原始研究的文章

前面。地球科学。,09 February 2023
秒。构造地质学和构造
卷11 - 2023 | https://doi.org/10.3389/feart.2023.1060363

分析石灰华的系统控制的转换挤压活动Alhama德穆尔西亚的断层:Carraclaca网站Betic东部山脉,西班牙

卡罗来纳Canora ¹*, www.雷竞技rebatfrontiersin.org

Jaime奎瓦斯罗德里格斯¹, www.雷竞技rebatfrontiersin.org

耶稣何塞·马丁内斯·迪亚兹^2、3和

安东尼奥Garralon ⁴

¹Dpto。Geologia y Geoquimica Facultad de Ciencias马德里自治大学、马德里,西班牙
²Dpto。Geodinamica, Estratigrafia y Paleontologia Facultad de Geologia马德里大学、马德里,西班牙
³皇家研究院Geociencias Consejo优越de Investigaciones Cientificas y马德里大学,马德里,西班牙
⁴Dpto。五分镍币消费品展,Centro de Investigaciones Energeticas,马德里,西班牙

大陆碳酸盐,如石灰华和石灰华,由有限公司₂丰富的地下水脱气,因为它出现在地球表面,常与主要crustal-scale缺点。Carraclaca网站,Lorca-Totana Alhama德穆尔西亚的错,西班牙,呈现出复杂的地貌景观由活跃的构造控制。这里的地质记录之间的交互第四纪冲积扇,石灰华,一个弹出的结构转换挤压部分开发的错。Alhama德穆尔西亚断层是一个长80公里左旋走滑断层,伊比利亚半岛的主要发震结构之一。在这项工作中,我们研究了石灰华降水Carraclaca站点之间的关系,通过形态这个断裂带的构造活动和地球化学研究。的δ¹³C和δ¹⁸O同位素信号表明,碳酸盐岩沉积热液。此外,^87年Sr /^86年Sr比率的样本显示地下流体与中新世沉积物和交互Alpujarride地下室,位于冲积低于存款。Alhama德穆尔西亚断层构造活动可能产生的深水循环地壳中每一次地震事件发生时,引起热水地派生的碳酸盐沉淀。深水上升,达到表面与大气水相互作用,导致石灰华的形成。因此,Carraclaca碳酸盐沉积物的研究可以通知我们的发震断层的周期Lorca-Totana部分。

1介绍

石灰华与断层活动相关的研究一直是许多研究的主题研究(汉考克et al ., 1999;五旬节,2005;2006年安德鲁斯;Uysal et al ., 2007;2009年;Zentmyer et al ., 2008;2009年佩德利说,;Ascione et al ., 2013;Ozkul et al ., 2013;2014年;Brogi et al ., 2014;2016年;Gradziński et al ., 2014;梅森et al ., 2017)。石灰华沉积发生在二氧化碳溶解在地下水的存在,并且是断层控制水文系统的良好指标。一些石灰华特征如位置、形状或年龄提供错误的信息和骨折,引发液循环,特别是关于结构模式和渗透率(Altunel和汉考克1993;b;Faccenna et al ., 1993;汉考克et al ., 1999;Martinez-Diaz Hernandez-Enrile 2001;Brogi Capezzuoli 2009;Temiz Eikenberg 2011)。在大多数情况下,石灰华沉积与正常的缺点。很少有研究关注与走滑断层相关的石灰华(Faccenna et al ., 2008;Brogi et al ., 2012;Colak et al ., 2012;2015年;De菲利皮主持et al ., 2013;Temiz et al ., 2013)。

一些古地震研究地区进行有中度到高地震活动性石灰华和洞穴堆积物用于地震事件识别利用周期性的降水(汉考克et al ., 1999;Gilli 2005;施et al ., 2014;斯莱姆et al ., 2016)。汉考克et al。(1999)使用石灰华沉积与活断层考虑他们的形态、位置和变形。他们使用术语“travitonics”研究碳酸盐岩沉积的构造意义。地球化学分析进行石灰华与结构特征表明,有限公司₂丰富的深水去表面通过断层和骨折(Zentmyer et al ., 2008),因为这些都是热液流体上升途径(Sibson 1990)。这些碳酸盐沉积物被称为产热的石灰华(五旬节,2005),优秀的热液环境中构造活动模式的指标。过程如下:酸性水溶解碳酸盐的母岩在地表深度前往德加,产生石灰华沉积。的活动断层,由于他们的情景,产生不同的CaCO降水周期₃。因此,它是可行的检测与复发相关的沉积序列。知道地球化学,形态,结构,和年龄的降水事件的线索是理解这些石灰华的沉积物的性质及其可能与地震断层的循环。

在这项研究中,我们分析了Carraclaca石灰华沉积(图1,2),在洛杉矶Tercia山前,沿着西北Guadalentin构造萧条的边缘。石灰华露头是沿着跟踪Alhama德穆尔西亚的北方分支断层(AMF),本节中的三个主要方向之一的错。本研究区域代表一个完美的场景建立活跃的构造和热液系统之间的连接通过地质和地球化学分析石灰华。

图1

图1。位置的地图研究区东部的部门Trans-Alboran剪切带(TASZ)。(一)Alhama德穆尔西亚故障跟踪(AMF)。故障限制了新第三纪盆地(黄色区域)和山脉的La Tercia塞拉Espuna和拉斯维加斯大牧场西北和第四纪Guadalentin谷东南部(白色区域)。东部地区的GPS速度从网络CuaTeNeo Betics计算埃et al ., 2013考虑到伊比利亚地块固定。(B)数字高程模型的AMF的Lorca-Totana部分最新地震系列发生在该区域。NAMF,北Alhama德穆尔西亚的错;CAMF,中央Alhama德穆尔西亚的错;SAMF南Alhama·德·穆尔西亚的错。插图显示了Carraclaca研究领域图2。

图2

图2。Carraclaca区域的地质构造图显示主要故障跟踪和石灰华沉积和相关地质弹出式结构的横截面图。

迄今为止,通过沟古地震研究分析唯一确定地震事件进行Lorca-Totana AMF的段(Masana et al ., 2004;Martinez-Diaz et al ., 2012;Ortuno et al ., 2012;高铁酸盐et al ., 2016;Gomez-Novell 2021)。然而,我们仍然没有证据主要古地震事件的表面破裂与北方链的错,这是分支控制的救援La Tercia (NAMF范围图1 b)。

的可能性在Carraclaca石灰华的形成与AMF的地震周期(Martinez-Diaz Hernandez-Enrile, 2001)使我们有机会使用一种新的方法论的方法来增加知识,在第四纪断层的地震历史。这种方法,通过地球化学研究的样本,可以打开一个确定窗口不仅对AMF的知识,也对其他缺点伊比利亚半岛,石灰华沉积有关,例如Crevillente断层或Jumilla错,等等。

