Fallas y despegues extensionales en el Subbético Central:implicaciones en la evolución Neógena de las Zonas Externas

de La Cordillera Bética

Faults and extensional detachments in the Central Subbetic: implications to the Neogene evolution of the ExternalZones of the Betic Cordillera

José Miguel Azañón1,3, Francisco Javier Roldán2 y José Rodríguez-Fernández3

1 Departamento de Geodinámica, Facultad de Ciencias, Universidad de Granada, 18071 Granada, España. jazanon@ugr.es2 Instituto Geológico y Minero de España, Urbanización Alcázar del Genil 4, 18006 Granada, España. fj.roldan@igme.es

3 Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (UGR-CSIC), 18002 Granada, España. jrodrig@ugr.es

ABSTRACT

The External Zones of the Betic Cordillera are affected by extensionalductile-brittle deformation after the NW verging compressive phase.The pre-ferred direction of extension is between WSW and WNW. South to the Ca-zorla Arc, this extensional phase is responsible of the partial destruction ofthe Serravallian-Lower Tortonian external accretionary prism coevally withthe tectonic denudation of the Internal Zones.The rupture of this accretionaryprism allows the fragmentation and extensional migration to the W of theSubbetic and Prebetic domains, which was produced by a high rate of dis-placement.

Key-words: Extensional detachments, arc migration, Subbetic extension,tectonic breccia.

RESUMEN

Las Zonas Externas de la Cordillera Bética están afectadas por una de-formación extensional de carácter dúctil-frágil posterior a la estructuracióncompresiva de vergencia NW. La dirección de extensión está en un rangoentre WSW y WNW. Esta extensión es la responsable de la destrucción par-cial del prisma acrecional externo, de edad Serravalliense-Tortoniense Infe-rior, al S del Arco de Cazorla, y es coetánea a la denudación tectónica de lasZonas Internas de la Cordillera. La ruptura de este prisma permite la frag-mentación y deriva extensional hacia el W de los dominios Subbético y Pre-bético a altas tasas de desplazamiento.

Palabras clave: Despegues extensionales, migración de arco, extensión enel Subbético, brechas tectónicas.

Geogaceta, 52 (2012), 13-16. Fecha de recepción: 15 de febrero de 2012ISSN 2173-6545 Fecha de revisión: 26 de abril de 2012

Fecha de aceptación: 25 de mayo de 2012

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GEOGACETA, 52, 2012

Introducción

La interpretación tectónica de la estruc-tura, cronología y cinemática de los dife-rentes dominios que constituyen las ZonasInternas (Dominio de Alborán) ha sido ob-jeto de un profundo debate durante los úl-timos 35 años. Sin embargo, la configura-ción estructural de las Zonas Externas,mucho más sencilla, parece bien estableciday admitida por la comunidad científica. Laestructura de estas Zonas Externas respon-dería a un dispositivo imbricado de diferen-tes dominios paleogeográficos superpues-tos durante la colisión intracontinental Mio-cena entre el Dominio Sudibérico y el Do-minio de Alborán (e.g. García-Hernández etal., 1980). Se trata de una tectónica “thinskinned” que implica a rocas del Triásico al

Neógeno de la cobertera del paleomargenSuribérico. Durante el Mioceno, estas co-berteras fueron despegadas de su basa-mento Hercínico, i.e. las Mesetas Ibérica yMarroquí (e.g. García-Hernández et al.,1980; Wildi, 1983) y forman actualmentelas Zonas del Prebético y Subbético en Es-paña y el Rif Externo en Marruecos. Amboscinturones de pliegues y cabalgamientoslindan con cuencas de antepaís, las cuencasdel Guadalquivir y del Rharb, al Norte y alSur del Arco de Gibraltar. Por tanto, la es-tructura de las Zonas Externas responde auna colisión NNW-SSE que produce unacortamiento moderado (Blankenship,1992; Crespo-Blanc et al., 2007) y quecomo ocurre en otras Cordilleras (e.g. Cor-dillera Cantábrica, Pirineos, Alpes, etc), de-bería ser fácilmente restituible y/o balance-

able. Sin embargo, existen amplios sectoresde las Zonas Externas, en especial el Sub-bético, en los que la representación carto-gráfica de estas unidades no refleja una or-ganización compatible con una estructura-ción en apariencia tan simple. Es remarcablela desconexión entre los afloramientos derocas subbéticas y la ausencia de continui-dad en las trazas axiales de los pliegues ycabalgamientos que permitan estableceruna estructura bien definida (Fig. 1). La ex-trema plasticidad de las rocas evaporíticas,que aparecen frecuentemente a la base delos afloramientos de rocas subbéticas, o laexistencia de interferencias entre estructu-ras compresivas, han sido los argumentosmás utilizados para justificar la estructurainterna, aparentemente caótica, del Subbé-tico (Vera, 2004; Crespo-Blanc et al., 2007).

