El perfil de sísmica de reflexión profunda ESCIN-4

3. La estructura del margen noribérico

3.3. El perfil de sísmica de reflexión profunda ESCIN-4

El perfil de sísmica de reflexión profunda ESCIN-4 fue registrado en febrero de 1993 por el buque oce- anográfico Seisquest, contratado por la Universidad de Oviedo a la empresa Schlumberger-Geco-Prakla. La longitud total del perfil es 145 km, con un trazado N-S casi rectilíneo, desde las coordenadas 5,166389°O 43,583332°N hasta 5,082745°O 44,887522°N con una ligera inflexión en torno a la latitud 44° (Fig. 39). El experimento se inició frente a las costas de Ribadesella (Asturias), donde las profundidades de la plataforma continental asturiana no superan los 200 m (Fig. 49), y atravesó la cuenca interna y el Banco Le Danois donde las profundidades varían entre 500 y 1000 m. Hacia el norte el talud tiene una fuerte inclinación, en torno a los 15°, y conduce a la llanura abisal que ocupa el extremo norte del perfil donde la profundidad oscila entre 4000 y 5000 m.

En la Tabla III se han resumido las características técnicas de la campaña marina. La fuente de ener-

Mioc. sup.-Cuaternario (TQ) Oligoceno-Mioceno inf. (T

c2) Eoceno superior (T c1) 0 10 km N Banco Le Danois MC-C2 S 0 _-5 _(km) T echo Jurásico Mesozoico indiferenciado

Cretácico superior Cretácico inf. (postaptiense)

Basamento

Falla normal invertida Falla inversa alpina Falla normal mesozoica Cabalgamiento varisco

MAR

Línea de costa

Cretácico superior (tierra)

0 -5

Figura 48. Corte geológico desde la cuenca meso-terciaria de Oviedo-Cangas de Onís hasta el Banco Le Danois compuesto con los datos de los perfiles convertidos a profundidad. Situación en la Figura 43.

gía empleada era un dispositivo de 60 cañones de aire comprimido operados a una presión de 13,8 MPa con una configuración de 6 filas de 10 caño- nes formando en conjunto una fuente con un volumen de 90 litros y un área de 17,5 x 80 m arrastra- da a una profundidad de 7,5 m (Fig. 50). Un cañón de cada fila permanecía inactivo para sustituir a otros cañones en caso de avería. El cable receptor de la señal (streamer) se situó a una profundidad constante de 12 m. Su longitud total era de 4500 m y contenía 360 hidrófonos separados entre sí 12,5 m. La distancia desde el barco al inicio del cable se mantuvo en 240 m.

Las cintas de campo con los datos en bruto fueron tratadas por Schlumberger-Geco-Prakla siguiendo la secuencia de procesado descrita en la Tabla IV. Adicionalmente al procesado convencional, se aplicó un procesado post-stack a las secciones mi- grada y sin migrar igual al aplicado al perfil pro- fundo terrestre ESCIN-2 según la secuencia de la Tabla IV (ver Apartado 4.1 para ampliación). Las secciones resultantes (Fig. 51) pierden algo de se- ñal en los primeros segundos, donde los perfiles sin este procesado son suficientemente buenos, pero discriminan mejor la reflectividad en la parte baja del perfil donde mejora sensiblemente la rela- ción señal-ruido y resaltan las zonas más reflecti- vas y la orientación de los reflectores.

Descripción de la sección final

La descripción de ESCIN-4 se realizará en tres par- tes. En primer lugar se describirá la zona entre la costa y el Banco Le Danois, para continuar con el talud continental y concluir en la fosa marginal y la

llanura abisal al norte del talud. En la plataforma se hará especial hincapié en las reflexiones del basamento y de la parte baja de la cuenca sedimentaria meso-terciaria, ya que las reflexiones y estructuras someras han sido descritas minuciosamente en el apartado anterior, a partir de los perfiles de sísmica convencionales. ESCIN-4 y los perfiles convencionales se complementan perfectamente para obtener una imagen completa de la corteza del margen, ya que el diseño y procesado del primero está enfoca- do a registrar objetivos profundos, que están por debajo de los que alcanzan los segundos; pero ado- lece de la buena resolución que éstos logran en los niveles más superficiales.

