dio y el presente.Estaúltima zonacomprendela antiguamargenmeso-zoica ibérica (Subbéticoy Prebético),los elementosextra-ibéricosde las

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BéticasInternasy las cadenasnorteafricanasdel Rif y el Telí, así comolossistemasatlásicos.La porciónibéricade estazonacomprende,portan-to, unaparteimportantede las denominadaszonas«inestables»de la Pe-nínsulaIbérica. Con la descripciónde estasdoszonases posibledetermi-nar la doble dependenciaentremodelosgeodinámicosy su contrasteex-perimentalpaleomagnéticoporunaparte,y entreel paleomagnetismo(lacurva de deriva aparentedel polo) y la deformacióna escalaintraconti-nentalcon rotación in situ de bloques.

LA ZONA DE DEFORMACION INTRAPLACA DEL SISTEMACENTRAL ESPAÑOL

Estazonade deformaciónintracontinentalcorrespondea los relievesdel SistemaCentral y se continuaen el sistemahomónimoportuguéshas-ta los relievessubmarinosde Tore, al W de la margencontinentalatlán-tica (fig. 1). En un sentidoamplio estazonacorrespondea la partede Ibe-ria que se ha comportadode manerapasivafrentea la deformaciónalpi-na; sin embargo,la localizacióndel relievedel SistemaCentral indicacla-ramenteunaconcentraciónde unadeformaciónen bloquesde la cortezasuperiora lo largo de unaalineaciónaproximadaE-W. Paraexplicarestacadenade bloquesde tipo intraplaca,dc hecho un ejemplode «plateauuplift» de dimensionesmoderadas,se ha propuestola existenciade unazonade cizalla dextraen el interior de la cual se producela rotación de

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Fig. 1 —Representación esquemática de la zona de deformación por cizalla en el centro deIberia. A) Mecanismo de cizalla simple y rotación horaria de bloques en el interior en elCretácico Superior. B) Mecanismo de cizalla pura y reactivación de la rotación incluyen-do basculamientos verticales en el Mioceno Medio-Superior.

B: Cordilleras Béticas; Cl: Cadena Ibérica;DP: Dique de Plasencia; MB: Margen Hética;P: Pirineos; SI: Surco Ibérico.

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bloquesen el horizontal(Vegaset al., 1986). La actividadde estazonadecizalla se puedefijar en el tiempo desdeel CretácicoSuperior—edaddelos relievesoceánicosde Tore— hastael MiocenoMedio —edadde la se-dimentaciónarcósicamásjoven que rodea los relievescontinentales—.Estemodelo tectónicopermite explicar la fisiografía de la cadenacarac-terizadapor bloquesfragmentadosde relievesentredepresionesy cuen-casalargadasen la direcciónlongitudinal de la cadena,asícomoelaspec-to romboidalde los diferentessegmentosen quese divide cl conjuntodela cadena.

Estemodelogeodinámicopermiteexplicar tambiénla ubicaciónde lacadenade bloquesen relacióncon unazonade cizallade 600 km de lon-gitud y 40 de anchuraen el interior del Macizo Ibérico (MesetaIbérica).Otros aspectosmorfoestructuralesamenorescala,puedenser explicadosen el contextode la rotación de bloquesen el interior de la zonade ciza-lía. Estosaspectoscomprendenla forma aserradade las depresionesycuencasintermontañasqueresultade la rotaciónde bloquesintermediosevaluadaen 20’ aproximadamente.Asimismo,la curvaturadel DiquedePlasencia,intrusión básicade edadjurásica,permiteunaevaluacióndela deformaciónporcizallade 0.7, si se le consideracomomarcadorlineal.

