Tesis Doctorals - Departament - Geodinàmica i Geofísica

URI permanent per a aquesta col·leccióhttps://diposit.ub.edu/handle/2445/34859

Estadístiques

Examinar

Mostrant 1 - 20 de 87

Numerical modeling of transient multiphase thermo–mechanical problems: Application to the oceanic lithosphere
(Universitat de Barcelona, 2008-06-10) Zlotnik, Sergio; Fernández Ortiga, Manel; Vergés i Masip, Jaume; Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[spa] Los modelos numéricos son una herramienta muy útil a la hora de estudiar la geodinámica de gran escala, la interpretación entre litosfera y manto o entre distintas placas tectónicas. En este trabajo se desarrolla una nueva herramienta numérica y se aplica a distintos casos de estudio geofísico. Se detalla todo el proceso de modelado: desde las ecuaciones físicas que gobiernan el problema, las características de las ecuaciones matemáticas, los métodos numéricos usados para aproximarse estas ecuaciones y algunos aspectos de su implementación computacional. El modelo incluye una parte mecánica y una parte térmica acopladas. La recogida utilizada es no-lineal y está basada en los procesos de deformación por difusión y por dislocación del olivino. Las ecuaciones se aproximan usando el método de los Elementos Finitos eXtendido (X-FEM) que es utilizado por primera vez en aplicaciones geofísicas. Este permite trabajar eficientemente con fluidos multiface en un ambiente Euleriano. La herramienta generada se aplica a 3 casos de estudio: i) la estabilidad de la litosfera oceánica, su evolución térmica en el tiempo y las consecuencias de ésta en los observables geofísicos como fotografía, flujo de calor superficial y velocidades sísmicas. Se tiene en cuenta especialmente utilizar parámetros físicos compatibles con los brindados por los estudios de laboratorio. ii) el desprendimiento o detachment de una placa subducida. Se relaciona este proceso con las consecuencias geológicas superficiales que generaría: topografía generada, tiempos en que tarda el proceso, etc. Se estudia también la influencia de los principales procesos que pueden afectar al detachment: calor generado por fisipación viscosa, calor generado por compresión adiabática de los materiales, etc. El tercer caso de estudio relaciona la velocidad de convergencia entre las placas con el ángulo de subducción. Se realizan una serie de experimentos numéricos de forma sistemática para ver la relación entre estos parámetros.
Metodologías para la evaluación de la susceptibilidad a los deslizamientos basadas en el análisis SIG. Aplicación en el NW de Nicaragua
(Universitat de Barcelona, 2007-10-19) Guinau Sellés, Marta; Vilaplana, Joan Manuel; Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[spa] Los países en desarrollo son altamente vulnerables ante los fenómenos naturales potencialmente destructivos. No obstante, debido a la escasez de datos y de fondos disponibles, estos países carecen de documentación necesaria para el diseño de planes de ordenamiento territorial y planes de emergencia para mitigar el riesgo causado por estos fenómenos. A final de octubre de 1998 el huracán Mitch causó miles de deslizamientos en el NW de Nicaragua. La cartografía detallada de estos fenómenos permitió desarrollar y validar una serie de metodologías para el análisis de la susceptibilidad a los movimientos de ladera, adaptadas a los recursos disponibles en países en desarrollo. Esta tesis se estructura en tres bloques temáticos. En el primer bloque se presenta una aproximación a la peligrosidad en base al número de movimientos de ladera registrados, a la predictabilidad de estos y a la susceptibilidad del terreno a desarrollar corrientes de derrubios. En el segundo bloque, se presenta una metodología de análisis de la susceptibilidad a la Inestabilidad del terreno, que permite zonificar el terreno en función de la propensión a iniciar corrientes de derrubios. Esta metodología se basa en el análisis bivariante entre cinco factores geoambientales (litologia, pendiente, textura del suelo, profundidad del suelo y uso del suelo) y la distribución de zonas de rotura de los materiales. El mapa de susceptibilidad resultante se valida en una parte de la zona de estudio reservada para la validación, determinando así el ajuste entre la zonificación de la susceptibilidad y la distribución de zonas afectadas por el Mitch. En el tercer bloque se presenta una metodología de análisis de la susceptibilidad a la Inestabilidad del terreno basada en el análisis comparativo bivariante entre 4 factores geométricos extraídos de un Modelo Digital del Terreno (pendiente, orientación de las laderas, curvatura planar y curvatura en perfil) y la distribución de zonas afectadas por rotura de los materiales durante el Mitch. Esta metodología se complementa con un análisis de la susceptibilidad al alcance de las corrientes de derrubios, basado en la utilización del programa TauDEM, que permite determinar las zonas de circulación potencial de corrientes de derrubios a partir de las zonas de salida potencial. Los mapas resultantes, de susceptibilidad a la rotura y al alcance, se combinan para obtener un mapa final de susceptibilidad en el cual se zonifica el terreno en función de la propensión a ser afectado por corrientes de derrubios. Finalmente estos mapas se validan en una parte de la zona de estudio en la cual se puede determinar el ajuste entre la susceptibilidad del terreno y la distribución de zonas afectadas por el Mitch. Las metodologías propuestas permiten obtener documentos útiles para establecer normativas de ordenamiento territorial y planes de emergencia para la mitigación del riesgo por movimientos de ladera, adaptadas a las características y recursos encontrados en países en desarrollo.
Desenvolupament de models numèrics de placa prima per a l'estudi de la deformació litosfèrica. Aplicació a la zona Açores-Gibraltar
(Universitat de Barcelona, 1999-10-08) Jiménez Munt, Ivone; Fernàndez i Ortiga, Manel; Muñoz, J. A.; Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[cat] Les observacions, tant geològiques com geofísiques, indiquen que les plaques litosfèriques mostren una deformació considerable, no només als seus contorns, sinó també al seu interior. Estudis recents de laboratori indiquen que les roques es deformen fràgil o ductilment depenent de la seva composició, temperatura i règim d’esforços a les que estan sotmeses. En els darrers anys, s’ha fet un avanç considerable en la modelització numèrica del comportament termomecànic de les roques i, en particular, en la deformació de la litosfera. Degut a l’elevat temps de computació i la complexitat inherents als estudis tridimensionals, els experiments numèrics per a l’estudi de la deformació litosfèrica solen basar-se en certes aproximacions simplificadores. Les aproximacions més utilitzades són les de deformació planar (on el flux de material és sempre paral·lel a un pla que conté dos eixos) i les d’esforç planar (on els gradients verticals de la velocitat són petits comparats amb els horitzontals). L’aplicació d’una o altra aproximació depèn de la zona d’estudi i finalitat de l’estudi. En aquest treball s’ha desenvolupat un model numèric utilitzant l’aproximació d’esforç planar o placa prima. La litosfera és tractada com un fluid viscós, fent una mitjana vertical de la reologia. Això permet fer un tractament quasi tridimensional a expenses de perdre detall sobre la deformació interna de la litosfera. El programa de càlcul numèric desenvolupat en aquest treball utilitza la tècnica de les diferències finites, acoblant les equacions tèrmica i mecànica. S’ha incorporat la producció radiogènica de calor seguint un model de distribució de fonts radiogèniques a l’escorça exponencial i constant. Un estudi detallat de la reologia i la producció de calor ha mostrat que aquest és un paràmetre tèrmic prou important com per que s’hagi de tenir en compte. El model desenvolupat s’ha utilitzat per a fer un estudi de l’evolució de la litosfera en tres contextos compressius i, per a l’estudi neotectònic del límit de plaques entre Euràsia i Àfrica en el segment Açores-Gibraltar. En un model evolutiu de la litosfera, cal