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The role of western Mediterranea tectonic evolution in the geometry of a karstic domain in the Betic Cordilleras (Sierra Gorda, Spain): Importance of a tardy extensional regime

1999; Taylor & Francis; Volume: 12; Issue: 1 Linguagem: Francês

10.1016/s0985-3111(99)80020-5

1778-3593

Séverin Pistre, M. López‐Chicano, Antonio Pulido Bosch, C. Drogue,

earthquake and tectonic studies

Located in the central part of the Betic Cordilleras, the large carbonate Sierra Gorda Massif provides an example of a west-Mediterranean karstic aquifer. In spite of a complex polyphased tectonic history, the fracturing presents, from aerial views and at outcrop scale a quite organised geometry. Four fracture directions are found over the massif: N000-010, N050-070, N090-100 and N140-170. The statistical and geostatistical approach allows the characteristics (lengths, orientations) and the spatial structure for each fracture set to be determined. The NOOO-010 and N140-170 sets are grouped in packets whereas the two other sets are grouped in bands. The microtectonic study describes the evolution of the massif in the geodynamic context of this part of Mediterranea, distinguishing three recent stages of brittle tectonic activity in the massif: a WNW-ESE Middle Miocene compression, then a NNW-SSE to NW-SE compression with a poorly wrenching regime, and finally a probably pre-Quaternary N-S radial distension. This last stage is essential for the karstification of the massif and groundwater circulation. From the combined analysis of fracture network geometry and palaeostresses a multiple porosity model in agreement with hydrological observations made inside the massif can be proposed: in particular, the hectometric N090-100 (and N050-070) fractures which are essential for the network connectivity, and have a major drainage role at aquifer scale, while the N000-010 and N140-170 ones have a more local drainage role. This extensive tardy regime, which is for the first time described separately from the internal zones of the Cordilleras, must be considered as a significant phenomenon on a regional scale, and henceforth integrated in future geodynamic schemes of this part of Mediterranea. Situé dans la partie centrale des Cordillères Bétiques, le massif calcaire de Sierra Gorda fournit l'exemple d'un important aquifère karstique ouest-méditerranéen. Malgré une histoire tectonique complexe et polyphasée, la fraturation présente, à l'échelle des photos aériennes comme à celle de l'affleurement une géométrie organisée. Il est possible de distinguer, au sein du massif, quatre directions de fracturation: N000-010, N050-070, N090-100 et N140-170. L'approche statistique et géostatistique permet de déterminer, pour chaque système de fractures, ses caractéristiques (longueurs, orientations) et sa structure spatiale. Les fractures N000-010 et N140-170 sont groupées en ≪ paquets ≫ alors que les autres sont placées selon des ≪ couloirs ≫. L'étude microtectonique précise le comportement du massif dans le contexte géodynamique de cette partie de la Méditerranée, en distinguant, dans le massif, trois épisodes récents de tectonique cassante: une compression ONO-ESE attribuée au Miocène moyen, puis une compression NNO-SSE à NO-SE en régime faiblement décrochant, suivie d'une distension N-S de style radial et probablement anteQuaternaire. Ce dernier épisode est déterminant pour la karstification du massif et les circulations souterraines. L'analyse combinée de la géométrie du réseau fracturé et des paléochamps de contraintes permet de proposer un modèle à multiple porosité cohérent avec les observations hydrologiques effectuées dans le massif. En particulier, les fractures N090-100 (et N050-070) jouent un rôle drainant majeur à l'échelle de l'aquifère, alors que les fractures N000-010 et N140-170 jouent un rôle drainant plus local. Mais surtout, d'un point de vue régional, ce régime extensif tardif qui est pour la première fois décrit en dehors des zones internes de la Cordillère, doit etre considéré comme un phénomène d'importance régionale, et donc intégré dans les futurs schémas géodynamiques de cette partie de la Méditerranée.