Evidencias de terremotos cuaternarios en una sima hipogénica: La Sima de Benís (Murcia, SE España)

  • Raúl Pérez López Instituto Geológico y Minero de España http://orcid.org/0000-0002-9132-4806
  • Enrique Bañón Camacho
  • Pablo Gabriel Silva Barroso
  • María del Pilar Mata Campo
  • Ángel Fernández Cortés
  • Antonio González Ramón
  • Silvia Martín Velázquez
  • Sergio Sánchez Moral
  • Ana María Manzanares Marín
  • Begoña del Moral González
  • José Francisco Mediato Arribas
  • Jorge Luis Giner Robles
  • Julio López Gutiérrez
Palabras clave: karst, hipogénesis, falla, paleoterremoto, Pleistoceno, Murcia

Resumen

La interacción entre una cueva hipogénica y la actividad de una falla cuaternaria es la principal responsable de la génesis de la cueva más profunda de la Región de Murcia y una de las mayores cavidades hipogénicas del sur de la península. La Sima de Benís presenta una amplia y única variedad de espeleotemas y de estructuras de disolución que se encuentran afectadas por deformaciones sísmicas producidas tanto por paleoterremotos durante el Pleistoceno Superior, como por terremotos instrumentales (Mw 4,8; VI EMS-98, 1999; Mula). Además, dentro de las zonas más profundas de la cueva aparecen restos fósiles “in situ” de macromamíferos (Lynx pardinus spelaeus), los cuales hemos relacionado con la actividad sísmica en el interior de la caverna. En cuanto a su topografía, esta cavidad presenta dos sectores bien diferenciados: (1) un primer sector de 150-160 m de desarrollo vertical con pozos de origen hipogénico con desarrollo de golpes de gubia y conductos de disolución ascendentes (con “outlets” y “megascallops”) y (2) un segundo sector entre los 150 - 160 m y los 320 m de profundidad, el cual se desarrolla sobre un plano de falla normal de dirección N-S (Falla de Benís). Este segundo sector de la sima es el que presenta evidencias paleosísmicas cuaternarias, dividiéndose a su vez en dos zonas en relación a la dinámica kárstica dominante: (2.a) una zona vadosa dominada por estructuras hipogénicas (donde aparecen folias y corales), junto con marcas cinemáticas de movimiento de la falla (estrías con recristalizaciones y concreciones carbonatadas) y (2.b) una zona freática profunda controlada por la precipitación de nubes de calcita bajo lámina de agua y de tamaño métrico que se desarrolla hasta los - 320 m de profundidad. En cuanto a la parte hipogénica superior de la sima, se desarrolla a favor de una fractura con relleno de calcita y de orientación E-W sobre carbonatos del Cretácico superior y el Paleoceno, con un espesor centimétrico y evidencias de relleno posterior y circulación de fluidos. La potencial actividad paleosísmica ha podido ser datada en 65 ± 17,6 ka (OIS 4) mediante el análisis de racemización de aminoácidos de los colmillos de un lince de las cavernas, el cual pudo ser afectado por un terremoto. Por último, se ha estimado el tamaño del último sismo relacionado con la actividad de la falla a partir de relaciones empíricas, con un valor de Mw  oscilando entre 5,5 y 6. Para ello se ha estimado la longitud en superficie de la traza de falla que controla la cueva en profundidad y se ha comparado con el último salto cosísmico observable en el interior de la sima. Estimaciones del salto de falla acumulado y la datación del último paleoterremoto, sugieren que parte de la evolución hipogénica con paleoterremotos de esta cavidad de forma conjunta se produjo al menos, desde hace 250 ka (OIS 7).

Biografía del autor/a

Raúl Pérez López, Instituto Geológico y Minero de España

Area de Riesgos Geológicos y Peligrosidad

Departamento de Investigación y Prospectiva

Cinetífico Ttular

Citas

Agustí, J.; Freudenthal, M.; Lacombat, J.L.; Martín; E.; Nageli, C. (1990). Primeros micro-mamíferos del Pleistoceno superior de la Cuenca de Mula (Murcia, España). Rev. Soc. Geol. España, 3 (3-4), 289-293.

Audra, Ph., L. Mocochain, J.-Y. Bigot and J.-C. Nobécourt. (2009). The association between bubble trails and folia: a morphological and sedimentary indicator of hypogenic speleogenesis by degassing, example from Adaouste Cave (Provence, France). International Journal of Speleology, 38(2), 93-102. https://doi.org/10.5038/1827-806X.38.2.1

Baxter P.J.; Kapila M.; Mfonfu D. (1989). Lake Nyos disaster, Cameroon, 1986: the medical effects of large scale emission of carbon dioxide? B.M.J., 298 (6685), 1437-1441. https://doi.org/10.1136/bmj.298.6685.1437.

