Magnetotelluric Investigation of Geoelectrical Dimensionality and Study of the Central Betic Crustal Structure, A

Abstract

[eng] The magnetotelluric (MT) method is a geophysical method that allows characterizing the electric properties of the Earth materials. Within the frame of this method, this thesis is divided in two parts. The first part presents a series of methodological contributions to the dimensionality analysis of the MT data, emphasizing on the effects produced by errors. Thus, the WAL and the Bahr dimensionality methods, both based on the use of rotational invariants, have been studied. In the first, the method has been extended in order to consider data errors and the fact that geological structures can not always be approached to the ideal cases. In this sense, a program, WALDIM, has been created, which allows performing the dimensionality analysis in real data. With reference to the Bahr method, its limitations and inconsistencies have been analysed, and have been solved through the redefinition of the threshold limits of the invariants, and the use of an additional parameter, Q, also used by the WAL method. In the second part, the magnetotelluric study of the geoelectric structures of the Central Betics crust is presented. The data show a complex dimensionality, for which these have been modelled using a 3D model at crustal level. The model shows a good correlation between the resistivity structures and the surface geology, as well as the continuation of them at lower depths. Below the Internal Zone, at upper crustal level, the model shows a conductive body between the Nevado-Filabride complex and the Betics detachment level. This conductor is interpreted as a differentiated lithologic unit, formed by basic or low crustal rocks, containing a conducting mineral phase, such as graphite or pyrite.

[cat] El mètode magnetotel·lúric és un mètode geofísic que permet caracteritzar les propietats elèctriques dels materials de la terra. Dins el marc d'aquest mètode, aquesta tesis es divideix en dues parts. La primera consisteix en una sèrie d'aportacions metodològiques a l'anàlisi de la dimensionalitat de les dades, posant èmfasi en els efectes produïts pels errors. D'aquesta manera, s'han estudiat els ja coneguts mètodes d'anàlisi de la dimensionalitat de WAL i Bahr, basats en invariants rotacionals. En el primer, s'ha ampliat el mètode per tal de considerar els errors de les dades i el fet que les estructures geològiques no sempre es poden relacionar amb els casos ideals. Així, s'ha creat el programa WALDIM, que permet realitzar l'anàlisi de la dimensionalitat per a dades reals. Pel que fa al mètode de Bahr, s'han analitzat les seves limitacions i inconsistències, que s'han resolt mitjançant la redefinició dels valors llindar, i la utilització d'un paràmetre adicional, Q, també utilitzat en el mètode de WAL. En la segona part, es presenta l'estudi magnetotel·lúric de l'estructura geoelèctrica de l'escorça de la zona central de la Serralada Bètica. Les dades mostren una dimensionalitat complexa, i es modelitzen mitjançant la creació d'un model 3D a nivell cortical. Aquest model mostra una bona correlació entre les estructures resistives i la geologia superficial, així com la seva continuïtat a majors profunditats. A nivell d'escorça superior, el model mostra un cos conductor a la Zona Interna, localitzat entre els complexes Nevado-Filàbride i el nivell de desenganxament de les Bètiques. Aquest conductor s'interpreta com una unitat litològica diferenciada, formada per roques bàsiques o del mantell inferior, que conté una fase mineral conductora, com pot ser grafit o pirita.

[spa] El método magnetotelúrico es un método geofísico que permite caracterizar las propiedades eléctricas de los materiales terrestres. En el marco de este método, esta tesis se divide en dos partes. La primera consiste en una serie de aportaciones metodológicas al análisis de dimensionalidad de los datos, enfatizando en los efectos producidos por los errores. Así, se han estudiado los ya conocidos métodos de análisis de dimensionalidad de WAL y Bahr, basados en invariantes rotacionales. En el primero, se ha ampliado el método de manera que se consideren los errores de los datos, y el hecho que las estructuras geológicas no se correspondan siempre con casos ideales. De esta manera, se ha creado el programa WALDIM que permite realizar el análisis de la dimensionalidad en datos reales. En cuanto al método de Bahr, se han analizado sus limitaciones e inconsistencias, que se han solucionado mediante la redefinición de los valores lindar, y la adición de un nuevo parámetro, Q, también utilizado en el método de WAL. En la segunda parte, se presenta el estudio magnetotelúrico de la estructura geoeléctrica de la corteza de la zona central de la Cordillera Bética. Los datos muestran una dimensionalidad compleja, y se modelizan mediante la creación de un modelo 3D a nivel cortical. Este modelo muestra la buena correlación entre las estructuras resistivas y la geología superficial, así como su continuidad a profundidades mayores. A nivel de corteza superior, el modelo muestra un cuerpo conductor en la Zona Interna, localizado entre el complejo Nevado-Filábride y el nivel de despegue de las Béticas. Este conductor se interpreta como una unidad litológica diferenciada, formada por rocas básicas o del manto inferior, que contiene un mineral conductor tal como grafito o pirita.