Aquesta tesi doctoral tracta sobre el registre d'ammonits de l'Aptià inferior de la península Ibèrica (Conca del Maestrat, Domini Prebètic, Conca de Salou-Garraf, Conca Basco-Cantàbrica i Conca d'Organyà) on es proposen cinc biozonacions regionals per cada zona d'estudi que són sintetitzades en una global per l'Aptià inferior de la península Ibèrica. La biozonació global es contrasta amb la biozonació d'ammonits mediterrània estàndard per a aquest període de temps, l'Aptià inferior. La biozonació proposta per a l'Aptià inferior de la península Ibèrica, proposada en aquesta tesi doctoral, és més precisa que l'estàndard estant constituïda pel mateix nombre de zones (Deshayesites oglanlensis, Deshayesites forbesi, Deshayesites deshayesi i Dufrenoyia furcata) i cinc subzones (Deshayesites luppovi, Roloboceras hambrovi, Deshayesites grandis, Dufrenoyia furcata i Dufrenoyia dufrenoyi) a diferència de l'estàndard que únicament té una subzona (Deshayesites grandis).Es concreta l'edat de les formacions Margues del Forcall i Villarroya de los Pinares de la Conca del Maestrat i es precisa substancialment el coneixement cronostratigràfic anterior a la present tesi. A la Conca de Salou-Garraf es millora la cronostratigrafia de les unitats Margues de Vallcarca i Calcàries del Farreny. Pel que fa a la Conca Basco-Cantàbrica, es concreten les edats de les formacions Errenaga i Patrocinio. Finalment a la Conca d'Organyà es precisa l'edat de la Formació Margues de Cabó.Per primera vegada s'ha caracteritzat el Esdeveniment anòxic oceànic 1a (OAE 1a) a la Conca del Maestrat mitjançant el registre d'isòtops estables de carboni 13 (δ13C). S'ha calibrat l'edat de l'OAE 1a amb ammonits, a la Conca del Maestrat, el Domini Prebètic i la Conca Basco-Cantàbrica, atribuint-lo a la part mitjana-alta de la biozona Deshayesites forbesi. A la Conca del Maestrat i el Domini Prebètic s'ha realitzat un acurat calibratge biostratigràfic d'aquest registre isotòpic de l'Aptià inferior. Com a fet destacable, en el Domini Prebètic s'ha caracteritzat una petita però notable excursió, cap a valors menors, en la base de la biozona Dufrenoyia furcata que es pot reconèixer també en algunes seccions franceses de l'Aptià inferior (Plataforma Provençal i a la Conca Vocontiana). / This thesis is about the lower Aptian ammonite record of the Iberian Peninsula (Maestrat Basin, Prebetic Domain, Salou-Garraf Basin, Basque-Cantabrian Basin and Organyà Basin). The author propose a five regional biozones for each study area that are synthesized into a global one. The global biozonation contrasts with the Mediterranean standard ammonite biozonation for this period of time, the lower Aptian. The proposal biozonation for the lower Aptian of the Iberian Peninsula is more accurate than the standard being established by the same number of zones (Deshayesites oglanlensis, Deshayesites forbesi, Deshayesites deshayesi and Dufrenoyia furcata) and five subzones (Deshayesites luppovi, Roloboceras hambrovi, Deshayesites grandis, Dufrenoyia furcata and Dufrenoyia dufrenoyi) unlike the standard is only one subzone (Deshayesites grandis). This thesis has clarified the age of the formations Margas del Forcall and Villarroya de los Pinares of the Maestrat Basin. In Salou-Garraf Basin improving chronostratigraphic knowledge of the units Margas de Vallcarca and Calcàries del Farreny. In addition the Basque-Cantabrian Basin the ages of the Formations Errenaga and Patrocinio have been precise. Finally, in Organyà Basin, specifying the age of the Cabó and Prada formations. For the first time we characterized the Oceanic Anoxic Event 1a (OAE 1a) in the Maestrat Basin by means the record of the stable isotopes of carbon 13 (δ13C). The age of OAE 1a are calibrated with ammonites in Maestrat Basin, Prebetic Domain and Basque-Cantabrian Basin, in the upper middle part of the Deshayesites forbesi zone. I also precise the biostratigraphic calibration of this isotopic record of the lower Aptian with ammonite biozonation in Maestrat Basin and Prebetic Domain. In addition a remarkable fact, in Prebetic Domain has been marked a small but conspicuous excursion, toward lower values, at the base of the Dufrenoyia furcata zone can be recognized also in some French sections of the lower Aptian.