在此,我们描述了Carraclaca通过岩性和石灰华沉积形态类型和稳定同位素(δ13C和分析δ18 o)和锶同位素对流体流动的影响。许多作者表明,稳定同位素分析有助于了解大陆的成因碳酸盐沉积物,如石灰华和石灰华(弗里德曼,1970;Manfra et al ., 1974;Fouke et al ., 2000;五旬节,2005;科乐et al ., 2011;DeFilippis et al ., 2013;Vignaroli et al ., 2016)。这些分析可以表明碳酸盐的沉淀条件,液体携带他们的起源的解决方案,并通过研究碳源碳和氧含量。的δ¹³C和δ¹⁸O比率的碳酸盐样品被用来分类石灰华产热的和meteogenic和”来形容父母的液体的起源(Vignaroli et al ., 2016)。在thermogen石灰华,有限公司₂来自深层液体与碳酸盐岩在地下室,在meteogene石灰华,它来源于表面水库或从大气中。的δ¹³C值反映了不同来源的公司₂。而热生成石灰华,一般来说,正值(−3‰至+ 8‰),meteogene石灰华有非常负面的(即。称,−8.48‰五旬节,2005)。我们也计算的温度从δ源液体形成我们的石灰华¹⁸O值使用科乐et al。(2015)方程。

最后,我们提出一个概念性水文模型系统,石灰华沉积的春天。

2地质背景

Montenat在1973年第一次描述了AMF。这是一个长80公里,NE-SW趋势左旋走滑断层与反向组件。这是Betic段的一部分Trans-Alboran剪切带,它位于东部Betics剪切带(EBSZ) (De Larouziere et al ., 1988)作为一个最活跃的断层在伊比利亚半岛(图1一个)。东部Betics追溯到中新世时形成的斜碰撞Alboran South-Iberian和马格里布利润率开始(Balanya Garcia-Duenas, 1987;朗尼和白色,1997年;Faccenna et al ., 2004;Booth-Rea et al ., 2007)。波尔迪阶和托尔顿阶上部地壳发生扩展的阶段(Armijo 1977;Martinez-Martinez & Azanon 1997;Rodriguez-Fernandez et al ., 2012),发掘基底岩石Alpujarride和Malaguide构造复合物和创建几个海洋盆地新第三纪的年龄(如洛尔卡盆地)。外延阶段形成的一组-和NE-SW正常故障被积淀密封为扩展停止(阿尔瓦雷斯et al ., 1989;朗尼和以下,1993;Booth-Rea et al ., 2004;2012年;Meijninger和维瑟,2006)。最后新第三纪,构造反演与非洲和欧洲之间的融合,催生了大量转换挤压AMF等区域。这融合仍然是活跃的,4 - 6毫米/年的速度(Argus et al ., 1989;费尔南德斯et al ., 2007;Serpelloni et al ., 2007在伊比利亚保证金),它吸收内部变形和断裂属于EBSZ (Masana et al ., 2004)。最近的地震Totana (4.5 Mw)和洛尔卡(5.2 Mw)支持当前transpressive断层的字符(图1 b)。埃切维里亚et al。(2013)提出了大地滑移率1.5±0.3毫米/年的AMF和帕故障通过大地一起分析和应变模型。从paleoearthquakes与AMF活动的分析,研究反映了地表断裂的发生进行的地震震级高达7.0 (Masana et al ., 2004;Martinez-Diaz et al ., 2012;Ortuno et al ., 2012;Gomez-Novell 2021)。

Martinez-Diaz et al。(2012)AMF分为四部分根据其几何形态表达,和地震活动(图1一个)。Gonar-Lorca是最南端的错。它的特点是非常低的地震活动。本节的总趋势是N40E,它由一个薄北部断裂带分为几个分支。故障在这里充当Guadalentin盆地之间的边界和拉斯维加斯大牧场范围。Ortuno et al。(2012)基于冲积通道位移和长期的地质数据,评估的滑移率1.6 - -1.7毫米/年过去200 ka。北Lorca-Totana是下一节和AMF的研究最多的部分。其三个分支有一个近似的方向N60E并限制La Tercia范围和SE和NW Guadalentin谷,分别为(图1 b)。0.8 - -1.55毫米/年的地质滑动率计算了本节通过古地震研究(高铁酸盐et al ., 2016;Gomez-Novell 2021)。沿着Totana-Alhama部分故障恢复其N40E取向。这里的错误更少的形态表达,陡坡下1米高,可能是因为第四纪沉积物覆盖在部分。这一节还展示几股,Espuna山脉接壤。到目前为止,我们已经没有这部分的滑动速率的信息。最北的N45E趋势Alhama-Alcantarilla部分。这里的AMF扩散地貌表达式,可以归因于变形的转移到附近Carrascoy错。Herrero-Barbero et al。(2020)估计总变位大约0.32毫米/年在本节最后4.8 - -7.6 Ma,基于GPS向量收敛和截面修复。

3 Carraclaca网站

研究区位于Lorca-Totana AMF的部分,变形的分布在几个分支产生大变形区(图1,2)。西北链与Sierra de la Tercia北部边界,在该地区的主要山脉。西北部和中部之间的分支,断裂运动形成一个下沉的区域覆盖了晚更新世冲积扇沉积。南部链控制的位置年轻全新世的球迷Guadalentin萧条东南(Martinez-Dı́和埃尔南德斯,2001年;席尔瓦et al ., 1997)。AMF的深层结构在这个部门还不完全清楚,但它提出了中部和南部分支连接在北方链,深度之间下降55°、70°NW (Martinez-Diaz et al ., 2012)。分布的更新世球迷来自山脉侵蚀和温泉石灰华沉积控制的AMF活动(Martinez-Diaz Hernandez-Enrile, 2001;Martinez-Dı́和埃尔南德斯,2001年;Martinez-Diaz et al ., 2003;Masana et al ., 2004)。

Carraclaca站点位于北部的错,洛尔卡市(东北5公里图1)。Carraclaca春露头被Armijo首先详细描述了1977年,谁解释该网站作为一个单斜褶皱影响第四纪沉积。根据席尔瓦et al。(1997),这种褶皱有垂直同震的0.2和0.8米之间滑动。这些作者也描述了表面破裂的上部折叠结构。后来,Martinez-Diaz和Hernandez-Enrile (2001)证明存在的石灰华积累与更新世和全新世水上升流和AMF的新构造活动有关。在本文中,作者估计第四纪纵向滑移率为0.087毫米/年基于对地区级的核隆起利率和U-Th约会。

Carraclaca网站弹出结构产生的隆起北部楔块有限的分支的主要断层和次级断层(图2)。这里的故障趋势N60ºE,转换挤压的同轴组件创建一个双单斜层褶皱由物体向上挤压的影响最近的存款(图2)。

Carraclaca弹出影响薄,表面硬化下更新世源自斜率碎片存款,以下简称为斜堤,是高度耐侵蚀。保留了单斜褶皱几何和充当盾牌的冲积扇从北方范围。这些更新世至全新世冲积扇由于断层活动在南洛杉矶Tercia范围的限制。有两个阶段的沉积,中更新世之后第二阶段在晚更新世至全新世(席尔瓦et al ., 1992;席尔瓦,1994;Martinez-Diaz et al ., 2003)。的内在部分弹出阻止材料由两个不同的中新世地层隔开一个不活跃的断层:蓝泥灰土,淤泥与石膏、三角洲橙色的企业集团,并从Serravallian砂岩和托尔顿阶在北部,以及黄色泥灰土和砂岩上托尔顿阶南(图2)。覆盖前面描述的材料是大量巩固了老季缓斜坡则勾勒出低盒折叠和地下室的碳酸盐沉积,是本研究的主题。尽管延性材料的性质形成弹出核心,盒子形状几何,与sub-horizontal平顶,表明断层边界块继续深度,直到他们达到刚性衬底(可能是古生代变质岩)。它们之间形成一个固体块,这可以通过翻译没有显著向上挤压内部折叠。