que existeixin heterogeneïtats inicials per a localitzar la deformació. Aquestes heterogeneïtats poden ser de diferents tipus: en les condicions de contorn, la geometria, tèrmiques, reològiques, ... Per altra banda, el mode de deformació dependrà dels valors relatius de la viscositat o resistència litosfèrica entre les diferents àrees, més que dels seus valors absoluts. S’ha observat que variacions de gruixos corticals inicials o litosferes amb diferents produccions de calor, actuen com heterogeneïtats reològiques. Per a l’estudi neotectònic de la zona Açores-Gibraltar, s’ha fet una aplicació del model en règim estacionari; és a dir, amb deformadors infinitesimals. L’estructura cortical i litosfèrica, juntament amb el regim tèrmic, s’ha determinat integrant dades d’elevació, flux de calor superficial i gruixos cortical i litosfèric. A partir d’aquesta estructura litosfèrica s’ha determinat les variacions laterals de la resistència litosfèrica o viscositat. La cinemàtica entre les dues plaques està regida per la rotació antihorària de la placa Africana respecte l’Eurasiàtica. La comparació dels resultats del model amb observacions de velocitats de deformació (obtingudes a partir de dades de sismicitat) i direccions d’esforços(a partir de diferents indicadors d’esforços) mostra que, entre tots els pols de rotació publicats, el determinat per Argus et al. (1989) (8.8ºN, 20.3°W i velocitat angular 0.104º/Ma) és el que millor ajusta aquestes dades. El límit de plaques s’ha considerat com una zona amb una viscositat o resistència litosfèrica menor. El límit entre Açores i el Banc de Gorringe és molt marcat obtenint-se una resistència molt baixa (µ~0.06). L’extensió del límit de plaques cap a l’est no és clara, i el model que millor ajusta tots els observables és amb un limit de plaques que es bifurca pel nord d’Àfrica i pel sud de la Península Ibèrica. La debilitat d’aquests límits (µ~0.3) és menor que la de l’oest del límit de plaques i, per tant, la deformació no està tan localitzada. Amb el límit de plaques determinat, les zones amb velocitats de deformació màximes coincideixen amb la distribució regional de la sismicitat observada. També s’obté un bon ajust de les direccions de compressió màxima. L’activitat resultant de les falles de l’interior de la Península Ibèrica és d’un moviment direccional molt poc important comparat amb el del límit de plaques. Per una altra banda, l'Atlas és una zona força activa, amb velocitats de deformació elevades, sent comparables a les del límit de plaques
SIMSAFADIM-CLASTIC: Modelización 3D de transporte y sedimentación clástica subacuática
(Universitat de Barcelona, 2004-12-13) Gratacós Torrà, Òscar; Bitzer, Klaus; Roca i Abella, Eduard; Cabrera, Lluís; Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[spa] La modelización numérica ha sido una herramienta importante para complementar estudios geológicos en los que ha sido difícil la comprensión de la realidad debido a su tridimensionalidad y al hecho de tener únicamente una visión limitada bidimensional o casi-tridimensional de la misma. Centrado en el estudio y análisis del relleno de cuencas sedimentarias, la modelización numérica puede proporcionar información sobre la distribución espacial y temporal de los cuerpos sedimentarios, así como de la compleja heterogeneidad geológica presente. En este ámbito, la tesis presentada se ha centrado en la elaboración de un programa informático (denominado SIMSAFADIM-CLASTIC) que simula, en las tres dimensiones del espacio, los procesos de transporte y sedimentación de tres tipos diferentes de sedimentos elásticos terrígenos y que incorpora la interacción con organismos productores de carbonato. En este sentido, el programa informático desarrollado es pionero en esta línea de investigación, ya que la mayoría de los programas de modelización existentes en la actualidad se centran en la modelización de uno u otro tipo de sedimentos o en una modelización únicamente bidimensional o utilizando leyes empíricas para simular el transporte y sedimentación. El programa desarrollado ha sido validado mediante la comparación de los resultados obtenidos con los respectivos resultados analíticos, obteniéndose diferencias entre los mismos muy pequeñas o despreciables. Además, el programa incorpora un método de control del volumen de sedimento presente dentro del sistema (basado en el método Boundary Mass Flux Control) que minimiza y corrige el error producido bajo condiciones donde domina la componente advectiva del transporte (números de Grid- Peclet superiores a 1) y que el método Euleriano utilizado no controla.
Atenuación espectral de ondas Lg y pseudoaceleración máxima del terreno en la Península Ibérica
(Universitat de Barcelona, 1989-12-19) García Fernández, Mariano J.; Canas, J. A. (José Antonio); Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[spa] El objetivo de este trabajo de investigación ha sido determinar, en el marco geográfico de la Península Ibérica, valores regionales de la atenuación anelástica espectral de las ondas Lg en función de la frecuencia; así como formulas regionales de pseudoaceleración en función de la magnitud, la distancia epicentral y la atenuación anelástica. La menor atenuación corresponde al conjunto de la Península Ibérica. La atenuación en la región NE es intermedia, y la más elevada aparece en las regiones SSE y Granada. La dependencia frecuencial de la atenuación es más acusada en la región NE, mientras que en el resto los valores son semejautes entre si. Los valores del coeficiente de atenuación anelástica son consistentes, en general, con otros resultados obtenidos para diversas zonas de la Península, así como con los calculados para otras areas geográficas, a partir de métodos diferentes; guardando una relación estrecha con las caracteristicas geotectónicas de la zona y con el resto de los parámetros geofísicos conocidos. Se han determinado fórmulas empíricas regionalizadas de pseudoaceleración maxima en función de la magnitud, la distancia epicentral y la atenuación. El objetivo de este trabajo de investigación ha sido determinar, en el marco geográfico de la Península Ibérica, valores regionales de la atenuación anelástica espectral de las ondas Lg en función de la frecuencia; así como fórmulas regionales de pseudoaceleración en función de la magnitud, la distancia epicentral y la atenuación anelástica de las ondas Lg, para la frecuencia característica de 5 Hz. Estas relaciones permiten distinguir, para distancias epicentrales mayores de unos 50 km y terremotos de caracteristícas idénticas, zonas de pseudoaceleración alta (P. Ibérica), media (NE) y baja (SSE y Granada). Comparando con los cuatro registros de aceleración máxima vertical disponibles en la Península Ibérica, se puede afirmar que las predicciones empíricas propuestas proporcionan una estima adecuada de la aceleración máxima del terreno, por lo que pueden considerarse representativas de las regiones estudiadas.
Magnetoestratigrafía de las sucesiones del mioceno medio y superior del Vallès Occidental: depresión del Vallès-Penedès, N.E. de España: implicaciones biocronológicas y cronoestratigráficas
(Universitat de Barcelona, 1995-05-04) Garcés Crespo, Miguel; Cabrera, Lluís; Parés i Casanova, Josep M.; Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[spa] La integración de la magnetoestratigrafía y la bioestratigrafía en las sucesiones vallesienses del Vallès Occidental (Cuenca del Vallès-Penedès) ha aportado un marco cronológico de alta resolución para una porción del relleno de la cuenca. Se ha obtenido una datación de las diversas unidades litoestratigráficas, así como de los sucesivos bioeventos registrados en las sucesiones estudiadas. Las correlaciones dentro del relleno sedimentario han contribuido al conocimiento de la evolución tectono-sedimentaria del sector estudiado. El anclaje del Vallesiense dentro de una escala de tiempo precisa ha permitido enmarcar este piso continental dentro del contexto paleogeográfico regional y global del Mioceno superior. También ha sido posible llevar a cabo un análisis de la sincronía o diacronía de los procesos de dispersión faunística en tierra.
