OOniversidad de ranD de ruel
XLVII g~~~gGYi PRAcTICA La Orogenia Alpina en la Cordillera Ib€wica
TERUEL, 15 a120 de JULIO de 2013
Editores: Jose L. Sirnon Gornez Carlos L. Liesa Carrera
Departa:rnento de Ciencias de la Tierra Universidad de Zaragoza
© 2013 C LOS AUTORES
EDITAN:
Universidad de Verano de Teruel
Departamento de Ciencias de la Tierra Universidad de Zaragoza
(con la colaboracion del PROYECTO CGL2012-35662, MINISTERIO DE ECONOMiA Y COMPETITIVIDAD - FED ER)
IMPRIME:
Servicio de Publicaciones Universidad de Zaragoza
ESTRUCTURA Y EVOLUCION TECTONICA
DE LA CADENA IBERICA
J. Guimera
Departament de Geodinamica i Geoffsica, Facultat de Geologia, Universitat de Barcelona.
Introducci6n
El significado mas usual de Cadena lberica (0 Cadenas 0 Cordilleras Ibericas 0
Celtibericas) se asocia a los relieves de la parte oriental de la Peninsula lberica situados entre las zonas mas bajas y llanas de las dos mesetas y la Depresi6n del Ebro. Son terminos geograficos, que estan basados en la orografia. Desde un punto de vista geol6gico, estos mismos terminos adquieren un significado distinto, basado en la evoluci6n geol6gica que ha experimentado la regi6n considerada y en la estructura geol6gica resultante. Aunque el area a la que se aplica el termino Cadena Iberica en los dos contextos es en buena parte coincidente, no 10 es totalmente; en general, la Cadena Iberica definida geol6gicamente tiene Una extensi6n mayor que su definici6n basada en la orografia.
Geol6gicamente, denominamos Cadena lberica al conjunto de las estructuras contractivas provenientes de la inversi6n de las Cuencas Mesozoicas Ibericas. Estas estructuras se desarrollaron en el interior de la Placa Iberica durante el Cenozoico, como resultado de la convergencia entre las placas Euroasiatica y Africana. La Cadena Iberica se sitUa al norte de la Cordillera Betica y entre las cuencas cenozoicas del Ebro, del Duero y del Tajo (Fig. 1). A 10 largo de la costa mediterranea, las estructuras extensivas ne6genas relacionadas COn la apertura del Mediterraneo occidental, de orientaci6n NE-SW, se sobreimpusieron a la Cadena lberica a partir del Oligoceno superior, por 10 que puede suponerse que esta se continue Una cierta distancia bajo las areas hoy dfa ocupadas por el mar.
La unidad asf definida tiene una longitud de unos 400 km en direcci6n NW-SE (entre la cuenca del Duero y el Mar Mediterraneo) y una anchura que varfa entre 125 km Y 280 km en direcci6n NE-SW (entre las cuencas del Tajo y del Ebro). Las estructuras contractivas de la Cadena Iberica SOn conjuntos de cabalgamientos y pliegues asociados. La orientaci6n dominante de esos cabalgamientos y pliegues es
NW-SE, paralela a la dimensi6n mayor de la cadena, aunque estan presentes tambien otras direcciones, especialmente E-W Y NE-SW. El relieve de la Cadena Iberica se form6 durante el Cenozoico, fundamentalmente como resultado del desarrollo de las estructuras contractivas.
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100 km
Cabalgamiento
Neogeno
~ Palaeogeno
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~ Zocalo Hercinico
Fig 1: Esquema estructural de la Cadena Iberica, en el que se indica las principales estructuras contractivas cenzoicas, Se muestra tambien la situaci6n de los cortes geol6gicos de la Fig, 2,
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_ Mesozoico indlferenciado
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Cretacico superior
Cretacico inferior
Jurasico
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Fig 2: Cortes geol6gicos de la Cadena Iberica. Para su situaci6n, ver la Fig 1.