In this PhD Thesis I present a new interpretation of: 1) active structures implicating old oceanic lithosphere; 2) the nature of the basement; and 3) the distribution of the basement domains and the geodynamic reconstruction of the SW Iberian margin, a region that hosts the slow convergent boundary between the African and Eurasian plates. This interpretation is based on new geophysical data acquired, processed and modeled in the framework of this PhD work. The main findings of my study are the following ones: 1) Recently acquired high-resolution multichannel seismic profiles together with bathymetric and sub-bottom profiler data (SWIM 2006 survey) from the external part of the Gulf of Cadiz (Eurasia-Africa plate boundary) reveal active deformation involving old (Mesozoic) oceanic lithosphere [Martínez-Loriente et al., 2013]. This dataset shows active strike-slip occurring along the prominent lineaments North and South, imaging seafloor displacements and active faulting to depths of at least 10 km and of a minimum length of 150 km [Bartolome et al., 2012]. Seismic moment tensors show predominantly WNW–ESE right-lateral strike-slip motion [Geissler et al., 2010]. Estimates of earthquake source depths close to the fault planes indicate upper mantle (i.e., depths of 40–60 km) seismogenesis [Stich et al., 2010, Bartolomé et al., 2012], implying the presence of old, thick, and brittle lithosphere. Moreover, the SWIM 2006 dataset also reveals E-W trending dextral strike-slip faults showing surface deformation of flowerlike structures, which predominate in the Horseshoe Abyssal Plain. In contrast, NE-SW trending compressive structures prevail in the Coral Patch Ridge and in the Seine Hills [Martínez-Loriente et al., 2013]. Although the Coral Patch Ridge region is characterized by subdued seismic activity, the area is not free from seismic hazard. Most of the newly mapped faults correspond to active blind thrusts and strike-slip faults that are able to generate large magnitude earthquakes (Mw 7.2 to 8.4) [Martínez-Loriente et al., 2013]. 2) Combined seismic and gravity modeling along NEAREST profile P1 acquired in the external part of the SW Iberian margin, reveals the presence of a serpentinized peridotite basement flooring the Gorringe Bank and adjacent sectors of the Tagus and Horseshoe abyssal plains [Sallarès et al., 2013]. These three domains would be part of a wide ultramafic rock band [Sallarès et al., 2013], similar to the Zone of Exhumed Continental Mantle off Western Iberia [Pinheiro et al., 1992; Dean et al., 2000]. Furthermore, the basement velocity structure of the southeastern part of the profile (i.e., the Coral Patch Ridge and Seine Abyssal Plain) indicates the presence of a highly heterogeneous, thin oceanic crust (4-6 km-thick), similar to that described in slow/ultraslow spreading centers, with local high-velocity anomalies possibly representing serpentinite intrusions [Martínez-Loriente et al., submitted]. 3) The integration of the results from NEAREST profiles P1 and P2 that runs across the central Gulf of Cadiz [Sallarès et al., 2011], and previously existing data reveals the presence of three main oceanic domains offshore SW Iberia [Martínez-Loriente et al., submitted]: (a) the Seine Abyssal Plain domain, made of oceanic crust that would be generated during the first slow (~8 mm/yr) stages of seafloor spreading of the northeastern segment of the Central Atlantic (i.e. 190 Ma – 180 Ma) [Martínez-Loriente et al., submitted]; (b) the Gulf of Cadiz domain, constituted of oceanic crust generated in the Alpine-Tethys spreading system between Iberia and Africa, which was coeval with the formation of the Seine Abyssal Plain domain and lasted up to the North Atlantic continental break-up (Late Jurassic) [Sallarès et al., 2011]; and (c) the Gorringe Bank domain, made of exhumed mantle rocks that was