Estudi de les allaus al Pirineu occidental de Catalunya: predicció espacial i aplicacions de la cartografia
(Universitat de Barcelona, 1996-06-18) Furdada i Bellavista, Glòria; Vilaplana, Joan Manuel; Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[cat] Aquesta tesi tracta de l’impacte que les allaus tenen sobre el medi natural i, per tant, s’estudia la seva cartografia i algunes aplicacions que poden ser útils en la gestió de riscos naturals. Els tres objectius principals de l’estudi són: 1) Sintetitzar els coneixements bàsics existents sobre la neu i les allaus; 2) Realitzar cartografies de zonificació del perill d’allaus i implementar-les en un S.I.G. (ARCINFO); i 3) Fer propostes d’aplicacions específiques a partir de l’anàlisi S.I.G., de las quals s’obtinguin dades útils per a la planificació territorial (obtenció de models digitals d’elevació, superposició topològica de dades d’allaus amb pendents i orientacions), així com obtenir un model estadístic de predicció de zones on el risc d’arribada d’allaus sigui màxim. Com a resultat de la recerca, els documents que s’han obtingut són els següents: un mapa de localització probable d’allaus i el registre mitjançant fitxes (descripció i fotografia de cada zona d’allau) del sector que inclou les capçaleres dels rius Garona, Noguera Pallaresa i Noguera Ribargorçana (Fulls Sèrie L: 118 bis, 148, 149, 180 i 181), que han estat elaborats mitjançant una metodologia específica. L’àrea afectada per les allaus representa el 50% del territori estudiat. El model estadístic obtingut és Alfa =-1.20+0.97Beta; R2=0.87; Sigma=1.74, on Alfa representa el màxim abast de l’allau i Beta el gradient del seu trajecte.
Estructura cortical de la Cordillera Cantábrica y su transición a la Cuenca del Duero a partir de datos de sísmica de refracción/reflexión de gran ángulo
(Universitat de Barcelona, 1997-03-13) Fernández Viejo, Gabriela; Gallart i Muset, Josep; Álvarez Pulgar, F. Javier; Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[spa] El trabajo está basado en el análisis e interpretación de datos sísmicos de refracción y reflexión de gran ángulo en la zona norte de la Península Ibérica, en particular, en la Cordillera Cantábrica y zonas adyacentes. Se analizan datos procedentes de varios perfiles terrestres que atraviesan las zonas más características del Macizo Ibérico Norte y se obtienen los modelos de velocidad de ondas P para los diferentes niveles de la corteza. También se estudian datos procedentes de varios perfiles marinos que muestrean la transición tierra-mar. Los resultados más importantes atañen a la estructura profunda de la corteza, encontrándose un fuerte engrosamiento de la misma en la zona NE de la cordillera, bajo los macizos montañosos de los Picos de Europa, consecuencia de los procesos de convergencia y deformación ligados a la orogenia alpina. Asímismo se observan fuertes variaciones laterales de la estructura cortical en el modo de transición hacia el dominio oceánico del Golfo de Vizcaya, desde las zonas orientales del margen noribérico a las occidentales que se han contrastado con un análisis gravimétrico.
Desarrollo de modelos numéricos de flexión litosférica: aplicación a fosas oceánicas y cuencas de antepaís
(Universitat de Barcelona, 1988-02-20) García Castellanos, Daniel; Fernàndez Ortiga, Manel; Torné Escasany, Montserrat; Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[spa] La flexión de la Litosfera es un proceso observado en distintos contextos tectónicos y su estudio tiene especial relevancia para la comprensión de los procesos de formación de cuencas de antepaís y fosas oceánicas. Dicha flexión es consecuencia de la aplicación de cargas superficiales (p. e., apilamiento de mantos de corrimiento) y/o cargas intemas de origen incierto (p.e., deformación intema de la litosfera). Por tanto, la evolución de la deflexión y la consiguiente geometría del relleno sedimentario están relacionados con la evolución de la carga. El objetivo del trabajo que se presenta en esta Memoria es el desarrollo de modelos numéricos de flexión litosférica y su aplicación a la formación de fosas oceánicas y cuencas de antepaís. En la primera parte de la Memoria se describen los modelos conceptuales que relacionan los procesos de carga con la deflexión del basamento y la geometría sedimentaria resultante. Esta relación está basicamente determinada por el comportamiento reológico de la Litosfera y los procesos superficiales de erosión/sedimentación. En la segunda parte, se desarrollan los algoritmos de cálculo de la deflexión que están basados en el modelo de placa delgada y permiten incorporar distintas reologías: elástica, viscoelástica y elastoplástica. Una de las aportaciones de este trabajo es la integración en el modelo de flexión de la cinemática en 2D y 3D del proceso de carga, permitiendo una simulación más rigurosa del emplazamiento de láminas cabalgantes. El tratamiento de los procesos de erosión y sedimentación es distinto en los modelos 2D y 3D. En el primer caso se han considerado los modelos simples de tasa constante y transporte difusivo, mientras que en el segundo caso se ha incorporado el transporte advectivo a través de la red de drenaje. Ambos modelos consideran el efecto de las variaciones eustáticas del nivel del mar y de la paleobatimetría. La versatilidad con que se han diseñado los algoritmos de cálculo ha permitido su aplicación a dos contextos geodinámicos distintos. En primer lugar, el modelo de flexión de placa con diferentes reologías se ha aplicado a las fosas oceánicas de Tonga y Kermadec, permitiendo acotar la estructura de la litosfera en la Placa Pacífica y la magnitud de las fuerzas que actúan sobre la misma. En segundo lugar, el mismo modelo de flexión, conjuntamente con las aproximaciones adoptadas para la formación de la carga y el transporte de sedimentos en 2D y 3D, se ha aplicado a la cuenca de antepaís del Guadalquivir, permitiendo relacionar el movimiento de las Zonas Béticas Externas con la geometría de las unidades sedimentarias. El modelo de placa elástica homogenea no permite reproducir el conjunto de observables (deflexión, arquitectura de la cuenca, etc.) y predice una distribución de esfuerzos en el interior de la placa que es incompatible con el comportarniento reológico de la litosfera. Por el contrario, el modelo de placa viscoelástica permite reproducir geometrías complejas del relleno sedimentario, mientras que el modelo de placa elastoplástica no homogénea predice, además, una distribución mas realista de los esfuerzos generados en el interior de la placa De la aplicación de los modelos a las fosas del Tonga y Kermadec se deduce que es necesario imponer una fuerza horizontal extensiva para ajustar correctamente la deflexión del basamento. Ello implica que el mecanismo preponderante en la subducción de la Placa Pacífica es la contribución gravitatoria del slab que subduce (slab pull), y no el arrastre del manto astenosférico. De acuerdo a los parámetros reológicos escogidos, los resultados obtenidos favorecen el modelo termico de Stein & Stein (1992) frente al de Parsons & Sclater (1977). No obstante, la validez de este resultado debe tomarse con precaución dado el alto grado de incertidumbre en Ia deterrninación de los parámetros reológicos. Del estudio realizado en la Cuenca del Guadalquivir se deduce que la influencia de la carga asociada a las Zonas Béticas Internas es despreciable en el proceso de formación de la Cuenca. La subsidencia de la Cuenca precisa de la concurrencia de la carga topográfica, la carga asociada a la paleobatimetría, la contribución de la deformación cortical y la presencia de una carga de origen subcortical que, de acuerdo con las anomalías gravimétricas y geoidales, debe localizarse en la base de la litosfera. Por otro lado, el retroceso que se observa en los depósitos del Tortoniense y el avance subsiguiente de los depósitos del Mesiniense se han reproducido satisfactoriamente considerando el modelo de placa elastoplástica no homogénea y el modelo de placa viscoelástica. Por tanto, el retroceso de la unidad Tortoniense puede atribuirse a un efecto combinado de variaciones del nivel del mar, relajación viscosa de los esfuerzos y estratificación de la resistencia litosférica. Por último, el modelo elastoplástico permite, además, explicar la existencia de fallas extensionales en el basamento coetáneas al proceso de carga.
