ABSTRACT

Magnetic anomalies in the southwestern zone of the Iberian Peninsulaare characterized by a large N-S dipole elongated in E-W direction.The mostintense anomaly values are related to the outcropping sienites of theMonchique Alkaline Complex, intruding the metapelitic host rock of theSouth Portuguese Zone. Total field magnetic intensity data have been ac-quired along a N-S profile (Portimão-Odemira) across the dipole. Moreover,magnetic susceptibility of the outcropping Monchique rocks has been meas-ured (0.029 SI). Simultaneous modeling of aeromagnetic and field magneticdata may constrain the geometry and depth extension of the Monchique Al-kaline Complex. It has roughly lenticular and asymmetrical section extend-ing in depth towards the north. The maximum thickness of more than 3 kmis reached in the southern side of the profile where the intermediate rocksoutcrop.

Key-words: Magnetic prospecting, sienite, laccolith, Sudportuguese Zone,Monchique.

RESUMEN

Las anomalías magnéticas en el suroeste de la Península Ibérica estáncaracterizadas por un gran dipolo N-S alargado en dirección E-O. Los valo-res más intensos de anomalía están relacionados con los afloramientos desienitas del Complejo Alcalino de Monchique, que intruyen rocas metapelí-ticas de la Zona Sudportuguesa. Se han realizado medidas de intensidadtotal de campo magnético a lo largo de un perfil N-S (Portimão-Odemira) queatraviesa dicho dipolo.Además, en los lugares en los que el cuerpo intrusivode Monchique aflora, se ha medido su susceptibilidad magnética (0,029 SI).La modelización simultánea de las anomalías aeromagnéticas y magnéticasde campo ha permitido determinar la geometría y extensión en profundidaddel Complejo Alcalino de Monchique. Este cuerpo tiene una sección asimé-trica, aproximadamente lenticular, que se extiende hacia el N. El máximo es-pesor es superior a 3 km y se alcanza en la parte S, en el sector donde aflora.

Palabras clave: Prospección magnética, sienitas, lacolito, ZonaSudportuguesa, Monchique.

Geogaceta, 54 (2013), 99-102. Fecha de recepción: 31 de enero de 2013ISSN (versión impresa): 0213-683X Fecha de revisión: 25 de abril de 2013ISSN (Internet): 2173-6545 Fecha de aceptación: 24 de mayo de 2013

Copyright© 2013 Sociedad Geológica de España / www.geogaceta.com 99

GEOGACETA, 54, 2013

Introducción

La aplicación de métodos geofísicos esfundamental en el estudio de la estructuracortical profunda. Entre ellos, el análisis delas anomalías magnéticas contribuye a de-terminar la estructura de la corteza superioren zonas intruidas por rocas ígneas inter-medias y/o básicas. El estudio de dichasanomalías ha sido aplicado tradicional-mente en zonas de corteza oceánica; noobstante, existen numerosos ejemplos enregiones continentales (Galindo-Zaldívar etal., 2013).

El análisis de anomalías aeromagnéti-cas permite caracterizar a grandes rasgoscuerpos relativamente profundos. Sin em-bargo, para determinar en detalle la geo-

metría y características de dichos cuerpos,es necesario realizar medidas adicionales decampo con un menor espaciado. En estesentido, la modelización conjunta de ano-malías aeromagnéticas y magnéticas decampo permite determinar la estructura yprofundidad de los cuerpos que generan di-chas anomalías.

El Complejo Alcalino de Monchiqueestá localizado en el extremo suroccidentalde la Península Ibérica. Intruye rocas carbo-níferas de la Zona Sudportuguesa que for-man parte de las zonas externas del oró-geno Varisco (Fig. 1A y B). Su afloramientoalcanza una extensión superficial aproxi-mada de 80 km2 y tiene forma ligeramenteelíptica orientada OSO-ENE (Valadares yGonzález Clavijo, 2004).

El sector SO de la Península Ibérica estácaracterizado por un gran dipolo alargadoE-O que se extiende hasta la Cuenca delGuadalquivir y las zonas externas de la Cor-dillera Bética (Fig. 1C) (Socias y Mezcua,2002). El afloramiento de sienitas de Mon-chique coincide con los valores más inten-sos de anomalía magnética representadosen dicho dipolo. Numerosos autores handescrito las principales características geo-lógicas de este complejo en superficie(Rock, 1982; Valadares y González Clavijo,2004; Grange et al., 2010). Sin embargo,hasta ahora no se ha estudiado su geome-tría profunda.

