Paleoseismological analysis of late Miocene lacustrine successions in the Prebetic Zone, SE Spain

A paleoseismological study of late Miocene lacustrine sediments was carried out in the Neogene basins of the Prebetic Zone in Albacete (Spain). We developed a multidisciplinary methodology which could be used to extrapolate the paleoseismic data to the present day. This multidisciplinary approach includes different disciplines, i.e. stratigraphy, structural analysis, seismological analysis and paleoseismology. Paleoseismological analysis was focussed on both shallow and deep lake deposits given that these sediments behave differently in different deformation fields. The seismites formed in shallow sediments were generated by liquefaction and include: sand dikes, pillow structures and intruded and fractured gr avels. The deep lake deposits show varied structures, such as loop bedding, disturbed varved lamination, mixed layers and pseudonodules. Seismites indicate paleoearthquake magnitude intervals. The trends of the seismites are usually oriented ve ry close to the stress field trends (from the late Miocene to the Present): NW-SE and NE-SW trends. This constitutes a link between tectonics and seismites. The va rved annual sedimentation evidenced by the deep lake facies was used as a relative dating method. Mixed layers were employed as paleoseismic indicators to calculate the earthquake recurrence interval. The mean recurrence interval is close to 130 years (9446 years of total record with 73 dated events), one maximum interval of 454 years and one minimum interval of 23 years and the mean estimated magnitude value is 5.1. The Gutenberg-Richter relationship shows similar "b" values close to 0.86 from paleoseismological and seismological data. This suggests that the seismic conditions have been similar since the late Miocene

Faulting analysis of recent rocks (late Miocene-Quaternary) in the External Prebetic zone of the Albacete (Spain)

La zona estudiada se sitúa en el Prebético de Albacete y corresponde a la zona de transferencia norte del Arco Estructural Cazorla-Alcaraz-Hellín. El estudio de la fracturación se ha centrado fundamentalmente en los materiales de las cuencas lacustres del Mioceno superior, que se desarrollan dentro de esta banda de transferencia, y en los materiales cuaternarios en los que se han observado deformaciones. Las medidas tomadas en el campo constan de un total de 610 datos de pares falla-estría repartidos en 23 estaciones. El campo de esfuerzos reciente (Mioceno superior-Cuaternario), se ha calculado mediante diferentes técnicas de análisis poblacional de fallas (Modelo de Deslizamiento, Diedros Rectos, Método de Inversión de Esfuerzos y Método de Delvaux) para poder contrastar la solución. Las soluciones obtenidas presentan dos direcciones medias de máximo esfuerzo en la horizontal (sHMAX), NO-SE y NE-SO. Estas dos direcciones están definidas esencialmente por fallas normales, debido a que los datos se han medido en su mayoría dentro de cuencas extensivas. La primera es la que estructura la zona con el emplazamiento del Arco Estructural Cazorla-Alcaraz-Hellín y la segunda es la responsable de la génesis de las cuencas lacustres (limitadas por fallas normales E-O). Estos dos campos de esfuerzo son simultáneos y generados por una flexura cortical E-O, para toda la Cordillera Bética.The studied area is located in the Albacete Prebetic Zone and corresponds to the north transfer zone of the Cazorla-Alcaraz-Hellín Structural Arch. Fracturing study has been carry out fundamentally in deformed rocks from the Late Miocene lacustrine basins and Quaternary inside this transfer zone. A total number of 610 couples fault slickenside lineations has been measured in 23 sites. Recent stress field (Late Miocene-Quaternary) has been calculated by means of several fault population analysis methods (Slip Model, Right Dihedral, Stress Inversion Method and Delvaux´s Method), to check the solution. The inferred solutions show two orientations of maximum horizontal stress (sHMAX), NW-SE and NE-SW. These orientations are defined mainly by normal faults, because most of the data has been taken inside extensive basins. The first one (NW-SE) is related to the build-up of the Cazorla-Alcaraz-Hellín Structural Arch and the second one is linked to the genesis of the lacustrine basins (limited by E-W normal faults). These stress fields are simultaneous and generated by Betic Chain E-W flexural bending.Depto. de Geodinámica, Estratigrafía y PaleontologíaFac. de Ciencias GeológicasTRUEpu