Eruptive dynamics and petrological evolution of recent volcanism on the El Hierro Island : Implications for volcanic hazard assessment
(Universitat de Barcelona, 2017-09-06) Meletlidis Tsiogalos, Stavros; Martí i Molist, Joan, 1957-; Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[eng] The Canarian archipelago, extends over approximately 500 km in total along the passive continental margin off NW Africa, comprises seven major and four minor islands, and it is part of the so called Macaronesia region, together with the archipelagos of Azores, Madeira, Salvajes and Cape Verde. Within the oceanic geodynamic context, the Canary archipelago is located on oceanic crust of the big African plate, specifically upon the passive continental margin, with thickness exceeding 20 km. It is a good example of oceanic intraplate alkaline volcanism. According the radioisotopic data available (Carracedo et al., 1998) the archipelago has been formed during the last 60 Ma and is still volcanically active. Multiple periods of volcanic activity accompanied with extreme range in magma compositions and eruptive styles have been exhibited during the evolution. A wide variety of models have been proposed for the origin of the Canary Islands, such as, hot spot, decompressing fusion, Atlas generated propagating fracture, or the "block" model based on regional fractures that helped elevate the islands. Holocene sub-aerial activity has occurred on all islands, except La Gomera, with 18 eruptions in the last 520 years (historic activity) on Tenerife, La Palma, Lanzarote and El Hierro. All these eruptive events consist of monogenetic basaltic eruptions along structures or zones identified as rifts (only the 1798 of Montaña Chahorra in Tenerife, expulsed intermediate composition magma and was located at the base of the Teide-Pico Viejo volcanic complex). Although monogenetic volcanism is the most extended type of volcanic activity on the planet (Walker 2000) and is characterized by a large diversity of eruptive styles and products, it is generally associated to low level volcanic hazard and many times it is underestimated in the hazard assessment. The main structures generated by these type of eruptions (concentrated as volcanic fields or long rift zones) are cinder cones, formed by the pyroclastic products and lava flows, that can reach several kilometres length. Eventually, can generate phreatomagmatic deposits, when an interaction between magma and water occurs (shallow submarine volcanism or littoral cones). These eruptions, traditionally, are associated with a single batch and pulse of magma and are greatly influenced by local and regional stress fields. Other parameters that can be important in the evolution of the activity, as in any other volcanic activity, are magma composition, volume, and rheological contrast beneath the surface. Recent studies have revealed that, even in a monogenetic eruption, an internal geochemical evolution could be possible, mainly because of the multiple batches involved and the importance of the local stress controls in the migration and finally eruption of magma. Complexity, derived from these internal and external conditions in combination with the depth where magmas are stored and transported, is reflected in the difficulty to anticipate and forecast these types of eruptions and their evolution, especially, for areas with long quiescent periods and a variety of magmas as in the Canary Islands, where a new volcano could come up in any location. The reconstruction of the structure, geometry, composition and plumbing system conditions of pre- existed monogenetic eruptions on the Canary Islands along with the data obtained (petrological, seismological, geodetical, etc.) of an eruption in course such was the 2011 El Hierro eruption will help us obtain a significant progress in understanding the processes that take place, improve our knowledge on monogenetic eruptions and as a consequence enhance hazard assessment and reduce the risk to human lives.
CSEM monitoring at the Hontomín CO2 storage site: modeling, experimental design and baseline results
(Universitat de Barcelona, 2016-06-17) Vilamajó Llobera, Eloi, 1988-; Queralt i Capdevila, Pilar; Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[eng] This thesis is devoted to the development of a land-based controlled-source electromagnetics (CSEM) experimental methodology to be applied to the monitoring of CO2 storage at the Technological Development Plant (TDP) of Hontomín (Burgos, Spain). The main objectives of the thesis are 1) the evaluation of the feasibility of performing a CSEM monitoring at Hontomín, 2) the design of the CSEM monitoring experiment, and 3) the acquisition of the baseline (pre-injection) data set and the processing of the data obtaining the geoelectrical response of the structure. A modeling experiment has been performed simulating the resistivity changes in the reservoir caused by the storage and evaluating the ability of the method to detect them. The study analyzes the capabilities of different experimental configurations (source/receiver location and relative orientation, emission frequencies...) in order to decide the appropriate configuration in views of the real experiment. The study considered the simulation of an experimental configuration in two different moments of the storage process (pre- and post-injection). It compares the synthetic results obtained in each case and seeks the differences to infer the presence of CO2. A wide range of scenarios of increasing complexity were simulated, from 1D models with an infinite CO2 plume to models with a 3D plume in a medium that contains the casings of the injection and monitoring wells and considers the noise conditions at the Hontomín TDP. The CO2 effect on the synthetic data was analyzed with two different approaches: quantifying the signal caused by the CO2 on the data, TLS (time-lapse signal), and comparing it with the noise conditions in the study area, D (detectability). A borehole-to-surface configuration is sensitive to the presence of CO2, to its saturation and to the relative position source/plume. Furthermore, it was observed that the steel casings installed in the injection and monitoring wells affect the EM propagation from the transmitter to the surface. The study concluded that the CSEM monitoring is suitable at Hontomín given that measurable changes will occur between time- lapsed data sets. Considering the results obtained in the modeling study, the CSEM monitoring experiment was designed. The baseline acquisition was carried out between April 21st and 26th 2014. A borehole-to-surface configuration was used with three different transmitter dipoles: 1) vertical dipole in the injection well HI (dVED-1), 2) vertical dipole in the monitoring well HA dVED- 2), and 3) horizontal dipole using one electrode in each well (dHED). Receivers were distributed at the surface in two different patterns: cross-shape and circular-shape. During each emission, 86 surface dipoles were measuring the electric field. Data processing focused on the obtaining of the geoelectrical response of the subsurface for each source/receiver configuration and for each processed frequency. To this goal, time series were divided into segments and, for each one, the transfer function between source transmission and receiver electric field were calculated. Experimental data were analyzed in terms of experimental uncertainty (error associated to each measurement) and experimental repeatability. Experimental results allowed to characterize the geoelectrical response of the Hontomín structure (including steel casings). Baseline data quality is high: experimental errors are lower than 1% in amplitude and 1º in phase for most of the data points. Repeatability is high (differences lower than 1% in most of the cases). The casing influence over the experimental data was investigated. We tested the hypothesis that a current was induced along the casing of the injection well. To reproduce the experimental behavior of the data, a number of scenarios have been simulated. For low frequencies, the hypothesis can explain the experimental data. Considering the high data quality obtained and the results of the modeling study, we consider that the CSEM experiment will be able to detect the CO2-caused resistivity changes in the reservoir after the post-injection repetition of the experiment.