El objetivo principal de este trabajo esdeterminar la geometría y estructura pro-funda del Complejo Alcalino de Monchique

Anomalías magnéticas y estructura profunda del Complejo Alcalinode Monchique (Zona Sudportuguesa)

Magnetic anomalies and deep structure of the Monchique Alcaline Complex (South Portuguese Zone)

Lourdes González-Castillo1, Jesús Galindo-Zaldívar1,2 y Ana Ruiz-Constán3

1 Departamento de Geodinámica, Universidad de Granada, Campus de Fuentenueva S/N 18071-Granada, España. lgcastillo@ugr.es, jgalindo@ugr.es2 Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra, Avda. de Las Palmeras nº 4, 18100-Armilla, Granada, España.

3 Instituto Geológico y Minero de España, C/ Alcázar del Genil, 4, 18006-Granada, España. aconstan@ugr.es

Fig. 1.- Localización del área de estudio. A) Mapa geológico simplificado del Macizo Ibérico. B) Mapa geológico del sector SO de la Península Ibérica. C)Detalle del mapa aeromagnético de la Península Ibérica (modificado de Socias y Mezcua, 2002). Isolíneas cada 10 nT.

Fig. 1.- Location of the study area. A) Geological sketch of the Iberian Massif. B) Geological map of the SW Iberian Peninsula. C) Aeromagnetic map of thestudied area (modified from Socías y Mezcua, 2002). Isolines every 10 nT.

mediante la integración de datos geológi-cos previos, datos aeromagnéticos y datosmagnéticos de campo.

Contexto geológico

El Complejo Alcalino de Monchique in-truye en la Formación Brejeira localizada enel extremo meridional del Complejo de losFlysch del Bajo Alentejo (Zona Sudportu-guesa del Macizo Ibérico) (Oliveira et al.,1979; Oliveira, 1983) (Fig. 1B). Forma partede una serie de complejos ígneos alcalinos(Sintra, Sines y Monchique) alineados en di-rección NNO-SSE, emplazados durante elCretácico superior (Grange et al., 2010). Es-tudios de paleomagnetismo así como aná-lisis petrogenéticos y tectónicos del SO dePortugal, relacionan la evolución geodiná-mica del magmatismo alcalino con la rota-ción de Iberia sobre una pluma de origenmantélico durante el Cretácico (Gomes etal., 2004; Merle et al., 2009; Grange et al.,2010). El ascenso del magma se vio favo-recido tanto por la existencia de fracturasvariscas de dirección OSO-ENE reactivadascomo fallas normales durante la orogeniaAlpina, como por nuevas fallas alpinas deorientación N-S (Terrinha, 1998; González-Clavijo y Dias, 2003; Valadares y González-Clavijo, 2004).

El Complejo Alcalino de Monchique, da-tado entre 72-68 Ma, es el complejo más

joven y voluminoso de los tres menciona-dos anteriormente (Rock, 1982; Miranda etal., 2009; Grange et al., 2010). Rock (1978)describe este macizo como un lacolito sub-volcánico emplazado durante el cretácicosuperior en metasedimentos marinos deedad tardicarbonífera. Tiene forma elípticaelongada en direccion OSO-ENE y estruc-tura interna concéntrica con una unidadcentral de sienitas nefelínicas con abun-dantes megacristales de feldespato y unamarginal, de menor importancia, compuestapor rocas ígneas básicas y ultrabásicas (Va-ladares y González-Clavijo, 2004).

Metodología

Este trabajo está basado fundamental-mente en el estudio de anomalías magnéti-cas. Se han modelizado simultáneamentelos valores de anomalías aeromagnéticas ymagnéticas de campo a lo largo de un per-fil N-S, de 55 km de longitud, desde la po-blación de Portimão, en la costa portu-guesa, hasta Odemira (Fig. 1C).

El mapa de anomalías aeromagnéticasde la Península Ibérica del I.G.N. (Socias yMezcua, 2002) es el resultado de la inte-gración del mapa aeromagnético de España(Ardizone et al., 1989) y del mapa aero-magnético de Portugal (Miranda et al.,1989) y muestra las principales anomalíasde intensidad del campo magnético total.