Materiales que componen la Cadena Iberica
La historia geol6gica durante el Paleozoico y el Mesozoico del area comprendida en la Cadena Iberica dio lugar a la formacion de unos materiales y unas estructuras que han tenido una gran influencia sobre las estructuras contractivas desarrolladas en el Cenozoico.
Hacia finales del Paleozoico tuvo lugar la Orogenia Herciniana, coma resultado de la convergencia entre Laurasia y Gondwana, dentro del proceso de formacion del macrocontinente de Pangea. Las cadenas montanosas formadas fueron fuertemente erosionadas hasta reducirse al actual zocalo hercinico, que aflora en areas extensas del occidente de la Peninsula Iberica y que subyace a toda la Cadena Iberica y cuencas sedimentarias circundantes. El resultado es un zocalo formado por rocas, mayoritariamente de edad paleozoica, deformadas contractivamente (contienen fallas y pliegues a divers as escalas) y que experimentaron un metamorfismo de grado variable segUn las zonas.
A partir del Permico superior, durante el Mesozoico y hasta el Paleogeno inierior, el area que hoy forma parte de la Cadena Iberica estuvo determinada por la evolucion del Mar de Tetis -situado al E y SE- Y por la apertura del Atlantico Norte a partir del Cretacico inferior. Estas influencias dieron lugar a un contexto dominantemente extensivo, en el cuallas cuencas sedimentarias estaban limitadas por fallas normales 0 por estructuras asociadas a ellas. Como resultado, se produjo la sedimentacion de varios miles de metros de rocas sedimentarias (2000 a 7000 m), principalmente de origen continental 0 marino somero (calizas, lutitas, areniscas, conglomerados, yesos, sal). Durante el Permico y el Triasico mas inferior (sedimentaci6n de los conglomerados, areniscas y lutitas de la facies Buntsandstein) las fallas normales que determinaban las cuencas sedimentarias se orientaban NW-SE y, secundariamente, NE-SW. Durante el Jurasico superior y el Cretacico inferior, son las fallas normales de orientacion aproximadamente E-W las que tuvieron una gran importancia en la formaci6n de las cuencas de Cameros y el Maestrat. Consecuencia de
10 expuesto es que tanto el espesor coma las caracteristicas litol6gicas de las formaciones de esa edad varfan substancialmente entre diferentes partes de la Cadena Iberica.
Las estructuras contractivas cenozoicas son resultado de la convergencia de Eurasia, Iberia y Africa. En la Cadena Iberica comenzaron a desarrollarse hacia el Eoceno superior, y finalizo su desarrollo en el Mioceno inferior ·en la parte oriental de la cadena y en el Mioceno superior en la occidental. Durante ese perfodo, el relieve generado por las estructuras contractivas fue parcialmente erosionado -con una intensidad variable arealmente- y los materiales erosionados fueron sedimentados en las cuencas cenozoicas que rodean la cadena 0 en cuencas menores en el interior de ella. Dichos materiales fueron tambien deformados por las estructuras contractivas y se incorporaron al edificio orogenico.
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Infl uencia de la estructura y la estratigrafia previas en la estructuraci6n cenozoica
La orientaci6n y extensi6n de las estructuras contractivas cenozoicas ibericas estan en una buena parte determinadas por las estructuras extensivas mesozoicas -y, en un grado poco conocido, tal vez tambien por las estructuras del z6calo hercfnico- y por las variaciones en la sucesi6n estratigrafica pre-cenozoica. Su influencia en la orientaci6n de las estructuras contractivas tiene buenos ejemplos en 1) la inversi6n de los graben NW -SE del Buntsandstein de la parte central de la cadena, que dio lugar a los cabalgamientos y pliegues NW-SE de las Ramas Aragonesa y Castellana, y 2) las fallas normales E-W y NW-SE que delimitaban las cuencas de Cameros y el Maestrat durante el Jurasico superior y el Cretacico inferior, que se invirtieron parcialmente, dando lugar bien a cinturanes de cabalgamientos (sur de Cameras y Zona de Enlace, al norte del Maestrat) 0 bien a grandes cabalgamientos individuales (norte de Cameros y, en el SW del Maestrat, la falla de Penyagolosa).