Carraclaca地区,有几个弹簧与断层平面位于十字路口和小NNE-SSW -骨折。,水上升到表面产生一个平方公里的石灰华的形成断层构造块抬升。一些石灰华变形,后单斜层几何(图2)。

4 Carraclaca石灰华

本研究中描述的石灰华沉积发生在旧的环境热Carraclaca春天,活跃,直到上个世纪(图3)。目前,热池是放弃了,可能是因为枯水流量的当前弹簧(0.3 L / s,据马丁内斯和莫雷诺,2005)。该区域显示大量的水在不同高度上升流点,这可能与压裂的复杂性。Martinez-Diaz和Hernandez-Enrile (2001)首次研究的关系Carraclaca石灰华和AMF活动Th-U约会和岩相分析。这些作者所描述的四种类型的石灰华沉积形态,所作的分类汉考克et al。(1999)。Terrace-mound斜率石灰华,下坡的水径流形成的。Fissure-ridge石灰华,骨折与多个频段的晶体材料。山前,石灰华沉积斜坡形成的水源侧倾斜的单斜层主要由断层平面活动。最后,侵蚀表石灰华,由细层状和侵蚀层纯方解石覆盖其他石灰华。Martinez-Diaz和Hernandez-Enrile (2001)获得四石灰华样品从306 ka - 26 ka,表明石灰华形成在Carraclaca至少在中更新世以来已经发生,并创建了一个模型,石灰华的形成。

图3

图3。中央照片对应的解释图Carraclaca鸟瞰图。红线的缺点限制了构造块解除Alhama德穆尔西亚的两个分支断层在La Tercia范围的基础。黑色线表示一个不活跃的断层影响中新世沉积物。蓝色的区域显示石灰华沉积。在中央形象指的数字不同的材料出现在该地区。(1)缓冲地区地壳。(2)黄色泥灰土。(3)红集团、蓝泥灰土。黄点显示的位置水源样本。 The letters(j)表示采样站点。(一)样品S1 ~ S4。(B)示例S6。(C)示例S5。(D)S7和S8样品。(E)S12示例。(F)S9, S11样品。(G)向和S14系列样品。(H)样品S15肌力。(我)S18样本美国(J)样品S19和S20。

描述Carraclaca的碳酸盐沉积,我们分析了石灰华形态类型和煤岩类型出现在该地区,以及沉积结构。孤立的补丁覆盖的石灰华分布由中新世洛尔卡盆地的沉积。几个沉积单元组成的层状石灰华(图4)形成碳酸盐。这些存款记录不同形态和岩相放电路径的海水上升。层状石灰华被认为是主要的层中形成碳酸钙的沉淀饱和水(Vignaroli et al ., 2016)。根据Brogi et al。(2016)epigean条件下,层状石灰华沉积从热水域。这些存款可能重要的斜坡和层压。与骨折的加密和缺点,所谓的带状石灰华也出现在该地区(图4)。他们代表提升路径的热液流体表面(Brogi et al ., 2016)。这种类型的石灰华也通常叠层hypogean条件下结晶和沉淀。这些作者还声称,一个亲密的协会之间存在联合石灰华和地震活动的动员气体溶解的水域。从这个意义上说,Uysal et al . (2007和2009)认为,带状石灰华可能反映了在热液矿床构造活动。Carraclaca,带状石灰华填充骨折通常的层状矿床(图4;图5 c)。

图4

图4。场的图像不同的露头Carraclaca网站。(一)河流崖,石灰华和层叠式形态沉淀。(B)断层崖弹出相关结构,石灰华和级联形态类型沉淀。(C)带状石灰华骨折或错填。它显示了结晶地壳岩相。(D)与结晶地壳层状石灰华。岩相。

图5

图5。现场的照片不同的露头Carraclaca网站。(一)裂脊石灰华的特写镜头。漫长的中心轴计算趋势方向和二次压裂方向平行。(B)特写镜头的结晶地壳石灰华煤岩类型。(C)与细粒度的石灰华沉积岩屑岩相的例子。(D)与薄层状石灰华筏岩相。(E)minidam沉积构造的特写镜头。我们可以观察到的不规则的本质面积粗略的大坝内部和抛光。

我们已经识别出两个主要的石灰华Carraclaca形态类型:裂缝脊和瀑布。

4.1裂脊石灰华

裂脊是细长的石灰华沉积几百米长由多个对齐源之间的联系。mound-shaped和顶部的主要开放(Vignaroli et al ., 2016)。这些相互关联的土堆在高度逐渐增加(Zentmyer et al ., 2008)。根据五旬节(2005第4章)分类、裂脊与碳酸水的产热的来源。汉考克et al。(1999)表明,这种类型的形态更频繁地出现在错步进区与二次骨折和不经常在主断层平面。我们可以看到在Carraclaca,裂脊石灰华与共轭断层系统。(图3 f)。这是2米长,0.5米的身高结构NNE-SSW趋势(图6)。我们发现更多的例子在该地区石灰华形态类型与继发性骨折有关。

图6

图6。场的图像层状和带状石灰华的关系。带状石灰华是石灰华沉积充填的结果错误或骨折,和层状石灰华是坡地开发的。在这种情况下,两种类型的石灰华有一个水晶壳煤岩类型(见细节图片)。

4.2级联石灰华

级联的形态类型是典型的地区主要的水通道是伴随着几个较小的电流与减少流动。水流的地方,苔藓和悬挂植物典型的瀑布存款发展,有时覆盖着碳酸盐汪的形式(Arenas-Abad et al ., 2010)。根据五旬节(2005,第四章),有两个层叠存款活跃网站:侵蚀和堆积。前者是常见的高放电电流与垂直下降侵蚀的主导。后者是更频繁,沉降速度高于侵蚀率。区域的研究中,我们发现这种类型的石灰华的斜坡上下切流位于东南Carraclaca弹出(图3一;图5一个)和相关的北部链结构(图3 d;图5 b)。这种级联模式扇形和垂直于流动方向的延伸。这种形态与断层崖的石灰华沉积前(五旬节,2005)。

与这些形态相关,Carraclaca网站,我们发现沉积结构五旬节(2005第4章)是指Minidams。这些小规模的特性是典型的产热的石灰华。Minidams发生在洞穴和斜坡排水(间歇流和低五旬节,2005;Zentmyer et al ., 2008)。大坝可能不对称形态与陡峭或圆,尖点指向上斜率。脊发展优先在陡峭的斜坡上,往往是光滑而它们之间的空间显得粗糙(五旬节,2005)。在研究区,我们可以确定几个点这种类型的石灰华沉积构造,独立的高度和斜率的倾向(图6 e)。

关于质地,粒度测定、矿物学和沉积环境中我们可以观察到Carraclaca石灰华存款,我们有著名的四个石灰华煤岩类型,被郭和骑(1998):水晶壳;细粒度的岩屑;薄筏;和芦苇。

4.3结晶地壳石灰华

这个石灰华煤岩类型由不同的层次,从透明到灰色的颜色,可能是水化学变化的结果或水流的速度。从水流湍急的水结晶地壳石灰华反映快速沉淀(郭和骑,1998)。这意味着较低的孔隙率,虽然有时候一些孔隙度不同层之间可能出现(Gradzinski et al ., 2014)。通常是这种类型的石灰华有厚层当它靠近水源和距离会变薄。因此,改变水流方向和数量的记录按照存款的形状。在Carraclaca,这种类型的形态非常普遍,结果从降雨的斜率石灰华丘(图5 c, D)。我们有存款从20厘米厚2米,重叠的中新世的材料。显微镜和SEM图像的分析结晶地壳石灰华(样本S19)让我们认识到细长的带状增长扇形方解石晶体(图7)。我们还可以观察到不规则的锰氧化物的存在边缘分离不同的扇形晶体增长乐队不同的大小,颜色样品用不同的音调(图7)。

