Paleogeografía sísmica de zonas costeras en la Península Ibérica: su impacto en el análisis de terremotos antiguos e históricos en España

This paper presents three examples of ancient earthquakes occurring in coastal areas of the S and SE of the Iberian Peninsula (218 BC, AD 40-60 and AD 1048) with the aim of illustrating the use of geological and archaeological data in their macroseismic characterization. Historical information for ancient earthquakes that occurred in Spain prior to the 10th century is scarce or non-existent. This paper shows that the current state of knowledge on palaeoseismology and archaeoseismology on these ancient events clearly exceeds the existing historical information allowing the increase of macroseismic information points by using the ESI-07 scale (Environmental Seismic Intensity). Consequently, the geologic analyses of ancient earthquakes contribute to their understanding and parametric evaluations, and improve further advances in seismic hazard assessments. The most significant issue outlined in the present paper is the analysis of the ancient palaeogeography of the affected areas. The studied examples analysed were located in open estuarine areas that have been filled by fluvial sediments or anthropogenic fills over time. The effects of the 218 BC earthquake-tsunami event in the Gulf of Cadiz are analysed in estuarine areas, and especially in the ancient Roman Lagus Ligustinus (Guadalquivir Depression marshes); the effects of the earthquake in AD 40-60 is analysed in the old Roman city of Baelo Claudia located in the Bolonia Bay (Strait of Gibraltar); and the effects of the earthquake of AD 1048on the ancient Sinus Ilicitanus (Bajo Segura Depression) during Muslim times. Descriptions from Roman and Arabic geographers are cross-checked with existing palaeogeographic models based on geological data. This type of analysis results in ancient macroseismic scenarios for the interpretation of theoretical distributions of intensities and environmental effects supporting the concept of “seismic palaeogeography” proposed in this paperEl presente trabajo recoge tres ejemplos de terremotos antiguos (218 AC, 40-60 AD y 1048 AD) ocurridos en zonas litorales del S y SO de la Península Ibérica con la intención de ilustrar el uso de datos geológicos y ar¬queológicos en la caracterización macrosísmica de los mismos. En la mayor parte de los sísmos ocurridos con anterioridad al siglo X d.C. la información documental histórica que se posee es muy escasa o inexistente. El presente trabajo muestra que el actual estado de conocimiento en paleosismología y arqueosismologia sobre este tipo de terremotos sobrepasa con creces la información documental histórica, permitiendo la multiplica¬ción de los puntos de información macrosísmica mediante el uso de la escala ESI-07 (Environmental Seismic Intensity). Consecuentemente, el análisis geológico de los terremotos antiguos mejora su conocimiento y análisis paramétrico, permitiendo avanzar la evaluación de la peligrosidad sísmica de las zonas afectadas. El aspecto que se pone de especial relieve en este trabajo es el análisis de la paleogeografía existente en la antigüedad, ya que todas las zonas (afectadas) analizadas en este trabajo corresponden a zonas estuarinas abiertas que se han ido rellenado por aportes fluviales o de forma artificial con el tiempo. Se analizan los efectos del terremoto de 218 AC en las zonas estuarinas del Golfo de Cádiz y muy especialmente en el antiguo Lacus Ligustinus (marismas del Guadalquivir) durante época romana; los efectos del terremoto de 40-60 AD en la antigua Bahía de Baelo Claudia (Estrecho de Gibraltar); y los efectos del terremoto de 1048 AD en el antiguo Sinus ilicitanus (Depresión del Bajo Segura) durante época musulmana. Se han cotejado descripciones de geógrafos romanos y árabes con modelos basados en datos geológicos. Este tipo de análisis ha permitido generar antiguos escenarios macrosísmicos basados en la paleogeografía y reinterpretar las distribuciones teóricas de intensidades y los efectos ambientales de los terremotos estudiados que es a lo que se refiere el concepto de “paleogeografía sísmica” propuesto en este trabajoThis work has been funded by the Spanish-FEDER research projects CGL2012-37281 C02.01 (QTECTBETICA-USAL), CGL2012-33430 (CSIC) and CGL2013-42847-R (UNED

Landscape evolution and geodynamic controls in the Gulf of Cadiz (Huelva coast, SW Spain) during the Late Quaternary