Considerando las variaciones en la sucesi6n estratigrafica previa al Cenozoico, en la mayor parte de la Cadena Iberica pueden diferenciarse tres grandes unidades litol6gicas con comportamiento mecanico diferenciado. La unidad inferior comprende el z6calo hercfnico mas la parte inferior del Triasico (Buntsandstein y todo 0 parte del Muschelkalk). La unidad intermedia comprende los materiales lutitico evaporiticos del Muschelkalk medio y del Keuper. El Muschelkalk medio lutitico y evaporitico -incluso salino- se encuentra solamente en el sur de Catalufia, bajo buena parte de la Cuenca del Maestrat y en la parte valenciana de la cadena; en la mayor parte de la Cadena Iberica el Keuper es el tinico nivellutitico evaporitico importante. Finalmente, la unidad superior esta formada por los sedimentos jurasicos, cretacicos y cenozoicos. La presencia de estos tres niveles tiene una gran influencia en el estilo y la geometria de las estructuras contractivas, especialmente la presencia de un nivel intermedio con un comportamiento mecanico mucho menos competente -mas facilmente deformableque los niveles que separa. Como consecuencia, en el nivel superior se han podido desarrollar sistemas de cabalgamiento cuyo cabalgamiento basal se localiza en el nivel intermedio triasico, mientras el inferior no es afectado por estas estructuras. Estos sistemas de cabalgamientos que involucran s610 los dos niveles superiores se localizan principalmente en las partes externas de la Cadena Iberica, mientras en las partes mas internas (las centrales de la cadena) los sistemas de cabalgamiento pasan a incluir tambien al z6calo hercfnico y su cobertera triasica mas inferior.
Estructura general de la Cadena Iblhica
Como se acaba de decir, la mayor parte del edificio oragenico de la Cadena Iberica involucra la cobertera mesozoica y cenozoica y el z6calo hercfnico, y solamente la unidades externas mas meridionales (la Sierra de Altomira, la Cuenca de Loranca y una franja en el borde sur de la Rama Castellano-Valenciana) deforman exclusivamente la cobertera. Cual es el grosor de la corteza incluido en el edificio oragenico es una cuesti6n controvertida y no resuelta; se ha supuesto tanto que solamente la corteza superior forma parte de las laminas de cabalgamiento ibericas como que estas incluyen la totalidad de la corteza. La dimensi6n kilometrica de los anticlinales de nticleo
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hercinico de las Ramas Aragonesa y Castellano-Valenciana implica un nivel de despegue en el interior de la corteza, pero esto no excluye que el cabalgamiento basalo los cabalgamientos- de la Cadena Iberica acabe llegando a la base de la misma.
La megastructura de la Cadena Iberica muestra, en mapa, dos partes diferenciadas que se imbrican. La parte mas oriental presenta una estructura en dos grandes antic1inorios -a veces mas bien push-ups- separados por el sinclinorio de Almazan (Figs. 1 y 2). El antic1inorio septentrional, que inc1uye la unidad de Cameros y la Rama Aragonesa, se desdibuja hacia el SE. El antic1inorio meridional inc1uye la Rama Castellano-Valenciana y su enlace con el Sistema Central. El sinc1inorio de Almazan se extiende desde la depresi6n de Teruel, al SE, hasta la Cuenca de Almazan, al NW, donde es cabalgado por las estructuras del norte de la Rama Castellana y su enlace con el Sistema Central. Estas megash'ucturas no existen al E de la depresi6n de Teruel, donde las estructuras de la Cadena Costera Catalana se continuan en la Zona de Enlace y cortan las estructuras de la Rama Aragonesa; ademas, hay un paralelismo entre las estructuras del SW de la Zona de Enlace y las de la Rama CastellanoValenciana.