图7

图7。结晶地壳石灰华。(一)抛光块不同颜色的水晶石灰华和平行带状增长。(B)SEM照片显示大方解石晶体和不规则的氧化物乐队(C和D)薄切片分别平行和交叉考。Fanshaped晶体交替等距晶体形成结晶地壳石灰华。

根据五旬节(2005第三章),不同颜色和大小的水晶皮纹理造成的季节性波动,黑暗与厚层形成在温暖的季节和苍白,薄层发达在冬季。Carraclaca网站,我们可以观察到这种差异的层(图6 b,图7),尽管我们还没有证实他们是由于季节性变化。

4.4细粒度的岩屑石灰华

Lithoclastic石灰华是由石灰华的碎片来自相邻的破裂存款(郭和骑,1998)。根据Gradzinski et al。(2014),这种类型的石灰华源于以前开发的斜坡上的石灰华的侵蚀和再沉积阶段。它由一个水晶的角碎屑地壳几厘米的长度。这些石灰华典型grain-supported纹理和高孔隙度。在Carraclaca,这种类型的石灰华主要出现在南部链崖弹出的基础结构(图3 c)。它是水晶壳相关存款(图6 c)。SEM和薄片分析煤岩类型显示无向小尺寸等距方解石晶体具有高孔隙度和小数量的大概铁锰氧化物随机分布在方解石(图8)。

图8

图8。细粒度的岩屑石灰华。(一)手标本的照片(B)SEM照片显示碳酸高孔隙度和小晶体(C和D)分别微观平面偏振光和正交偏振。在两者中,晶石的水泥内衬岩屑是可见的。

4.5薄筏石灰华

郭的薄筏描述煤岩类型和骑(1998)和Gradzinski et al。(2014)。这种煤岩类型发生在贫困地区的斜坡上石灰华,这是水坑,几米长。薄筏石灰华由薄的木筏,生长在空气与界面之间的空地和积累停滞的斜坡上。这种环境下普遍存在Carraclaca附近活跃的弹簧(图6 d积水),与一个特定的倾向。这与高度brechoidal骨折相煤岩类型常常出现。显微镜的图像样本S20显示小方解石晶体带状分布由细长孔(图9 c, D)。SEM照片显示薄筏核心方解石晶体生长的边缘毛孔(图9 b)。Gradzinski et al。(2014)有关联关系的扰动筏石灰华由于强风或地震地面震动。

图9

图9。极薄的木筏石灰华。(一)抛光的极薄的筏板石灰华。(B)SEM照片显示方解石晶体的生长与水晶乐队由毛孔再生边界(C和D)薄切片分别平行和交叉考。在显微图像,我们有微晶质核薄木筏嵌入式分散方解石晶体。

4.6里德石灰华

据郭和骑(1998),里德石灰华是由碳酸钙的沉淀形成的那些分支或茎。在热地带,植物的高密度水流的创建了一个障碍。根系稳定沉积,碳酸盐溶解在水沉淀与植被、结晶之间的空间。根创建圆柱形模具由微晶质石灰华。植被通常消失和树叶缝隙满是细粒度的物料。Carraclaca网站,我们发现这些岩相关联的层叠式在山麓的石灰华沉积形态(图3一)。显微镜和SEM图像显示高孔隙度和方解石晶体沉淀在根或茎同心乐队(图10)。晶石的水泥内衬岩屑也是可见的。

图10

图10。里德石灰华。(一)抛光板与植物投满碎屑的材料在中央区域和同心碳酸盐沉淀。(B)SEM照片显示方解石晶体薄片组成的垂直树状结构与微晶交替的水平。我们还可以观察到再结晶乐队穿过样品(C和D)薄切片分别平行和交叉考。我们观察到高孔隙度和碳酸盐增长与同心性格交替碎屑物质。

5采样和分析方法

我们采样20第四纪石灰华在整个研究区地球化学和矿物学分析(图3)。一些被分成多个样本由于不同的颜色,质地,和组成。抽样,我们考虑了煤岩类型露头和齐次空间分布。我们也试图涵盖不同的结构方面的研究领域。目标是有一个完整的碳酸盐岩地层Carraclaca网站,以确定这可能与AMF地震活动有关。对于我们的研究,我们也采取样品的不同岩性Carraclaca碳酸盐沉淀,通过水可能已经流传。这些岩石是中新世地层的一部分,断层的变质基底岩石上升(见地质图,图2)。它们包括蓝泥灰土和红集团Serravallian-Tortonian,托尔顿阶钙质岩和黄色的泥灰土,砂质泥灰土和s.l. Tortonian-Messinian上部的泥灰土。从研究区完成收集,我们把样品从当前水源(图11)为了分析它们从地球化学和矿物学的观点。

图11

图11。(一)水的春天与朝鲜有关的洞穴分支弹出式结构。G1、G2 G4a和F1的样本不同的材料分析工作。上涌的水样本已经被地球化学分析(SC看到样品图3位置)。(B)特写镜头的水源上形成的斜率Carraclaca弹出式结构,以南150米的洞穴。此时已经采取的水样分析这项工作(样本SH,看到图3位置)。

5.1水化学

整个Carraclaca弹出式结构,有小水上涌。最重要的一个坐落在春天里的一个小洞穴的北部分支结构。主要汇水一点现在放弃使用历史的温泉浴,直到20世纪前半页的。在这项研究中,我们分析了水从这一点样品(CS)和一个较小的弹簧位于东南约150米的洞穴(样本HS) (图11)。分析当前的泉水可以给我们信息关于它的起源及其与石灰华的关系在该地区。水样分析瑞士万通双861离子色谱仪来确定主要离子。用于测量离子成分(F, Cl, Br,没有₂,没有₃,阿宝₄,所以₄)、碳酸的混合物(1.8毫米)和碳酸氢根离子(1.7毫米)作为洗脱液。检测极限大约是0.1 mg / L。确定主要阳离子的浓度(钠、钾、钙、镁、Sr)与稀释HNO色谱柱₃酸作为洗脱液(1.7更易/ L)与condutimetric检测应用。检测极限是1 mg / L为Ca和Na和mg和k .碱性浓度为0.4 mg / L电位滴定测定。微量元素测定水样,先前与suprapure硝酸酸化ICP光谱仪斯派克ARCOS,配有Paschen-Runge光学系统和一个波长范围在130 nm和780 nm之间。分析测量数据进行操作,修改Lichte喷雾器提高敏感度。检测极限约1磅,这取决于元素。

5.2稳定同位素分析

碳和氧同位素(δ¹³C和δ¹⁸O)测定碳酸盐岩样品的同位素比值质谱(irm) VG棱镜II™。样本在exetainer瓶,真空干燥,H₃阿宝₄补充道。18 h后在72°C±1°C,分析是由连续流动irm,分析精度±0.1‰。碳和氧数据规范化使用国际标准(V-PDB)稳定同位素地球化学实验室的马德里自治大学的(UAM)。