The coastal evolution of the El Abalario area (Huelva, southern Spain) during the Late Pleistocene and Holocene is reinterpreted after a refinement of the available geochronology by means of optically stimulated luminescence (OSL) dating. New data come from the analysis of soft sediment deformation, palaeosols, geomorphological mapping, and published seismic surveys on the onshore and offshore Gulf of Cadiz. The present structure of El Abalario dome resulted from the complex interaction of littoral-catchment processes and sea-level changes upon an emergent coastal plain, conditioned by the upwarping of the underlying Pliocene - Pleistocene prograding deltaic sequence. Upwarping is probably related to escape of over-pressurized fluids, accompanied by dewatering, prior to (?) and during OIS (Oxygen Isotopic Stage) 5. Continued upwarping produced the large NW - SE gravitational fault of Torre del Loro (TLF) in the southwestern flank of the dome, roughly parallel to the present coastline during OIS 5 - OIS 4. The resulting escarpment favoured the accumulation of aeolian sand dunes (units U1, U2, and U3) from OIS 5 to early OIS 1. Unit U1 (OIS 5) ends upwards in a supersurface with a thick weathering profile that suggests moist and temperate climatic conditions. Unit U2 accumulated mainly during OIS 4 and OIS 3 with prevailing W/E winds. The supersurface between U2 and U3 records a part of OIS 2, with relative low sea level. Sedimentation of unit U3 took place during the Last Deglaciation (radiocarbon and OSL ages) with prevailing W/SW winds, under a temperate moist climate, that became more arid towards the top (Holocene). A major supersurface with an iron crust-like layer (SsFe) developed during the Holocene Climatic Optimum (OIS 1) under wetter and more temperate conditions than before, fossilizing the TLF. The supersurface is covered by younger aeolian dunes (U4, U5, U6, and U7) transported by W - SW winds since the Late Neolithic - Chalcolithic cultural period (̃5.0 ky cal BP).Financial support from Spanish Projects BTE2002-1065 and BTE2002-1691. This is a contribution to IGCP 495 and to the INQUA “Coastal and Marine Processes Commission”

Utilización de Shakemaps y efectos geológicos como escenarios para simulacros en gestión de desastres por terremoto

Se ha realizado un mapa de intensidad macrosísmica y aceleración del terreno (ShakeMap) de un terremoto SIMULADO, dentro de un macro ejercicio de emergencias Nivel III, propuesto por la Unidad Militar de Emergencias (UME), junto con Protección Civil y demás autoridades. El terremoto SIMULADO se localiza en la región de Murcia, con una magnitud de Mw 6.5, a 11 km de profundidad y asociado a un segmento activo de la Falla de Alhama de Murcia (FAM). El principal objetivo en este trabajo, es la génesis de mapas científicos útiles para las autoridades durante la gestión de la emergencia, mostrando las capacidades reales de gestión de un desastre natural de esta magnitud

Análisis de la deformación en la Península Ibérica a partir del estudio de mecanismos focales, implicaciones en la peligrosidad sísmica.

Se han analizado 682 mecanismos focales de terremotos localizados en la Península Ibérica y zonas próximas. Aplicando métodos de determinación del tensor de deformación (Modelo de Deslizamiento), se han obtenido diferentes resultados para cada uno de los mecanismos focales: (1) plano de falla entre los dos planos nodales del mecanismo, (2) orientación de máximo acortamiento horizontal (ey), (3) factor de forma de tensor de deformación (k’) y (4) tipo de falla. Con estos datos se pueden realizar análisis regionales y locales de las características de la fracturación activa en el área considerada: (a) caracterización de la fracturación, (b) orientación de máximo acortamiento horizontal, (c) zonación en función del tipo de falla y del factor de forma del tensor de deformación. Este tipo de información puede ser muy útil a la hora de realizar tanto diferentes análisis locales de la peligrosidad sísmica, como para incorporar a los catálogos sísmicos terremotos históricos destructivos sin información de la fuente sísmica

Strain analysis in the Iberian Peninsula from focal mechanism solutions, seismic hazard impacts