Present stress field in the Eastern Betic Chain

La zona estudiada se sitúa en el sureste de la Península Ibérica abarcando esencialmente la Cordillera Bética Oriental, en la que se ha calculado el campo de esfuerzos actuales mediante el análisis de la sismicidad. El área elegida para la selección de terremotos corresponde a las coordenadas: 0° y -4° de longitud y 40° y 37° de latitud. Para el cálculo conjunto de los mecanismos focales se ha utilizado la metodología propuesta por Giner (1996): Cálculo Poblacional Ponderado de los Mecanismos Focales de Terremotos. Con este método se han calculado 28 mecanismos focales de los que se obtienen dos direcciones de máximo acortamiento en la horizontal (sHMAX ): NO-SE y NESO. La dirección NO-SE está definida por fallas inversas, mientras que la NE-SO por fallas normales. Las fallas normales tienden a ser más superficiales que las inversas, lo que se ha interpretado como consecuencia de una flexura cortical de dirección NE-SO. Es decir, las fallas inversas se generan por debajo de la superficie neutra de esta flexura antiformal (donde hay compresión) y las normales por encima (donde hay extensión). La flexura está generada por el choque de la Placa Africana con la Península Ibérica (Placa Eurasiática), responsable de la formación de la Cordillera Bética, con una dirección de acercamiento general NO-SE, coincidente con el campo de esfuerzos calculado. La dirección NE-SO corresponde a un campo secundario generado por los efectos de extensión superficiales producidos por la flexura antiformal.The study area is located in the Eastern Betic Chain (Southeastern Iberian Peninsula), in which the stress field has been calculated by seismic analysis. The selected earthquakes are situated between 0° and -4° of longitude and between 40° and 37° of latitude. For earthquake focal mechanisms Population Calculation (Giner´s methodology, 1996) has been used: Pondered Population Calculation of Earthquake Focal Mechanisms. 28 earthquake focal mechanisms have been calculated and two orientations of maximum horizontal stress (sHMAX) have been obtained: NW-SE and NE-SW. The NW-SE orientation is defined by reverse faults, while the NE-SW is defined by normal faults. The normal faults are more surficial than the reverse ones, which has been interpreted by NE-SW flexural bending of the Betic Chain. According, reverse faults are generated below neutral surface of flexural bending (where compression exists) and the normal ones are generated above that surface (where extension exists). The flexural bending is generated by collision of the African Plate against the Iberian Peninsula (Eurasian Plate), with an approximate NW-SE orientation, coincident with the calculated NW-SE stress field. The NE-SW orientation corresponds to a secondary stress field generated by surficial extension that takes place over the antiformal flexure bending.Depto. de Geodinámica, Estratigrafía y PaleontologíaFac. de Ciencias GeológicasTRUEConsejo de Seguridad Nuclear (España)pu

Modelo tectónico reciente de la Cuenca Alta del Tajo (parte central española)

Active tectonics within the Upper Tagus Basin is related to the lithospheric flexure affecting the Palaeozoic basement of the basin. This flexure displays NE-SW trending. Besides, this structure is in agreement with the regional active stress field defined by the maximum horizontal stress with NW-SE trending. In this tectonic framework, irregular clusters of instrumental seismicity (Mw< 5.0) fade in the zone bounded by the Tagus River and the Jarama River valleys. These clusters are related to major NW-SE trending faults of suspected strike-slip kinematics. Moreover, reverse faults with NE-SW trending are affected by the strike-slip system as well. Despite the reverse faults are in agreement with the present SHMAX orientation, though, they apparently are blocked as seismogenic sources (scarce instrumental seismicity recorded today). In addition, we have determined the regional and local stress/ strain fields and two different fracture patterns were observed. Hence, we have divided the area in two zones: (1) the lateral bands of the basin, defined by reverse faulting (NE-SW trending) and strike-slip faulting (NW-SE trending) and (2) the central zone of the basin characterized by shallow normal faulting and NE-SW trending strike-slip faults. Furthermore, surface faulting and liquefaction structures are described affecting Middle to Late Pleistocene fluvial deposits, suggesting intrabasinal palaeoseismic activity (5.5 < M < 6.5) during the Late Quaternary. The obtained structural and tectonic information has been used to classify and characterize the Upper Tagus Basin as a semi-stable intraplate seismogenic zone, featured by Pleistocene slip-rates < 0.02 mm/yr. This value is low but it affords the occurrence of Pleistocene paleoearthquakes.La tectónica activa de la Cuenca Alta del río Tajo está caracterizada por la presencia de una flexión litosférica localizada en el basamento paleozoico, y cuyo eje se orienta según NE-SW. Esta flexión es coherente con el estado de esfuerzos actual en la zona, definido mediante la orientación del esfuerzo máximo horizontal, SHMAX, según NW-SE. En este contexto, la sismicidad en el borde sur del Sistema Central aparece concentrada en fallas direccionales según NW-SE, registrándose terremotos de magnitud < 5.0 (S. XX). Estos desgarres sectorizan el sistema de fallas inversas (NE-SW) que estructuran la cadena montañosa, las cuales a pesar de estar orientados coherentemente con el estado actual de esfuerzos, aparecen bloqueados o desactivados como fuentes sismogénicas. La geometría de la flexura condiciona la ocurrencia de una zona de concentración anómala de esfuerzos que resulta en la agrupación de eventos sísmicos localizada entre los valles de los ríos Tajo y Jarama. El estudio sismotectónico indica que el campo actual de deformación se encuentra distribuido en dos zonas relacionadas con la flexión: (1) una zona central caracterizada por la presencia de fallas normales superficiales y desgarres orientados según NE-SW; y (2) zona lateral caracterizada por fallas de tipo inverso (NE-SW) y desgarres (NW-SE) y que bordea a la zona anterior. Estudios paleosísmicos en la zona muestran la ocurrencia de diferentes niveles de liquefacción afectando a los depósitos fluviales del Pleistoceno Medio y Superior en los valles de los ríos Manzanares, Jarama y Tajo, así como una importante variedad de estructuras de deformación. En general la granulometría licuefactada muestra diques de arena, aunque en algún caso aparecen niveles decimétricos de gravas. A partir de los datos sismotectónicos, geológicos y paleosísmicos descritos y recopilados para esta zona, la Cuenca alta del Tajo puede clasificarse como una zona sismogénica intraplaca con velocidades de deformación pleistocenas inferiores a 0,02 mm/año y sismicidad instrumental difusa de tamaño moderado-bajo

