Prospección magnética aplicada al estudio de valles de fondo plano en los alrededores de Zaragoza

En la zona central de la cuenca del Ebro, los valles de fondo plano o “vales” constituyen la forma de relieve más abundante y característica. Estas vales presentan una morfología meandriforme y un relleno cuaternario compuesto de limos, arenas y gravas. El objetivo de este trabajo ha sido la caracterización de los valles de fondo plano, en concreto obtener más información sobre ciertos aspectos como su evolución, la geometría de los rellenos o la geometría del sustrato basal sobre el que se disponen. Para ello, se ha llevado a cabo una prospección geofísica y un análisis de la susceptibilidad magnética en un valle de fondo plano situado al sureste de Zaragoza. Con dichas técnicas se han creado mapas de intensidad de campo magnético, de gradiente y de susceptibilidad. Finalmente, se ha realizado una modelización 2.5D. Los resultados muestran cómo los elementos antrópicos de alta susceptibilidad, como en este caso el gaseoducto, pueden afectar negativamente a las prospecciones magnéticas que tienen por objeto caracterizar los materiales que conforman el terreno. <br /

Análisis del riesgo kárstico en medios urbanos asentados sobre depósitos aluviales cementados (mallacán) en la Cuenca del Ebro (España)

Los procesos kársticos en medios urbanos pueden representar un riesgo significativo para la seguridad vial y constructiva. En este trabajo se presenta un estudio integrado de prospección geofísica, análisis superficial y ensayos mecánicos. Se identifica y delimita un dispositivo geométrico de tipo colapso y se aprecia que el mayor riesgo repentino se asocia a sectores marginales del colapso que presenta una orla de cavidades en el subsuelo. Los ensayos geomecánicos muestran una alta compacidad de los materiales naturales parcialmente cementados, lo que podría tomarse como indicador de estabilidad. En realidad, esta compacidad permite el sostenimiento inestable de cavidades propagadas desde el substrato hasta cerca de la superficie, siendo éste el mayor riesgo que aquí se trata de valorar. Active karst processes in urban settings can represent a significative hazard for the population and to buildings and other facilities. In this work, an integrated analysis by means of geophysical survey, surficial analysis and geomechanical tests is presented. The obtained results permit to identify a collapsed geometry where the more sudden hazards are related to the noncollapsed marginal areas of the sinkhole. The geomechanical tests show a high alluvial resistance due to the partial carbonatic cementation with apparent higher stability. However, cementation allows the individualization and the propagation of underground cavities up to near-surface levels being the highest hazard to be analyzed in these contexts

Propuesta de integración de análisis de patologías constructivas con prospección geofísica por georradar

El análisis de los procesos de subsidencia representa la reducción de volumen de una unidad en el subsuelo. Esta reducción puede deberse a imperfecciones constructivas, consolidación de rellenos, disolución de evaporitas o el colapso de materiales limosos. En muchos casos, las evidencias superficiales, patologías, pueden permitir la caracterización del origen, pero éstas son dependientes de la reología de los materiales. La caracterización geométrica del subsuelo por medio de georradar, se presenta como metodología eficaz para identificar el radio real de los procesos activos, la identificación de la cota de afección y la cartografía indirecta de medios inestables en medios urbanos. Subsidence processes commonly imply volume reduction of an underground unit. This reduction can be due to constructive imperfections, filling consolidation, evaporitic solution or collapses of silty units. In many cases, the surficial evidences -pathologies- allow the identification of their origin even though they are contingent on the material rheology. The geometrical characterization of underground materials by means of Ground Penetrating Radar (GPR), is presented as a successful methodology for the actual determination of active processes radii, the identification of the origin depth and the indirect mapping of unstable areas at urban areas

