Rasgos sedimentarios indicadores de inestabilidad causada por actividad tectónica sismogenética : las cuencas neógenas de las Minas de Hellín y Cenajo (Prebético externo, SE de España)

Resum

Rasgos sedimentarios indicadores de inestabilidad causada por actividad tectónica sismogenética. Las cuencas neogénas de las minas de Hellín y Cenajo (Prebético Externo, SE de España)

Las sucesiones estratigráficas que constituyen el relleno de las cuencas neógenas de Las Minas de Hellín y Cenajo presentan numerosas evidencias de eventos derivados de inestabilidad tectónica. Son abundantes las estructuras de deformación sedimentaria a pequeña y mediana escala, como inyecciones de arena en filones, estructuras en champiñón, niveles de mezcla, laminación varvada disturbada y otras, que son interpretadas como respuesta a la actividad sísmica (sismitas). Aparte de estas estructuras, se reconocen depósitos resedimentados de gran escala, tales como macrobrechas y deslizamientos (slumps) de escala métrica a decamétrica, que también fueron debidos a movimientos sísmicos que afectaron a las cuencas durante su relleno. Otro aspecto considerado es la presencia de montículos carbonáticos parcialmente silicificados dentro de la sucesión estratigráfica de la Cuenca de Las Minas de Hellín, cuyo desarrollo estuvo estrechamente ligado a fallas a través de las cuales tuvo lugar la entrada de aguas termales

Paleoearthquakes: past as a key to understand future

Las fallas activas suelen funcionar de forma cíclica, acumulando esfuerzo durante centenares o miles de años (periodo intersísmico) y liberándolo bruscamente (periodo cosísmico, que equivale a un terremoto importante). Los estudios de peligrosidad sísmica se han basado, hasta hace poco, en datos sísmicos instrumentales e históricos que, a menudo, abarcan un periodo demasiado corto en la actividad de una falla. En ocasiones, estos estudios han infravalorado la peligrosidad sísmica de una región al utilizar sólo una parte (registro histórico e instrumental) de la sismicidad, sin tener en cuenta la ocurrida en el periodo prehistórico. La tectónica activa y la paleosismología, que estudian respectivamente la tectónica más reciente y la secuencia de terremotos prehistóricos generada por una falla, constituyen herramientas complementarias que permiten estudiar periodos de tiempo mucho más largos que abarcan uno o varios ciclos sísmicos. Su aportación es especialmente interesante donde se tiene poca información histórica o donde las fallas deslizan lentamente (con ciclos sísmicos largos) y pueden haber permanecido silenciosas durante el periodo histórico. El análisis paleosísmico requiere de un estudio de tectónica activa previo, basado sobre todo en un análisis geomorfológico que permita detectar las fallas más activas. La Paleosismología se centra en los efectos sobre el terreno del terremoto en la zona de falla (estructuras primarias), pero también en otros efectos producidos fuera de la zona de falla como son las estructuras de licuefacción. El análisis de la zona de falla se centra en el estudio de las modificaciones de la superficie del terreno asociadas al movimiento de la misma y en el estudio en trincheras de los procesos de erosión y sedimentación activados por pulsos tectónicos. Estos estudios, permiten obtener algunos parámetros sísmicos como son: magnitud máxima esperable, período de recurrencia, salto por evento, tiempo desde el último terremoto, geometría de la falla sismogénica, y velocidad de deslizamiento. En la Península Ibérica, la Paleosismología es una disciplina emergente que está aportando en los últimos años datos muy valiosos sobre sus fallas más activas. Los primeros resultados paleosísmicos han permitido reconocer en algunas fallas capacidad para producir terremotos de una magnitud máxima entre 6.7 (por ejemplo la falla de El Camp en Tarragona) y 7.6 (como por ejemplo la falla de Carboneras, en Almería), y con periodos de recurrencia de varios miles de años.Seismic hazard analysis has been traditionally based on instrumental and historical seismicity data. This information often lasts for less than a complete seismic cycle and, therefore, is not enough to describe the seismic nature of a specific seismogenic fault. For this reason, neotectonics and paleoseismology, which respectively focus on the most recent activity of faults and on the individual earthquakes generated by them, are complementary tools that provide information about longer periods of time and, thus, cover complete seismic cycles in most of the cases. This is especially important in areas where little historical information is available or where active faults move slowly and may have remained silent within the historical period. Paleoseismic analysis needs a previous neotectonic study to select the most active faults, and is strongly based on geomorphology. Paleoseismology can focus on the fault area itself and look for primary and secondary evidence. The near-fault analysis covers the surface that may have been intermodified by the fault activity and the subsurface (trenching) where the erosion and depositional processes may be related to tectonic pulses (earthquakes). Maximum magnitude, recurrence period, slip per event, elapsed time since the last earthquake, geometry of the seismogenic fault and slip-rate can be obtained by this approach. Secondary evidence, such as liquefaction, is also useful to characterize the shaking undergone by an area. In the Iberian Peninsula paleoseismology has provided, in recent times, valuable results concerning the most active faults. Some of these faults have been recognized to be capable of producing earthquakes of magnitudes between 6.7 (for example the El Camp fault, in Tarragona) and 7.6 (for example the Carboneras fault in Almeria), with recurrence periods of thousands of years.Depto. de Geodinámica, Estratigrafía y PaleontologíaFac. de Ciencias GeológicasTRUEEspaña. Ministerio de Educación y Cienciapu

