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ESTUDIOS GEOFISICOS

ESTUDIO DE UN CABALGAMIENTO MEDIANTE SÍSMICA DE REFLEXIÓN.

STUDY OF AN OVERTHRUST WITH SEISMIC REFLECTION.

Autores: F. Merchán Alvarez(1), M. Higueras Gil(1), J. Abeger(1), J.A. Canas(2), Ll. Pujades(3)

Procedencia: (1) ORELLANA CONSULTORES S.A., (2) INSTITUTO GEOGRAFICO NACIONAL, (3)U.P.C.,E.T.S.I.C.C.P. SUMMARY: This paper show the results of a reflection section recorded in the front of the gravitational “manto Alpujarride” over the “manto Nevado-filabride”. The seismic horizons help to control the reverse faults between the sliding units.

INTRODUCCIÓN.

Un problema que se plantea frecuentemente en geología es como estudiar la continuación, en

profundidad, de cabalgamientos cartografiados en superficie con un determinado buzamiento. Este es

un problema geológico-estructural que puede estar relacionado con riesgos geológicos (deslizamientos

de grandes masas de terreno), estabilidad de laderas, afectar a construcciones civiles, más o menos

profundas, o simplemente cartografiar y definir la geometría de un accidente geológico en

profundidad.

En nuestro caso, vamos a presentar el estudio de un cabalgamiento entre filitas y cuarcitas del

Manto del Alpujárride sobre esquistos masivos del Manto del Nevado-Filábride (Provincia de

Granada, cerca de Orgiva). Este cabalgamiento se cartografía en superficie con un buzamiento de unos

40º pero se quiere conocer su evolución en profundidad ya que puede afectar a la traza de un túnel

hidráulico que se va a construir entre un azud del río Trevelez y una central eléctrica en el río Cadiar.

Como se puede apreciar en la planta geológica representada en la figura 1, el cabalgamiento

presenta una geometría irregular, apareciendo entre ambos mantos una banda de rocas de contacto de

espesor variable, entre 35 y 175 m, formadas por brechas tectónicas, areniscas calcáreas, cataclasitas,

harinas de falla, etc.

METODOLOGIA DE INVESTIGACION.

Para realizar el estudio se proyectaron 3 perfiles de Sísmica de Reflexión de alta resolución,

transversales al cabalgamiento, empleando como fuente de energía un martillo de 8 Kg. Solamente

presentaremos los resultados obtenidos con un solo perfil por problemas de espacio. Este método

geofísico, como es bien sabido, permite investigaciones de este tipo hasta profundidades de unos 500

m.

Los perfiles se registraron con los siguientes parámetros: cobertura 24, una intertraza en superficie

de 5 m, una longitud de registro de 0,5 s, un muestreo de 0.250 ms, un offset de 2,5 y 5 m con tiros en

avance y retroceso, geófonos de alta frecuencia, etc. Este tipo de dispositivo origina una subsuperficie

de reflexión con una intertraza de 1.25 m.

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ESTUDIOS GEOFISICOS

Figura 1. Entorno geológico y perfiles de reflexión realizados.

CV

315/40

70/24

RC3

RC3

AL

NF

RC3

RC2

RC1

AL

AL

CV

205/20

120/12 Dirección buzamiento / buzamiento

Cabalgamiento

Contacto mecanico

Contacto normal

ESQUISTOS MASIVOS DEL NEVADO-FILÁBRIDE. Esquistos feldespaticos y cuarciferos grises con aspecto masivo. Estructura tabular con abundantes venas de cuarzo.

Esquistos laminados. Esquistos rojizos muy tectonizados con intercalaciones arenosas

Cataclasitas y harinas de falla. Esquistos de grano fino rojizos y filitas grises con estructura cataclastica con niveles de arcilla plastica, con inclus iones de cuarcitas y abundante calcita recristal izada. Con niveles intercalados de arena limosa calcárea amari llo verdosa.

Brechas Tectónicas. Areniscas calcareas con venas de calc ita grises y rojizas con estructura cataclastica englobadas por una matriz arenosa calcítica.

ROCAS DEL CONTACTO

Afloramiento de cuarc itas Alpujárrides

FILITAS Y CUARCITAS DEL ALPUJÁRRIDE. Fi li tas grises y verdosas muy alteradas con intercalaciones de arcillas plasticas, esquistos de grano fino, cuarcitas blanco grisaceas con estructura tabular en capas de 2 a 40 cm. de espesor con niveles centimetricos de filitas intercaladas.

DEPOSITOS COLUVIALES. Bloques y gravas angulares de cuarcitas y fil itas en una matriz arcillosa plastica.