La descripción se hará tomando como base: las secciones (no migradas y migradas) con el procesado convencional y con el filtrado de coherencia, además del perfil convertido a profundidad (Figs. 51, 52 y 53b).

S

N

ESCALA VERTICAL 4:1

-5

BATIMETRIA PERFIL ESCIN-4

Plataforma Plataforma Plataforma continental continental

continental CuencaCuencaCuenca

interna interna

interna Le DanoisLe DanoisLe DanoisBancoBancoBanco

Llanura Abisal Llanura Abisal Llanura Abisal -5 0 0 20 40 60 80 100 120 140 km ESCALA VERTICAL 1:1

Figura 49. Batimetría a lo largo del perfil de sísmica de reflexión profunda ESCIN-4, con exageración vertical y a escala real. Situación en la Fi- gura 39.

Fuente de energía cañones de aire comprimido

Configuración del dispositivo 6 filas de 10 cañones

Dimensiones dispositivo 17,5 m (largo) x 80 m (ancho)

Cañones activos/disparo 54 (uno desconectado por fila)

Profundidad de la fuente 7,5 m

Volumen de los cañones 90 l (5490 in3₎

Presión de trabajo 13,8 MPa (2000 psi)

Distancia barco - primera traza 240 m

Longitud del cable (streamer) 4500 m

Profundidad del cable 12,5 m

Número de hidrófonos 360

Distancia entre hidrófonos 12,5 m

Intervalo entre disparos 75 m

Cobertura nominal 3000 %

Intervalo de muestreo 4 milisegundos

Longitud de la línea 141 km

Tiempo de registro 20 s

Tabla III. Parámetros de adquisición del perfil sísmico de reflexión marino ESCIN-4.

La plataforma. La cuenca sedimentaria meso-ter-

ciaria: En esta zona la reflectividad del perfil es en general buena en los primeros 4-4,5 s, correspon- dientes a las reflexiones procedentes de la cuenca sedimentaria meso-terciaria (Figs. 51 y 52). Al igual que ocurría en los perfiles convencionales, la coherencia y continuidad lateral de los reflectores es buena en los 2-2,5 s superiores, mientras que por debajo de este límite la calidad de estos atribu- tos empeora y los materiales del Cretácico inferior e infrayacentes se comportan como un basamento sísmico con una reflectividad moderada a baja

donde predominan los reflectores discontinuos de poca energía. La base de la cuenca sedimentaria (banda A-A’-A”), sin embargo, es altamente reflectiva en algunos tramos, como en las inmediaciones del Banco Le Danois (A” en las Fig. 51 y 52; entre 4,0 y 2,8 s) o en el extremo sur a 4,5 s (A). En el resto es moderadamente reflectiva (A’) o hay zonas donde no genera reflexiones apreciables.

En el extremo sur del perfil, por encima de 4,5 s, los reflectores están inclinados hacia el norte formando el borde sur del Surco de Peñas (Figs. 51 y 52). Los reflectores más energéticos y continuos forman una banda de aproximadamente 0,5 s de potencia, generados por el Cretácico superior, cuyo techo alcanza una profundidad máxima de 2 s en el centro del surco (2200 m) y llega a aflorar en el fondo marino en el extremo sur del perfil (banda B). Estos reflectores están cortados por cuatro fallas de alto ángulo (F0, F1, F2 y F3), inclinadas al norte en profundidad y que hacia arriba se vertica- lizan e incluso algunas se invierten buzando al sur que ya han sido descritas en los perfiles de aparta- dos anteriores (Fig. 52). Estas fallas cortan al Cre- tácico y en algún caso llegan a afectar a la base del Terciario del surco. Por debajo del Cretácico superior los reflectores son paralelos a la estructura di- bujada por dicho nivel aunque más discontinuos. A 4,5 s bajo el CDP 800, equivalente a 7200 m de profundidad, unos reflectores más fuertes, con forma cóncava, señalan la ubicación de la base de la serie sedimentaria. De acuerdo con los sondeos (Fig. 40), dicha base la ocupan materiales triásicos que reposan sobre el basamento paleozoico, identi- ficado como carbonífero en el sondeo MC K-1. En el borde norte del surco, el Cretácico está elevado