Se han analizado 682 mecanismos focales de terremotos localizados en la Península Ibérica y zonas próximas. Aplicando métodos de determinación del tensor de deformación (Modelo de Deslizamiento), se han obtenido diferentes resultados para cada uno de los mecanismos focales: (1) plano de falla entre los dos planos nodales del mecanismo, (2) orientación de máximo acortamiento horizontal (ey), (3) factor de forma de tensor de deformación (k’) y (4) tipo de falla. Con estos datos se pueden realizar análisis regionales y locales de las características de la fracturación activa en el área considerada: (a) caracterización de la fracturación, (b) orientación de máximo acortamiento horizontal, (c) zonación en función del tipo de falla y del factor de forma del tensor de deformación. Este tipo de información puede ser muy útil a la hora de realizar tanto diferentes análisis locales de la peligrosidad sísmica, como para incorporar a los catálogos sísmicos terremotos históricos destructivos sin información de la fuente sísmica.We analysed 682 earthquake focal mechanism solutions located in the Iberian Peninsula and nearby areas. We have obtained different parameters applying methods of determination of the strain tensor (Slip Model): (1) the fault plane between the nodal planes of the focal mechanism, (2) the orientation of the maximum horizontal shortening (ey), (3) the strain shape factor (k`) and (4) the type of fault. With these data, regional and local analysis of active faulting can be carried out in Spain: (a) fracture characterization, (b) the orientation of maximum horizontal shortening, (c) spatial zonation according to the type of fault and (d) the strain shape factor. These results can be useful for seismic hazards studies of local zones and for including destructive historical earthquakes in the seismic catalogs.Depto. de Mineralogía y PetrologíaFac. de Ciencias GeológicasTRUEpu

Estructuras de licuefacción sísmica en el yacimiento romano de La Magdalena, Complutum s. IV AD (Madrid, España)

la antigua ciudad romana de Complutum (Alcalá de Henares, Madrid) fue fundada en el s. I AD y fue una de las ciudades más importantes de Hispania. Complutum fue destruida, abandonada bruscamente, reubicada y reconstruida en una nueva localización en el s. IV AD. Las causas de la destrucción y la nueva localización de la ciudad son aún una incógnita para la arqueología. En este trabajo se muestran diferentes efectos arqueosismológicos de terremotos (EAEs) afectando al yacimiento de La Magdalena (una explotación agrícola situada a 4 km al NE del núcleo urbano de Complutum). El efecto geológico de origen sísmico que afectó al yacimiento es la licuefacción. Se pueden observar diques de arena y cráteres de gravas por explosión afectando a instalaciones romanas, como cisternas, casas o tumbas. Simultáneamente al abandono de La Magdalena también fueron abandonadas de forma brusca la ciudad de Complutum y varias villas romanas a lo largo del valle del Henares, en algunos casos con EAEs que pueden asociarse al mismo evento que destruyó el yacimiento de La Magdalena. Estos EAEs podrían estar generados por un terremoto de Mw = 5.0-6,6, utilizando los límites empíricos de licuefacción y ruptura cosísmica de la fallaInstituto Geológico y Minero de España, EspañaDepartamento de Geología, Escuela Politécnica Superior de Ávila, Universidad Salamanca, EspañaTrébede, Patrimonio Cultural, S.L., EspañaUniversidad de Salamanca, EspañaFacultad de Ciencias, Universidad Autónoma de Madrid, EspañaDepartamento de Ingeniería del Terreno, Escuela Politécnica Superior de Ávila, Universidad de Salamanca, EspañaDepartamento de Edafología, Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos, Universidad Politécnica de Madrid, EspañaFacultad de Ciencias, Universidad Nacional de Educación a Distancia, EspañaDepartamento de Geología, Universidad de Alcalá de Henares, Españ

Análisis de la deformación en la Península Ibérica a partir del estudio de mecanismos focales, implicaciones en la peligrosidad sísmica

