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Un estudio elaborado por un equipo de investigadores del Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera del CSIC (ICTJA-CSIC) ha determinado el efecto que tiene la estructura litosférica sobre la elevación topográfica de la zona del Estrecho de Gibraltar, en el dominio tectónico de las Béticas y el Rif. El trabajo reconstruye la estructura en profundidad del límite de placa entre África e Iberia describiendo la distribución de densidades, temperatura y composición de la litosfera y sublitosférica (hasta 400 km de profundidad).

La investigación, que ha sido publicada recientemente en la revista "Journal of Geophysical Research: Solid Earth", estima que la topografía del Estrecho habría subsidido entre 1500 y 2000 metros debido al engrosamiento de la litosfera bajo el dominio orogénico de las Béticas y el Rif provocado por la subducción que se produce en el Arco de Gibraltar.

"Este trabajo nos ha permitido describir la geometría litosférica e identificar las anomalías sublitosféricas de temperatura y densidad y relacionarlas con sus efectos topográficos en superficie, tanto en la zona del Estrecho como en el Mar de Alborán", explica Ivone Jiménez-Munt, investigadora del ICTJA-CSIC y primera autora del estudio.

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"El elevado engrosamiento de la litosfera que se produce en el dominio tectónico de las Béticas y el Rif lo asociamos a la subducción de la placa Ibérica. El tirón hacia abajo provocado por el peso de este bloque litosférico que se hunde en el manto sería el causante de la subsidencia de la topografía en esta zona, entre unos 1.500-2000 metros", explica Jiménez-Munt.

“La última fase de esta subsidencia podría ser la responsable de la reconexión que se produjo a través del Estrecho del Océano Atlántico y el Mar Mediterráneo, ocasionando la reinundación del Mediterráneo que puso el punto y final a la Crisis Salina del Messiniense, hace unos 5,3 millones de años”, subrayan los autores en el artículo.

El nuevo modelo propuesto en este estudio reconstruye la estructura litosférica actual a lo largo de una transecto de 945 km de largo, un perfil que se extiende desde el sur del Sistema Central Ibérico hasta el Anti-Atlas, cruzando la cordillera Bética, el Estrecho de Gibraltar, la cordillera del Rif y el Atlas. La zona estudiada es el resultado de la convergencia entre la placa Africana, que se desplaza hacia el noroeste, y la placa de Iberia.

El trabajo muestra las variaciones significativas de la profundidad a la que se ubica el límite entre la litosfera, que comprende la corteza y parte del manto superior, y la astenosfera, una capa del manto más densa y fluida sobre la que se desplazan los bloques que conforman la litosfera. Es bajo las cordillera Béticas y del Rif donde el límite entre litosfera y astenosfera alcanza sus valores máximos, situándose a unos 220 y 260 km de profundidad respectivamente.

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Los investigadores desarrollaron este modelo mediante el nuevo código de modelización LitMod2D_2.0 y a partir de datos petrológicos y geofísicos (gravimetría, geoide, flujo de calor, topografía y composición química del manto) combinados con los datos sísmicos existentes de la zona.

“Al elaborar el modelo, nos encontramos con dificultades para ajustar todos los observables. En concreto, detectamos anomalías en los datos del geoide y la gravimetría”, explica Ivone Jiménez-Munt que añade que “el geoide es muy sensible a las anomalías de densidad lejanas”. Estos desajustes solo podían ser explicados por la presencia en profundidad de la parte subducida de la placa de Iberia bajo el Mar de Alborán, al este del perfil estudiado.

“Pensamos que esta placa fría y más pesada debía tener cierta influencia en la anomalía del geoide detectada”, indica la investigadora del ICTJA-CSIC. Los investigadores incorporaron al modelo la presencia de un cuerpo con la misma composición que la placa Ibérica, más frío que la astenosfera que lo circundaba. Así fueron capaces de ajustar las observables de forma definitiva. “Esta anomalía sublitosférica incorporada al modelo simula la placa que subduce. Estimando su densidad hemos podido simular el efecto que tiene en la superficie”, explica Jiménez-Munt.

La zona estudiada es compleja. "Se trata del límite de placa entre África y Eurasia, pero en esta zona el límite es difuso, con una amplia zona de deformación. Este límite, a lo largo del tiempo, ha ido saltando entre el sur de la Península Ibérica y el norte, en los Pirineos. Ahora se distribuye entre las Béticas y el Norte de África. Aun siendo una zona de convergencia entre dos placas, ha habido periodos extensivos. Cada vez coge más fuerza la hipótesis de que se trata de una subducción arqueada, en la que la placa que subduce se está “desgajando” de su parte superior de este a oeste", indica Ivone Jiménez-Munt.

Montserrat Torné, Manel Fernández, Jaume Vergés, Ajay Kumar, Antonio Carballo y Daniel García-Castellanos son los investigadores del ICTJA-CSIC que han colaborado también en la realización de esta investigación.

Artículo de referencia

Jiménez-Munt, I., Torne, M., Fernàndez, M., Vergés, J., Kumar, A., Carballo, A., & García-Castellanos, D. ( 2019). Deep seated density anomalies across the Iberia-Africa plate boundary and its topographic response. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 124. https://doi.org/10.1029/2019JB018445

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