Los Ifmites de la Cadena Iberica con sus cuencas de antepafs son siempre cabalgantes, aunque pueden estar recubiertos por materiales postect6nicos. El cabalgamiento de Cameros (0 Noriberico) es el que tiene un desplazamiento mejor establecido, con una flecha horizontal de 25 a 30 km y un salto vertical de mas de 4 km en la parte frontal de la unidad de Cameros. Este cabalgamiento se amortigua en la Rama Aragonesa ha cia el SE, desapareciendo, posiblemente, al E de Puigmoreno (al norte de A1caruz). Hacia el W, mas alla de la Sierra de la Demanda, aunque pueda reducirse fuertemente su salto, el cabalgamiento de Cameros debe de separar el area de materiales deformados, bajo los sedimentos postect6nicos, de la parte oriental de la Cuenca del Duero, tal como se deduce de los datos de subsuelo; asimismo puede acabar entroncando con el cabalgamiento septentrional del Sistema Central. En la transversal de la unidad de Cameros, donde el cabalgamiento de Cameros tiene la flecha mayor, es donde la Cadena Iberica es mas estrecha y su deformaci6n interna menor; a medida que la flecha del cabalgamiento disminuye hacia el sudeste, aumenta la anchura de la cadena, principalmente por el aumento de la anchura de la Rama Castellano-Valenciana, al tiempo que aumenta la deformaci6n interna, y aparece la Zona de Enlace.
El acortamiento que experiment6 la cadena en el transecto de Cameros, entre la Cuenca del Ebro y la Cuenca del Tajo, puede estimarse en 41 km (18,9%). Este resultado se obtiene sumando los 38,5 km obtenidos por Guimera et al (1995) para la inversi6n de la Cuenca de Cameros al acortamiento de la Rama Castellana de la Fig. 2 F, que es de 2,5 km. Del acortamiento total, mas de la mitad corresponde al desplazamiento del cabalgamiento de Cameros (25 a 27 km). Combinando los cOl·tes A, B, C, Y D (Figs. 1 y 2) que se aproximan a un transecto de la cadena entre las cuencas del Ebro y del Tajo, se obtiene un acortamiento de 37 km (13,9%). Desglosando este ultimo resultado, en los cortes C y D -que inc1uyen el antic1inorio de la Rama Castellana, la Cuenca de Loranca y la Sierra de Altomira- el acortamiento es de 20 km (12,3%), mientras que sumando los cortes A y B se obtiene un acortamiento de 17 km (16,5 %). Los valores del acortamiento en los dos transectos son bastante similares,
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mientras que el porcentaje de acortamiento es claramente diferente, mayor en el transecto occidental, donde la Cadena Iberica es mas estrecha, y menor en el transecto oriental, donde la Cadena es mas ancha.
Engrosamiento cortical
Bajo la Cadena Iberica la corteza esta engrosada, tal como se deduce del analisis de las anomalias de la gravedad. Los mapas de anomalias de Bouguer muestran valores negativos en toda la cadena, con un minimo de -110 MGal centrado en la Rama Castellana, al oeste de TerueL A partir de las anomalias de Bouguer, en dos perfiles corticales se estima un grosor maxima de la corteza de 43 km en el minima gravimetrico de la Rama Castellana, y de 40 km bajo las Ramas Al:agonesa, Castellana y Valenciana en la transversal de los cortes E y F (Fig. 1). El grosor de la corteza disminuye hacia las cuencas del Ebro y del Tajo, donde alcanza unos valores de 32 a 33 km. Mapas de la profundidad de la Moho elaborados a partir del mapa de anomalias de Bouguer y de la topografia con significado cortical (la topografia media obtenida aplicando una media m6vil con un radio de blisqueda de 15 km) muestran que la profundidad maxima de la Moho varia entre 37 km Y 42 km bajo el nivel del mar, quedando la zona mas profunda entre Teruel y Cuenca. Las variaciones descritas dependen de los parametros usados: 1) grosor de la corteza en la cota cero (27 km 0 30 km), y 2) contraste de densidad entre la corteza y el manto (300 0 500 kg·m-3). En el contexto de la Cadena Iberica, el linico proceso de engrosamiento cortical que puede aducirse es la deformaci6n contractiva (acortamiento horizontal que ocasiona engrosamiento vertical).
