Metodologías de análisis
El uso combinado de las distintas técnicas geofísicas, geodésicas, geológicas, geocronológicas y de prospección permitirá establecer la estructura interna de los ámbitos de investigación, ya que analizan las diferentes propiedades físicas que caracterizan la naturaleza y geometría de los materiales. Topo-Iberia se propone incrementar decisivamente la información experimental disponible con el despliegue sobre el terreno de una plataforma IberArray de observación tecnológica, multiinstrumental y de gran resolución.
Las distintas líneas de investigación que se plantean en el proyecto se apoyarán en las siguientes metodologías:
- Sísmica pasiva (Registro de terremotos)
- Mediciones de la deformación mediante GPS
- Magnetotelúrica
- Gravimetría, magnetometría y paleomagnetismo
- Análisis cuantitativo del relieve
- Dataciones
- Modelización numérica y analógica
- Reconocimiento de estructuras sísmicamente activas
- Determinación de velocidades de formación del relieve
Sísmica pasiva (Registro de terremotos)
Registro de terremotos locales, regionales y telesismos, mediante el despliegue de una red sísmica temporal de banda ancha que abarque, de forma sucesiva, los tres ámbitos de investigación: Sur, Centro y Norte peninsular.
Se pretende que esta red de intervención llegue a estar compuesta por 80 estaciones sísmicas, desplegadas según una red con nodos espaciados entre sí de 50 a 60 km, considerando la situación de las estaciones permanentes en funcionamiento. Debido a que el número de sismógrafos disponibles es insuficiente para desplegar una red con la densidad pretendida en toda la península ibérica, se prevé realizar una secuencia de tres despliegues temporales en el sur, centro y norte peninsular.
El mapa muestra la configuración actual e histórica de la red sísmográfica de IberArray (primavera de 2012). Las marcas rojas representan los emplazamientos previos de las estaciones portátiles, las marcas verdes señalan las estaciones activas, y las marcas amarillas indican la ubicación de estaciones pertenecientes a redes gestionadas por otras instituciones.
La información acerca de la instalación, mantenimiento y estado actual de las estaciones que componen la red de observación sísmica puede consultarse el sitio web de IberArray: http://iberarray.ictja.csic.es/, mientras que los registros de los sismografos están disponibles en el sitio web de SiTopo: http://cuarzo.igme.es/sitopo/.
Los registros sísmicos que se obtengan serán analizados con distintas metodologías:
- Localización de terremotos mediante técnicas avanzadas
- Tomografía sísmica
- Funciones receptoras
- Anisotropías sísmica
Mediciones de la deformación mediante GPS
La utilización del GPS como herramienta de medida de las deformaciones del terreno permite la monitorización de áreas tectónicamente activas, y la detección de movimientos relativos, aún en el caso de que sean de pequeña magnitud. La evaluación de tales movimientos permitirá determinar los valores actuales de los vectores de deformación de la corteza y, consecuentemente, investigar cuáles son las principales fuerzas que producen esas deformaciones.
Se implementará una red de 25 receptores GPS, que permanecerán en funcionamiento continuado durante un periodo mínimo de 30 meses. Su disposición se llevará a cabo a lo largo de diversas transectas a lo largo de la península ibérica y Norte de África.
Despliegue de estaciones GPS de IberArray
Folleto red de GPS de IberArray - Informe red de GPS de IberArray - Póster resultados preliminares de GPS
Magnetotelúrica
El método magnetotelúrico se fundamenta en efectuar mediciones simultáneas en la superficie de las variaciones temporales de los campos eléctrico y magnético, que permiten obtener estimaciones de la distribución litosférica de la resistividad eléctrica. En el presente proyecto se propone la realización de perfiles en los distintos ámbitos de investigación, que proporcionen también unas transectas integradas a escala peninsular. Paralelamente se instalarán dos estaciones permanentes de magnetotetúrica de periodo muy largo (105 s).
En el ámbito Sur se proponen dos perfiles ortogonales en la zona occidental de la Cordillera Bética, atravesando zonas sismogenéticas, como la depresión de Granada o el entorno de Málaga.