145/15

120/20

140/40

340/40

15/20

0/20

120/1815/18

110/15

125/30

60/20

575

CAMINO

R I

O

C A

D I

A R

PERFIL SISMICO 1

PERFIL SISM

ICO

2

PERFIL SISM

ICO 3

Figura 2. Sección Migrada del Perfil 1: detalle de la interpretación de los cabalgamientos

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ESTUDIOS GEOFISICOS

Figura 3. Sección Migrada del Perfil 1 con su interpretación.

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Una vez registrados los perfiles se procesaron con el paquete de software FOCUS de Paradigm

Geophysical, utilizando las mismas técnicas de procesado que se emplean en la exploración de

hidrocarburos. El procesado ha consistido en los siguientes pasos:

a) Edición (control de calidad de cada registro de campo).

b) Preprocesado: En este paso se realiza la explotación de la refracción superficial empleando

extendimientos de distintas

posiciones de registro, solapadas entre ellas para definir con mayor precisión las capas superficiales y

poder realizar unas correcciones estáticas de alta resolución.

c) Recuperación de amplitudes (recuperación de los verdaderos valores de la amplitud).

d) Colección de trazas (clasificación de las trazas por punto espejo).

e) Análisis de frecuencias (análisis de los datos en F y K).

f) Deconvolución, para eliminar la reverberación mediante un operador de blanqueo.

g) Análisis de velocidad, se realizan varios análisis de velocidad sobre cada perfil (1 cada 60 m

mínimo).

h) Correcciones dinámicas (NMO) y mute, se aplican las correcciones dinámicas calculadas de los

análisis de velocidad y se aplican los “mute” para eliminar las llegadas refractadas y de

superficie.

i) Correcciones estáticas, se aplican las correcciones estáticas obtenidas de la explotación de la

refracción.

j) Suma de las trazas agrupadas en posición espejo.

k) Empleo de un filtro F-K para mejorar la coherencia.

l) Aplicación de un filtro variable en el tiempo para mejorar la relación señal/ruido.

m) Balanceo para determinar el máximo de la amplitud y evitar las saturaciones en cada una de las

trazas.

n) Obtención de la sección stack correspondiente.

o) Aplicación de una migración en FX a la sección stack.

p) Utilización de un filtro variable en el tiempo para mejorar la relación señal/ruido.

q) Un segundo balanceo se aplica para igualizar la energía de las trazas a lo largo del tiempo.

r) Ploteado de las secciones migradas.

RESULTADOS.

En la figura 3 se muestra la sección migrada del perfil 1, donde puede observarse el resultado final

del procesado comentado.

La interpretación se ha realizado sobre los siguientes aspectos:

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ESTUDIOS GEOFISICOS

Figura 4. Corte Geológico – Geofísico obtenido con el Perfil 1.

3000

3 200

3100

3 000

300 0

300 0

2800

2800

2500

2600

250 0

2500

2800

2300

2400

2300

2600

2 400

020

4060

8010

012

014

016

018

020

022

024

026

028

030

0

Dis

t anc

ias

en m

etro

s

3315

2270

PE

RF I

L 1

m.s

.n.m

NO

Traz

as s

ísm

icas

380

640

1

660

360

620

5

20

300

4 00

400

103 5

0

1670

280

320

153 4

0

1895

300 19

1 0

65

SE

280

730

650

1100

325

660

2530

345

3 20

340

3536

0

40

300

285

315

5 75

7453 5

077

0

1635

1765

1345

1205

2100

730

620

310

3 05

31545

310

50

650

925

300

310

5531

06 0

925

295

230 0

2005

2150

2300

331 5

3315

5 40

520

500

580

6 00

560

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A) Definición de los horizontes sísmicos de reflexión principales en base a la similitud de su carácter

sísmico (intensidad de reflexión, frecuencia, continuidad espacial, etc.).

B) Definición de las distintas “facies sísmicas” en los diferentes paquetes (transparencia, nivel de

“ruido”, estilo de las reflexiones, etc.).

C) Trazado de las fallas que afectan al conjunto a partir de los saltos de continuidad en las reflexiones.

En este caso, que existen fallas subhorizontales estas últimas pueden aparecer como reflexiones.

D) En este caso particular en el que se encuentran superpuestas unidades de los Mantos del Mulhacén

y Alpujárride, la interpretación se ha basado, principalmente, en buscar las reflexiones que pudieran

representar contactos mecánicos entre ellos. Estas reflexiones, que separarían unidades, han sido

interpretadas en las secciones migradas como fallas.