Reunión Ibérica sobre Fallas Activas y Paleosismología (3ª. 2018. Alicante). - Texto en inglés con resumen y palabras claves en inglés y españolSe han analizado 682 mecanismos focales de terremotos localizados en la Península Ibérica y zonas próximas. Aplicando métodos de determinación del tensor de deformación (Modelo de Deslizamiento), se han obtenido diferentes resultados para cada uno de los mecanismos focales: (1) plano de falla entre los dos planos nodales del mecanismo, (2) orientación de máximo acortamiento horizontal (ey), (3) factor de forma de tensor de deformación (k’) y (4) tipo de falla. Con estos datos se pueden realizar análisis regionales y locales de las características de la fracturación activa en el área considerada: (a) caracterización de la fracturación, (b) orientación de máximo acortamiento horizontal, (c) zonación en función del tipo de falla y del factor de forma del tensor de deformación. Este tipo de información puede ser muy útil a la hora de realizar tanto diferentes análisis locales de la peligrosidad sísmica, como para incorporar a los catálogos sísmicos terremotos históricos destructivos sin información de la fuente sísmica. = We analysed 682 earthquake focal mechanism solutions located in the Iberian Peninsula and nearby areas. We have obtained different parameters applying methods of determination of the strain tensor (Slip Model): (1) the fault plane between the nodal planes of the focal mechanism, (2) the orientation of the maximum horizontal shortening (ey), (3) the strain shape factor (k`) and (4) the type of fault. With these data, regional and local analysis of active faulting can be carried out in Spain: (a) fracture characterization, (b) the orientation of maximum horizontal shortening, (c) spatial zonation according to the type of fault and (d) the strain shape factor. These results can be useful for seismic hazards studies of local zones and for including destructive historical earthquakes in the seismic catalogs.Departamento de Geología y Geoquímica, Universidad Autónoma de Madrid, EspañaInstituto Geológico y Minero de España, EspañaDepartamento de Geología, Universidad de Salamanca, EspañaDepartamento de Geología, Geografía y Medio Ambiente, Universidad de Alcalá, EspañaDepartamento de Edafología, Universidad Politécnica de Madrid, Españ

Seismically induced liquefaction structures in La Magdalena archaeological site, the 4th century AD Roman Complutum (Madrid, Spain)

The ancient Roman city of Complutum(Alcalá deHenares,Madrid), founded in the 1st century AD,was one of the most important cities ofHispania. The old Roman citywas destroyed, abruptly abandoned, relocated close by and rebuilt during the late 4th century AD. Destruction of the city and its relocation has not yet been explained by archaeologists. In this paper,with ourmultidisciplinary approach, we identify and characterize earthquake archaeological effects (EAEs) affecting the archaeological site, the La Magdalena, an agricultural holding 4 km from the core of Complutum. The most important EAEs in the site are liquefactions (sand dikes and explosive sand-gravel craters) affecting Roman structures, such as water tanks (cisterns), houses and graves. Ground liquefaction generated significant ground cracks, explosive craters and folds in foundations of buildings. Several other Roman sites throughout the valleywere also abandoned abruptly during the 4th century AD, in some caseswith EAEs of similar origin. This suggests the occurrence of a 5.0–6.6 Mw seismic event in the zone, in accordance with the minimum empirical limit of seismically-induced liquefaction and the maximum surface rupture length of the Henares fault.Instituto Geológico y Minero de España, EspañaDepartamento de Geología, Escuela Politécnica Superior de Ávila, Universidad Salamanca, EspañaFacultad de Ciencias, Universidad Autónoma de Madrid, EspañaTrébede, Patrimonio Cultural, S.L., EspañaDepartamento de Ingeniería del Terreno, Escuela Politécnica Superior de Ávila, Universidad Salamanca, EspañaDepartamento de Edafología, Universidad Politécnica de Madrid, EspañaFacultad de Ciencias, Universidad Nacional de Educación a Distancia, EspañaDepartamento de Geología, Universidad de Alcalá de Henares, Españ

Análisis arqueosismológico del conjunto arqueológico romano de Mulva- Munigua (Sevilla, España). Resultados preliminares

