GIS-Based tools and methods for landscape analysis and active tectonic evaluation

Resumen

Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) constituyen hoy en día una de las herramientas más útiles para la representación, gestión, y análisis de datos espaciales. El uso de los SIG en geología ha experimentado un notable crecimiento en los últimos años, como se puede ver en el alto número de publicaciones científicas de primer orden sobre modelos y metodologías realizados con SIG. Los SIG se pueden contar hoy en día entre las herramientas de trabajo fundamentales en muchos campos de la geología, debido principalmente a tres factores: la versatilidad y potencia en el manejo de datos geo-espaciales, la posibilidad de realizar modelos complejos que usen funciones analíticas para derivar datos, y el uso de estadísticos específicos para datos espaciales, lo que se conoce como la geoestadística. Los primeros usos de los SIG en geología fueron en geomorfología, para la realización de análisis multi-criterio de riesgos (susceptibilidad frente a deslizamientos, riesgos de inundaciones, etc.). En el campo de la tectónica activa y evolución del relieve, su uso no está aún muy generalizado, aunque cada vez son más los investigadores que se dan cuenta de las grandes posibilidades que ofrece la aplicación de los SIGs en estos campos. En esta tesis, se ha pretendido dar un paso en esa dirección, mediante la presentación de utilidades y metodologías diseñadas mediante SIG y enfocadas hacia el estudio de la evolución del relieve y la evaluación de la actividad tectónica reciente. Los capítulos 2, 3 y 4 se centran en dos características de las redes de drenaje y cuencas hidrográficas: la pendiente de los ríos y la hipsometría de las cuencas. Estas aplicaciones se han desarrollado para ArcGIS y hacen uso de métodos geoestadísticos que mejoran notablemente los resultados. También se presenta un método para la reconstrucción de la morfología original de cuencas sedimentarias que luego han sido parcialmente erosionadas con la desarrollo de una red de drenaje; el objetivo último de este análisis es estimar las tasas de erosión y la evolución del relieve durante el cuaternario. En el capítulo 4, se analiza la red de drenaje y diversos índices geomorfológicos en Sierra Nevada, para dilucidar su evolución cuaternaria y la actividad tectónica más reciente. Estos métodos se han aplicado en la parte central de la Cordillera Bética (SE España), concretamente en las cuencas de Granada, Guadix-Baza, y el antiforme de Sierra Nevada. La Cordillera Bética (junto con el Rif) representa el extremo más occidental de la Cadena Alpina Perimediterránea. Incluye los relieves más importantes del sur de la Península Ibérica y se suele dividir en 3 conjuntos mayores; el dominio Sudibérico o Zona Externa (que incluye el Prebélico y Subbético), el dominio de los Flysch del Campo de Gibraltar, y el dominio de Alborán o Zona Interna (constituido a su vez por los complejos Maláguide, Alpujárride, y Nevado Filábride). También se incluye en la cordillera un volumen muy importante de sedimentos en cuencas Neógeno-Cuaternarias, como son la cuenca del Guadalquivir (cuenca de antepaís), las cuencas de Granada, Guadix-Baza, Lorca, Ronda, Sorbas-Tabernas, Vera, y el mar de Alborán (cuenca de retro-arco situada entre las Béticas y el Rif). La Cordillera Bética se formo durante el Neógeno en un régimen general de convergencia entre las placas Euroasiática y Africana. Una posterior extensión (coetánea con una compresión general N-S) generó fallas normales de bajo y alto ángulo, algunas de las cuales muestran actividad en el presente. Las causas de si esta extensión, y por ende los mecanismos que la generaron, es activa a día de hoy es un tema de debate. La orografía de la parte central de la Cordillera Bética está caracterizada por una serie de sierras (que alcanzan hasta los 3400 m de altura en el caso Sierra Nevada) y depresiones topográficas (cuencas sedimentarias). Las sierras corresponden en su mayoría a estructuras antiformales abiertas de dirección general E-O, relacionadas con la compresión dominante N-S a NW-SE entre Iberia y Africa. En la parte central de la Cordillera, se localizan las cuencas de Granada y Guadix-Baza, al Oeste y Norte de Sierra Nevada, respectivamente. La evolución de estas cuencas en el cuaternario, así como su morfología actual está fuertemente influida por la tectónica y estrechamente relacionada con la evolución de Sierra Nevada y la tectónica extensional de esta parte de la Cordillera. ANÁLISIS ESPACIAL DEL POTENCIAL EROSIVO DE LOS RÍOS MEDIANTE SIG: MAPAS DE ANOMÁLIA DE SLK El índice del gradiente longitudinal de un río (SL, según sus siglas en inglés) muestra las variaciones del poder erosivo a lo largo de los distintos segmentos del mismo, multiplicando la pendiente del tramo por la distancia a la cabecera. Este índice es muy sensible a los cambios de pendiente, y por lo tanto permite la evaluación de la actividad tectónica y/o los cambios litológicos a lo largo del lecho del río. Sin embargo, la comparación de valores de SL procedentes de ríos con distinta longitud es problemática debido a la propia formulación del índice. Este hecho hace que las correlaciones entre valores de SL de ríos de distinta longitud puedan resultar equívocas. Para llevar a cabo tales comparaciones es necesaria una normalización de este índice. La pendiente graduada (K) ha sido utilizada en algunos trabajos para la normalización del índice SL. Sin embargo, las relaciones entre K, el índice SL, y el poder erosivo del río no han sido estudiadas con detalle. En este capítulo, se exploran estas relaciones y se propone el uso de un índice normalizado SLk. Así mismo, se propone un método para la extracción de mapas de anomalías de SLk, basado en Arc-GIS y en métodos geoestadísticos. Para verificar las ventajas de este nuevo índice, se ha realizado un estudio en el borde NE de la cuenca de Granada, donde se compara un mapa de anomalía del índice SLk con un simple análisis de puntos de rotura de pendiente en perfiles de ríos, y frente a un mapa de SL no normalizado. Los resultados muestran que el mapa de anomalía de SLk se adapta mejor a la tectónica y litología generales del área estudiada.