Velocitat de desplaçament de la falla d’Alhama de Murcia (Bètiques Orientals); implicacions en el seu potencial sísmic
(Universitat de Barcelona, 2016-10-24) Ferrater Gómez, Marta; Masana, Eulàlia; Ortuño Candela, Maria; Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[cat] La caracterització de les falles actives, inclús d’aquelles que tenen un moviment moderat-lent (< 5 mm/a), és un requeriment per a poder mitigar el risc sísmic d’una regió. En aquesta tesi es calculen els paràmetres sísmics de la falla d’Alhama de Murcia (FAM), responsable del terratrèmol de Mw 5.2 de Lorca l’11 de maig del 2011. Aquesta falla del SE de la Península Ibèrica forma part de la Zona de Cisalla de las Bètiques Orientals (ZCBO) conformada principalment per falles de salt en direcció esquerra que absorbeixen part de l’escurçament entre les plaques euroasiàtica i africana. Els paràmetres sísmics de la FAM que s’han obtingut són la velocitat de desplaçament, la recurrència, el salt per esdeveniment i la magnitud màxima esperable. Es posa especial èmfasi en el primer, calculat mitjançant una anàlisi morfotectònica i un estudi paleosísmic tridimensional. En ambdues metodologies, el càlcul s’ha basat en la dislocació tectònica d’un element lineal (normalment un canal) d’edat coneguda. És necessari afrontar dos reptes principals. Primerament, l’escassetat de material geològic disponible per a ser datat en un context de fàcies proximals de ventalls al·luvials. Per a solucionar-ho, s’ha ampliat el nombre de datacions numèriques amb les tècniques del radiocarboni, la luminescència estimulada òpticament i les sèries de l’urani. Aquesta darrera és emprada de forma pionera a la Península Ibèrica per a datar petites quantitats de carbonat pedogènic. També s’han posat les bases de la primera crono-seqüència edàfica calibrada per al SE de la península vàlida per al Pleistocè superior-Holocè, que ha de permetre estalviar temps i diners a l’hora d’aproximar l’edat de les unitats geològiques. El segon repte és metodològic. La majoria de tècniques per a obtenir paràmetres sísmics de falles actives han estat desenvolupades per, i en, falles en contextos més ràpids, les quals presenten clares diferències respecte la FAM. Es proposen dues alternatives a les tècniques comunament emprades. Per una banda, es creen unes pautes per a la descripció detallada dels elements geomorfològics afectats per l’activitat de la falla. L’objectiu és millorar el criteri per jerarquitzar les dislocacions segons la seva qualitat en calcular la velocitat de desplaçament. Per altra banda, per a calcular la dislocació d’un paleocanal amb tècniques paleosísmiques, s’han excavat entre dues i tres trinxeres paral·leles a cada bloc de la falla. S’ha ajustat una línia recta tridimensional a tots els punts pertanyents a cada element característic del canal (marges o depocentre) a cada bloc de la falla. Aquestes línies s’han projectat contra el pla de falla i s’ha mesurat la distància entre el parell de punts homòlegs obtingut. S’han calculat una velocitat de desplaçament lateral del segment Goñar-Lorca de 1,6-1,7 mm/a (darrers 200 ka), i una velocitat de 1,0 ± 0,2 mm/a (pels últims 30 ka) per una de les tres traces del segment Lorca-Totana (tot i que les evidències geomorfològiques suggereixen una velocitat en el component vertical del segment Lorca-Totana més elevada). Aquests valors confirmen la FAM com una de les falles més actives de la ZCBO. El registre de paleoterratrèmols identificats a la FAM s’ha incrementat fins a 10, obtenint una recurrència màxima pels últims 59 ka de ~3,5-5,3 ka. El salt màxim per esdeveniment s’ha estimat en 4,0 ± 1,2 m, i la magnitud màxima esperable varia entre Mw 6,7 ± 0,3 i Mw ~7,5. Les datacions numèriques obtingudes han permès correlacionar estadis climàtics càlids i humits amb els moments d’estabilització de les superfícies i de formació de sòls. A més, s’ha aproximat el lapse temporal entre l’estabilització d’una superfície i la precipitació de carbonat pedogènic per a ser datat en 3-8 ka per al període Holocè.
Seismic Attenuation Analysis using Lg waves and Ambient Noise Recordings: Application to the Iberian Peninsula and Morocco
(Universitat de Barcelona, 2016-09-16) Noriega Salmón, Raquel; Jurado, María José; Villaseñor Hidalgo, Antonio; Pous, Jaume; Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[eng] In this thesis I have carried out a comprehensive study of the attenuation properties of the Earth´s crust of the Iberia-Morocco region (IMR). I have investigated the crustal attenuation by means of the quality factor Q, which is inversely proportional to attenuation, using both earthquakes and noise-derived measurements. In order to fulfill the thesis objectives a large dataset including earthquake waveforms and seismic noise records has been used. Three different traditional earthquake methods have been implemented to estimate Q in the IMR: the two-station (TS) method, the coda normalization (CN) method and the spectral amplitude decay (SAD) method. For the estimation of Q, these approaches measure the spectral amplitude of the Lg wave (direct and coda) of regional events. Among all the methods evaluated, the TS method allows imaging the spatial variation of the Lg wave attenuation in the Iberian Peninsula whereas the CN and the SAD methods only estimate average attenuation values as well as its frequency dependence. For the Iberian Peninsula, high Lg Q values are observed in the stable Iberian Massif in western Iberia, while lower values are mainly found in the Pyrenean Range and in eastern and southern Iberia. For Morocco, the CN and the SAD methods produce similar results, indicating that the Lg Q models are robust to differences in the methodologies. The frequency-dependent Q estimates represent an average attenuation across a broad region of different structural domains and correlate well with areas of moderate seismicity. Additionally, I have studied the Lg propagation efficiency across the IMR. Results reflect an inefficient or even blocked propagation across the Gulf of Cádiz and for most paths crossing the western Alboran basin. The continental crust of the Iberian Peninsula and Morocco shows efficient Lg propagation. I have also investigated the potential of using ambient noise measurements to retrieve information about the anelastic structure of the Earth´s crust. Since noise preprocessing techniques modify the amplitude of the recovered empirical Green function of the medium, additional tests have to be done in order to verify the reliability of the attenuation results obtained. In this regard, I have carefully examined the influence of the distribution of noise sources and receivers on Q estimates. Azimuthally and spatially averaged Q values derived from noise recordings were further compared with earthquake attenuation measurements. Results reveal that the average Q estimates are in concordance with previous long-period surface-wave measurements from earthquakes in the central part of the Iberian Peninsula. Accurate Q estimates are also found in Morocco. I would like to emphasize that this thesis presents new contributions and improvements to the knowledge of the attenuation structure of the IMR. The first regional map that images the lateral variation of the Lg Q has been estimated for the Iberian Peninsula improving the spatial resolution of earlier studies. The frequency dependence of Lg Q has been also calculated for the first time in Morocco. Furthermore, this work is the first attempt to recover attenuation information from ambient seismic noise measurements in the study area. This novel technique allows us to investigate the attenuation structure of the Earth without the occurrence of earthquakes. Exploiting ambient seismic wavefields for attenuation studies will be a powerful tool to extract information about the anelastic structure and the geodynamics in areas of very low seismicity in the near future. It should be also noticed that recovering crustal attenuation values is important for many reasons. Attenuation estimates can be used to better quantify the hazard associated with earthquake ground shaking. Attenuation is also a valuable property in exploration seismology. For example, the presence of fluids can significantly attenuate the amplitude of the seismic waves.
The lithospheric structure of Africa: Mapping crustal and lithospheric thickness using geoid and elevation constraints together with a thermal analysis
(Universitat de Barcelona, 2016-09-21) Globig, Jan; Fernàndez Ortiga, Manel; Torné Escasany, Montserrat; Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[eng] The African continent preserves a >3.7 Ga long geological record, which comprises stabilization of oldest crust in the Archean, late Proterozoic joining of first cratonic units that lead to the formation of Gondwana and later the supercontinent Pangea, and post-breakup Mesozoic and Cenozoic continental rifting with transition to active oceanic spreading in the Afar and Red Sea region. Today, most of Africa’s basement consists of Archean cratons and blocks flanked by Proterozoic mobile belts and is considered to be tectonically stable, as it largely escaped tectonothermal deformation since the late-Precambrian Pan-African orogeny. Yet, Africa is affected by a number of active processes, many of them as young as the Cenozoic Era, including widespread hotspot volcanism, active rifting in East Africa, large-scale doming in eastern and sub-equatorial Africa and intracratonic subsidence in the Congo. The link between old Precambrian stable basement and recent tectonic activity makes Africa an ideal laboratory to study the role of the crustal and lithospheric mantle structure on the observed deformation within the continent. The main goal of this thesis is to provide new crustal and lithospheric thickness maps of the African mainland based on integrated modelling of elevation and geoid data and thermal analysis. The approach assumes local isostasy, thermal steady-state, and linear density increase with depth in the crust and temperature-dependent density in the lithospheric mantle. The obtained results are constrained by a new comprehensive compilation of seismic Moho-depth data consisting of 551 data points from active and passive source seismic experiments, and by published tomography models relative to lithosphere thickness. The calculated crustal thickness map shows a north-south bimodal distribution with higher thickness values in the cratonic domains of southern Africa (38 - 44 km) relative to those beneath northern Africa (33 - 39 km). The most striking result is the crustal thinning (28 - 30 km thickness) imaged along the Mesozoic West and Central African Rift Systems. The crustal model shows noticeable differences when compared to previous global and continent-scale models, especially for regions to the north of the equator. After excluding the Afar plume region, where the modeling assumptions are not fulfilled, the model shows the best fit with the available seismic data (76.3% fitting; RMSE=4.3 km). The new crustal thickness map correlates better with geological structures and tectonic provinces as well as gravity anomalies, and shows a higher spatial resolution. The resulting lithospheric thickness map shows large spatial variability (90 to 230 km), with thicker lithosphere related to cratonic domains and shallower LAB related to Mesozoic and Cenozoic rifting domains, which is in good agreement with seismic tomography models. Though the crustal and lithosphere thickness maps show similar regional patterns, major differences are found in the Atlas Mountains, the West African Rift System, and the intracratonic basins, i.e., the Taoudeni and Congo Basin, indicating strong strain partitioning most probably due to intra-lithospheric decoupling along the crust-mantle boundary. The effects of lateral variations in crustal density as well as the non-isostatic contribution to elevation in the Afar plume region, was estimated to be ~1.8 km, and are also discussed.