El conjunto arqueológico romano de Mulva-Munigua (Sevilla, España) presenta daños en las edificaciones que pueden ser interpretadas como resultado de la ocurrencia de un evento sísmico (Efectos Arqueológicos de los Terremotos: EAEs) a finales del siglo III A.D., fecha coincidente con el inicio del periodo de declive económico de este asentamiento romano. Para intentar establecer el posible origen sísmico de las deformaciones, se ha procedido al inventario y análisis de las estructuras deformadas presentes en el yacimiento. No obstante, algunas de estas deformaciones también se pueden interpretar como resultado de procesos gravitaciones asociados a la ladera Este de la colina sobre la que se sitúa parte del yacimiento. Las direcciones de máxima deformación (ey) obtenidas del análisis de EAEs indica dos direcciones preferentes de la deformación (o movimiento preferente del terreno): NNO-SSE y ENEOSO. Aunque los datos presentan una dispersión importante, se puede establecer que la orientación principal NNO-SSE es compatible con un evento sísmico situado en el borde norte del Valle del Guadalquivir. La orientación ENE-OSO podría relacionarse con un evento posterior, o más seguramente con procesos de ladera de carácter cosísmico o no.Departamento de Geología y Geoquímica, Universidad Autónoma de Madrid, EspañaDepartamento de Geología, Universidad de Alcalá, EspañaInstituto Geológico y Minero de España, EspañaDepartamento de Geología, Escuela Politécnica Superior de Ávila, Universidad Salamanca, EspañaDepartamento de Edafología, Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos, Universidad Politécnica de Madrid, EspañaDepartamento de Geografía Física, Universidad de Sevilla, Españ

Los terremotos antiguos del conjunto arqueológico romano de Baelo Claudia (Cádiz, Sur de España): Quince años de investigación arqueosismológica

El presente trabajo ilustra el estado del conocimiento sobre arqueosismología en la antigua ciudad romana de Baelo Claudia (Tarifa, Cádiz) tras casi quince años de investigaciones. Esta antigua ciudad romana se vio afectada por dos importantes terremotos en los años 40–60 AD y 260–290 AD. El primero de ellos afectó en mayor grado a la parte baja (costera) de la ciudad provocando importantes cambios urbanísticos y arquitectónicos (monumentalización) en respuesta a las labores de reconstrucción. El segundo de ellos provocó una mayor destrucción, cuya ruina progresiva desembocó en el abandono definitivo de la ciudad en el 365–390 AD. Se catalogan, cartografían y describen la mayor parte de los Efectos Arqueológicos de los Terremotos (EAEs) del sector monumental de la ciudad, que testifican los efectos producidos por el terremoto ocurrido en el 260–90 AD. La cartografía de daños (EAEs) muestra la distribución y orientación de los daños en la zona baja de la ciudad, así como la ocurrencia de otros procesos cosísmicos, como deslizamientos y pequeños tsunamis. El análisis estructural del conjunto de daños orientados indica que la dirección de movimiento del terreno se produjo en una dirección dominante del SO al NE. Los análisis geoarqueológicos, así como importantes anomalías constructivas y funerarias, sugieren la intervención de tsunamis de escaso poder de penetración durante los dos terremotos, apuntando a la existencia de una fuente sísmica submarina común al SSO de la ciudad. Se han identificado diferentes fallas normales de dirección N-S en la zona de la Bahía de Bolonia, algunas de las cuales se prolongan hacia el interior del mar en la zona SSO de Baelo Claudia. Estas fallas presentan claras evidencias de actividad Cuaternaria y podrían considerarse como las fuentes sísmicas más probables para los dos antiguos terremotos que afectaron a la ciudad en época romana.Departamento de Geología, Escuela Politécnica Superior de Ávila, Universidad Salamanca, EspañaDepartamento de Geología y Geoquímica, Universidad Autónoma de Madrid, EspañaInstitut für Neotektonik und Naturgefahren, Universität Aachen, AlemaniaÁrea de Riesgos Naturales, Instituto Geológico y Minero de España, EspañaDepartment of Earth Sciences, University of Cambridge, Reino UnidoConjunto Arqueológico Romano de Baelo Claudia, Junta de Andalucía, EspañaDepartamento de Ingeniería del Terreno, Escuela Politécnica Superior de Ávila, Universidad de Salamanca, EspañaU.D. Geología, Universidad de Alcalá, EspañaDepartamento de Edafología, Universidad Politécnica de Madrid, EspañaDepartamento de Geología, Universidad de Salamanca, EspañaDepartamento de Geología, Museo Nacional de Ciencias Naturales, Españ