我们还确定稳定同位素水样收集的活泉水和地质矿床研究区中找到。目的是获得这些材料的同位素签名以发现它们之间的关系和碳酸盐沉积。值δ²H和δ¹⁸O使用crd光谱测定(crd腔衰荡光谱法)。样本分析Picarro模型L2120水同位素分析仪加上A0211高精度汽化器。同位素偏差δ(‰)提供与V-SMOW有关。值提出了参考同位素比率¹⁸O /¹⁶O以及²δH / H)表示²H‰和δ¹⁸O‰,允许一个线性适应范围广泛的d值。

5.4矿物组分

我们分析了碳酸盐岩样品收集在野外识别矿物组分使用x射线衍射(XRD)技术。XRD模式注册在Panalytical X-PERT仪器θ/ 2θX-CELERATOR探测器。矿物成分是通过参考强度比率(RIR)方法,它可以被认为是半定量。国际中心(ICDD)粉末衍射的衍射数据文件(PDF) +高分标准支持专家^©软件(版本2.1。b 2005)被用于矿产检查。

我们已经进行了XRD分析27石灰华的样品(表3),六个沉积岩样品Carraclaca弹出式结构形式,和四个样品的材料在山洞中发现的主要活性上升流出现(图11;表4)。

5.3锶同位素比率和锶的内容

为了识别潜在烃源岩的凝灰岩和石灰华沉积碳酸盐沉积,内容和锶同位素组成分析进行了石灰华(Turi 1986;五旬节,2005(第八章);Ozkul et al ., 2013;Zentmyer et al ., 2008)。在Carraclaca,我们获得的锶同位素比值的岩石所涉及的不同的形态结构和接近AMF和碳酸盐,测试它们之间的关系。的^87年Sr /^86年Sr值可能表明锶碳酸出现在一个直接来自给定岩石。

锶同位素比值测定SF-ICP-MS从同位素实验室中心的能源、环境和技术研究(CIEMAT)在马德里,下面描述的方法。0.1 g的岩粉在HNO一夜消化₃和蒸发干燥。残渣溶解在2.0 M suprapur硝酸,老和分离的主要阳离子通过传统的离子交换色谱法(Sr树脂、Eichrom)。Sr恢复从树脂洗脱与2%硝酸。使用标准的托架法测定样品和一个元素的两个SF-ICP-MS(德国不莱梅热Finnigan)配备了警卫电极消除二次放电的等离子体,以提高整体灵敏度。高分辨率双聚焦(反向Niers-Johnson几何)单收集器icp仪器提供了平顶山峰在低分辨率模式(m / m 300)用于分析^85年Rb,^87年老和^86年Sr示例介绍装备组成的PFA微流喷雾器,Peltier-cooled喷雾气旋室和蓝宝石注射器管(ESI Inc .,奥马哈市,美国)被用来运输icp分析物进入等离子体。这个配置增加的敏感性和稳定性常规样品导入设置。解决方案是使用PFA nebuliser引入等离子体,在志气运营模式在50毫升/分钟的流量。关于试剂和标准,所有的解决方案都准备用高纯度水(18.2 MV厘米)从MilliQ-Element系统专为ultra-trace分析(微孔,米尔福德,妈,美国)。硝酸(65%,分析试剂级Scharlab,巴塞罗那,西班牙)被sub-boiling进一步提纯蒸馏(dst - 1000 sub-boiling蒸馏系统,Savillex公司,美国)。标准校准解决方案由适当稀释溶解量的NIST与2%高纯硝酸987认证标准。锶同位素比例是质量歧视使用纠正^86年Sr /^88年Sr = 0.1194。

6的结果和解释

6.1水化学

根据马丁内斯和莫雷诺(2005),春天Carraclaca活跃的流量很低(0.3 L / s) 1999年6月。这些作者测量出现水温20°C。今天,这种情况未发生重大变化。水pH值在7.7 CS样本和7.4之间变化HS样本,和电导率(EC)是10170年和12580年μS /厘米,分别为(表1)。目前的水位上升Carraclaca Na-Ca-Cl-SO₄类型。因此,除了氯化钠含量高,这些水是很难由于钙离子浓度和硫酸浓度高(表1)。水样中的锂含量高(12.9和9.6 mg / L)。然而,这是相对常见的沉积环境(Dugamin et al ., 2021)。在我们的案例中,它可能与热液作用有关(表1),类似于发生在结晶基底沉积盆地深层构造在法国或德国(Sanjuan et al ., 2022),热液水岩相互作用导致生产锂云母解散。的^87年Sr /^86年Sr比例也很高,这表明有岩石,水流在新兴的表面提供了这些同位素签名(表1;图12)。此外,有一个重要的样品中锶浓度。δD和δ¹⁸O与获得的值一致Ceron et al。(1998)Guadalentin含水层的水,非常接近的研究区域。流星线方法的值(δ²H SMOW和δ¹⁸O SMOW)的地中海东部,表明大气水的起源。然而,积极的δ¹³C值(介于9.14‰和3.73‰)表明岩浆CO的重大贡献₂系统中由于非平衡分馏过程中快速溶解的脱气有限公司₂气体(克雷格,1961;Filiz 1984;Ceron et al ., 1998;Uysal et al ., 2009;Ozkul et al ., 2013)。此外,δ¹⁸啊,尽管没有一个好的指示器热或水的大气降水成因,很少出现在大气水与值低于- 8.9‰,据五旬节(2005(第八章)表1)。

表1

表1。当前化学水泉Carraclaca网站。

图12

图12。的情节^87年Sr /^86年Sr比率采样碳酸盐(白色的酒吧),水泉(条纹酒吧),洞穴材料(灰色酒吧)和中新世沉积物(黑条)。

6.2碳和氧稳定同位素组成和paleofluid温度

定义的同位素组成Carraclaca石灰华,稳定的碳(δ¹³C)和氧(δ¹⁸27日O)同位素分析样品。样本所示位置图3。所有的结果报告图13和表2。的δ¹³C值的范围从4.63 + + 18.14‰V-PDB,而δ¹⁸O值范围从- 6.52 - 1.08‰V-PDB。

图13

图13。δ¹³VPDB C(‰)和δ¹⁸O (‰, VPDB)同位素值图获得的碳酸盐样品Carraclaca网站。我们可以观察到不同的样本分布,与那些由三角形有一个浓缩在这两种同位素,尤其是对氧气,这些代表点。

表2

表2。δ¹⁸O和δ¹³C同位素组成和古温度Carracalaca网站的样本。

δ¹³C值Carraclaca样本非常积极的由于公司的存在₂发布的岩浆活动在深地区(Uysal et al ., 2009;科乐et al ., 2011)。施et al . (2014)获得更高的δ¹³C值造成降水形成的石灰华有限公司₂暗中水沿着断层系统从地底深处热变质作用的区域。造成重大碳浓缩二氧化碳逃离水在更深的层次。在这种情况下,气相中的轻同位素是丰富第一,重同位素浓缩时首先在固相(王et al ., 2007)。根据这些数据,在研究区碳酸盐沉淀形成的热液水。因此,研究了石灰华有一个热生成起源的定义五旬节(2005,第二章)。然而,动力不平衡也会造成较重同位素浓缩可能误导问题。为了排除这个选项,蒸发系统中应该依据δD值。在我们的例子中,这是一个等待未来工作分析。