Tensor de impedancias magnetotelúrico en álgebras de Clifford: signatura rerum del tensor de impedancias magnetotelúrico
(Universitat de Barcelona, 2015-12-02) Romero Ruiz, Ivan; Pous, Jaume; Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[eng] The Magnetotelluric tensor and its transformations are considered elements of the Clifford Algebra. In this way, not only are the already known procedures reproduced but also new concepts and relationships hidden in the tensor are now elucidated. In the frame of Clifford Algebra C/3, the magnetotelluric tensor is expressed in terms of its simplest geometric-algebraic components. In this way, seven irreducible independent rotation invariants are deduced. Galvanic distortion is represented in Cl2 Clifford Algebra. An analysis of the subalgebras in C/3 recognises a particular subalgebra as the one giving meaning to the independence of the phase tensor with the galvanic distortion. The Mohr diagrams and the phase tensor are analysed in the context of Clifford Algebra Cl2. The indexes Indexi, Index2 and the Phase Sensitive Strike are deduced from the phase tensor in Cl2. In particular, Indexi and Index2, which are independent of galvanic distortion and rotation, have enabled to introduce new criteria for the analysis of the dimensionality. In Clifford algebra Cl2, a number of relationships have been found, from which a method to determine the galvanic distortion in the 3D case, with the assumption that the regional tensor has a 2D or 1D (and certain 3D cases) behaviour at short periods, has been developed. The method is based on a constrained stochastic heuristic method, which consists of exploring randomly the full space of the distortion parameters twist, shear and anisotropy. A method to find the strike of the 2D short periods is developed. A different strike angle for each period can be obtained in a 2D case because of noise. In this way we expect to recover the strike direction perturbing the data for each period with a similar random Gaussian distribution to achieve a common strike for all the short periods. The program MITT (Magnetotelluric Impedance Tensor Tools) is carried out. The program is based on the methodology developed to determine the galvanic distortion in a regional 3D case. In addition, MITT offers different useful tools about the representations of the impedance tensor: Apparent resistivities and phases, Mohr diagrams and probability density functions. MITT can be downloaded from the Dip6sit Digital de la UB, http://hdl.handle.net/2445/668.
Blocs de tempesta i tsunami a les costes rocoses de les Illes Balears: anàlisi geomorfològica i morfomètrica
(Universitat de Barcelona, 2016-02-26) Roig i Munar, Francesc Xavier; Vilaplana, Joan Manuel; Rodríguez-Perea, Antonio; Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[cat] Un tsunami és un seguit d'onades al mar causades per una ona de gran període T (entre 5 i 60 minuts) i de longitud d’ona L molt llarga (fins a 800 km). A alta mar tenen una altura d'ona H molt baixa (difícilment més de 3 m), de manera que es tracta d'ones extremadament planes i difícilment apreciables en alta mar. L’aproximació d’aquestes ones de tsunami a les costes someres dona un procés d'augment d’alçada de l'onada. Aquest efecte fa créixer l'altura dels tsunamis dels no més de 3 metres a alta mar fins a més de 25 m al costat de la costa, mentrestant, la velocitat de l'onada va disminuint. Un cop aquest tsunami contacta amb la costa es donen uns fenòmens de caire geomorfològic a les costes rocoses, consistents en registres sedimentaris de deposició de blocs que presenten un patró característic, les orientacions i les imbricacions. Fins a dia d’avui destriar blocs de tsunamis de blocs de tempesta ha estat un tema força debatut, i fins i tot contradictori, tot i que sembla que ens els darrers quatre anys s’han establert certs patrons de deposició comuns de blocs a la mediterrània, no existint un treball exhaustiu a la costa del mediterrani occidental com és Catalunya, Balears i la resta de l’estat. Aquesta tesi doctoral s'emmarca dins l’àmbit de recerca de la geologia i geomorfologia litoral, i té per objectiu relacionar la presencia de blocs de grans dimensions a les costes rocoses de les illes Balears amb les fonts tsunamítiques conegudes al Mediterrani occidental. El treball parteix de la hipòtesis que molts dels blocs ubicats sobre les costes rocoses de les illes, i amb unes característiques geomorfològiques concretes, corresponen a dipòsits de tsunami, tot i que l’ample mostreig permet l’estudi simultani de fenòmens de tempesta i tsunami. Per l’estudi s’han identificat 50 àrees de mostreig, i amb la finalitat d’establir escenaris de deposició de blocs s’han caracteritzat geològica i geomorfològicament cadascuna de les àrees d’estudi, mitjançant cartografia i recollida de dades morfològiques. S’han pres mesures morfomètriques dels blocs i a aquests se’ls ha aplicat una triangulació per tenir un volum més real. Dels blocs s’han pres dades d’imbricació i orientació, fets determinants a l’hora de destriar blocs de tempesta i blocs de tsunami. Així mateix s’han establert 6 perfils tipus de costa que permeten relacionar dades morfomètriques i d’onatge. A cada àrea s’han aplicat un conjunt d’equacions que permeten establir, baix tres escenaris inicials d’arrabassament dels blocs; blocs submergits, blocs aïllats i blocs delimitats per juntes, les columnes d’aigua necessàries pel seu trasllat i deposició al llarg de la costa rocosa. D’aquestes àrees s’han identificat 8 sectors representatius al conjunt balear i s’han relacionat les dades morfomètriques de blocs, el tipus de perfil, l’onatge i les orientacions i imbricacions amb els resultats de les equacions aplicades i amb les fonts tsunamítiques provinents del N d’Àfrica, donant com a resultat una bona correlació entre trajectòries de tsunamis i morfometria de blocs. Els resultats més evidents són aquelles àrees ubicades sobre penya-segats verticals amb presència de grans blocs imbricats i amb morfologies de cordons on no hi arriben els onatges de tempesta, configurant-se com a àrees eminentment tsunamítiques i on les orientacions dominants indiquen el N d’Àfrica. La resta d’àrees, tot i que el seu perfil litoral pot ser afectat per les onades de tempesta, poden ser denominades mixtes, tot i que la morfometria de blocs i les distàncies dels cordons en relació a la cornisa de cada penya-segat invaliden en un alt grau les tempestes. La tesi doctoral conclou que l’anàlisi morfològica de la costa i l’anàlisi de la morfometria de blocs són un bon indicador, juntament amb l’aplicació de les equacions matemàtiques i la correlació de fonts tsunamítiques per destriar blocs de tempesta de tsunami. Les datacions realitzades sobre blocs a les diferents localitats han permès establir una cronologia d’episodis correlacionables amb tsunamis i terratrèmols enregistrats documentalment, tots ells ocorreguts en un període històric que es situa entre el segles XVII i XIX. La majoria de datacions de les localitats mesurades tenen poca dispersió i s’agrupen en una franja d’edat situada entre els anys 1700 i el 1850.