Si bienla deformaciónporcizalla intracontinentalexplicala situacióny la fragmentaciónde la cadenade bloquesdel SistemaCentral Español,es necesarioadmitir ademásunaciertacantidadde acortamientoqueex-plique el engrosamientode la cortezabajo el SistemaCentral (Suriñachy Vegas, 1988; Vegasy Suriñach,1987) concomitantecon la formacióndel relieve (rotaciónde los bloquescon eje horizontal). Desdeun puntodc vistageodinámico,es posibleconciliar estosdos aspectossi se admitequela zonade cizallaabsorbepartede la deformaciónintraplacade Ibe-ria duranteel Cretácicosuperioren el contextode su traslaciónhacia elsurestey la aperturadel Golfo de Vizcaya (fig. lA). Estemecanismodecizalla simpledextral correspondea la formación de la zonaalargadadedeformacióny la rotación de bloquesintermedios.Peroademás,es pre-ciso admitir un procesocompresivocapaz de crearel basculamientodelos bloques—y el engrosamientode la cortezaestimadoenun 1 5 por cienaproximadamente—quepuedesolaparseconla cizalla o bienser un pro-cesoindependienteposterior(cf. Vegaset al., 1987). Dado el contextogeodinámicode Iberia, lo másplausiblees considerarla transmisióndeesfuerzoscompresivosdesdelos bordes—principalmenteel borde béti-co— y la reactivizaciónde la zonade cizalla ya formada.El acortamientoproducidoen el borde bético y transmitido como esfuerzocompresivo,se concentraen la zonade deformacióncreadaen el CretácicoSuperior.Estazonadebe,por tanto, funcionardc nuevopero medianteun meca-nismode cizalla pura(fig. IB), medianteel cual el movimientodc los blo-queses retomadoen cuantoa rotación in situ con ejevertical producién-dose unaelevaciónde partedc los bloques.Esteprocesocrea la forma-

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ción del relievepor acortamientode la cortezasuperior frágil. Se explicaasí la «flotabilidad»de los bloquesde la cortezasuperior(cf. Vegasy Su-riflach, 1987).

Así pues,la deformaciónintraplacadel centrode Iberia puederepre-sentarunazonadondese producenrotacionesin situ debloquesde lacor-tezasuperior en el contextode la secuenciageodinámicadescritaen lospárrafosanteriores.Estetipo de deformaciónimplica quealgunosde losdatos usadosbien en la determinaciónde la Deriva Aparentedel Polo(DAP) parala PenínsulaIbéricao bien elconjuntode la traslaciónde Ibe-ria respectoa Europa,puedenhabersido efectuadospor rotacionesdife-rencialesen el senode la zonade cizalla aqui descrita.Estedebeserelcasode los datosprocedentesde las rocasvolcánicasde laprovinciamag-máticade Lisboay el casode algunosde los datosprocedentesdel Diquede Plasencia.

LA ZONA DE DEFORMACIONACTUAL EN EL LIMITE DEPLACAS IBERIA-AFRICA

El contactoentreIberia (Eurasia)y Africa muestraen el presenteunazonade sismicidaddifusaquese extiendeentreel Valle del Guadalquiviry el borde del PrebéticohastaAlicante en el borde Ibérico y las cadenasatlásicasen el bordenorteafricano(cf. Udiaset al., 1986). Estabandadeanchasismicidad,situadaa caballoentrelasdos placas,ha de relacionar-se necesariamentecon unazonade deformacióndistribuidaen cuyo in-terior se amortizala convergenciaentreIberia y Africa. En estecasolosmodelossimplesde fronterasde placasno aparecenapropiadosparades-cribir estadefármacióndistribuiday esprecisorecurrira movimientosdi-ferencialesen el interior de la zonaintermediade deformación.De hechoel límite de placasAfrica-Iberia tiene unahistoria largay complejaconelementosintermediosy regímenestectónicosde transpresióny transten-sión (cf. Vegas, 1985).

La situaciónactualdel poíodc rotaciónentreEurasiay Africa prediceextensiónen el rift de Azores, movimiento transeurrentedextral en laZonade FracturaGloria y compresiónentreIberia y Africa al esteel me-ridiano 18 ‘W (c.f? fig. 2)- Estasituacióndinámicaestáde acuerdoen ge-neralcon los datosde mecanismosfocalesde los terremotosde estazona(Udiaset al., op. cit.) de tal maneraqueel segmentoentreIberiay Africa so-metidoa compresióndeberespondera unazonade cizalla pura en cuyointerior se amortiza la reducciónde espacio.Estazonadebecorrespon-der a un dominio tectónicocon deformacióndistribuidaya queno pare-ce existir una falla maestraqueabsorbatodo el movimiento.Tal comose ha expresadoal principio dc esteartículo,los modelosde deformaciónintracontinentalconllevanrotación de bloquesqueamortizanla conver-

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AFRICA ION

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Fig. 2—Modelo dedeformacióndistribuidaenel extremomeridionaldela fronteradepla-cas Africa-Eurasia (Iberia). Las flechas curvas indican el sentido de la rotación de los blo-ques intermedios representados muy esquemáticamente. 1: Dorsal medio-atlántica;2: Fronterafósil de placasde segundoorden;3: Rift de Azores;4: Zona de FraeturaGlo-ria: 5: Zona de deformación intracontinental distribuida; 6: Zona de subducción.