Generación de dolinas en medios aluviales con modelos analógicos

La formación de cavidades y su posterior colapso genera distintos tipos de dolinas en superficie. La evaluación de los riesgos asociados al karst aluvial o cubierto varía respecto la percepción habitual por encontrarse su origen desde varios a decenas de metros de profundidad. Las dolinas no son estáticas; en su desarrollo influye tanto la continuidad del proceso de disolución como la estabilización del terreno aluvial afectado. Estos procesos pueden requerir amplios periodos de tiempo para su estabilización. En este trabajo se propone la realización de una serie de modelos de propagación de cavidades dentro de un material no cementado para que sean realizados por estudiantes en el aula. En estos modelos se evalúan las dimensiones de la cavidad en el subsuelo, la variación del comportamiento del aluvial a partir de cambios de sus propiedades y la estabilización dinámica de dichas evidencias. En este trabajo se propone además la utilización de distintas técnicas de investigación del fenómeno y la obtención de conclusiones a partir de un caso práctico que puede resolverse con ayuda de los resultados obtenidos en los ensayos. Este ejercicio consiste en la determinación de la influencia de las propiedades del material aluvial en la propagación de cavidades, y en la comparación de los resultados que pueden obtenerse en función del carácter estático-instantáneo y dinámico-estable¿de estos fenómenos. Como aspecto transversal a los conceptos adquiridos durante la realización de la actividad, se fomenta también la discusión y evaluación de datos con pensamiento crítico y la aplicación del método científico a partir de los datos obtenidos en laboratorio

Evaluación de la aplicación de prospección geofísica por georradar en la caracterización previa y monitorización de la peligrosidad kárstica por subsidencia y colapso en carreteras (caso del tramo Luceni-Boquiñeni, Zaragoza)

La presencia de procesos activos de subsidencia kárstica afectando a infraestructuras requiere de caracterizaciones detalladas, evaluación de la progresión temporal e incorporar diseños compatibles de convivencia con el fenómeno que no produzcan incrementos del riesgo asociado. En este trabajo se analiza el caso de la carretera Luceni-Boquiñeni en la que se decidió retirar el nivel cementado del aluvial para evitar la aparición de colapsos repentinos. Con el objetivo de monitorizar la afección kárstica a la nueva estructura, se ha realizado un seguimiento por medio de prospección geofísica por georradar cuyo análisis comparado 2010-2015 se realiza en este trabajo. La evaluación integra información superficial, geofísica, geotécnica y geomorfológica de la zona

Influencia antrópica vs. natural en el origen del riesgo kárstico del entorno de la ciudad de Zaragoza.

La correlación lógica entre el incremento de la disponibilidad hídrica y el incremento de los procesos kársticos se generaliza al punto de aplicarse en contextos donde los materiales solubles se encuentran siempre localizados bajo el nivel freático. El análisis del espesor saturado en el entorno de aguas arriba de la ciudad de Zaragoza, donde existe un amplio desarrollo de estructuras de karst aluvial evaporítico, se evalúa para determinar si el regadío, las pérdidas de agua de conducciones o acequias pueden incrementar los procesos kársticos. Los datos evaluados permiten identificar que estos aportes extraordinarios pueden favorecer los procesos de consolidación superficial en contextos con actividad de subsidencia previa pero no incrementar el proceso de karstificación. La subsaturación general de las aguas del Ebro se explica en este modelo a través del aislamiento del substrato de la entrada de aguas del acuífero del Ebro, que con una dinámica compleja, puede presentar condiciones de confinamiento. The logic correlation between the increase of water availability and the increase of karst solution can be generalized at contexts where the soluble materials are located below the water level. Alluvial saturated thickness upwards of Zaragoza city, where wide areas are submitted to a mantled karstic evaporitic process, is evaluated in order to decipher if irrigation, pipe or channel leaks can increase karstic processes. Evaluated data permits to identify that not ordinary supplies, can favor surficial settlement processes at previous subsidence areas, but not to increase the karstic solution process. The general subsaturated Ebro water level is explained in this model by the presence of a hidrogeological barrier that confines the substratum aquifer excluding in many cases, and at a complex hidrogeological context, the water entry at the evaporitic substratum and precluding their influence to solution processes. Key-words: Mantled karst, subsidence, hydrogeology, sinkhole, evaporite karst