Bañón-Camacho, E.; A. Manzanares-Marín y R. Pérez-López. (2017). La sima más profunda del levante. Sima Benís o del Viento. En: Actas del III Simposio Andaluz de Topografía Espeleológica TOPOSUR 2017. Federación Andaluza de Espeleología Editores, pp 79 - 84. ISBN 978-84-697-9664-1.

Cabra Gil, P. (2008). Mapa Geomorfológico 1:50.000 de la Hoja 891 (Cieza). Mapa y Memoria. Mapa Geológico de España a Escala 1:50.000 (MAGNA) 3ª Edición. Instituto Geológico y Minero de España (IGME), Madrid.

Garrido, G. (2008). Linces y guepardos (felidae, carnivora, mammalia) en el Plioceno Superior terminal del Fonelas P-1 (Cuenca de Guadix, Granada). En: Vertebrados del Plioceno superior terminal en el suroeste de Europa: Fonelas P-1 y el Proyecto Fonelas. A. Arribas (Ed.), Cuadernos del Museo Geominero, nº 10. IGME, Madrid.

Gázquez, F.; J. M. Calaforra; A. Ros; J. L. Llamusí; J. Sánchez. (2016). Hypogenic morphologies and speleothems in caves in the Murcia Region, Southeastern Spain. En: Proceedings of Deepkarst 2016: Origins, Resources, and Management of Hypogene Karst. Chavez y Reehling (eds.). Abril 11-14, 2016 Carlsbad, New Mexico, USA; pp.53-60.

Herraiz, M.; De Vicente, G.; Lindo-Ñaupari, R.; Giner-Robles, J. L.; Simón, J. L.; González-Casado, J. M.; Vadillo, O.; Rodríguez -Pascua, M. A.; Cicuéndez, J. I.; Casas, A.; Cabañas, L.; Rincón, P.; Cortés, A. L.; Ramírez, M. and M. Lucini. (2000). The recent (upper Miocene to Quaternary) and present tectonic stress distributions in the Iberian Peninsula. Tectonics 19 (4), 762–786. https://doi.org/10.1029/2000TC900006

Jerez Mir, L.; Jerez Mir, J. y García-Monzón G. (1972). Mapa geológico de España, Escala 1:50.000. Hoja de CIEZA, nº: 891. IGME. Madrid.

Jerez Mir, L.; Jerez Mir, J. y García-Monzón G. (1974). Mapa geológico de España, Escala 1:50.000. Hoja de MULA, nº: 912. IGME. Madrid.

Kagan, E.J.; Agnon, A.; Bar-Matthews, M. and Ayalon, A. (2005). Dating large infrequent earthquakes by damaged cave deposits. Geology, 33, 261-264. https://doi.org/10.1130/G21193.1

Klimchouk, A. (2009). Morphogenesis of hypogenic caves. Geomorphology, 106, 100-117. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2008.09.013

Martínez-Díaz, J. J.; A. Rigo; L. Louis; R. Capote; J. L. Hernández-Enrile; E. Carreño y M. Tsige. (2001). Caracterización geológica y sismotectónica del terremoto de Mula (febrero de 1999, Mb: 4,8) mediante la utilización de datos geológicos, sismológicos y de interferometría de RADAR (INSAR). Boletín Geológico y Minero, 113 (1), 23-33.

Molina, J. L.; J. L. García-Aróstegui; J. Benavente; C. Varela; A. de la Hera; J. A. López Geta. (2009). Aquifers Overexploitation in SE Spain: A Proposal for the Integrated Analysis of Water Management. Water Resources Management, 23(13), 2737-2770. https://doi.org/10.1007/s11269-009-9406-5

NTP 223 (1987). Trabajos en recintos confinados. INSHT. NIPO: 211-89-020-3, 4 pp.

Palmer, A. (2011). Distinction between epigenic and hypogenic caves. Geomorphology, 134(1-2), 9-22. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2011.03.014

Pérez-López, R.; Rodríguez-Pascua, M.A.; Giner-Robles, J.L.; Martínez-Díaz, J.J.; Marcos, A., Bejar, M. and Silva, P. (2009). Spelaeoseismology and palaeoseismicity of the “Benís Cave” (Murcia, SE of Spain): coseismic effects of the 1999 Mula earthquake (mb 4.8). Geological Society of London Special Publications, 316, 207-216. https://doi.org/10.1144/SP316.13

Pérez-López, R.; E. Bañón; M. Rentero; J.L. Giner-Robles; M.A. Rodríguez-Pascua; P.G. Silva; J.C. García López-Davalillo y García-López M. (2010). Análisis Térmico Preliminar de la Sima De Benís (-350m), Murcia. En: Avances de la Geomorfología en España. XI Reunión Nacional de Geomorfología. Comunicaciones, 1, 1-5.

