Numerical modeling of continental collision and intraplate deformation. Application to the Cenozoic geodynamic evolution of North Iberia

Resumen

La presente tesis doctoral se enmarca en el estudio de la evolución geodinámica de la Península Ibérica durante el Cenozoico (últimos 65 millones de años). Pese al enorme esfuerzo acumulado por la comunidad geológica en este ámbito, los enigmas clásicos sobre la cronología y los procesos involucrados en la construcción del relieve y el subsuelo ibéricos persisten: ¿Cuál es el origen de la elevada topografía media de la Península? ¿Cómo ha sido construida su actual topografía como resultado de la peculiar posición de la microplaca tectónica de Iberia entre África y Eurasia? Para abordar estas preguntas, he recopilado información de estudios previos sobre episodios tectónicos desde el Cretácico Superior hasta la actualidad con especial atención a los intervalos relacionados con el choque continental con Eurasia que dio lugar al levantamiento de la cadena Pirenaica y Vasco-Cantábrica, la posterior elevación de las cadenas montañosas del interior y la posterior evolución del margen sur en relación con la aproximación entre África e Iberia. Para encontrar los mecanismos responsables de esta evolución, he diseñado una serie de modelos numéricos de alta resolución que simulan en 2D la deformación de la litosfera en límites de placa convergentes, utilizando uno de los programarios más evolucionados de la geodinámica internacional (Underworld 2.0; Univ. Melbourne). Este volumen empieza por tanto explicando las ecuaciones matemáticas y leyes físicas que gobiernan el modelo numérico, las relaciones entre los parámetros físicos y su importancia y sus limitaciones. Así, se han realizado una serie de modelos numéricos sintéticos en esta tesis para identificar los posibles escenarios evolutivos tras un choque continental donde aparecen dos modelos de deformación: doble vergencia y plegamiento cortical. Mientras que en el primero la deformación se concentra en torno a la zona de colisión donde se desarrolla un orógeno mediante fallas que buzan hacia la zona axial, en el segundo se transmite la deformación más lejos de la zona de colisión. Estos modelos sintéticos explican algunos rasgos de la deformación de la Cordillera Pirenaica y de la cadena de montañas de Zagros en Irán. Seguidamente, muestro otra serie de modelos numéricos termodinámicos 2D para la zona Norte-Centro de la Península. En este caso, los modelos tratan de explicar la evolución cenozoica de la cadena Cántabra junto con el Sistema Central y la cuenca del Duero en función de la viscoplasticidad adoptada para la roca. Se pone a prueba un hipotético nivel de despegue entre el basamento Varisco y la corteza superior que hubiera permitido transmitir esfuerzos hacia el interior formando el Sistema Central y la posibilidad de que toda la litosfera sufriera un plegamiento en respuesta a la compresión. Finalmente, estos modelos numéricos 2D se extienden hasta el sur Peninsular, examinando el papel de la frontera entre las litosferas Africana e Ibérica en la formación del Sistema Central y las cuencas adyacentes.