240 m 4500 m cañones 12.5 m F O N D O D E L M A R 12 m 7.5 m DISPOSITIVO DE ADQUISICIÓN potencia total 5490 in3 17,5 m 80 m B A R C O cañón inactivo

DISPOSITIVO DE LOS CAÑONES (AIRGUNS)

Figura 50. Geometría del dispositivo de adquisición empleado para el registro de la señal del perfil marino ESCIN-4.

Tabla IV. Secuencia de procesado convencional del perfil sísmico de reflexión marino ESCIN-4 y secuencia de procesado post-stack II, aplicada en la Universidad de Oviedo a los datos suministrados por la empresa Schlumberger-Geco-Prakla, para la obtención de los perfiles con filtrado de coherencia de la Figura 51.

A A A A A A CCC D D D B B B 1 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 3900 4200 4500 4800 5100 5400 5700 6000 6300 6600 6900 7200 7500 7800 8100 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0

Plataforma continental Plataforma marginal_asturiana Banco Le_Danois Talud

1 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 3900 4200 4500 4800 5100 5400 5700 6000 6300 6600 6900 7200 7500 7800 8100 CDP 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 T.D. (s)

S

H H H H H H B B B Hp Hp Hp A A A A A A D D D

D D D

5700 6000 6300 6600 6900 7200 7500 7800 8100 8400 8700 9000 9300 9600 9900 10200 10500 10800 11₁₀₀ 11400 11700

ESCIN-4 SECCION NO MIGRADA

(Filtrado de coherencia)

alud Llanura abisal

5700 6000 6300 6600 6900 7200 7500 7800 8100 8400 8700 9000 9300 9600 9900 10200 10500 10800 11₁₀₀ 11400 11700

ESCIN-4 SECCION NO MIGRADA

N

a

b

0

20 40 km

Figura 51. Perfiles de sísmica de reflexión marinos ESCIN-4: a) sección stack con el procesado de la Tabla IV; b) misma sección con el filtrado de coherencia adicional descrito en la Tabla IV; c) sección migrada con el procesado d desplegable). A A A AAA A A A A A A B B B C C C D D D E E E 1 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 3900 4200 4500 4800 5100 5400 5700 6000 6300 6600 6900 7200 7500 7800 8100 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 A A A AAA A A A A A A B B B C C C D D D E E E 1 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 3900 4200 4500 4800 5100 5400 5700 6000 6300 6600 6900 7200 7500 7800 8100 CDP 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 T.D. (s)

Plataforma continental Plataforma marginal

asturiana Banco Le Danois Talud

S

H H H H H H G G G F F F

encia adicional descrito en la Tabla IV; c) sección migrada con el procesado de la Tabla IV; d) misma sección con el filtrado de coherencia adicional descrito en la Tabla IV (ver

E E E

5400 5700 6000 6300 6600 6900 7200 7500 7800 8100 8400 8700 9000 9300 9600 9900 10200 10500 10800 11₁₀₀ 11400 11700

ESCIN-4 SECCION MIGRADA

(Filtrado de coherencia)

E E E

5400 5700 6000 6300 6600 6900 7200 7500 7800 8100 8400 8700 9000 9300 9600 9900 10200 10500 10800 11₁₀₀ 11400 11700

ESCIN-4 SECCION MIGRADA

Talud Llanura abisal

N

c

d

0

20

0,8 s por una falla inversa de alto ángulo vergente al sur (F4), que lo sitúa a 1150 m de profundidad (Fig. 52). La falla atraviesa toda la cuenca sedimentaria hasta afectar al basamento y eleva el contacto cuenca-basamento del bloque superior, donde se forma un anticlinal (A1). Esta falla limita por el sur un bloque (bloque plegado) donde la parte alta del Cretácico está plegada formando dos anticlinales (A1 y A2) separados por un estrecho sinclinal (CDP 1000 a 1350), aunque en el perfil ESCIN-4 esta estructura no se observa tan nítidamente como en los perfiles someros descritos previamente en el apartado (Anexo II). El límite norte del bloque plegado lo constituye una falla conjugada inversa, con vergencia norte, que afecta a la parte alta de la serie mesozoica y al Terciario (F5) (Fig. 52).