Caracterización geológica y petrofísica mediante adquisición e interpretación de diagrafías en formaciones con potencial como sello y almacén de CO2 en cuencas de la Península Ibérica
(Universitat de Barcelona, 2015-11-12) López Barrera, Ana Isabel; Benjumea Moreno, Beatriz; García-Lobón, José Luis; Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[spa] En esta tesis doctoral se presentan los resultados obtenidos a partir de la interpretación litológica y caracterización petrofísica de formaciones geológicas favorables para el sellado y almacén geológico de CO2 en diversas cuencas de la Península Ibérica. La metodología seguida comprende el estudio e interpretación conjunta de registros geofísicos de sondeos (diagrafías) pertenecientes a sondeos someros tipo "slimhole", y de registros pertenecientes a sondeos antiguos y profundos de petróleo. Para completar dicha interpretación se han utilizado otras técnicas como ensayos de campo y de laboratorio, análisis al microscopio de muestras en lámina delgada y de Difracción de Rayos X. Mediante el registro de Radioactividad Gamma Natural (GR) principalmente, se llevó a cabo una correlación estratigráfica entre las formaciones de los sondeos someros y las formaciones análogas en los sondeos profundos próximos. Posteriormente, se procedió a estudiar en paralelo la litología y la petrofísica de cada uno de ellos, para poder establecer analogías entre las diversas formaciones en superficie y en profundidad. El análisis e interpretación de los registros de imagen de sondeo, ha permitido determinar la frecuencia de fracturación localizando en profundidad zonas con debilitamiento estructural, susceptibles de ser permeables, estableciendo la idoneidad de la zona sello y almacén. A partir del registro sónico de onda completa y aplicando una técnica reciente mediante el estudio de la atenuación de las ondas sónicas, se ha estimado el parámetro lk-Seis según la metodología de Mari & Guillemot, 2012. Los atributos acústicos, necesarios para calcular dicho parámetro, han comprendido la atenuación (Att) y la ampliltud (A) de la señal acústica, por lo que fue necesario un estudio pormenorizado de las señales sónicas registradas. Este parámetro acústico ha permitido localizar zonas permeables a lo largo de las formaciones estudiadas en los sondeos someros. La caracterización petrofísica de las formaciones geológicas almacén se ha complementado con la realización de ensayos en laboratorio de conductividad hidráulica en célula triaxial, obteniéndose el valor de la permeabilidad hidráulica (Kw), la porosidad efectiva (0e) y total (09 y la superficie específica (Ss). Dichos resultados de laboratorio, han sido correlacionados con los estimados en campo a partir de ensayos de permeabilidad Lugeon, y con las identificaciones estructurales de la pared del sondeo llevadas a cabo a partir de la imagen acústica de sondeo, siendo integrados finalmente a los resultados derivados del estudio de la porosidad sónica y observaciones de permeabilidad a partir de las diagrafías.
GPS present-day kinematics of the eastern Betics, Spain
(Universitat de Barcelona, 2015-05-22) Echeverria Moreno, Ana; Khazaradze, Giorgi; Suriñach Cornet, Emma; Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica
[cat] La serralada de les Bètiques orientals, al sud-est d'Espanya, és una de les àrees sísmicament més actives de la península ibèrica. El sistema de Cisalla de les Bètiques orientals (EBSZ) absorbeix part de la convergència entre les plaques Eurasiàtiques i Africana (Nubia). L'EBSZ és un sistema de falles transpressives senestres format per diverses falles, que de sud a nord són: Carboneras, Palomares, Alhama de Murcia, Carrascoy i Bajo-Segura. La xarxa de GPS CuaTeNeo es va instal•lar l'any 1996 a les Bètiques orientals amb l'objectiu de determinar l'activitat tectònica de l'EBSZ (específicament de les falles de Carboneras, Palomares i Alhama de Murcia). La xarxa està formada per 15 monuments altament estables localitzats a les províncies de Murcia i Almeria. La xarxa s'ha observat cinc vegades: en el 1997, 2002, 2006, 2009 i 2011. Els resultats presentats en aquesta tesi es basen en l'anàlisi de les mesures d'aquestes cinc campanyes (per un període de 15 anys) així com mesures d'estacions GPS contínues de diverses xarxes públiques com la xarxa REGAM, MERISTEMUM, IGN i RAP. A més, s'han inclòs algunes estacions dissenyades especialment per a la detecció de deformacions corticals: l'estació GATA, emplaçada al Cabo de Gata i quatre estacions de la xarxa Topo-Iberia. El tret més important del camp de velocitats GPS obtingut és l'orientació cap al NW de la majoria d'estacions, amb unes taxes de desplaçament de 0,5 a 3 mm/a (respecte Europa occidental). Aquest tipus de deformació indica que la principal força responsable de les velocitats obtingudes està relacionada amb l'actual convergència entre les plaques de Nubia i Euràsia. El camp de deformació obtingut mostra evidències de deformació relacionada amb falles actives dins l'àrea d'estudi. La major part de la deformació es concentra en l'àrea delimitada per les falles d'Alhama de Murcia (AMF) i Palomares (PF), on s'han observat les màximes deformacions per cisalla. La taxa de lliscament horitzontal geodèsica estimada d'1,5±0,3 mm/a pel sistema AMF-PF i orientat oblic a la traça de la falla, indica una combinació de moviment invers i levògir. Aquesta taxa de lliscament màxima s'atribueix a AMF degut a que PF és actualment inactiva o presenta taxes de lliscament molt lentes, imperceptibles en aquest estudi GPS. La instal•lació de l'estació GATA ens ha permès disposar d'observacions continues als dos costats de la zona de falla de Carboneras (CFZ). Per primera vegada, ha estat possible la quantificació geodèsica de la taxa de lliscament de CFZ: una taxa màxima en direcció senestra d'1,3±0,2 mm/a. La coincidència de les taxes geològiques i geodèsiques al llarg de la CFZ, posen de manifest que durant el Quaternari el segment nord de la CFZ ha estat tectònicament actiu i ha estat lliscant a una taxa constant d'1,1 a 1,5 mm/a. Les velocitats GPS obtingudes i el camp de deformació derivat d'aquestes suggereixen una compressió dominant orientada NW-SE, amb una extensió SW-NE en la part SW de l'àrea d'estudi. En aquest sector del SW, prop d'Almeria, la predominança d'émax indica la presència d'una cinemàtica d'aprimament o extensional, relacionada a una tectònica d'escapament de blocs i possiblement a un slab rollback. Aquest treball posa de manifest l'activitat tectònica continua en l'actualitat a les Bètiques orientals i determina que les falles senestres d'Alhama de Murcia i Carboneras són les més actives. Ambdues falles juguen un paper important en la cinemàtica de la convergència de plaques regional.
