Monitorización y análisis de la sismicidad asociada a la falla de ventaniellainterferometría sísmica e implicaciones geodinámicas en el contexto de la cordillera y el margen cantábricos

Resum

En esta tesis doctoral se presenta un detallado estudio sismológico-geológico de la corteza de la cordillera Cantábrica, basado en el análisis de registros sísmicos antiguos y actuales adquiridos en el área. Este estudio tiene dos objetivos principales. El primero de ellos consiste en la determinación de las propiedades sísmicas de la corteza superior de un amplio sector del noroeste de la península ibérica, especialmente en el área en torno a la falla de Ventaniella, una gran estructura que atraviesa de manera oblicua la cordillera Cantábrica y que ha jugado un importante papel en la historia geológica reciente de la región. El segundo objetivo es la monitorización y análisis de la sismicidad asociada a las principales estructuras tectónicas de la cordillera y del margen continental. Esta tesis contribuye a mejorar el conocimiento científico de la corteza superior de la cordillera Cantábrica mediante la creación de los primeros modelos tomográficos 3D de alta resolución basados en ruido sísmico. La interpretación de estos modelos ha permitido dentro de la corteza superior: - la caracterización de zonas de deformación generadas por estructuras de escala cortical, como el cabalgamiento frontal de la Cordillera. - la identificación de los dominios geológicos y corticales principales, así como la delineación en los modelos del límite entre las zonas externas e internas del orógeno Varisco. - el reconocimiento de una reducción de la velocidad de las ondas sísmicas en el área en el que se nuclea la mayor parte de la sismicidad en tierra de la falla de Ventaniella. La interferometría de ruido sísmico es una herramienta muy versátil que puede proporcionar también información útil sobre la anisotropía a la propagación de ondas sísmicas en la corteza superior, que ha recibido tradicionalmente menos atención que la existente en el manto y la corteza inferior. En este trabajo se evidencia que las técnicas de ruido sísmico permiten caracterizar la anisotropía regional y en función de los patrones obtenidos inferir los mecanismos que la controlan. Con el objetivo de calibrar las estimaciones de la anisotropía a partir de ruido sísmico con las de una técnica independiente, se ha calculado y analizado por primera vez en la cordillera Cantábrica la separación de ondas S de terremotos locales en la corteza superior. Los resultados muestran una clara distinción entre el dominio Alpino del noroeste de Iberia, donde las direcciones rápidas tienden a alinearse paralelas a las estructuras este-oeste; y el dominio Varisco, en el que las estructuras y las direcciones rápidas presentan orientaciones en general norte-sur, aunque existen variaciones locales asociadas a la variación local de la estructura varisca. Estas observaciones permiten inferir que la anisotropía está causada fundamentalmente por las estructuras tectónicas y los sistemas de fracturas, al menos a profundidades bajas. Los resultados de este análisis se incluyen en Acevedo et al. (2020). La novedad de las técnicas utilizadas posibilita el procesado, análisis y reinterpretación de datos sísmicos antiguos adquiridos en el área, sumados a los datos obtenidos en el marco de esta tesis. Mediante la integración de todos estos registros, se ha realizado un estudio sismológico tradicional de detección y localización de terremotos, que ha dado lugar a la publicación del primer mapa detallado de la sismicidad en la plataforma continental del margen noribérico (Fernández-Viejo et al., 2021; incluido en esta tesis). En base a dicho mapa se han podido identificar varios clústeres en los que se origina la sismicidad y delimitar las estructuras responsables de la concentración de los esfuerzos, lo que constituye una aportación muy relevante al conocimiento del margen y un paso previo necesario para la realización de futuras investigaciones. Por último, el recientemente desarrollado método de la autocorrelación de ruido sísmico ha sido utilizado para recuperar la estructura del subsuelo bajo las estaciones sísmicas. El principal resultado de este procedimiento ha sido la creación de un nuevo mapa de la topografía del Moho en el noroeste de Iberia, una zona que fue parte del antiguo límite de la placa ibérica y ha tenido, por tanto, una historia geológica compleja que ha alimentado el debate científico. El mapa aquí presentado forma parte en un estudio más amplio (Fernández-Viejo et al. (aceptado en junio de 2021 en la revista Geology). En resumen, la interferometría de ruido sísmico ambiental es una técnica relativamente potente, versátil y económica para el análisis y caracterización de la corteza superior en zonas de baja sismicidad. No obstante, factores como la geometría de las redes sísmicas empleadas, la resolución del método y su sensibilidad limitan las capacidades de la técnica para proporcionar información acerca de discontinuidades de pequeño tamaño o de estructuras que no generan cambios de suficiente entidad en las propiedades elásticas de las rocas. Por ello, es altamente recomendable la complementación de los estudios de ruido sísmico ambiental con otras técnicas geofísicas basadas en registros sísmicos y su integración con la mayor cantidad posible de datos geológicos.