Los reflectores terciarios que rellenan el surco son continuos, energéticos y tienen buena coherencia lateral (Figs. 51 y 52). Su imagen sísmica, sin embargo, no es tan buena como la de los perfiles convencionales, por lo que no se puede reconocer estructuras que ya han sido descritas en el apartado anterior como: la discordancia entre el Eoceno y el Oligoceno o los pliegues de la serie terciaria en el bloque plegado septentrional del surco. La reflectividad bajo el bloque plegado está dominada por reflectores cortos y discontinuos, ligeramente inclinados al sur, trazando el flanco septentrional del Surco de Peñas. Al norte del bloque plegado, la serie sedimentaria forma un amplio anticlinal (A3) entre el Surco de Peñas y la plataforma marginal asturiana. El anticlinal tiene un alto ángulo entre flancos con buzamientos de 5,5° y 10° en sus flancos sur y norte, respectivamente (Figs. 52 y 53). Los reflectores que trazan esta estructura son paralelos, continuos y tienen gran continuidad lateral hasta 2,2 s, profundidad en la que se pierde la reflectividad. En la charnela anticlinal, a 3,4 s, se re- cuperan las llegadas muy energéticas, aunque poco coherentes, procedentes de la base de la serie sedimentaria (A’ en las Figs. 51 y 52).

La potencia de la serie sedimentaria meso-terciaria es mayor en el extremo meridional de la plataforma marginal, en la proyección del sondeo MCH-1K, que en el flanco del antiformal situado al sur (Fig. 53), debido a un incremento del espesor de los niveles anteriores al Cretácico superior, co- rroborado por los datos de los sondeos. A partir de

ese punto, la serie sedimentaria pierde progresiva- mente espesor hacia el norte, hasta alcanzar valores mínimos en el Banco Le Danois (Figs. 48, 52 y 53). A grandes rasgos la serie sedimentaria es sub- horizontal hasta el CDP 3300, desde donde se in- clina hacia el sur ascendiendo su base desde 4,5 s (7000 m) hasta aflorar todo el paquete sedimenta- rio en el Banco Le Danois, donde no está presente el Cretácico superior, que se acuña bajo el CDP 3900 (Fig. 52). La parte baja de la serie sedimentaria no muestra una estructuración clara ya que los reflectores tienen una disposición caótica. Sin embargo, en la parte alta del Cretácico inferior y en el Cretácico superior los reflectores son más continuos y forman una serie de estructuras compresi- vas iguales a las descritas en los perfiles MCH-10 y MCH-22/MC80-27 (Fig. 46), por lo que nos li- mitaremos a mencionar dichas estructuras. En la parte más alta de la serie se han diferenciado tres secuencias dentro del Terciario por correlación con las descritas en los perfiles convencionales.

La primera estructura reconocible es un anticlinal (A4) con morfología en caja (Figs. 52 y 53), que es la prolongación del atravesado por los perfiles si- tuados al este (Fig. 46) y que se termina lateralmente antes del perfil MCH-10, sólo 2 km al oeste. Por delante de este pliegue hay un tren de pliegues de amplitud creciente hacia el norte y cuyo último miembro es un anticlinal de propagación de falla del cabalgamiento vergente al norte Cb1, situado bajo el CDP 3300 (ver perfiles MCH -10 y MCH-22, Fig. 46). Entre las crestas anticlinales se deposita el terciario sintectónico Tc2 discordante sobre el pretectónico Tc1. El cabalgamiento pone en contacto al Cretácico superior con el Terciario más bajo a la vez que se genera una cuenca por delante, que se va rellenando por depósitos terciarios sintectónicos que terminan lateralmente contra el cabalgamiento en la parte inferior y en la parte superior lo recubren y fosilizan. Por delante del se- gundo cabalgamiento (Cb2), situado más al norte, se forma un anticlinal frontal, mayor que el anterior, y una cuenca sintectónica más pequeña. Al norte del último cabalgamiento, la serie meso-terciaria forma hasta el Banco Le Danois una serie monoclinal inclinada al sur en cuya parte alta se desarrollan dos anticlinales, el primero de ellos con la cresta aguda, separados por un amplio sinclinal