Evidencias paleosísmicas y geomorfológicas de actividad tectónica reciente de la Falla de Pozohondo (Cordillera Bética, SE de España)

Instrumental and historical seismicity in the Albacete province (External Prebetic Zone) has been scarcely recorded. However, major strike-slip faults showing NW-SE trending provide geomorphologic and paleoseismic evidence of recent tectonic activity (Late Pleistocene to Present). Moreover, these faults are consistently well oriented under the present stress tensor and therefore, they can trigger earthquakes of magnitude greater than M6, according to the lengths of surface ruptures and active segments recognized in fieldwork. Present landscape nearby the village of Hellin (SE of Albacete) is determined by the recent activity of the Pozohondo Fault (FPH), a NW-SE right-lateral fault with 90 km in length. In this study, we have calculated the Late Quaternary tectonic sliprate of the FPH from geomorphological, sedimentological, archaeoseimological, and paleoseismological approaches. All of these data suggest that the FPH runs with a minimum slip-rate of 0.1 mm/yr during the last 100 kyrs (Upper Pleistocene-Holocene). In addition, we have recognized the last two major paleoearthquakes associated to this fault. Magnitudes of these paleoearthquakes were gretarer than M6 and their recurrence intervals ranged from 6600 to 8600 yrs for the seismic cycle of FPH. The last earthquake was dated between the 1st and 6th centuries, though two earthquakes could be interpreted in this wide time interval, one at the FPH and other from a far field source. Results obtained here, suggest an increasing of the tectonic activity of the Pozohondo Fault during the last 10,000 yrs.A pesar de la escasa sismicidad instrumental e histórica en el Prebético Externo, que comprende la provincia de Albacete, existen tres grandes fallas con evidencias de actividad reciente y cuya orientación es compatible con el campo de esfuerzos activo. Estas fallas consisten en desgarres dextrorsos de orientación NO-SE cuya longitud de traza sobrepasa los 50 km. Este trabajo se centra en el análisis del segmento Tobarra-Cordovilla de la Falla de Pozohondo (FPH) (90 km de longitud), mediante estudios paleosísmicos, geomorfológicos, sedimentológicos e incluso arqueosísmicos. De todos estos análisis es posible afirmar que dicha falla (FPH) presenta una tasa de actividad cuaternaria superior a 0,1 mm/año durante los últimos 100 ka (Pleistoceno Superior-Holoceno). Además, se han descrito los últimos dos paleoterremotos asociados a este segmento con una tasa de recurrencia para magnitudes superior a M6 de 6600-8600 años, habiendo tenido lugar el último evento entre los siglos I y VI. Sin embargo, los datos no permiten fijar de forma más precisa dicho evento, e incluso es posible que hayan tenido lugar dos eventos diferenciados durante este periodo, uno relacionado con la FPH y el otro de origen de campo lejano. En cualquier caso, se evidencia un suave incremento en la actividad tectónica en la zona durante los últimos 10.000 años

