Implicaciones de la estructura interna de una zona de falla activa en la génesis de terremotos

Resumen

Aunque la investigación se centra en la caracterización de la zona de falla de la Falla de Alhama de Murcia (FAM; SE España), la presente tesis pone de manifiesto la relación que existe entre la estructura interna de las zonas de falla y su comportamiento sísmico y sismogénico. A diferencia de otras zonas de falla cuyas propiedades estructurales en profundidad son inferidas a partir de análisis comparativos con otras fallas de características similares, la FAM muestra en superficie afloramientos excepcionales donde se puede ver de manera directa la estructura que presenta la falla a unos pocos kilómetros de profundidad. Esto facilita la interpretación de la estructura de la FAM a profundidades sismogénicas (5-15km) y permite estudiar los materiales que la componen y que controlan el comportamiento hidromecánico de la zona de falla. En el capítulo introductorio se hace un breve resumen de la importancia de la estructura interna y las propiedades hidromecánicas de las zonas de falla sobre su comportamiento sísmico, recopilando datos de observaciones y estudios experimentales realizados en otras grandes zonas de falla alrededor del mundo. En capítulos siguientes, fundamentalmente centrados en la FAM, se describen las características particulares de esta falla. Para ello, primero, se hace un breve resumen sobre el marco geológico y sismotectónico de la FAM, así como de lo que se conoce sobre su comportamiento sísmico histórico y reciente. Datos obtenidos mediante cartografía geológica, observaciones de afloramiento y la información derivada de la realización de un sondeo y perfiles geofísicos transversales a la zona de falla son presentados, a continuación, para definir las características geométricas de la FAM en superficie y realizar una interpretación sobre la evolución de la zona de falla y su estructura en profundidad. Debido al importante control que ejercen las rocas de falla del núcleo sobre el comportamiento general de la zona de falla, y que se ponen en evidencia en el capítulo introductorio, los siguientes capítulos se centran en la caracterización de las rocas de falla que constituyen el núcleo de la FAM. Observaciones a mesoescala son complementadas con análisis de microscopio óptico y electrónico para definir la fábrica de estas rocas y determinar los mecanismos de deformación generadores. Adicionalmente, análisis de difracción de rayos X y análisis químicos, permiten conocer la composición mineralógica de las rocas de falla e interpretar cuál es el protolito del que derivan y los mecanismos generadores. La interpretación conjunta de todos estos datos es utilizada, luego, para analizar posibles evidencias texturales que demuestren el comportamiento sísmico de la FAM en el pasado. A pesar de que no se conocen criterios inequívocos de paleosismicidad en rocas de falla frágiles, a excepción de las pseudotaquilitas, se ha encontrado en las gouges de la FAM lo que se ha interpretado como una evidencia cosísmica y que se describe en el capítulo 4: “clastos de cuarzo pulverizado”. La parte final de la investigación está focalizada en la determinación de las propiedades geomecánicas de las rocas de falla asociadas a la FAM, haciendo especial hincapié en sus propiedades friccionales y, concretamente, en cómo pequeñas porciones de grafito pueden controlar el comportamiento sísmico y sismogénico de la zona de falla. Para ultimar, todos los datos aportados en los capítulos anteriores son interpretados y discutidos en conjunto en el capítulo 6 del cual se extraen las conclusiones finales (capítulo 7). Estas permiten establecer algunas relaciones entre la estructura interna de la FAM y lo que se conoce sobre su comportamiento sísmico. Pero, además, permiten identificar algunas evidencias estructurales (geometría de los 2 segmentos, fábrica de las gouges del núcleo, asperezas, continuidad y geometría de estructuras planares susceptibles de deslizamiento cosísmico, etc.) y composicionales (presencia de grafito y otros elementos debilitadores, como la presencia de nanopartículas) que podrían controlar el potencial sismogenético de la FAM. Mientras que la presencia de multitud de fracturas oblicuas a la FAM, así como la capacidad de la gouge para acomodar parte de la deformación de manera asísmica, podrían inhibir la nucleación de grandes terremotos, algo que es acorde a la sismicidad reciente de la FAM, la presencia de grandes bloques de protolito (especialmente en el segmento Lorca-Totana) podrían generar terremotos de mayor magnitud. La linealidad y continuidad de la gouge en el segmento Puerto Lumbreras-Lorca, puede acomodar parte de la deformación de manera asísmica sin aparentes asperezas donde nuclear la rotura. Sin embargo, la reciente interpretación de lo que parecen roturas superficiales de terremotos históricos de magnitud >6, en el segmento Puerto Lumbreras-Lorca ponen en duda que la gouge disipe toda la deformación de manera asísmica. Por una parte, adelgazamientos de la gouge por deformación de estilo dúctil a lo largo de la FAM, con el incremento del desplazamiento pueden ponerse en contacto bloques de basamento que generen nuevas asperezas. Por otra, un terremoto suficientemente grande, nucleado en el segmento entre Torrecilla y Totana, cuya rotura se propague hacia Puerto Lumbreras, entrando a una velocidad suficiente en la gouge, podría disparar el deslizamiento sobre planos paralelos a la FAM (algunos ricos en grafito, como los observados en testigos del sondeo) a lo largo de todo este segmento, incrementando enérgicamente la longitud del segmento deslizado y, por tanto, la magnitud del terremoto.