gencia(o divergencia)sin grandesdesplazamientosde unidadesde la cor-teza.En estesentidoha sido propuestoun modelode rotaciónde bloquesy de formación distribuida en el segmentocompresivoentre Iberia yAfrica (Vegas, 1988) que puedaexplicar la sismicidaddifusa y estédeacuerdocon los movimientosde extensióny compresióncontemporá-neosdeducidosde los mecanismosfocalesy de la evolución de las cuen-cassedimentariasneógenasal bordemeridionaldeIberia(fig. 2). Estemo-delo tectónico tiene en cuentala coexistenciade estructurasdistensivasen el senodel segmentoconvergentey tambiénlas direccionestransver-sasde sismicidadcomo delimitaciónde dominioso bloques(casode lasfallasdel sistemade Carbonerasy Lorca en el S.E. de España).

En cuantoa la actividadde estedispositivotectónico,se puedeinferirqueestetipo de deformacióndistribuiday rotaciónconcomitantede blo-ques,es posteriora la tectónicade cabalgamientoy mantosqueestructu-ran las cadenasBéticasy el sistemaRif-Tell. Debeestaren relaciónconel comienzode la formación de las cuencasneógenasque fragmentaelplan generalde las Béticas, y, probablemente,ser también posterioraleventodistensivomayordescritopor Aldayaet al. (1984).Es posiblequeel motor de esteúltimo eventosea la restauracióndel equilibrio isostáti-co, mientrasqueel inicio de la deformacióndistribuidaseael bloqueodela convergenciay coincidecon el máximoepisodiotensionalen el rift deAzores.

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Si se admiteel dispositivotectónicodescritoen la figura 2, es eviden-te queel paleomagnetismopuededefinir la geometríade los bloquesin-termediosy constituir unaherramientapoderosaparapredecir la distri-bución de sismos.En estesentidoexisten datosqueapuntanhacia rota-ciones sistemáticashacia el este en zonasdel Subbético(Osete et al.,1988), aunqueal tratarsede datosprocedentesde rocasde edadjurásicano es posibleasimilar con certezalas rotacionesdiferencialesa esteepi-sodio.No obstante,la existenciade rotacionessistemáticasen rocasdeedadneógenapodrían apuntarclaramentehacia un modelo de bloquesdesdeel Tortoniensemediohastala actualidad.

Desdeotro puntode vista, los datospaleomagnéticosutilizadosen lasCordillerasBéticasparadefinir afinidadesafricanaso ibéricas a las uni-dadesintermediascarecende sentido,pueslas rotacionesdiferenciales,tal como se describenaquí, enmascaranla situaciónpaleogeográficadelos eventoscolisionales.Evidentementelos datospaleomagnéticosen laszonasde deformaciónintracontinental,lasllamadaszonasinestables,hande serutilizadosconprecaución.Estees el casode las áreasde deforma-ción alpina de la PenínsulaIbérica. En sentidocontrario,son necesariosestudiospaleomagnéticosregionalesparacontrastarlos modelosgeodiná-micosa escalainferiora las grandesplacaslitosféricas.

CONSIDERACIONESDE ORDEN PALEOMAGNETICO

De lo expuestoanteriormentese desprendenalgunasconclusionesdeinterésparalos estudiospaleomagnéticosdel territorio ibérico. En primerlugar Iberiano constituyeunaunidadtectónicaindeformable,sino un do-minio tectónicocuyaevolución alpinay post-alpina(c.f Vegasy Banda,1984)causadeformacióntantoen su interiorcomoen losbordes.Estade-formacióninter e intraplacaquedabienexpuestaen la existenciade «zo-nasde cizalla»queproducenrotacionesin situ de bloquesy portanto in-fluyen de maneraconcretalaspaleodeclinacionesobtenidasen áreasafec-tadaspor ellas.Por tanto la determinaciónde las zonasde cizalla pareceun estudiocrucial parael paleomagnetismotantoen experimentosregio-nalescomolos dedicadosa la obtenciónde la DAP.

Quizá la escalade Iberiacomo dominio tectónicoaparecemuy apro-piadaparadescribirla interdependenciaentrepaleomagnetismoy geodi-námica.Desdeel puntode vistageodinámicolos datospaleomagnéticosson imprescindiblesparacontrastarla evoluciónde las diferentesunida-destectónicasde Iberia.

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Recibido3 mayo 1988..-l¿eptado 1 SN/lo 1988.