的碳和氧稳定同位素信号Carraclaca样本显示两个集群的点(图13)。两组之间有显著的统计学差异(补充附录S1),一个拥有一个浓缩同位素对另一个。区别主要在于δ¹⁸O值,与δ单位介于- 1.08和- 2.31‰,和- 3.87‰和6.52‰V-PDB,分别。这些结果表明这两种类型的存款之间的差距。这种差异可能是由于成岩作用过程后沉积或由于地表水在碳酸盐沉淀的影响。Martin-Garcia et al。(2002)表明,成岩作用可以增加氧同位素浓缩由于次生方解石的形成和micritization。观察样本的空间分布,我们可以识别那些最高的富氧的最远的远离水源。考虑这一点,随着存款的形态学研究和SEM图像的分析和思考部分,我们倾向于认为,在Carraclaca成岩作用过程存在不显著。因此,我们认为,δ¹⁸O浓缩在一些石灰华沉积可能是由于降水的不同来源和在沉积温度的变化。这个过程已经抹去的原始同位素签名。我们解释了δ¹³C浓缩由于大有限公司₂脱气过程降水前的材料。

如果我们考虑Carraclaca地区碳酸盐样品的分布相对于其他材料(图3;表2),我们也可以观察到的变化δ¹⁸O信号。这些存款上发现旧的第四纪斜堤有更丰富的氧气比其余的石灰华的信号,尤其是相比发现黄色和蓝色中新世泥灰土。我们已经做了一个统计分析证实了这一观察(补充附录S1),我们可以看到一个重要的统计差异这两组沉淀在第四纪材料δ¹⁸O信号和碳酸盐沉淀在其他材料。这个δ的原因¹⁸O浓缩可能类似于上面我们提供了解释的富氧源的距离。这意味着富氧的影响可能是由于大气水流入一个特定的区域,在这种情况下,通过四级材料。

正如我们已经提到的,可以计算出温度的液体生成碳酸盐氧同位素。这种技术称为同位素palaeothermometry,采用方程平衡同位素的分馏在假设碳酸盐的沉淀(Ozkul et al ., 2013)。我们估计的形成温度Carraclaca站点的石灰华科乐et al。(2015)方程;

1000年 \ln α = (20. \pm 2) \times 1000年 / T - - - - - - (36 \pm 7)

在α=(δ¹⁸O方解石+ 1000)/(δ¹⁸阿水+ 1000)和103年lnαc-w≈δ¹⁸O方解石−δ¹⁸阿水。

δ的古温度是支持的值¹⁸O方解石和δ¹⁸阿水。然而,δ¹⁸阿水是未知的化石石灰华沉积,因此,必须推断。这可以包括偏差9°C,根据科乐et al。(2011)。我们使用可用的区域和本地数据水成分来确定父水域。这些隐含两种不同的δ¹⁸O valuesfor父水。一个是现在的δ¹⁸O值的洛尔卡井Totana含水层(−6.63‰维也纳标准意味着海水[VSMOW]),它的特点是恒定的温度为23.35°C (Rodrigo-Navarro et al ., 2013)。第二个是δ¹⁸O值从洞穴获得水样样品(CS) (−9.35‰V-SMOW)。

在第一个场景中,假设氧同位素的组成的石灰华的水接近当前活跃的洛尔卡的春天。计算古温度在表2_T1 3°C之间和26.2°C。在第二个场景中,我们假设一个父水δ¹⁸O值类似Carraclaca活跃的春天。因此,计算古温度范围- 7°C之间和14.5°C (表2_T2)大约10°C平均低于先前的范围。这些温度是不现实的,我们认为当前的水化学Carraclaca必须不同,导致该地区石灰华沉积。此外,必须指出地下水化学是未知的和不同的成分可能会发生涉及同位素分馏效应(周和郑,2006年)。

在任何情况下,古温度的值表明氧气签名代表凉爽的气温降水,可能与热上涌和大气水之间的混合。也有可能,因为在一些土耳其石灰华(科乐et al ., 2011;Ozkul et al ., 2013)的损失¹⁶O从水中由于蒸发可以间接提高石灰华的δ¹⁸O值,大大降低温度。

6.3矿物学

方解石是最常见的碳酸盐矿物的研究区,我们可以用XRD分析验证27石灰华的样品(表3)。事实上low-Mg镁方解石,摩尔MgCO为2%₃在大多数的样本,建立了如下(补充图S1)。Low-Mg方解石显示d 104反射在3.04 - -3.02 (Zhang et al ., 2010;2018年法赫德和赛义德;Stanienda Pilecki 2018)。MgCO的摩尔%₃已经计算使用的数据法赫德和赛义德(2018)自从low-Mg方解石与Mg方解石含量与温度的增加(伯顿和沃尔特,1987)。霰石也出现在一些样品但非常少(8%),这主要是与那些有更高的氧和碳浓缩。这些样本包含碎屑矿物(石英、莫斯科、或绿泥石)和石膏变量数量(表3),尽管大多数只包含方解石。

表3

表3。矿物成分的Carraclaca网站根据XRD分析样本。+ +:> 10%。+:5% - -10%。Id:确认。

XRD分析基质岩石样本(L1 16种表4在组成)显示高可变性。虽然他们都有方解石、石英和莫斯科,这些矿物质的百分比为每个样本是非常不同的。岩石碎屑的矿物的数量显示高于上面的碳酸盐分析。是合理的,如果我们认为他们主要碎屑的沉积岩。示例16种主要由石膏和包含10%的莫斯科和白云石的6% (表4)。样本L1和L5大量clinochlore-like绿泥石。不同的是,尽管L1(蓝泥灰土)有大量的石英(65%)、L5(红色集团)也有类似的浓度的石英和方解石,约25% (表4)。

表4

表4。洞穴存款和中新世沉积物的矿物成分Carraclaca网站根据XRD分析。

x射线分析进行的材料从洞穴中提取表明材料截然不同的作品(表4)。样本F1完全针铁矿。示例G1主要由岩盐(87%)。出现的胶体漂浮在水面的来源(样本G2)主要是方解石的总数量有限的石膏。最后,样本G4A对应一个材料,涵盖了洞穴的墙壁上。它有一个中间成分岩盐和针铁矿之间,有很大一部分的方石英(10% - -15%)和钙芒硝(表4)。这些存款是毛细现象,盐盐eflorescences相关特征与不同组成、化学循环相关的解决方案,沉淀水蒸发时开触点在洞穴的墙壁上的气氛。

有许多矿物质在该研究领域形成了分析材料。不过,我们可以确定Carraclaca的存款主要由方解石组成,沉淀在中度到高盐水水媒体。铁oxy-hydroxide矿物质沉积形成小乐队插入结晶方解石石灰华。他们的起源可能与还原铁的零星的发行量(II)丰富的液体来自铁(II)水库(蓝泥灰土),沉淀在接触氧化大气环境。因此,指示alternance上升流流体流经不同材料在不同的深度。

6.4锶同位素比率和锶的内容

此前表示,当流体通过岩石深度时,它是被一个同位素的比率^87年Sr /^86年Sr,反映了岩石的地球化学。一旦液体到达水面和沉淀的形式石灰华,这是印相同的锶同位素组成水了。根据五旬节(2005)值在0.708和0.7125之间,锶同位素比值与石灰岩、蒸发岩和泥灰岩。此外,^87年Sr /^86年Sr值在0.72 - -0.78的范围似乎是相关领导石灰华的变质岩(Spotl et al ., 2002)。