Tomografia elèctrica a escala de laboratori: investigació del sistema roca-salmorra-CO(2)
(Universitat de Barcelona, 2015-03-20) Bosch Ros, David; Ledo Fernández, Juanjo; Queralt i Capdevila, Pilar
[cat] La captura i emmagatzematge geològic de CO2 es considera una opció viable per a la reducció de les emissions netes d’aquest gas a l’atmosfera terrestre. El procés consisteix a separar el CO2 de la resta de gasos generats durant l’ús de combustibles fòssils, transportar-lo fins a les plantes d’emmagatzematge i injectar-lo en una formació porosa i permeable que el retindrà, en principi, indefinidament. En aquesta tesi es consideren els aqüífers salins profunds com a reservori de CO2 de referència. La fase d’emmagatzematge requereix que es monitoritzi el subsòl mitjançant tècniques indirectes no destructives, amb l’objectiu de caracteritzar la distribució del CO2 dins el reservori per poder assegurar que la contenció és efectiva i permanent. Entre els mètodes de monitoreig existents, els mètodes elèctrics i electromagnètics són molt convenients, degut a la seva sensibilitat a la conductivitat elèctrica, una propietat física intrínsecament relacionada amb la fracció de volum de fluids conductors presents a la porositat de la roca. Quan s’injecta CO2 al subsòl, la substitució de salmorra (conductora) per gas (resistent) genera un contrast de resistivitat detectable amb mètodes elèctrics i electromagnètics. En funció de la magnitud del canvi, es pot quantificar la saturació de CO2 del reservori. Aquesta tesi centra la seva investigació en els efectes elèctrics d’alguns dels fenòmens que tenen lloc a micro-escala durant el procés d’injecció i emmagatzematge geològic de CO2. L’objectiu principal consisteix a caracteritzar la distribució de resistivitat elèctrica d’una mostra centimètrica de gres de Fontainebleau en dos experiments principals, mitjançant la tècnica de la tomografia elèctrica aplicada a escala de laboratori. Els dos experiments principals d’aquesta investigació inclouen, per un cantó, la quantificació de la saturació de CO2 per a diferents graus de saturació i, per l’altre, el monitoreig del sistema en un experiment de dissolució de CO2 a alta pressió (40 bar). A l’experiment I, la mostra representa una petita fracció d’un aqüífer salí profund (saturat d’una salmorra molt salina) en diferents estadis de l’avanç del plomall de CO2. A l’experiment II, la mostra representa una fracció d’un aqüífer somer (amb una salmorra poc salina) en la qual hi ha hagut una invasió de CO2 des d’un aqüífer proper. Per tal de poder realitzar els experiments plantejats, s’ha dissenyat i muntat un sistema experimental que permet realitzar mesures de tomografia elèctrica a les condicions de pressió requerides, sense haver d’aturar l’experiment. Els dos experiments principals són una de les contribucions més importants d’aquesta tesi, perquè per primer cop s’ha aplicat tomografia elèctrica a escala centimètrica en experiments que involucren CO2. Els resultats han demostrat que el sistema experimental permet obtenir dades significatives i de bona qualitat. Els models resultants de l’experiment I han permès quantificar la saturació de CO2 a l’interior de la porositat de la roca, mentre que l’experiment II ha permès determinar l’augment de la conductivitat de la salmorra degut a la dissolució i dissociació de CO2 al llarg de vuit dies. Així, aquesta tesi suposa una contribució rellevant al camp de l’emmagatzematge geològic de CO2 i al de l’aplicació de la tomografia elèctrica a escala de laboratori, presentant una investigació dels fenòmens elèctrics fruit de la interacció entre els components del sistema roca–salmorra–CO2 a escala centimètrica. Les dades experimentals adquirides, a més, constitueixen una base de coneixement per a la calibració dels models obtinguts amb tècniques elèctriques i/o electromagnètiques de gran escala, o per a la realització de processos d’upscaling.
Reconstrucción y restitución 3D del anticlinal de Puerta-Pareja y estudio de su evolución deformacional y cinemática en su contexto regional (cuenca de Loranca y Sierra de Altomira)
(Universitat de Barcelona, 2015-05-12) Valcárcel Rodríguez, Manoel María; Muñoz, J. A.; Soto Marín, Ruth
[spa] Esta Tesis Doctoral se centra en caracterizar la estructura, formación y evolución deformacional y cinemática del anticlinal de Puerta-Pareja en su contexto regional (cinturones de pliegues y cabalgamientos de la cuenca de Loranca y Sierra de Altomira, SW Cadena Ibérica), así como valorar las condiciones de la zona del anticlinal de Puerta-Pareja como posible reservorio para el almacenamiento geológico de CO2. La integración de varios métodos ha permitido superar las limitaciones de cada uno de los estudios individuales aplicados a la zona de estudio. A escala regional se realizó un corte regional E-W y su restitución 2D, el análisis de la historia deformacional a partir de datos de anisotropía de la susceptibilidad magnética (ASM) y el análisis de datos paleomagnéticos y estructurales para detectar posibles rotaciones de eje vertical. A escala local se realizó la reconstrucción 3D del anticlinal de Puerta-Pareja a partir de datos sísmicos, sondeos y de superficie, la restitución de las superficies 3D reconstruidas y el análisis de sus patrones de fracturación. Los resultados del análisis de ASM muestran que las orientaciones de acortamiento paralelo a las capas (layer-parallel shortening) durante la formación de los pliegues y cabalgamientos de Altomira-Loranca en sus sectores Central y Norte fueron aproximadamente E-W, ya evidente durante el depósito de los materiales pre-tectónicos cenozoicos. La integración de datos paleomagnéticos, estructurales y datos previos de otros autores permite concluir que las estructuras en el sector Sur de la cuenca de Loranca se formaron en secuencia de bloque inferior simultáneamente a una rotación de eje vertical de 21º en sentido anti-horario, en el sector Norte las estructuras de la Sierra de Altomira y cuenca de Loranca se formaron en secuencia de bloque superior y durante el Mioceno experimentaron una rotación de eje vertical de 17º en sentido horario, y las estructuras del sector central no rotaron. Por tanto, la oblicuidad de las estructuras de Altomira y Loranca respecto a la Rama Castellano-Valenciana de la Cadena Ibérica es primaria en el sector Central del área estudiada, donde las estructuras se orientan N-S, y en los sectores Norte y Sur la desviación que muestran las estructuras respecto a la orientación N-S (orientaciones NNE-SSW y NNW-SSE, respectivamente) es secundaria. En el sector Sur de la zona estudiada, se observan desacoples de la deformación a favor del nivel de despegue regional entre las estructuras de basamento y cobertera, debido a la rotación de eje vertical de los materiales de la cobertera. Por otro lado, estos estudios permiten precisar la influencia de la Fm. Villalba de la Sierra (Campaniense-Luteciense) en la evolución estructural: mediante su deformación interna inhibió la propagación de varios cabalgamientos hacia unidades superiores y generó desarmonías entre las unidades superiores e inferiores a ella. Se interpretan los efectos de la terminación del nivel de despegue regional (facies Keuper) y de contrafuerte (buttressing) causado por la falla de basamento de Sacedón como los principales condicionantes de la existencia de deformación en secuencia de bloque superior en el sector Norte de Altomira-Loranca. La reconstrucción 3D y la restitución de superficies 3D realizadas en la zona de Puerta-Pareja permiten determinar que el anticlinal de Puerta-Pareja, de orientación general NNE-SSW, se desarrolló fundamentalmente asociado al cabalgamiento de Pareja, de igual orientación, como pliegue de propagación de falla nucleado inicialmente como pliegue de despegue. En el sector Norte del anticlinal, sobre el cabalgamiento de Pareja se desarrolló un cabalgamiento menor, el de La Puerta, lo que define en este sector una configuración de steep-limb breakthrough. El flanco caudal del anticlinal está cortado por otro cabalgamiento menor, el cabalgamiento de Viana, de orientación NNE-SSW, y en el extremo oriental del área estudiada se desarrollaron los cabalgamientos de Villaescusa y Peralveche, de orientación NW-SE. Todos estos cabalgamientos despegaron en los materiales del Keuper, en secuencia de bloque superior. En conjunto, tanto el número de cabalgamientos como sus acortamientos asociados aumentan hacia el Norte. Se interpreta que este aumento se generaría para acomodar la rotación regional horaria experimentada por el conjunto del sector Norte de Altomira-Loranca. Finalmente, la reconstrucción y restitución 3D realizadas han permitido descartar la existencia de ninguna estructura (anticlinal, falla o alto estructural) en el basamento bajo el anticlinal de Puerta-Pareja. Se descarta, por tanto, la existencia de una trampa estructural en el basamento adecuada para el almacenamiento de CO2. La fracturación en el anticlinal de Puerta-Pareja se caracteriza fundamentalmente por dos familias de fracturas, una longitudinal y otra transversal al eje del pliegue, formadas durante el estadio inicial de plegamiento. A partir de las relaciones cronológicas y geométricas entre las rotaciones de eje vertical y las fracturas, se interpreta que el anticlinal de Puerta-Pareja se generó inicialmente con una orientación N-S, perpendicular a la dirección de transporte tectónico regional E-W, y que posteriormente, a causa de pequeñas diferencias locales en la cantidad de rotación en sentido horario experimentada, se generaron las variaciones locales en la orientación del anticlinal de Puerta-Pareja que se observan actualmente.

El Dipòsit Digital ha actualitzat el programari. Qualsevol incidència que trobeu si us plau contacteu amb dipositdigital@ub.edu.

Examinar

Enviaments recents