Sedimentary features indicative of seismogenetic tectonic activity. Las Minas and Cenajo Neogene basins (External Prebetic Zone, SE Spain)

Las sucesiones estratigráficas que constituyen el relleno de las cuencas neógenas de Las Minas de Hellín y Cenajo presentan numerosas evidencias de eventos derivados de inestabilidad tectónica. Son abundantes las estructuras de deformación sedimentaria a pequeña y mediana escala, como inyecciones de arena en filones, estructuras en champiñón, niveles de mezcla, laminación varvada disturbada y otras, que son interpretadas como respuesta a la actividad sísmica (sismitas). Aparte de estas estructuras, se reconocen depósitos resedimentados de gran escala, tales como macrobrechas y deslizamientos (slumps) de escala métrica a decamétrica, que también fueron debidos a movimientos sísmicos que afectaron a las cuencas durante su relleno. Otro aspecto considerado es la presencia de montículos carbonáticos parcialmente silicificados dentro de la sucesión estratigráfica de la Cuenca de Las Minas de Hellín, cuyo desarrollo estuvo estrechamente ligado a fallas a través de las cuales tuvo lugar la entrada de aguas termales.The sedimentary infilling of the Neogene basins of Las Minas de Hellín and Cenajo, in the External Prebetic Zone (SE Spain), shows a variety of features indicative of instability that resulted from seismogenetic tectonic activity. Soft-sediment deformation structures such as sand dikes, pillows, mushroom structures, mixed layers, disturbed varved lamination, and others are commonly recognised in the Neogene deposits and are interpreted as resulting from episodic seismic events (seismites). Redeposited beds reaching up meters to tens of meters in size are also recognised and interpreted as indicative of seismic shocks that affected the sedimentary infill of the basins. An additional feature deals with local occurrence of carbonate mounds interbedded with the sedimentary deposits of the Las Minas de Hellín Basin. The mounds consist mainly of highly lithified, strongly folded and fractured and locally replaced by silica carbonate beds that occur closely related to the main faults of the basin.Depto. de Mineralogía y PetrologíaFac. de Ciencias GeológicasTRUEpu

Catalogue of the geological effects of earthquakes in Spain based on the ESI-07 macroseismic scale: A new database for seismic hazard analysis

This paper summarizes the content and scope of the “Catalogue of Earthquake Geological Effects in Spain”. The catalogue has been published by the Geological Survey of Spain (IGME) and constitutes the first official publication (in Spain) on seismic hazard containing geological information. The catalogue gathers the 51 stronger earthquakes that have occurred in Spain since the Neolithic period to the present and classifies earthquakes with geological or archaeological seismic records in paleoseismic, ancient, historical and instrumental earthquakes. The catalogue offers a variety of parametric information, quality indexes (Qe, Qi, Qg), and Environmental Seismic Intensity Scale (ESI-07) based description of environmental damage structured in individual “event files”. Sixteen of the 51 catalogued events present full information files (full event files), with individualized analyses of the geological and geoarchaeological data as well as graphic information with hybrid ESI-EMS intensity maps, ShakeMaps (seismic scenarios) and complementary kmz files (Google Earth) for each of the sixteen selected earthquakes; among which is the well-known AD 1755 Lisbon earthquake-tsunami. These selected earthquakes present individual environmental earthquake effects (EEE) or earthquake archaeoseismological effects (EAE) files for each catalogued effect containing specific site geo-information and graphic data (photos, graphs, maps, etc.). The second edition of the catalogue record 1027 EEEs and 187 EAEs, of which 322 effects have individual filesThis research was funded by the Spanish Research Project MINECO-FEDER CGL2015-67169-P (QTECSPAIN-USAL). This is contribution of the QTECT-AEQUA Working Group