^87年Sr /^86年Sr的比率Carraclaca样本显示很高的可变性,在碳酸材料和其他人(表5;图12)。石灰华的值的范围从0.7056到0.7123,平均约0.7093。根据五旬节(2005),这些值可以显示沉积源(蒸发、石灰岩、泥灰土)。的^87年Sr /^86年Sr值计算出Carraclaca沉积岩也多样化,从0.7057到0.7192 (L1样品中16种表5;图12)。这种多样性沉积物中签名可以解释,反过来,各种碳酸盐所示的数据。Carraclaca的锶同位素比例的石灰华显示泉水通过放射产生的地下室在其上升到表面。考虑到这一点,我们可以研究表明,石灰华来自水,跟着不同的路径在他们提升到地面。因此,较低的石灰华锶同位素比值可能是来源于springs-fed水溶解钙屑灰岩和黄色泥灰土(样本L2和L3)。而碳酸盐与高^87年Sr /^86年Sr值可能更相关的提升路径通过红集团或泥灰土s.l。(样本L4和L5)。的锶同位素比例的高值出现在活跃的水泉(表1;图12)是值得注意的。我们解释这一点,考虑到当前的流体上升通道穿过红集团(样例L5)或通过变质沉积岩在地下室里。

表5

表5。^87年Sr /^86年Sr比率和Sr碳酸盐的内容^87年Sr /^86年Sr比率Carraclaca洞穴存款和中新世沉积物的网站。

变化的数据显示需要一个更详细的研究,以确定在Carraclaca碳酸盐锶的源信号。

关于锶内容(表5),有统计上显著的Sr和δ之间的关系¹³在95%的置信水平(C VPDBp值< 0.05)Carraclaca碳酸盐(补充附录S1;补充图S2)。我们可以观察到的最高浓度发生在氧和锶carbon-enriched样品(947.7毫克/公斤)。这些石灰华的高锶浓度可能与地下水之间的相互作用,它们是派生的,和已故的Tortonian-Messinian蒸发岩(Minissale et al ., 2002)。马龙和贝克(1999)确定一段关系相关的方解石Sr / Ca比率的增加温度的上升从40°C到200°C,白云石形成方解石溶解时特别完善。这个观察同意δ的关系¹³C浓缩液体的温度调节Carraclaca方解石形成的碳酸盐。作者也观察到方解石的Mg摩尔比的增加老虽然不是本文所示,Mg内容Carraclaca存在方解石也显著相关(r = 0.53;p值< 0.05)。

7讨论

7.1网站的构造控制

许多研究已经进行AMF的近期活动的客观描述其sismogenic行为,滑移率、大地震复发时间,最大大小,等。(如。Masana et al ., 2004;Ortuno et al ., 2012;马蒂et al ., 2016;高铁酸盐et al ., 2017;Herrero-Barbero et al ., 2017;Martinez-Diaz et al ., 2018;Rodriguez-Escudero et al ., 2020;Gomez-Novell 2021)。我们的论文旨在研究AMF地震周期之间的关系,时间和空间形态和地球化学的变化Carraclaca碳酸盐来获取额外的古地震信息。

绝大多数的石灰华与活动断裂与正常的走滑断层或外延部门和斜滑断层(Zentmyer et al ., 2008;Ascione et al ., 2013;Ozkul et al ., 2013;Capezzuoli et al ., 2014;Brogi et al ., 2016;Vignaroli et al ., 2016)。在这些情况下,扩展产生的断层活动有利于渗透,创造而钙和carbonate-loaded液体可以上升到表面和沉淀,形成石灰华和石灰华。有更少的研究石灰华与走滑断层的活动(DeFilippis et al ., 2013;Temiz et al ., 2013;Colak et al ., 2015)。这些后来的研究的共同点与transtensive区相关联的石灰华出现的缺点。这是合理的考虑到流体上升到表面必须有足够的空间。有一些例子的地幔流体泄漏到大气中挤压地质设置(Caracausi Sulli, 2019),但这些是不太常见的场景。因此,断层带的结构是一个重要因素。

正如我们已经提到的,AMF是左旋走滑断层与反向组件生成公里尺不对称褶皱形成Sierra de la Tercia范围(图1)(Martinez-Diaz 2002)。引发一个接近垂直的折翼的转换挤压剪切(Alonso-Henar et al ., 2018)。

因此,研究区域代表一个罕见的石灰华系统transpressive区域。的压缩分量应变机制,活跃在Lorca-Totana部分AMF(证实震源机制的5.2 Mw, 2011地震洛尔卡(图1 b)),并没有促进垂直渗透率。此外,根据经典fault-valve模型Sibson (1990),缺点不透水海豹,特别是活跃,尽管是面向不利地摩擦复活。这是正确的除了时间后立即地震破裂时成为液体的高度渗透的途径。根据Sibson (2004)、极端阀门动作涉及大量的液体量与高浸渍(> 60°)反向断层强烈使定位不当。因此,我们认为AMF的地震活动可能开放的深流体压裂系统有利于提升创建石灰华,尽管电影的背景。

7.2热液循环和石灰华的形成

正如我们上面提到的,Carraclaca石灰华出现在连接弹出结构所产生的活动的Lorca-Totana部分AMF的北部分支。这里的缺点有一个transpressive组件创建一个双单斜层影响最近的存款。最近活动断裂之间的空间关系和石灰华沉积的分布表明深公司在我们的研究区域₂暗中的水上升到表面沿着这些活跃的结构。断裂带结构允许的复杂性的存在几个温泉在不同位置(图2)。在Carraclaca,我们发现两种不同的沉积形态(裂脊和级联)和一个沉积构造(minidams)沿着断层痕迹。在这些形态,Carraclaca石灰华出现在四个煤岩类型:水晶壳;细粒度的岩屑;薄筏;和芦苇。不同的石灰华的分布区域样本的研究表明,那些有芦苇和细粒度岩屑煤岩类型都位于远离水源。这些材料的特点是规模较小的方解石晶体大小和高孔隙度(图8,10)。相比之下,石灰华最靠近弹簧是水晶壳和薄筏石灰华,低孔隙度、层状结构和晶体增长(图7,9)。考虑到结构的差异在我们的样品,我们可以区分Carraclaca石灰华和石灰华,Rodriguez-Berriguete之间Alonso-Zarza(2019)和Teboul et al。(2016)。因此,石灰华将水晶和多孔结构存款较少,相关非生物过程和沉积率高,而石灰华微晶质方面,相关的生物进程和丰富的形似植物相,高度多孔,典型沉积率低。

可能的假说来解释Carraclaca石灰华特性将如下:断层水涨运输碳酸盐溶液中的表面。一旦水表通过不同的裂缝出现,它流过斜率导致结晶地壳的石灰华沉积和薄筏煤岩类型的最接近上升流区域。远,层叠式形态、碳酸盐沉淀发生在里德煤岩类型,与植被之间更多的互动。

作为第二阶段,岩崩事件由于地震会产生细粒度的岩屑。震动会导致分手的预先存在的石灰华沉积和积累在一些斜坡地区。的松散碎屑会很快岩化由于水流推动地震,产生细粒度的岩屑石灰华。然而,可能会有其他解释这些石灰华的形成,如抗震山体滑坡被大洪水。