interpretados como pliegues despegados o de pro- pagación de falla de dos pequeños cabalgamientos enraizados en un nivel de despegue intramesozoi- co. La base de la serie sedimentaria en este seg- mento, genera unos reflectores muy energéticos, inclinados al sur, entre 4,0 y 2,8 s. Toda la plataforma marginal está recubierta por depósitos postectó- nicos (Mioceno superior-Cuaternario) con la base plana y discordantes sobre las series infrayacentes que tienen una potencia de 0,2 s y se disponen en

onlap sobre el Banco Le Danois y la pendiente de

la plataforma continental.

La reflectividad es nula bajo el Banco Le Danois por encima de 1,5 s y por debajo la llegada del múltiplo del fondo del mar enmascara cualquier se- ñal existente por lo que la estructura de esta zona se ha interpretado en base a los datos de Capdevila et al. (1980) y de los perfiles convencionales descritos previamente. Los resultados de los dragados de los fondos y de las inmersiones del batiscafo Cyana pusieron en evidencia que en el Banco Le Danois aflora basamento premesozoico, identifica- do en el talud como cuarcitas paleozoicas (¿Cám- brico?), similares a la formación Cándana o la Se- rie de los Cabos en tierra, superpuestas tectónica- mente a rocas cretácicas. En ESCIN-4 se ha interpretado un cabalgamiento, por delante de la serie mesozoica, en el que la base del bloque alóctono está ocupada por basamento que se superpone tec- tónicamente sobre Cretácico en el bloque autócto- no, siguiendo el modelo de la Figura 32.

La reflectividad profunda en la plataforma: Como ya se ha mencionado la reflectividad en la zonas medias y bajas de la corteza bajo la cuenca sedimentaria decrece, especialmente en la sección sin migrar, donde las hipérbolas y difracciones enmas- caran la señal de la zona media de la corteza. La migración ha recuperado parte de la señal existente. Hay que mencionar una serie de hipérbolas de refracción que se encuentran a lo largo de la corteza en la sección sin migrar (Hp en la Fig. 51a), que se inician casi en superficie en el extremo sur del perfil y profundizan hasta 9 s bajo el centro del Surco de Peñas (CDP 900).

En el perfil migrado (Fig. 51d), los reflectores bajo la cuenca sedimentaria son en general cortos y discontinuos. Hasta 7-8 s son subparalelos a la base de la serie sedimentaria siguiendo el trazado de la

sinforma del Surco de Peñas, la antiforma (A4) previa a la plataforma marginal y, bajo la plataforma marginal, pasan de una disposición subhorizon- tal a inclinarse hacia el sur bajo el Banco Le Da- nois. Son pocos los eventos destacables por su mayor energía y de muy corta longitud, como dos reflectores subhorizontales fuertes bajo los CDP 3100 y 3300 (F) entre 6,0 y 6,5 s o una pequeña zona reflectiva (G) bajo el flanco norte de A3 entre 5,0 y 6,5 s (CDP 2100 a 2500).

