Basement fault influence on the Bicorb-Quesa Salt Wall kinematics, insights from Magnetotelluric and Paleomagnetic techniques on Salt Tectonics

Abstract

The Bicorb-Quesa salt wall is located on the external Prebetics, an excellent natural laboratory to observe the diapir evolution because of their excellent outcrops. This area, located on the limit between the Iberian Massif, the Betic Range and the Valencian Trough; preserves the deformation caused by four deformation stages: two extensional and two extensive phases.

The complexity and changing geometry of the salt wall lead us to use different techniques, some of them rarely used on salt tectonics studies, in order to provide significant information on the knowledge of the salt wall kinematics. The Magnetotelluric data shows the wide range of electrical resistivity materials values. This technique allowed us to recognize a basement fault with a vertical throw of 1000 m. which was active during the Triassic to Lower Cretaceous and likewise elucidate about the salt wall shape and the salt location. The Paleomagnetic data provide valuable information about the rotation suffered on the area both the syn-diapiric basins and the diapir, revealing rotation on different areas. This information together with the internal diapir structure and the overburden structure makes possible to interpret the initiation and reactivation of salt wall as driven by thin-skinned contractional deformation of the overburden. These processes were preferentially developed on the top of a pre-existing basement fault. A comprehensive analysis brings into relief the role played by the propagation direction sense of the cover deformation and the dip sense of the basement fault.

This thesis contributes on the scientific knowledge of the salt tectonics, in its kinematics and evolution in different tectonic settings. The salt tectonics is also a geological branch very attractive for the oil industry as it generates one of the most important trap sources.

La presència de materials evaporítics condiciona l’estructura que es desenvoluparà en un àrea ja que les propietats reològiques de les evaporites són molt diferents a les d’altres materials. Especialment la sal, que es deforma plàsticament, és menys densa i més dèbil que la majoria dels materials (Jackson i Talbot, 1986; Jackson i Vendeville, 1994). Aquestes propietats permetran la formació de coixins salins, diapirs salins, parets salines, llengües salines, etc. La generació d’aquestes estructures i el fet de que la sal sigui impermeable propicia la formació de trampes per hidrocarburs i la possibilitat d’emmagatzemar CO2 o altres residus. Aquest fet els hi dóna a les estructures salines interès econòmic i facilita l’avenç científic en la matèria, com mostra la publicació d’articles que han millorat el coneixement d’aquestes estructures a partir dels anys ‘90 (ex. Vendeville i Jackson 1992; Jackson 1995; Letouzey et al. 1995; Ge et al. 1997; Rowan et al. 2003; Stewart 2006; Hudec i Jackson 2007, etc.) L’efecte causat a una cobertora fràgil, pel moviment de una falla normal de basament sobre la qual tenim un nivell de desenganxament dúctil ha estat ampliament estudiat (Koyi et al. 1993; Nalpas i Brun 1993; Jackson i Vendeville 1994; Vendeville et al. 1995; Stewart i Clark 1999; Withjack i Callaway 2000; Dooley et al. 2003; 2005). També, amb la mateixa disposició de materials fràgils-dúctils, ha estat investigada la inversió de les falles normals de basament durant una etapa compressiva (Letouzey et al. 1995; Stewart i Clark 1999; Krzywiec 2004; Ferrer et al. 2012). Per altra banda, la deformació de pell prima provocada per una època compressiva a sobre de un nivell de desenganxament també ha estat estudiada (ex. Chapple 1978; Davis i Engelder 1985; Coward i Stewart 1995; Sans i Koyi 2001), i amb la mateixa geometria les conseqüències de una compressió en un diapir previ (Vendeville i Nilsen 1995; Canerot et al 2005; Roca et al 2006; Callot et al. 2007; Dooley et al. 2009). Tanmateix, no hi ha cap estudi previ publicat en revistes científiques internacionals que descrigui la deformació per compressió de la pell prima prèviament afectada per una falla de basament. Per tal d’omplir aquest buit, s’ha estudiat la paret salina de Bicorb-Quesa, molt adequada ja que està localitzada a sobre d’una falla de basament, en una zona afectada per compressió amb deformació de pell prima (Roca et al 1996, 2006).