确定的演化和关系Carraclaca石灰华断层活动,每种类型的存款的时代需要。构造活动的最低年龄的关系可以建立在错误的石灰华沉积。此外,它可能近似AMF的古地震事件。为此,带状石灰华将极大的兴趣,因为它是该地区地震活动密切相关,可能造成液体的提升以及骨折引起的地震。情景薄Mn-oxyde钢圈分开不同的方解石晶体尺寸骨料钢圈,也可以代表不同事件的水上升和碳酸盐沉积与地震活动有关。这将是未来重要的详细研究同位素签名和测量细微变化,例如在方解石Sr和Mg内容,在连续碳酸钢圈。如果检测到签名梯度,这将帮助确认存在的动态水混合政权也深有关热液来源的液体蒸发过程,影响¹³C浓缩表面沉淀碳酸盐。

尽管方解石是所有Carraclaca样品中的主要矿物,通常与低Mg内容、霰石也。我们的碳和氧同位素分析的结果支持至少部分的Carraclaca存款deep-derived碳源。然而,这项研究揭示了更多积极的δ值¹³C比平时热生成石灰华,大概是因为有限公司₂脱气下游。此外,值表明形成温度大约20°C。温度是一致的非热能的水沉淀或水冷流到表面。在当前泉水分析,δD和δ¹⁸O值表明大气起源和δ¹³C值表明岩浆的贡献有限₂。然而,它尤其明显的凝灰岩沉积在研究区中找到。这些存款,尽管非常积极的δ¹³C签名(这将表明热液来源),也有高纯度δ¹⁸O值,表明低气温降水。因此,他们应该考虑产热的石灰华从地球化学角度来看。然而,相的性质和性格更适合凝灰岩(这个词Camuera et al ., 2014;De Pinho et al ., 2015)。因此,这群石灰华的特征是一个同位素信号典型的深水沉积环境温度。根据Cappezuoli et al。(2014),这些存款出现在地热区域与活动断裂有关。这些作者建议“travitufa”这个词对于环境温度存款以深循环的水化学特征来区分他们从普通的石灰华。我们的数据完全同意这些作者的方法以来石灰华Carraclaca发现的沉积,在大多数情况下,从水源数十到数百米。

7.3天气的初步模型

基于构造背景和碳氧同位素的结果,我们已经创建了一个模型来解释Carraclaca的石灰华和凝灰岩的形成(图14)。在一些作品(Crossey et al ., 2006;Zentmyer et al ., 2008;Gradzinski et al ., 2014),提出了水文模型解释石灰华沉积由于大气水的混合循环与内生深层水深度较浅,在变量比例。在这些模型中,甚至一个小的贡献从深水可以强烈水的地球化学条件,大幅修改其同位素签名(纽厄尔et al ., 2005;Crossey et al ., 2006;Zentmyer et al ., 2008)。在我们的模型中,大气水泄露在中新世洛尔卡盆地沉积。这些材料是折叠AMF和倾斜,有利于接近垂直的路径和指导水流入深断裂带的一部分。模型假定一些流体必须与中新世下的放射产生的岩石序列。因此,Carraclaca石灰华可以解释为脱气和降水形成的有限公司₂纯度的浓缩铀的热液流体上升到表面通过活动断裂和冷却器表面大气水混合。

图14

图14。示意图天气的水文模型系统,美联储的发展Carraclaca石灰华。内生水上升沿AMF(黑色箭头),与大气水混合渗透到地面(蓝色箭头)。红色箭头指示当前的断层错动。

考虑的结果^87年Sr /^86年Sr比率分析,我们可以推断出液体提升路径产生的断层是复杂的,毫无疑问引发的结构性断层带的复杂性。可能每次构造幕(地震破裂),新的故障路径打开,被密封之后,留下特有的锶同位素沉淀石灰华。

AMF晚中新世以来一直在高纬度transpressive结构(Martinez-Diaz 2002;Alonso-Henar et al ., 2018)。在这种构造背景(主要在高纬度压缩的缺点),密封的渗透率随时间比在张性断层(更高效Sibson 2004)。因此,石灰华系统在压缩或转换挤压政权并不频繁。

大地震与浅断裂沿着这故障部分会产生大的渗透率变化(Sibson 1996;Curewitz Karson, 1997;Giwelli et al ., 2016),但是非常罕见。相反,气候和季节性变化在干旱地区,如研究区,创建更小的影响。后者是更常见的,可能在更大的空间尺度上。这使得Carraclaca石灰华特别有趣的分析石灰华特征和构造运动引起的渗透率变化之间的关系。这将引导我们用这些材料作为“paleoseismometers”能够录制大地震的地表破裂,弥补了经典的“古地震学”的新兴领域。因此,详细的观察到沉积约会事件将是一个有用的工具来描述的地震周期AMF和量化这个故障的再次发生大地震。

8的结论

Carraclaca网站反映的Plio-Quaternary碳酸盐沉积热液作用之间的互动,活跃的构造,和大气水地区中等地震活动的特征。在研究区,石灰华降水发生沿断层形成一个弹出结构相关transpressive AMF的本质,适应大多数单一剪切变形的组件在Lorca-Totana部分。研究了石灰华沉积有不同的沉积环境中,导致两种形态类型;裂脊石灰华和瀑布,以及四个煤岩类型;结晶地壳石灰华,细粒度的石灰华,薄筏石灰华和里德石灰华。不同的活动和结构断层带负责不同类型的形态和岩相Carraclaca中找到。

当前的泉水中发现研究区有深流路径根据其碳,氧,和氘签名,符合的同位素分析Carraclaca石灰华和石灰华。为了解释液体的起源产生碳酸盐,我们提出了一个模型的大气水混合与内源性CO₂丰富的液体。由此产生的流量使用Alhama德穆尔西亚的结构断层作为表面的途径。的^87年Sr /^86年Sr比率获得必要的石灰华显示地下水之间的交互,中新世盆地沉积物,和地下室的放射产生的岩石,如Alpujarride的单位。

AMF的transpressive政权不适宜发展的石灰华沉积以来这个故障有更高的渗透密封。即便如此,我们建立了Carraclaca存款与断层活动有关。使Carraclaca石灰华特别有趣分析石灰华之间的关系特征和构造运动引起的瞬变渗透率的变化。

石灰华协会的活动主要在东部构造结构Betic rangeis极大的兴趣的地震灾害评估和证明存款的进一步探索研究的年龄和古地震记录。

数据可用性声明

最初的贡献提出了研究中都包含在这篇文章/补充材料,进一步的调查可以针对相应的作者。

作者的贡献

CC和JM构思研究领域进行映射,把样本。小和AG)进行化学分析。CC写了初稿的手稿。所有作者讨论结果和导致了最终版本的手稿,包括图完成。

资金

这项研究由Secretaria de Estado de Investigacion Desarrollo e Investigacion (MINECO)项目QUAKESTEP (# 2017 - 83931 - c3 - 1 - p)和马德里自治大学Fundacion (FUAM) -447820036 - (L) Arcilla对位el控制medioambiental研究线。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

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引用

Alonso-Henar, J。,埃雷罗巴贝罗,P。,Martinez-Diaz, J·J。,Álvarez-Gómez, J. A., Canora Catalán, C., and Ínsua Arévalo, J. M. (2018). “Tasas de acortamiento locales en el afloramiento de los Baños de Carraclaca. Segmento Lorca-Totana de la Falla de Alhama de Murcia,” inTercera团聚iberica尤其法拉activa y paleosismologia。编辑c . Canora f·马丁,e . Masana r·佩雷斯和m . Ortuno (阿利坎特(西班牙),95 - 98。

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