No obstante, algunos autores han puestode manifiesto la existencia de estructurasextensionales, de carácter local, que produ-cen el adelgazamiento y la fragmentacióndel Subbético en el sector central (García-Dueñas, 1995; Galindo-Zaldívar et al.,2000; Reicherter y Peter, 2005).

En este trabajo se profundiza en la es-tructura del Subbético, definiendo unaetapa extensional que fragmenta las unida-des, produciendo una migración hacia el W(en un rango entre WSW y WNW), coetáne-amente a la denudación tectónica sufridapor las Zonas Internas de la Cordillera. Asímismo, se presenta el papel que juega launidad olistostrómica, que debido a sucompetencia y plasticidad, actúa como unnivel de despegue tectónico tanto en lasfases compresivas de construcción delprisma, como en las extensionales de des-mantelamiento del mismo.

La estructura del Subbético yPrebético

En general la estructura de las ZonasExternas se ha interpretado como una co-bertera despegada a nivel de materiales deedad triásica, plegada y con una secuenciade cabalgamientos que afecta a las zonasSubbética y Prebética. Estos cabalgamien-tos tienen vergencia norte generalizada, sibien en determinados sectores meridiona-les se observan vergencias al sur.

El Prebético se estructura en escamasimbricadas y pliegues vergentes al noroesteque pasan de direcciones E-W a N-S en lacurvatura del arco de Cazorla. También hayafloramientos aislados en el ámbito delSubbético sin ser claras las relaciones entreambos.

La estructura de la Zona Subbética esbastante compleja. Se ha interpretado queen su parte septentrional cabalga a la ZonaPrebética y se configura con cabalgamien-tos con vergencia N y/o NW, así como plie-gues de dirección N80ºE e igual vergencia.Hacia el límite con las Zonas Internas la de-formación de las unidades subbéticas esmás intensa y localmente se puede apreciarun cambio de vergencia de pliegues y ca-balgamientos.

Sin embargo, en la elaboración delGEODE (Roldán et al., 2012) se ha puestode manifiesto que hay una falta de conti-nuidad en las estructuras de carácter com-presivo (pliegues y cabalgamientos), lo quesugiere una falta de cilindrismo. Por otraparte, son numerosos los afloramientos desucesiones jurásicas y cretácicas, aflorantesen las sierras, que aparecen completamenteaisladas, mostrando una geometría de klip-pes en los que la estructura interna no tieneuna correspondencia con la cinemática y elestilo estructural de los despegues. Estosdespegues basales están controlados porlas características reológicas de las rocas,por lo que es frecuente encontrarlos enmargas de edad cretácica, en formacionespelítico-evaporíticas de edad triásica y en laUnidad Olistostrómica.

Estas estructuras son de carácter dúctil-frágil (la deformación dúctil es de baja tem-peratura y se observa en los niveles yesífe-ros) y muestran una cinemática de compo-nente W. Los macizos carbonáticos jurási-cos y cretácicos presentan un equivalentede esta deformación que se manifiestacomo diaclasas de extensión y fallas nor-males de alto ángulo en las rocas compe-tentes y bandas cataclásticas en las inter-calaciones pelíticas y/o margosas. Estas es-

tructuras se superponen a los pliegues me-soscópicos y fallas inversas generados en lafase de compresión NNW previa a la exten-sión.