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.The Roman archaeological site of Mulva-Munigua (Sevilla, Spain) displays building damage features suggesting a seismic origin (Earthquake Archaeological Effects: EAEs). The proposed seismic event could be tentatively dated in the late 3rd century AD, coinciding with the beginning of the economic fall of the Roman Empire at Iberia. However, some of the recorded EAEs can be also interpreted as a result of intervening slope movements in the eastern hillslope of this roman site. The inventory and analysis of the proposed EAEs make possible to discern between seismic oriented damage and other causes. In spite of the data show a significant dispersion, their analysis result in two different orientations of maximum deformation (ey) or preferential ground movement: NNW-SSE and ENE-WSW. The main ey orientation (NNW-SSE) can be tentatively related to a seismic event occurred in the environs of the northern border of the Guadalquivir Depression. The secondary orientation (ENE-WSW) can be interpreted as a consequence of latter slope movements triggered (or not) by other ancient earthquakes

Speleoseismology and palaeoseismicity of Benis Cave (Murcia, SE Spain): coseismic effects of the 1999 Mula earthquake (mb 4.8)

This work describes the coseismic ceiling block collapse within Benis Cave (−213 m; Murcia, SE Spain), associated with the 1999 Mula earthquake (mb=4.8, MSK VII). The collapse occurred at −156 m into the Earthquake Hall, and as a consequence one small gallery became blind. We studied the geology, topography and active tectonic structures relevant to the cave. In addition, we carried out a seismotectonic analysis of the focal mechanism solutions, and also a fault population analysis on slickensides measured in fault planes in the cave. The stress and strain regime is interpreted as being congruent with the palaeoseismic evidence, and agrees with the fault kinematics established for cave galleries developed within fault planes and growth anomalies of coral flowstone. Our analysis suggests that one active segment (NNE–SSW) determined the morphology and topography of the Benis Cave, where strong to moderate palaeoearthquakes (6≤M≤7) took place. As a consequence of this intense seismic activity a small gallery collapsed. A new palaeoseismic structure, or seismothem, has been recognized, namely the effect of palaeoearthquakes affecting the pattern of development of the spatial coral flowstone distribution located at the bottom of the cave

La Base de Datos de Fallas Activas en el Cuaternario de Iberia (QAFI v.2.0)

ABSTRACT. The Quaternary Active Faults Database of Iberia (QAFI) is an initiative lead by the Institute of Geology and Mines of Spain (IGME) for building a public repository of scientific data regarding faults having documented activity during the last 2.59 Ma (Quaternary). QAFI also addresses a need to transfer geologic knowledge to practitioners of seismic hazard and risk in Iberia by identifying and characterizing seismogenic fault-sources. QAFI is populated by the information freely provided by more than 40 Earth science researchers, storing to date a total of 262 records. In this article we describe the development and evolution of the database, as well as its internal architecture. Additionally, a first global analysis of the data is provided with a special focus on length and slip-rate fault parameters. Finally, the database completeness and the internal consistency of the data are discussed. Even though QAFI v.2.0 is the most current resource for calculating fault-related seismic hazard in Iberia, the database is still incomplete and requires further review.RESUMEN. La Base de Datos de Fallas Activas de Iberia (QAFI) es una iniciativa promovida por el Instituto Geológico y Minero de España (IGME) para construir un repositorio público de información científica sobre fallas con actividad en los últimos 2,59 Ma (Cuaternario). Además, la QAFI persigue establecer una base sobre la que facilitar la transferencia de conocimiento geológico al ámbito tecnológico de la gestión del riesgo sísmico en Iberia, en particular en la identificación y caracterización de fuentes sismogénicas tipo falla. La QAFI se ha construido a partir de la información proporcionada de modo altruista por más de 40 investigadores en ciencias de la Tierra conteniendo actualmente un total de de 262 registros. En este artículo se describe la concepción y evolución de la base de datos, y su arquitectura interna. Además, se ofrece un primer análisis global de los datos que contiene, con especial interés en parámetros tan importantes como la longitud y tasa de deslizamiento de las fallas. Finalmente se discuten dos temas cruciales en cualquier base de datos: su completitud y la homogeneidad de los datos. Se concluye que QAFI v.2.0, pese a ser la fuente más actualizada de información disponible en Iberia sobre peligrosidad sísmica de fallas concretas, dista aun de ser completa, por lo que nuevas revisiones y versiones deberán seguir llevándose a cabo en el futuro

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