En la Cordillera del Rift se realizarán dos perfiles perpendiculares a las principales estructuras.
En el ámbito Centro se propone un perfil de dirección NW-SE con el fin de caracterizar e investigar la estructura alpina del Sistema Central, y otro a través de la cadena Ibérica, coincidente con un perfil de sísmica de refracción adquirido recientemente. Se propone asimismo un tercer perfil MT en el sector más oriental de la zona Centroibérica, coincidiendo con el perfil de sísmica de reflexión profunda "Alcudia".
Perfiles de magnetotelúrica propuestos (negro) y ya existentes (rojo) en los distintos ámbitos de estudio. Perfiles de magnetotelúrica realizados en el marco del proyecto Topo-Iberia (amarillo).
Gravimetría, magnetometría y paleomagnetismo
Se llevarán a cabo mediciones complementarias gravimétricas, magnéticas y de paleomagnetismo a lo largo de diversas transversales en la Península y Norte de África para precisar la estructura de la litosfera.
Asimismo, se realizarán mallas de medidas gravimétricas que cubran las principales cuencas sedimentarias, y mallas de medidas magnéticas en aquellos sectores donde se localicen anomalías intensas, que suelen estar asociadas a cuerpos de rocas básicas.
La signatura gravimétrica, junto con el conocimiento de la estructura de la corteza superior (distribución de cuencas sedimentarias, profundidad del zócalo) se utilizará para evaluar el estado isostático 3D de áreas seleccionadas, para conocer la contribución de la corteza y del manto a la topografía, e identificar zonas fuera de equilibrio en las que el relieve esté dinámicamente soportado.
Análisis cuantitativo del relieve
Para el análisis cuantitativo del relieve tanto en las regiones emergidas como en los márgenes y cuencas marinas se utilizarán modelos digitales del terreno (MDT) y datos de batimetría de alta resolución integrados en sistemas de información geográfica (SIG).
Así, se podrán obtener índices geomorfológicos en frentes montañosos, cuencas de drenaje y márgenes continentales.
Dataciones
La cuantificación de los procesos de levantamiento y de la evolución de la superfície requiere la utilización de métodos de datación. Se utilizarán métodos que permiten obtener información a escalas temporales complementarias.
- Termocronología basada en Huellas de Fisión y U-Th/(He)
- Isótopos Cosmogénicos in situ
Modelización numérica y analógica
Se incluyen dos ámbitos claramente diferenciados de modelización numérica:
- Modelización estática o caracterización de estructuras
- Modelización evolutiva de dichas estructuras, que a su vez incluye modelos cinemáticos y dinámicos
Por el contrario, la simulación analógica o modelos análogos, afectará únicamente a procesos evolutivos.
Se elaborarán los siguientes modelos:
- Modelos integrados para la caracterización de la corteza y manto superior
- Simulación numérica de procesos de deformación litosférica
- Simulación numérica de la dinámica de procesos superficiales
- Simulación analógica
Reconocimiento de estructuras sísmicamente activas
Reconocimiento y caracterización de fallas activas: tanto las que han producido terremotos en un periodo instrumental como las que no. Su reconocimiento y caracterización se realizarán de forma diferente.
- Fallas sismogénicas que han producido terremotos instrumentales: Inversión del tensor momento.
- Fallas sismogènicas que han permanecido silenciosas en el período histórico: Paleosismología.
Determinación de velocidades de formación del relieve
Para la obtención de velocidades de denudación y levantamiento en las áreas emergidas se procederá a la datación de depósitos y superficies geomorfológicas de interés, bien por su ubicación actual o por la posibilidad de restituirlos de manera relativa y/o absoluta a la posición que ocupaban en el momento de su formación.
Los métodos a emplear para las dataciones cuaternarias serán nucléidos cosmogénicos in situ (10Be), series de desequilibrio de U/Th, luminiscencia y 14C. Además, se analizarán los isótopos estables de C y O para determinar las condiciones paleoclimáticas.