Extensión en el Subbético de lassierras de Cabra y Gaena

En este trabajo se ha seleccionado unárea del Subbético situada al E y SE de lalocalidad de Cabra (sierras de Cabra yGaena), para mostrar un ejemplo de las es-tructuras extensionales que afectan a estedominio. Aunque la deformación extensio-nal es penetrativa a todas las escalas, sonlos niveles más incompetentes los que per-miten observar más claramente la cinemá-tica y las características de la fábrica. Las fá-bricas son fundamentalmente de caráctercataclástico aunque cuando predomina elcomponente yesífero en las pelitas, puedenllegar a ser milonitas de baja temperatura.Son frecuentes los fragmentos de rocas máscompetentes que desarrollan formas sig-moidales asimétricas que indican el sentidode transporte. Las cataclasitas poseen unafoliación definida (Chester et al., 1985) conformas almendradas delimitadas por “slic-kensides” estriadas. Estas formas amigda-lares están constituidas por estructuras S-Cfrágiles, desarrolladas a partir de la inter-sección de planos Riedel tipo Y, R1, y P yque son reconocibles desde una escala mi-limétrica a una escala métrica. Las direccio-nes de transporte más comunes son N240-260ºE y N300-320ºE. En los materiales car-bonáticos jurásicos y en las margocalizascretácicas se pueden reconocer dos juegosde diaclasas de extensión, de dirección NW-SE y NE-SW. Estos sistemas de fracturas sonubicuos y condicionan la geometría amig-dalar de los macizos carbonáticos de edadjurásica, que es uno de los rasgos cartográ-ficos más significativos del Subbético (Fig.2). Los “cuellos” entre los macizos de geo-metría amigdalar poseen direcciones para-lelas a las diaclasas de extensión anterior-mente mencionadas. En estas zonas aflorala unidad olistostrómica fuertemente tecto-nizada, con una fábrica plano-lineal biendefinida y abundantes bandas de cataclasi-tas foliadas.

Análisis del régimen de esfuerzosa partir de diaclasas y fallas

Se ha realizado una medida sistemáticade las diaclasas de extensión y fallas, que

Fig. 1.- Mapa simplificado de la Cordillera Bética en el que se localiza la zona de estudio.

Fig. 1.- Simplified map of the Betic Cordillera with the location of the studied area.

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afectan a las unidades subbéticas aflorantesen la Sierra de Cabra, para realizar un aná-lisis del régimen de esfuerzos dominantesdurante la generación de estas estructuras.Los diagramas han sido calculados con elsoftware T-TECTO 3.0 (Žalohar y Vrabec,2007), usando la función visualizada deGauss (VGF) a través de un complicado pro-cedimiento que permite analizar conjunta-mente fracturas, diaclasas y planos de falla(no se han observado planos de falla conmás de una estría). El programa permite in-troducir tres tipos de fracturas: fracturas yvenas de extensión, estilolitos y fracturas decizalla. Se ha seleccionado un stereoplotque permite visualizar las áreas de máximaprobabilidad para los esfuerzos principales.Los colores azules indican los campos en losque se insertaría σ3 mientras que los colo-res rojos indican los campos en los que seinsertaría σ1. Los puntos (en color amarillo)representan la posición más probable deσ1, σ2 y σ3 con los datos introducidos.

En el área de estudio se han realizado 4estaciones de medida (Figs. 2 y 3). En lascuatro estaciones se aprecia que la posiciónde σ1 está próxima a la verticalidad, indi-cando una situación de esfuerzos clara-

mente extensional, con una razón axialbaja. En las estaciones 1, 2 y 3, σ3 es prác-ticamente horizontal e indica una direcciónde extensión entre N240E y N260E y razo-nes axiales variables. En la estación 3, la po-sición más probable de σ3 es casi horizon-tal y con una dirección N320E, práctica-mente perpendicular al de las otras tres es-taciones.

Las fallas que se muestran en la figura4 son de carácter normal y producen unaextensión hacia el WSW, desmembrando elconjunto de unidades imbricadas produci-das en la fase de cabalgamiento previa. Ladistribución meso y macroscópica de losmacizos rocosos subbéticos, también escompatible con una extensión dominantehacia el WSW y subsidiaria al WNW.

Discusión y Conclusiones

La estructuración, mediante un disposi-tivo imbricado de vergencia NW, de las uni-dades más externas (Prebético) de la Cor-dillera Bética como consecuencia de la co-lisión entre el Dominio de Alborán y el Do-minio Sudibérico es uno de los procesosmejor establecidos de la rama norte de este

orógeno. También es un hecho general-mente admitido que el Prebético constituyeel paleomargen del dominio Sudibérico. Sinembargo, el origen y la posición paleogeo-gráfica del Subbético es actualmente objetode debate. Las interpretaciones clásicas,proponen una continuidad paleogeográficaentre el Prebético y el Subbético, constitu-yendo este último los dominios más pelági-cos del paleomargen sudibérico. No obs-tante, un dato evidente es que el Subbéticoaparece despegado de su basamento y po-sicionado estructuralmente sobre el Prebé-tico.

