The extensional system of the Granada Basin in the frame of the Betic CordilleraStructure, activity and geohazard implications

Resumen

La Cuenca de Granada es la cuenca intramontañosa más significativa de la Cordillera Bética. Está situada en su zona central y limitada hacia el este por la región más elevada de la cordillera, Sierra Nevada. Su formación desde el Mioceno temprano-medio se debe a la actividad de despegues extensionales que exhumaron los complejos metamórficos. Actualmente, su desarrollo se relaciona principalmente con la actividad de fallas NO-SE que generan sismicidad recurrente, lo que la convierte en la región con mayor peligrosidad sísmica de la Península Ibérica. La evolución de la Cuenca de Granada se enmarca en un contexto extensional que afecta a la Cordillera Bética central casi en su totalidad. Dicha región contrasta con las zonas circundantes que están afectadas principalmente por acortamiento. Por un lado, la Cordillera Bética oriental y Mar de Alborán central sufren acortamiento NNO-SSE, debido al empuje de dos indentores tectónicos, relacionado a la convergencia Eurasia-Nubia. Por otro lado, la Cordillera Bética occidental se desplaza hacia el oeste y genera acortamiento en el frente más occidental. En este complejo contexto de desarrollo actual del Mediterráneo occidental, la Cordillera Bética central, en general, y la Cuenca de Granada en particular, constituyen un laboratorio natural excelente para estudiar la causa de procesos de extensión en límites de placas convergentes. En esta tesis doctoral se combinan técnicas geológicas, geofísicas y geodésicas para estudiar las principales estructuras activas de la región con el fin de mejorar el conocimiento de los procesos que intervienen en la extensión de la Cordillera Bética central, y el desarrollo actual del Arco de Gibraltar. La Cuenca de Granada oriental, adyacente a Sierra Nevada, está afectada por una extensión OSO-ENE de hasta 1.3 mm/año según los datos GNSS. El análisis de las principales estructuras y mecanismos focales de terremotos sugieren que dicha extensión está acomodada mediante un conjunto de fallas normales de alto ángulo NO-SE enraizadas en una falla normal de bajo ángulo bajo la cuenca, que constituyen el sistema extensional de la Cuenca de Granada. Los datos geológicos de campo sugieren una conexión estructural entre las fallas normales de alto ángulo y los despegues extensionales Miocenos que actualmente afloran en Sierra Nevada occidental. Así, la falla normal de bajo ángulo activa actualmente podría tratarse de la continuación hacia el O de los despegues extensionales antiguos. En este contexto, los perfiles de nivelación de alta precisión determinan un desplazamiento vertical medio de 0.73 mm/año de la Falla de Granada, principal falla normal de alto ángulo del sistema. Por lo tanto, esta falla podría acomodar entre un tercio y potencialmente la totalidad de la extensión en la región, si dicho desplazamiento se transmitiera a la falla normal de bajo ángulo. En el sistema extensional de la Cuenca de Granada son recurrentes las series sísmicas como la ocurrida en Granada durante 2021. Se trata de una serie con características tanto de terremoto principal y replicas como de enjambre. La relocalización de la sismicidad dibuja una geometría en forma de chimenea. El análisis geológico y gravimétrico apunta a la interacción entre un juego de fallas NO-SE activas y otro juego de fallas NE-SO que funcionan como barreras, segmentan las primeras y confinan la serie. Así, la longitud y el área de ruptura de los segmentos activados se ven disminuidas, y limitan la magnitud máxima de los terremotos a Mw 4.5-5.0. De esta manera, los esfuerzos acumulados en el área se relajan mediante la recurrencia de varios terremotos de magnitud similar, lo que favorece la característica de enjambre a la serie y disminuyen el potencial sismogénico de las fallas. Los datos GNSS regionales sugieren que los bordes oeste y suroeste de la Cuenca de Granada constituyen un frente compresivo. Las observaciones geológicas y geofísicas muestran que el frente está caracterizado por cabalgamientos ciegos N-S en el norte, que afectan las Zonas Externas, y la formación de grandes pliegues ONO-ESE en el sur, en las Zonas Internas. La relocalización de la sismicidad apunta a una relación estructural de dicho frente con el despegue extensional de la Cuenca de Granada. La Falla normal de Ventas de Zafarraya constituye la principal estructura sismogénica en la región, probablemente responsable del terremoto de Andalucía de 1884. Los datos de la red GNSS de Zafarraya, situado junto al límite entre las Zonas Externas e Internas, indican que la actividad de la Falla de Ventas de Zafarraya está relacionada al desarrollo de la antiforma O-E de Sierra de Alhama en un contexto de acortamiento local NNE-SSO de hasta 2 mm/año. En este contexto, se trata una falla normal que acomoda la extensión relacionada con la flexión del arco externo de la antiforma de Sierra de Alhama en su segmento occidental. La extensión en la Cordillera Bética central está posiblemente asociada al colapso extensional desde la zona más elevada en la Cordillera Bética, Sierra Nevada, a las zonas más deprimidas hacía el oeste, suroeste y sur. Este colapso activa el sistema extensional de la Cuenca de Granada en el borde occidental de Sierra Nevada y determinan el desarrollo actual de la cuenca. La formación del frente de acortamiento al oeste y suroeste de la Cuenca de Granada probablemente se debe a la existencia de un cuerpo denso emplazado en la corteza que actúa como contrafuerte, como indica la fuerte anomalía gravimétrica positiva. Hacia el sur, el sistema está delimitado por la indentación activa en el Mar de Alborán central. El levantamiento en la zona de Sierra Nevada podría deberse tanto a la formación de grandes pliegues E-W debido a la convergencia Eurasia-Nubia como al rebote isostático relacionado con el slab-tearing. En cambio, las regiones deprimidas hacia el oeste, suroeste y sur serían resultado tanto de la extensión de retroarco relacionado con el rollback como de la subsidencia en la Cuenca de Alborán occidental relacionado con la subducción activa en la Cordillera Bética occidental. El modelo geodinámico activo propuesto de la Cordillera Bética central, realizado mediante este estudio multidisciplinar, contribuye a la caracterización de los peligros geológicos en el sur de la Península Ibérica y podría ser aplicable a otros contextos geodinámicos similares.