Metodologies de reconstrucció i modelització 3D d’estructures geològiques: anticlinal de Sant Corneli - Bóixols (Pirineus centrals)

Abstract

[cat] L’anticlinal de Sant Corneli – Bóixols és una estructura de primer ordre dels Pirineus Centrals que permet estudiar una etapa clau en l’evolució de l’orogen pirinenc: l’inici de l’estructuració alpina sobre conques extensives prèvies relacionades amb l’obertura del Golf de Biscaia. Aquest context geodinàmic ha condicionat la geometria i evolució de l’anticlinal, generant una estructura complexa amb una forta component tridimensional. El Grup de Geodinàmica i Anàlisi de Conques (GGAC) i l’Institut de Recerca GEOMODELS han desenvolupat una metodologia integral per a la reconstrucció 3D de cossos geològics que incorpora la modelització estructural i de reservoris així com els processos que s’hi desenvolupen. En aquest context, aquesta Tesi persegueix dues fites principals: (1) analitzar detalladament l’anticlinal i el paper de les estructures preexistents en la seva evolució, i (2) aplicar i combinar tècniques de reconstrucció tridimensional a partir de dades de superfície i subsòl, integrant-les amb modelització numèrica per comprendre quins factors han intervingut en la seva formació. Una exposició excel·lent en superfície, amb afloraments de gran qualitat permeten caracteritzar en detall la seva geometria superficial i optimitzar metodologies de reconstrucció 3D basades en dades de camp. Paral·lelament, la informació de subsòl disponible ha permès restringir la seva geometria en profunditat i investigar la relació entre estructures superficials i profundes mitjançant modelització numèrica. Aquesta modelització també s’ha utilitzat per contrastar hipòtesis evolutives i analitzar la influència de diversos paràmetres en la gènesi de l’estructura. La metodologia emprada en aquesta Tesi cobreix un segment de les tècniques 3D, especialment pel que fa a la interpolació de dades disperses. Un dels punts forts del mètode és l’ús d’un model geomètric que permet interpolar dades amb restriccions geològiques, minimitzant la incertesa i evitant les simplificacions pròpies de projeccions bidimensionals. L’anticlinal de Sant Corneli – Bóixols s’ha desenvolupat en els marges d’una conca extensiva invertida i transportada sobre un encavalcament de gran extensió i desplaçament. La seva geometria combina trets d’inversió tectònica amb característiques pròpies de la tectònica de cobertora, tant en fases preorogèniques com sinorogèniques. Aquesta complexitat el converteix en un anàleg excel·lent per a estudiar orògens menys coneguts o menys accessibles. A escala local, la reconstrucció estructural i la millora del coneixement sobre la seva evolució tectònica han aportat una comprensió més precisa de l’estructura i el seu impacte en la distribució dels cinturons de fàcies durant les diferents etapes del seu desenvolupament. Aquest treball estableix, a més, les bases per a futurs estudis orientats a la modelització de fàcies o de processos sedimentaris, obrint noves línies d’investigació en la geologia estructural i l’anàlisi de conques.

[eng] The Sant Corneli – Bóixols anticline is a key geological structure in the Central Pyrenees, whose development was controlled by the reactivation of extensional basins linked to the opening of the Bay of Biscay, making it an ideal site to study the early stages of Alpine contractional tectonics in the region. It is a complex structure with a strong three-dimensional component suitable for the developoment of 3D estructural reconstruction methodologies. This PhD thesis focuses on two main objectives: (1) the detailed analysis of the structural evolution of the Sant Corneli – Bóixols anticline, with particular attention to the role of pre-existing structures; and (2) the application of a 3D reconstruction workflow that integrates surface and subsurface geological data with numerical modelling techniques to better understand the factors controlling the development of complex fold structures. The methodology combines field-based structural analysis with 3D geological modelling, using interpolation techniques constrained by geological rules. This approach avoids simplifications associated with 2D projections and significantly reduces uncertainty in geometry reconstruction. Subsurface data were incorporated to constrain the geometry at depth, while numerical modelling was used to test different evolutionary hypotheses and evaluate the influence of specific parameters on structural development. The Sant Corneli – Bóixols anticline, developed on the margins of an inverted extensional basin and transported along a kilometre-scale thrust, presents a combination of inversion-related and thin-skinned tectonic geometries, both pre- and syn-orogenic. This structural configuration makes it an excellent analogue for similar settings in less accessible or poorly understood orogens. This work highlights the value of integrating surface geology, subsurface data, and numerical tools within a coherent 3D framework to improve structural interpretation in complex geological settings. The approach also sets the foundation for future applications such as facies modelling or sedimentary process simulation.