Estos mapas fueron realizados a partir delíneas de vuelo N-S con un espaciado mediode 10 km (líneas de control E-O separadas40 km) y una altura barométrica media de3000 m. Estos datos permiten determinarlas estructuras mayores de la corteza peroimpiden el estudio en detalle de estructurasde tamaño inferior a la decena de km.

Para estudiar en detalle la anomalíaasociada al dipolo de Monchique, se hanrealizado un total de 64 estaciones de me-dida de intensidad de campo magnéticototal a una altura media de 2 m sobre latopografía. Debido a la amplitud de la ano-malía, se planteó situar las estaciones demedida con un espaciado de 500 m. Estadistancia se respetó a lo largo del perfil es-tudiado salvo en zonas con influencia an-trópica o dificultades orográficas, de ma-nera que el espaciado medio final es de850 m. Las medidas se hicieron en mayodel 2010 con un magnetómetro GSM 8 deprecesión de protones con una precisiónmáxima de 1 nT. Para evitar la distorsióndel campo natural que producen las líneaseléctricas y los elementos metálicos emple-ados en su construcción, no se realizaronmedidas en zonas pobladas. Las variacio-nes diurnas se eliminaron a partir de losdatos de intensidad del campo magnéticototal medidos en una estación fija situadaen el Real Observatorio de la Armada, enSan Fernando (Cádiz; www.intermagnet.

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org). La anomalía magnética ha sido calcu-lada considerando el valor del IGRF 2010(I.A.G.A., 2010). La modelización 2D de lasanomalías se ha realizado con el programaGRAVMAGV.1.7 del British Geological Sur-vey (Pedley et al., 1993), que permite co-rregir la anomalía regional y modelizar, ex-clusivamente, anomalías residuales.

Además de los valores de intensidad decampo total, se han realizado medidas desusceptibilidad magnética en los principa-les afloramientos a lo largo del perfil con unExploranium KT-9 kappameter.

La localización de las estaciones de me-dida se realizó con GPS navegador, modeloGarmin Dakota con precisión de 5 m y conun altímetro barométrico de 1 m de preci-sión. Además, se utilizó un barógrafo si-tuado cerca de la estación base para corre-gir las variaciones diurnas de elevación de-bidas a los cambios en la presión atmosfé-rica.

Anomalías magnéticas asociadasal Complejo Alcalino deMonchique

El extremo suroccidental de la Penín-sula Ibérica está caracterizado por un di-polo de orientación N-S alargado en direc-ción E-O que se extiende hacia las zonasexternas de la Cordillera Bética (Socias andMezcua, 2002). El perfil Portimão-Odemira,atraviesa los valores más intensos de estedipolo. De S a N, la anomalía aeromagné-tica muestra una tendencia ascendentehasta alcanzar un máximo de 210 nT. Apartir de este valor la anomalía disminuyehasta alcanzar un mínimo de -72 nT (Fig.2). Las medidas de superficie muestran lamisma tendencia pero con valores de ano-malía más intensos comprendidos entre unmáximo de 1073 nT y un mínimo de -292nT. La susceptibilidad magnética media,medida en campo, de las sienitas que aflo-ran a lo largo de este perfil es 0,029 SImientras que la de las metapelitas es de0,00018 SI. Estos valores están dentro delrango propuesto para este tipo de rocas(Telford et al., 1990).

Modelos de anomalía magnética

Para determinar la geometría y exten-sión en profundidad del Complejo Alcalinode Monchique se han modelizado simultá-neamente las anomalías aeromagnéticas ylas magnéticas de superficie (Fig. 3). Du-

rante el desarrollo de los modelos se haconsiderado sólo el contraste de susceptibi-lidad magnética, sin que haya sido necesa-rio tener en cuenta una componente demagnetismo remanente. El mejor ajuste enambos modelos se consigue considerandouna susceptibilidad magnética de 0,034 SI.Este valor es ligeramente superior al obte-nido en medidas de campo realizadas en lasrocas aflorantes pero está dentro del rangode valores considerados para este tipo derocas (Telford et al., 1990). El mejor ajustede ambas anomalías se consigue conside-rando una anomalía regional moderada de-creciente hacia el N (diferencia de 60 nTentre ambos extremos del perfil).