Riesgo de subsidencia kárstica en áreas urbanas: el caso de Zaragoza

Parte del monográfico "Riesgos geológicos externos".[EN] This paper deals with the problems generated by karst in gypsum around Zaragoza, the development of alluvial sinkholes and the concomitant risks. Sinkhole geometry depends on the mechanical behaviour of the cover overlying the evaporitic bedrock: non-cohesive soils favour the development of basin and funnel shaped dolines, whereas cohesive covers lead to the development of well-shaped collapses. Surface survey in areas prone to develop dolines is based on aerial photographs, in situ features (such as topographic depressions, stepped ground, anomalous man-made fills, wet-ground vegetation), and location of building pathologies in urban areas. In some cases, the structure and geometry of dolines can be studied in section (road cuts, for instance), where the features of natural fills allow to characterize the evolutionary patterns and sedimentation- subsidence interactions. Through dating of such fills the rate of subsidence can be estimated, and linked to possible episodes of climate variations. Doline evolution through time, either by comparison of aerial photographs taken in different years or by instrumental survey, yields the scenario of a dynamic process with subsidence rates up to 12 cm/year, where cycles of steady subsidence periods and sudden collapse are identified. In the Zaragoza area, the consequences of karst subsidence are outstanding. They dramatically increased from the 70’s, when large portions of the territory, formerly of agricultural use, turned into urban, industrial and service uses. Prevention and hazard management of karstic risks on urban and peri-urban areas must include: 1) early detection of the problem, in surface as well as underground (by means of geophysical surveys), and 2) adaptation of land use to the degree of affection by karst and the potential susceptibility. Geology, geotechnics and engineering have specific roles on risk management strategies by diminishing either the exposition to karst hazard or the vulnerability of man made structures.[ES] Este trabajo analiza, desde múltiples puntos de vista, la problemática del karst en yesos en el entorno de Zaragoza, el desarrollo de dolinas aluviales y los riesgos que éstas conllevan. La morfología de las dolinas depende del comportamiento mecánico de la cobertera situada sobre el sustrato yesífero: en coberteras sin cohesión aparecen morfologías en embudo y en cubeta, producidas por subsidencia continuada, mientras en coberteras con cohesión se producen dolinas en ventana provocadas por colapso brusco. El reconocimiento superficial de las dolinas se basa en la observación de fotografías aéreas, en el análisis visual del terreno (depresiones topográficas, escalones, áreas de vegetación o rellenos antrópicos anómalos) y en la observación y análisis de daños en áreas urbanizadas. También pueden estudiarse la geometría y la estructura interna de las dolinas en secciones del terreno donde éstas hayan quedado expuestas. Así, las características de sus rellenos naturales permiten conocer las pautas y tasas de evolución y las interacciones entre la subsidencia kárstica y los procesos sedimentarios. El estudio de la evolución temporal de las dolinas, a partir de la comparación de fotografías aéreas de distintos años o del seguimiento instrumental de las mismas, ha permitido reconocer que se trata de un proceso dinámico que llega a alcanzar velocidades de hundimiento de 12 cm/año. En dicha evolución es frecuente la ocurrencia cíclica de periodos de subsidencia lenta y eventos de hundimiento brusco. La afección causada por la subsidencia kárstica en Zaragoza es muy significativa. Ésta se incrementó a partir de los años 70 del siglo pasado, cuando buena parte del suelo agrícola que circundaba la ciudad fue destinado a uso urbano, industrial y grandes infraestructuras. La prevención y manejo del riesgo kárstico en áreas urbanas y peri-urbanas debe contemplar: (1) la detección precoz de los fenómenos tanto en superficie como en profundidad (a partir de estudios geofísicos), y (2) la adaptación del uso del suelo a su grado de afección por fenómenos kársticos y a su susceptibilidad potencial a los mismos. La geología, la geotecnia y la ingeniería desempeñan, cada una, un papel específico en la estrategia para reducir el riesgo, bien sea evitando la exposición al peligro o disminuyendo la vulnerabilidad de las construcciones.Peer reviewe