En este trabajo se describe una fase ex-tensional, probablemente diacrónica a lolargo de las Zonas Externas de la Cordillera,pero que en el área de estudio es clara-mente posterior a la estructuración com-presiva de vergencia NW. La extensión, concaracterísticas dúctiles-frágiles (dúctil debaja temperatura), produce el desmembra-miento y la fragmentación de los edificiosde cabalgamientos en el Dominio Subbéticoy también en el Prebético. La dirección pre-ferente de extensión está en el rango WNW-WSW. Las formaciones menos competentes,margas y pelitas yesíferas, concentran lasrocas cataclásticas con abundantes estruc-turas S-C, almendras y estrías que reflejan elimportante estiramiento de componente Wque se produce en estas bandas. En los ma-cizos carbonáticos, más competentes, se ob-servan varios juegos de diaclasas de exten-

Fig. 2.- Mapa geológico sintético del Subbético de las Sierras de Cabra y Gaena.

Fig. 2.- Synthetic geologic map of the Subbetic domain outcropping in the Sierras de Cabra andGaena.

Fig. 3.- Análisis del régimen de esfuerzos a par-tir de datos de diaclasas de extensión y fallasnormales. Los campos en color rojo muestranlas zonas más probables de σσ1 y los campos encolor azul muestran las zonas más probables deσ 3.

Fig. 3.- Stress regime analysis calculated fromextensional joints and normal faults. Red andblue coloured areas are respectively the mostprobable position of the σσ1 and σσ3.

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sión que manifiestan una deformación frá-gil, compatible con la dúctil-frágil de bajatemperatura anteriormente mencionada.

La Unidad Olistostrómica (Langhiense-Serravalliense inferior, Roldán, 1995) tieneunas características reológicas que han per-mitido que los despegues extensionales seconcentren en ella, deformándola y destru-yendo parcialmente su fábrica original. Portanto, la extensión que aquí se define espost-Serravallinese inferior. Por otra parte,los sedimentos del Tortoniense superior, queafloran al W del área de estudio, fosilizanlos despegues extensionales en este meri-diano. Por tanto, la deformación extensio-nal del Subbético, en este sector de la Cor-dillera, se produce entre el Serravalliense In-ferior y el Tortoniense superior. Esta cons-tricción cronológica implica que el Subbé-tico se extiende a la vez y en la misma di-rección que lo están haciendo las Zonas In-ternas de la Cordillera.

Estos procesos son coetáneos con la mi-gración, hacia el W, del proto-Arco de Gi-braltar y podría expresar una extensión pa-ralela a las directrices estructurales domi-nantes. Por tanto, si tomamos la posición

del Arco de Cazorla como referencia, y asu-mimos que su “destrucción parcial” se pro-duce en el Tortoniense inferior (aprox. 10Ma), estas unidades habrían avanzado almenos 75 Km hacia el W durante el Torto-niense (en unos 3 M.a si se toma una edadde 7 Ma para el límite Tortoniense Superior-Messiniense). Estas importantes tasas demigración son compatibles con las tasas dedesplazamiento de dirección WSW, pro-puestas para la denudación extensional queexhuma el Complejo Nevado-Filábride entre12 y 8 Ma (Booth-Rea et al., 2007). Paraambos casos, las tasas de migración inferi-das son muy superiores a las de aproxima-ción entre África y Europa, durante el Tor-toniense, por lo que parece difícil aceptarque el desplazamiento hacia el W del Arcode Gibraltar es una consecuencia subsidia-ria, y producida por escape tectónico, deesta compresión NNW-SSE.

Agradecimientos

Este estudio ha sido financiado con los pro-yectos de investigación CGL-2011-29920 y TO-POIBERIA-CONSOLIDER INGENIO 2010 del Mi-

nisterio de Ciencia e Innovación. Agradecemoslos comentarios de Jesús Galindo Zaldívar y JuanCarlos Balanyá Roure, como revisores de estetrabajo, que han contribuido a mejorar la calidaddel mismo.

Referencias

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Fig. 4.- A: Plano de falla extensional de bajo ángulo que afecta a niveles de margocalizas cretácicaspreviamente cabalgadas por calizas jurásicas. B: Detalle del plano de falla en el que se aprecian lasestrías y los dos juegos de diaclasas extensionales.

Fig. 4.- A: Low-angle extensional fault affecting Cretacic marlstone previously thrusted by Jurassiclimestone. B: Detail of the striae and extensional joints on the fault plane.