Las Sienitas del Complejo Alcalino deMonchique afloran 5,5 km en la parte S delperfil y presentan una sección lenticular quese extiende hacia el N aproximadamente 35km. El espesor máximo de este cuerpo su-pera los 3 km.

Discusión y conclusiones

El estudio de las anomalías magnéticasen regiones con rocas intrusivas básicas y/ointermedias ha sido ampliamente aplicadopara caracterizar la geometría y extensiónde dichos cuerpos intrusivos. La compara-ción de la forma de las curvas de anomalíaaeromagnética y magnética de campo per-mite además determinar de forma más fia-ble la profundidad a la que están localiza-das estas rocas. Para cuerpos someros, la in-tensidad y forma de las curvas es muy dis-tinta aunque debe coincidir la posición delos máximos y mínimos.Al aumentar la pro-fundidad de los cuerpos, las curvas se ase-mejan progresivamente hasta igualarsepara cuerpos muy profundos. Esto es válido

para profundidades inferiores a 15-20 kmen cortezas con una estructura térmica nor-mal, ya que en ese rango de profundidad sealcanza la temperatura de Curie de la ma-yoría de los materiales ferromagnéticos y lasrocas pierden sus propiedades magnéticas.

El perfil Portimão-Odemira atraviesa eldipolo de mayor intensidad del extremo su-roccidental de la Península Ibérica. Los ma-teriales metasedimentarios de la Zona Sud-portuguesa no tienen anomalías magnéti-cas importantes debido a su baja suscepti-bilidad magnética. La anomalía asociada aese dipolo está relacionada con el aflora-miento de sienitas nefelínicas pertenecien-tes al Complejo Alcalino de Monchique.

El afloramiento parcial de estos mate-riales justifica los intensos valores obser-vados en las anomalías magnéticas decampo así como la forma y tendencia delas anomalías aeromagnéticas. La suscep-tibilidad estimada para estas sienitas enlos modelos es 0,034 SI, ligeramente su-perior a los valores medidos en campo(0,029 SI). El efecto del magnetismo re-manente se sumaría al inducido, lo quejustificaría el ligero aumento de suscepti-bilidad que se observa en los modelos res-pecto a los valores de campo. Por otrolado, para conseguir el mejor ajuste posi-ble de los modelos, se ha considerado unaanomalía regional moderada que estaríarelacionada con un gran dipolo asociado ala corteza oceánica del Golfo de Cádiz(Roest et al., 1996).

La modelización conjunta de las ano-malías aeromagnéticas y magnéticas decampo ha permitido caracterizar la geome-tría y extensión en profundidad del Com-plejo Alcalino de Monchique a lo largo delperfil Portimão-Odemira. Este cuerpo tiene

Fig. 2.- Anomalías magnéticas en el perfil Portimão-Odemira.

Fig. 2.- Magnetic anomalies along the Portimão-Odemira profile.

GEOGACETA, 54, 2013Anomalías magnéticas y estructura profunda del Complejo Alcalino de Monchique (Zona Sudportuguesa)

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Fig. 3.- Modelo magnético realizado partir de datos aeromagnéticos y medidas de campo.

Fig. 3.- Magnetic anomaly model obtained from aeromagnetic and field magnetic data.

una sección groseramente lenticular y asi-métrica, que alcanza su máximo espesor (3km) en la parte S del perfil y se extiendeunos 35 km hacia el N. Esta geometría estípica de grandes lacolitos emplazados enla corteza superior. La forma del lacolitopuede constituir uno de los factores princi-pales que determine la morfología actual endomo del macizo debido a la mayor resis-tencia a la erosión de las sienitas respectoa su encajante metapelítico.

Agradecimientos

El primer autor de este artículo tieneuna beca FPU del Ministerio de EducaciónCultura y Deporte. Este trabajo ha sido fi-nanciado por el Programa Consolider–In-genio 2010 Programme (projecto Topo-Ibe-ria CSD2006–0041) y los proyectosCGL2010-21048, P09-RNM-5388, y RNM-148.Agradecemos los comentarios de Fran-cisco Manuel Alonso Chaves y otro revisoranónimo que han contribuido a mejorar lacalidad del trabajo.

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