Residual Bouguer anomalies in the Axial Zone (Central Pyrenees); characteristics and origin

Centro Nacional de Información Geográfica (España)[EN] This work integrates geological, geophysical and petrophysical data in order to study residual Bouguer anomalies localized in the Central Pyrenean Axial Zone (between the Noguera-Ribagorzana and Segre rivers to the West and East, respectively). The study area is characterized by thrust sheets of basement Paleozoic rocks forming an antiformal stack and southwards vergence due to the Alpine orogeny, high structural complexity related to the Variscan and Alpine deformation and scarce subsurface data. The Paleozoic rocks present a high variability both in lithology and age. The geological data are based on published geological cartographies and new acquired data, the gravimetric data consist of previous and new data acquired during the 2018 and 2019 (reaching a total of 3590 gravity stations) and the petrophysical data correspond to 526 density measurements. The Bouguer anomaly map of the study area shows a longwave relative minimum (~40 km) with several relative maxima and minima of short- and medium wave (between 2 and 20 km). The residual anomaly map, which allows to investigate the gravimetric anomalies that originated in the upper crust, shows a complex pattern of maxima and minima that does not follow the N110E Pyrenean main direction. Six NNESSO geological cross sections were gravimetrically modeled. The observed gravity response along the cross sections varies according to lithological and rheological changes in the upper crustal rocks, presence of evaporitic rocks both at surface and subsurface, presence of Upper Carboniferous granites, Ordovician gneisses and Neogene rocks belonging to the Cerdanya basin and rocks with different metamorphic grade. Our results also allow to delineate the lateral continuity of structures. This work highlights, in absence of other more resolute geophysical data, the high potential and applicability of gravity data acquired in structurally complex areas when combining with geological and petrophysical data in order to constrain geological models.Este trabajo se ha financiado con el proyecto PID2020-114273GB-C22 financiado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033 del Ministerio de Ciencia e Innovación de España.Peer reviewe

Magnetic fabrics in the Western Central-Pyrenees: An overview

[EN] In the Western Central-Pyrenees numerous investigations during the past years have yielded an exceptional high density of localities (more than 700 sites) where the AMS and rock magnetic properties have been determined. This unique AMS dataset helps in understanding the orogenic evolution of the Pyrenees and its foreland basins. Processes related to AMS development in different structural units permit to identify: (i) an early recording of strain related to the transtensional or transpressional stages during the Early Triassic and Early Cretaceous, (ii) a moderate shortening related to the fold-and-thrust belt and foreland basin evolution during the Cretaceous–Tertiary orogenic stage, and (iii) a relatively strong deformation that produced cleavage related to the emplacement of basement thrusts in the Axial Zone during the Middle–Late Eocene. The main achievement of this contribution is the integration in cross-section and map-view of magnetic fabrics (orientation and parameters) in the western Central-Pyrenees, which allow constraining the processes affecting magnetic fabrics at the orogen scale. AMS results indicate: (i) a dominant bedding-controlled foliation, very sensitive to subtle layer parallel shortening (LPS) processes, especially in the foreland basins; (ii) magnetic lineations parallel to fold axes or strike of thrusts outside the cleavage front that can be deflected by vertical-axis rotations in particular areas; and (iii) an overall decrease of the definition of AMS fabrics (magnetic lineation or the anisotropy of the ellipsoid) associated with incipient cleavage and intersection lineation fabrics in the internal zones of the orogen. Therefore, AMS is a sensitive indicator to delineate the strain patterns at the orogen-scale, in particular, in those areas undergoing a modest degree of deformation.This study has been financed by the research projects CGL2006-05817 (PIRIMAG), CGL2009-08969 (BASINMAG), BTE2002-04168-C03-01, CGL2009-14214 and CGL2006-02289 (Pmag3Drest), CGL2006-02514 (Spanish Ministry of Science and Innovation and FEDER funds), UZ2012-CIE-11 (University of Zaragoza) and the financial support from the E27 Geotransfer and E72 Aquifer research groups (Government of Aragon).Peer reviewe