FILITAS Y CUARCITAS DEL ALPUJÁRRIDE

UNIDAD INFERIOR: SIN DEFINICIÓN LITOLÓGICA

ESQUISTOS MASIVOS DEL NEVADO-FILÁBRIDE

(Caracter sísmico semejante a la unidad Alpujárride)

(Posibles cambios litológicos de naturaleza desconocida)HORIZONTES INTERNOS DE REFLEXION

FALLAS Y FRACTURAS CON DESARROLLO VARIABLE

SUPEFICIE DE CABALGAMIENTO

POSIBLE FALLA O FRACTURA

SEGUN SU GROSOR(Caracter sísmico semejante a la unidad Alpujárride)

ESQUISTOS MASIVOS DEL NEVADO-FILÁBRIDE

POSIBLE SUPEFICIE DE CABALGAMIENTO

ZONA DE ALTERACION:

ZONA DE ALTERACION ROCAS DE FALLA

ZONA DE ALTERACION:FILITAS Y CUARCITAS DEL ALPUJÁRRIDE

ROCAS DE FALLA

LEYENDA DE LA FIGURA 4

En la figura 2 se muestra en detalle el cabalgamiento y como aflora éste en superficie,

observándose el distinto carácter sísmico que presenta cada una de las formaciones afectadas.

En base a estos criterios se ha obtenido la siguiente interpretación:

La zona superficial, donde se aprecian las frecuencias más altas, debe corresponder a la zona de

alteración que llega a alcanzar hasta 25 m. A través de las reflexiones que caracterizan ésta zona se

ven cruzar las reflexiones que hemos asociado a las fallas inversas y que conectan con el trazado en

superficie de la interpretación geológica de la falla.

Hay que hacer notar que las reflexiones internas dentro de estas unidades están interrumpidas por

las reflexiones que hemos asociado a las fallas inversas o de cabalgamiento.

De acuerdo con esta interpretación la base del cabalgamiento no está constituida por una única

falla, sino que está formada por tres fallas que afectarían a la Unidad Nevado-Filábride. Por otro lado

la base de la Unidad Alpujárride estaría afectada por dos importantes cabalgamientos. Es precisamente

entre estos dos accidentes donde está definida la franja de rocas de contacto cartografiada por

geología.

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Es interesante resaltar la existencia de un número importante de fallas retrocabalgantes que afectan

únicamente a la unidad Alpujárride.

De esta forma se ha podido diferenciar entre los materiales del Manto Nevado-Filábride, de los que

componen el Alpujárride y éstos de los que constituyen las rocas de contacto, no solo por sus distintas

velocidades, sino por el diferente carácter sísmico de sus reflexiones y por la geometría que éstas han

definido.

En el corte sísmico que se presenta en la figura 4, en la vertical de las trazas 53-54 (trazas nº 153-

154 en la sección sísmica de la figura 2), a tiempo 196 ms tiempo doble, aparece un contacto que

podría corresponder con un nuevo cabalgamiento. Si observamos la sección que aparece en la figura 2

podemos comprobar como el paquete de reflexiones subyacentes mueren de una forma discordante

con el horizonte inmediato superior, base del Manto Nevado-Filábride, y posteriormente, en la vertical

de la traza 12 (para el corte sísmico de la figura 4, en la figura 2 corresponde a la traza 112) se

levantaría hacia el NO. Si observamos la geología representada en la Hoja del Magna correspondiente,

se observa que a unos cientos de metros al NO de nuestros perfiles aflora el Manto del Veleta, de ahí

nuestra suposición de que este posible cabalgamiento corresponda al techo del mencionado manto. Las

reflexiones internas dentro de las unidades son difíciles de atribuir geológicamente, dada la elevada

deformación de la roca causada por las distintas orogenias a las que han sido sometidas.

CONCLUSIONES.

De la exposición realizada podemos concluir que la técnica geofísica empleada, denominada

Sísmica de reflexión de alta resolución (no destructiva al no emplearse explosivos) permite una

definición muy notable, en profundidad, de la geometría de este tipo de accidentes, hasta

profundidades del orden de los 500 m. En el caso que nos ha ocupado se puede comprobar que la

definición es muy alta a pesar de que el tipo de formaciones involucradas no permitían, a priori,

esperar unos resultados medianamente aceptables. Resulta sorprendente la aparición de reflexiones

internas dentro de unidades con un elevado plegamiento/metamorfismo.

BIBLIOGRAFIA.

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Géophysique de gisement et de génie civil, Arens et Gaudiani, Editions Technip, Paris, 1998.

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Edited by Kenneth L. Larner (Western Geophysical Company). Society of Exploration Geophysicists

1980.

Hoja nº 1.042 del Magna, a escala 1:50.000, del Instituto Geológico y Minero de España. 1978.