Recent and active deformation structures in the central-eastern sector of the Betic Cordillera and the Alboran Sea: indentation processes and roll-back

Memoria de tesis doctoral presentada por Víctor Tendero Salmerón para obtener el título de Doctor en Ciencias de la Tierra por la Universitat de Granada (UGR), realizada bajo la dirección del Dr. Jesús Galindo Zaldívar del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (IACT-CSIC), la Dra. Gemma Ercilla Zárraga del Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) y la Dra. Elia D'Acremont.-- 238 pages[EN] A multidisciplinary study that combines geology, geophysics and geodesy in an integrated land-sea approach is crucial for the analysis of the active and recent tectonic structures in the Alboran Sea and central-eastern Betic Cordillera. Such a study, presented in this Ph.D. Thesis, reveals new insights in the geodynamics of the Gibraltar Arc. The interaction between indentation tectonics caused by the Eurasia- Africa convergence and the active extension, and westwards displacement, related to subduction with roll-back, controls the active tectonics of the central Alboran Domain. To study these structures, geological, geodetical and geophysical methods have been applied, and marine and terrestrial data are integrated. In the central Alboran Sea indentation, the magnetic anomalies reveal large igneous intrusions related to the AlKaPeCa Domain rift that have conditioned the development of strike-slip faults and the indentation tectonics. In fact, these rigid bodies act as a backstop where the indenter of south Alboran Sea collides and has generated the Alboran Ridge. The magnetic anomalies also point to the inherited origin of the dextral Yusuf fault (north-eastern boundary of the indenter) and a very recent formation of the sinistral Al Idrissi fault zone (western boundary of the indenter). The southern termination of the Al Idrissi fault zone in the transtensional Nekor basin shows the interaction between the southwestwards motion of the Rif Cordillera and the indentation of the central Alboran Sea. The faults studied at the Al Hoceima Bay (Nekor basin) show a westward migration caused by the SW motion of the Rif. The deformation of the northern Alboran Sea is characterized by two conjugate sets of strike-slip faults that are propagating towards the coast. In the Campo de Dalías zone, the results of GNSS measurements show that the southern points of the GNSS network move WNW, while the northern ones move WSW. This zone is affected by normal-dextral faults with NW-SE orientation. Their dextral component, together with the GNSS results, implicate an influence of both the ENE-WSW extension, which is dominant in the central Betic, combined with the propagation of the tectonic indentation of the Alboran Sea. Thus, a transition zone can be defined in the western and northern boundaries of the Alboran Sea indentation. Such a transition happens between the indentation tectonics related to the continental collision in the central Alboran Sea, and the westwards motion with extension due to roll-back in the west Alboran Domain. In the eastern Betic, the active tectonics is marked by the transpressive and strike-slip faults of the Eastern Betic Shear Zone. A few of these faults, such as the Palomares one, are originated by the Águilas Arc indentation, where a rigid fragment of the Algerian crust collides with the deformed Betic Internal Zones. The gravity modeling next to the Palomares fault shows that the basin geometries are controlled by rotated synforms, whose fragmentation originated the Palomares fault during the indentation. [...][ES] El estudio multidisciplinar que combina geología, geofísica y geodesia e integra datos tierra-mar es crucial para el análisis de las estructuras tectónicas activas y recientes del Mar de Alborán y del sector centro-oriental de las Béticas. Es el caso de esta tesis, que aporta nuevos datos sobre los procesos geodinámicos que afectan al Arco de Gibraltar. La interacción de indentaciones tectónicas debidas a la convergencia Eurasia-África y la extensión y movimiento al oeste relacionas con la subducción con roll-back controlan la tectónica activa del sector central Dominio de Alborán. Para su estudio se han combinado métodos geológicos, geofísicos y geodésicos y se han integrado datos marinos y terrestres. En la indentación del Mar de Alborán, las anomalías magnéticas han revelado la presencia de grandes intrusiones ígneas relacionadas con el rift del Dominio AlKaPeCa, las cuales han condicionado el desarrollo de fallas de salto en dirección y la indentación tectónica. De hecho, esas intrusiones actúan como un tope contra el que colisiona el indentador del sur del Mar de Alborán, generando la Cresta de Alborán. Los resultados también apoyan el carácter heredado de la falla dextra de Yusuf (borde noreste del indentador) y la formación muy reciente de la zona de falla sinistra de Al Idrissi (borde occidental del indentador). La terminación sur de Al Idrissi en la cuenca transtensiva de Nekor muestra la interacción entre el movimiento al suroeste del Rif y la indentación del centro del Mar de Alborán. Las fallas estudiadas en la Bahía de Alhucemas (cuenca de Nekor) muestran una migración al oeste causada por el movimiento al SO del Rif. La deformación en el norte de Alborán se caracteriza por dos sets de fallas conjugadas de salto en dirección que se propagan hacia la costa. En el Campo de Dalías, los resultados de medidas de GNSS muestran que los puntos del sur se mueven hacia el ONO, mientras que los del norte se mueven hacia el OSO. En esta zona hay fallas NO-SE normales-dextras. Su componente dextro y los resultados de la red GNSS apuntan a la influencia de ambos procesos (la propagación de la indentación tectónica del Mar de Alborán y la extensión ENE-OSO de las Béticas centrales) en las estructuras activas. Así, se puede definir una zona de transición en los márgenes norte y oeste de la indentación del Mar de Alborán entre los procesos de indentación relacionados con la colisión continental en el centro del Mar de Alborán y el movimiento al oeste debido al roll-back de la zona occidental. En las Béticas orientales, la tectónica activa está caracterizada por transpresión y las fallas de salto en dirección de la Eastern Betic Shear Zone. Algunas de ellas, como la falla de Palomares, están generadas por la indentación del Arco de Águilas, en la que un fragmento rígido de la corteza argelina colisiona con las deformadas Zonas Internas béticas. Sin embargo, los modelos de gravimetría de las cuencas adyacentes a la falla de Palomares señalan que las cuencas están formadas por sinformes rotados, cuya fragmentación durante la indentación generó la falla de Palomares. Por tanto, la longitud de la falla de Palomares es menor, limitada por la deformación y desplazamiento de los pliegues, y está desconectada de la EBSZ. [...]Esta tesis ha sido posible gracias al contrato predoctoral de Formación de Profesorado Universitario (16/04038), a los medios materiales del grupo de investigación RNM148 del Dpto. de Geodinámica (UGR) y del IACT (CSIC-UGR), y a los proyectos de investigación CGL2016‐80687‐R AEI/FEDER, P18-RT-3275 y B-RNM- 301-UGR1