Los eventos profundos más energéticos se encuentran en el sur del perfil entre 8,5 y 11,0 s, aunque el incremento de la energía ya es evidente desde 7 s. Se observan tanto en el perfil migrado como el sin migrar pero su mejor imagen se obtiene en el filtrado de coherencia del perfil migrado (Fig. 51d). Los reflectores H son subparalelos, están ligeramente inclinados al sur y su imagen se observa a lo largo de aproximadamente 20 km para desvanecerse en ambas direcciones. El techo y la base de esta banda reflectiva se encuentran a 19 y 27,5 km de profundidad respectivamente. Gallart et al. (1997) regis- traron en 7 estaciones en tierra las señales reflejadas de las explosiones realizadas para obtener el perfil ESCIN-4 y le aplicaron un procesado igual al de la sísmica de reflexión vertical adaptado a la mayor separación entre los receptores y los emisores. El resultado es un perfil sísmico de reflexión de gran ángulo de la transición mar-tierra (Fig. 54a) que se puede combinar con ESCIN-4 y ofrece una especta- cular imagen de la corteza inferior reflectiva desde la costa hasta el talud continental, prolongando la banda reflectiva H observada en ESCIN-4 (1 en la Fig. 54a y b). La base de la banda reflectiva 1, in- terpretada como la Moho del margen cantábrico, as- ciende hacia el N desde 12 s bajo la costa hasta 9 en las inmediaciones del talud. Estas reflexiones se in- trodujeron en el modelo de velocidades de ESCIN-4 (Fig. 53a) y se han obtenido unas profundidades equivalentes a 30 y 22 km respectivamente, profundidades similares a las obtenidas en el perfil de refracción paralelo a ESCIN-4 de Fernández Viejo (1997) (Fig. 54c). La banda reflectiva se pierde completamente bajo el talud donde la imagen de ESCIN-4 es muy confusa por la llegada de un fuerte múltiplo que oblitera la señal.

Por debajo de la Moho no hay reflexiones reseña- bles en el perfil ESCIN-4. Sin embargo, en el perfil

Figura 53. Modelo de velocidades del perfil ESCIN-4 migrado y sección geológica obtenida tras la conversión a profundidad. ? ? 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 0,0 0 20 40 60 80 100 120 140 km 0 5 ₁₀ ₁₅ ₂₀ ₂₅ ₃₀ 0 20 40 60 80 100 120 140 km

ESCIN-4 MODELO VELOCIDAD

ESCIN-4 1,5 1,8 1,9 2,0 2,3 2,5 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 5,8 6,2 6,8 7,2 8,0 V elocidad (km s -1) S N S N T .D. (s) Prof. (km)

Mioc. sup.-Cuaternario (TQ) Oligoceno-Mioceno inf. (T

c2)

Eoceno superior (T

c1)

Cretácico sup. Cretácico inf. postAptiense Mesozoico indiferenciado Corteza media Corteza inferior (de transición) Manto

Plataforma

erciario postectónico _Terciario sintectónico

Cret. sup.-¿T

erciario?

pretectónico Zona tectonizada

a c 2,0 4,0 6,0 8,0 _10,0 _12,0 T .D. (s) 0 20 40 km CDP N S 2,0 4,0 6,0 8,0 _10,0 _1,.0 T .D. (s) 1 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 3900 4200 4500 4800 5100 5400 5700 6000 6300 6600 6900 7200 7500 7800 8100 8400 8700 9000 9300 9600 9900 10200 10500 10800 11100 11400 11700 0 20 40 km b 0 20 km

Figura 54. a) Perfil sísmico de reflexión de gran ángulo obtenido del registro en 7 estaciones terrestres de los disparos del experimento ESCIN-4. Las mayores energías, entre 8 y 12 segundos corresponden a la Moho del margen cantábrico y las fuertes llegadas entre 18 y 20 s a una segunda Moho (Moho ibérica). Según Gallart et al. (1997). b) Sección anterior superpuesta al perfil ESCIN-4 sin migrar, con filtrado de coherencia. Ob- sérvese la coincidencia entre la corteza reflectiva en el experimento a y las fuertes llegadas en el extremo meridional de ESCIN-4 entre 9 y 11 s. c) Sección anterior a la que se le ha superpuesto las interfases del modelo de sísmica de refracción (ver Fig. 58, más adelante) de Fernández Viejo (1997), una vez convertidas éstas a tiempo doble. Obsérvese la buena correlación entre la base de la corteza en los tres casos.

de reflexión de gran ángulo obtenido por Gallart et al. (1997) se han registrado fuertes reflexiones (2

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