Relieve de la cadena
Mas de la mitad de la superficie de la Cadena Iberica supera los 1000 m de altura, y diversas areas de varios centenares de kil6metros cuadrados estan por encima
de los 1500 m. Localmente, en varios puntos de la Cadena se superan los 2000 m.
La formaci6n de este relieve es un resultado de la contracci6n cenozoica. Los principales argumentos a favor de este origen son los siguientes: 1) Previamente a la contracci6n cenozoica, hacia finales del Cretacico superior, los sedimentos pasaron de formarse en ambientes marinos a sedimentarse en ambientes continentales con intercalaciones marinas esporadicas, 10 que indica que se formaban a una elevaci6n pr6xima al nivel del mar coetaneo (que lleg6 a estar 250 m por encima del nivel del mar actual). 2) Este relieve se sustenta sobre la corteza engrosada descrita en el apartado anterior. 3) Hay una coincidencia de las zonas de mayor relieve con los dos grandes anticlinorios descritos en la megaestructura de la Cadena. Estos anticlinorios quedan
especialmente marcados por los materiales del Cretacico superior, que se encuentran a cotas progresivamente mas altas hacia el interior de la cadena, hasta superar los 1800 m en los Montes Universales (cerca de Albarracfn) y en el norte de la comarca de GlidarJavalambre. Los materiales del Cretacico superior, al ser los mas modernos conservados anteriores a la contracci6n, son un buen marcador de la deformaci6n contractiva cenozoica.
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La conservaci6n de los materiales cretacicos superiores en amplias zonas de la cadena y, especialmente, en algunas de las zonas mas elevadas, muestra que la erosi6n del edificio orogenico contractivo de la Cadena Iberica ha sido pequena. En la mayor parte de la Cadena, se conservan los materiales mesozoicos, incIuso en las zonas mas elevadas, por encima de 1500 m. Los afloramientos de rocas del z6calo hercinico se localizan en el nucIeo de anticIinales de escala kilometrica, 10 cual indica que estos afloramientos son el resultado de la erosi6n de estructuras locales, de escala menor que los grandes anticIinorios mencionados. Las areas que han experimentado una erosi6n mayor son la unidad de Cameros y la Rama Aragonesa (que constituyen el gran anticIinorio septentrional). Esta erosi6n fue sincr6nica a la contracci6n cenozoica, coma 10 indica el hecho que los materiales miocenos inferiores de la cuenca de Calatayud, que descansa sobre materiales del z6calo hercinico, estan afectados por cabalgamientos. La erosi6n mayor de estas estructuras seria consecuencia del levantamiento de la lamina cabalgante que las contiene, coma resultado de su ascensi6n sobre la rampa del bloque inferior del cabalgamiento de Cameros (0
Noriberico).
Sobre el edificio orogenico de la Cadena Iberica se desarrollaron superficies de aplanamiento sincr6nicamente a la actividad de las estructuras contractivas, superficies en parte recubiertas por sedimentos aluviales . La sedimentaci6n de dichos materiales fue favorecida por el ascenso del nivel de base de los sistemas aluviales a causa del endorreismo de la Cuenca del Ebro, 10 que, a SU vez, redujo la erosi6n de la cadena. La captura de la Cuenca del Ebro hacia el Mediterraneo ocasion6 el encajamiento de la red fluvial y la erosi6n de dicha cuenca y de la Cadena Iberica; este proceso, sin embargo, no ha afectado todavia a la totalidad de la Cadena Iberica, que conserva amplias zonas, especialmente las mas elevadas, que aun conservan el relieve a1canzado a finales del Mioceno, mucho mas suave que el producido por el encajamiento de la red fluvial del Ebro actual.
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