Pérez-López R.; E. Bañón; J. Lario; P.G. Silva; M.A. Rodríguez-Pascua; J. García-Mayordomo; E. Pueyo; A. Marcos-Nuez. (2012a). Shallow Vertical Geothermal Gradient and Heat Flow within the Benís Cave (-320m, Cieza): Quaternary slip-rate for active fault-caves. Geo-temas, 13, 463-466.

Pérez-López, R.; T. Torres; G. Romero; E. Bañón; M.T. Rentero; J.E. Ortiz y P.G. Silva. (2012b). “Lynx pardinus spelaeus” extraction from the Benís Cave -350m (Cieza,): RX and razemization dental analyses. Geo-temas 13, 265-268.

Pérez-López, R.; E. Bañón; E. L. Pueyo; J. Lario; M.A. Rodríguez-Pascua; P.G. Silva. (2013). Weak signal of CO2 emission in deep caves related with weak earthquakes (M<2.5) in tectonically active areas. En: Reunión Anual de la Unión Geofísica Mexicana, GEOS, VOL 33, nº1. Puerto Vallarta. México.

Pérez-López, R.; Bañón, E.; López-Gutiérrez, J.; Lario, J.; Rodríguez-Pascua, M.A.; Martín-Velázquez, S.; Giner-Robles, J.L.; Silva, P.G.; del Moral., B.; Pueyo-Morer, E.L. (2015a). Positive correlation between CO2 daily peaks and micro-earthquakes occurrence in deep fault-caves: an empirical model. En: 6th International INQUA Meeting on Paleoseismology, Active Tectonics and Archaeoseismology. Pescino. Italia. 4pp.

Pérez-López, R.; M. Patyniak; S. Sánchez-Moral; E. Bañón; A. Manzanares; J. L. Giner-Robles; P. G. Silva; S. Cuezva; J. López-Gutiérrez and M. A. Rodríguez-Pascua. (2015b). Relationship between CO2 content in fault caves and microseismicity. En: Advances in Active Tectonics and Speleotectonics 2015, Vienna, Austria.

Pérez-López, R.; S. Martín-Velázquez; S. Sánchez-Moral; M. Patyniak; J. López-Gutiérrez; S. Cuezva; J. Lario; P.G. Silva; M.A. Rodríguez-Pascua; J.L. Giner-Robles. (2016a). New insights on speleoseismology: The geothermal gradient and heat flow values in caves for the study of active faults. Quaternary International, 451, 165-175. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2016.11.026

Pérez-López, R.; M. Patyniak; S. Sánchez-Moral; E. Bañón; J.J. Martínez-Díaz; S. Cuezva; J. Lario; S. Martín-Velázquez; P.G. Silva; J.L. Giner-Robles y M.A. Rodríguez-Pascua. (2016b). Incremento de CO2 en cuevas profundas asociado a sismicidad cercana. Geo-Temas, 16 (1), 621-624. ISSN 1576-5172

Rodríguez-Estrella, T. (2012). The problems of overexploitation of aquifers in semi-arid areas: The Murcia Region and the Segura Basin (South-east Spain) case. Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss., 9, 5729–5756. https://doi.org/10.5194/hessd-9-5729-2012

Rodríguez–Estrella, T. (2014). The problems of overexploitation of aquifers in semi-arid areas: characteristics and proposals for mitigation. Boletín Geológico y Minero, 125 (1), 91-109.

Ros, A.; Llamusí, J.L.; Sánchez, J. (2014). Cuevas hipogénicas en la Región de Murcia – España. Tomo 1. Centro de Estudios de la Naturaleza y el Mar. Murcia. 46pp.

Silva, P.G.; Mather, A.E.; Goy, J.L.; Zazo C.; Harvey, A.M. (1995). Controles en el desarrollo y evolución del drenaje en zonas tectónicamente activas: el caso del Río Mula (Región de Murcia, SE España). Rev. Soc. Geol. España, 9 (3-4), 269-283.

Torres, T.; Ortiz, J.E.; Llamas, F.J.; Canoira, L.; Juliá, R.; García-Martínez, M.J. (2002). Bear Dentine Aspartic Acid Racemization Analysis, Proxy for Pleistocene Cave Infills Dating. Archaeometry, 44 (3), 417-426. https://doi.org/10.1111/1475-4754.t01-1-00074

Wells, D. L. and K. J. Coppersmith (1994). New Empirical Relationships among Magnitude, Rupture Length, Rupture Width, Rupture Area, and Surface Displacement. Bulletin of the Seismological Society of America 84(4), 974-1002.

Zapata, S.C.; García-Perea, R.; Beltrán, J.F.; Ferreras, P. and Delibes, M. (1997). Age determination of Iberian lynx (Lynx pardinus) using canine radiograph and cementum annuli enumeration. Z. Saügetierkunde, 62, 119-123.

Publicado
2019-12-16
Sección
Artículos de Investigación