An active tectonic field for CO2 storage management: the Hontomín onshore case study (Spain)

One of the concerns of underground CO2 onshore storage is the triggering of induced seismicity and fault reactivation by the pore pressure increasing. Hence, a comprehensive analysis of the tectonic parameters involved in the storage rock formation is mandatory for safety management operations. Unquestionably, active faults and seal faults depicting the storage bulk are relevant parameters to be considered. However, there is a lack of analysis of the active tectonic strain field affecting these faults during the CO2 storage monitoring. The advantage of reconstructing the tectonic field is the possibility to determine the strain trajectories and describing the fault patterns affecting the reservoir rock. In this work, we adapt a methodology of systematic geostructural analysis to underground CO2 storage, based on the calculation of the strain field from kinematics indicators on the fault planes (ey and ex for the maximum and minimum horizontal shortening, respectively). This methodology is based on a statistical analysis of individual strain tensor solutions obtained from fresh outcrops from the Triassic to the Miocene. Consequently, we have collected 447 fault data in 32 field stations located within a 20 km radius. The understanding of the fault sets’ role for underground fluid circulation can also be established, helping further analysis of CO2 leakage and seepage. We have applied this methodology to Hontomín onshore CO2 storage facilities (central Spain). The geology of the area and the number of high-quality outcrops made this site a good candidate for studying the strain field from kinematics fault analysis. The results indicate a strike-slip tectonic regime with maximum horizontal shortening with a 160 and 50◦ E trend for the local regime, which activates NE–SW strike-slip faults. A regional extensional tectonic field was also recognized with a N–S trend, which activates N–S extensional faults, and NNE–SSW and NNW– SSE strike-slip faults, measured in the Cretaceous limestone on top of the Hontomín facilities. Monitoring these faults within the reservoir is suggested in addition to the possibility of obtaining a focal mechanism solutions for microearthquakes (M < 3)This work has been partially supported by the European Project ENOS: ENabling Onshore CO2 Storage in Europe, H2020 Project ID: 653718 and the Spanish project 3GEO, CGL2017-83931-C3-2-P, MICIU-FEDE

The Quaternary Active Faults Database of Iberia (QAFI v.2.0)

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. Aditionally, 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

Structural Analysis and Active strain-field for Induced Seismicity in gas storage facilities: Hontomin study-case (SPAIN)

La determinación de las fallas capaces de disparar terremotos en zonas adyacentes con formaciones geológicas aptas para el almacenamiento profundo de gas, es una tarea que mitiga la ocurrencia de sismicidad inducida por operaciones subterráneas y movimiento de fluidos. Para ello, la determinación del campo de esfuerzos/deformación tectónicos activo ayuda a entender los patrones tridimensionales de fracturación cartografiados no solo en la zona, sino también en la propia roca almacén. Por este motivo, se presenta un protocolo de trabajo para la obtención del campo de deformación (σHmax, σhmin) que ayude a entender el papel de cada conjunto de fallas cartografiado. Para ello, aplicamos el Análisis Poblacional de fallas en dos zonas de influencia: 1) Campo cercano: 10 km de diámetro del almacenamiento y 2) Campo Lejano: 20 km de diámetro. Sobre estas zonas calculamos las trayectorias de deformación y llevamos a cabo una cartografía sistemática de fallas. Se presentan los resultados preliminares de Hontomín.The cartography of seismogenic active faults in adjacent areas of underground gas storage helps in the management for Induced Seismicity related to deep fluid movement and injection/extraction manoeuvres. In this sense, the determination of the Active Stress field into the area allows the understanding of the 3D fracture patterns and their role in earthquake occurrence. We introduce a protocol for study active tectonic stress by using the classical Structural Analysis based on brittle techniques. Accordingly, we have defined two different areas for studying: (1) Near field, 10 km of diameter from the Storage Site and (2) Far Field, 20 km diameter. Preliminary results for Hontomin site are presented.Depto. de Mineralogía y PetrologíaFac. de Ciencias GeológicasTRUEUnión Europea. Horizonte 2020pu