probably generated during the earliest phase of the North Atlantic opening that followed the continental crust breakup (Early Cretaceous) [Sallarès et al., 2013]. During the Miocene, the NW–SE trending Eurasia–Africa convergence resulted in thrusting of the southeastern segment of the exhumed serpentinite band over the northwestern one, forming the Gorringe Bank [Sallarès et al., 2013]. These models indicate that the Seine Abyssal Plain and Gulf of Cadiz domains are separated by the Lineament South strike-slip system, whereas the Gulf of Cadiz and Gorringe Bank domains are bounded by a deep thrust fault system located at the center of the Horseshoe Abyssal Plain, which we refer to as the Horseshoe Abyssal plain Thrust [Martínez-Loriente et al., submitted]. These new findings are relevant for geohazard assessment in the region. On one hand, the presence of active deformation has been demonstrated in the external part of the Gulf of Cadiz, involving structures considered inactive [e.g. Zitellini et al., 2009] until the present work. On the other hand, the knowledge of the nature of the SW Iberian margin basement may provide valuable information into the process of seismogenesis, such as earthquake nucleation and velocity propagation. Both aspects will help to refine regional seismic and tsunami hazard assessment models. / El Margen SO de Iberia es una zona de gran interés dónde han tenido lugar grandes terremotos y tsunamis, como el de Lisboa de 1755 (Mw 8.5) o el de Horseshoe de 1969 (Mw 8.0). La convergencia NO-SE entre las placas de África y Eurasia controla la actividad sísmica de moderada magnitud que caracteriza la región. Datos de sísmica de reflexión multicanal adquiridos recientemente, junto con datos batimétricos y perfiles de alta resolución (campaña SWIM 2006; IP: Eulàlia Gràcia) de la parte externa del Golfo de Cádiz (límite de placas Eurasia- África), revelan deformación activa involucrando litosfera oceánica antigua (Mesozoico). Estos conjuntos de datos muestran deformación en dirección a lo largo de dos lineaciones prominentes (la Lineación Norte y la Lineación Sur), se observan desplazamientos del fondo marino y fallamiento activo a profundidades de 10 km y con una longitud mínima de 150 km [Bartolomé et al., 2012]. Además los datos de SWIM revelan fallas de strike-slip orientadas E-W mostrando deformación en superficie en forma de estructuras en flor. También se observan estructuras compresivas de dirección NE-SO en la zona del Coral Patch Ridge y de las Seine Hills [Martínez-Loriente et al., 2013]. Pese a que la región se caracteriza por una sismicidad muy débil, los datos demuestran que hay deformación activa. Muchas de las nuevas estructuras cartografiadas corresponden a cabalgamientos ciegos y estructuras en dirección que son capaces de generar grandes terremotos (Mw 7.2 ¿ 8.4) y consecuentes tsunamis [Martínez-Loriente et al., 2013]. Los modelos de tomografía y gravimetría a lo largo del perfil NEAREST P1 adquirido en la parte externa del Margen SO de Iberia, revelan la presencia de peridotita serpentinizada en el basamento del Gorringe Bank y los sectores adyacentes de las llanuras abisales de Tagus y Horseshoe [Sallarès et al., 2013]. Estos tres dominios formarían parte de una banda de rocas ultramáficas, la cual se habría generado probablemente durante la primera fase de la abertura del Atlántico Norte (Cretácico Inferior) [Sallarès et al., 2013]. La estructura de velocidad en la parte sur del perfil, indica la presencia de una corteza oceánica delgada y muy heterogénea, similar a la descrita en zonas de generación de corteza lenta o muy lenta [Martínez-Loriente et al., submitted]. Esta corteza oceánica delgada se habría formado durante la primera fase lenta (8 mm/año) de generación de corteza en el segmento NE del Atlántico Central (190-180 Ma) [Martínez-Lorietne et al., submitted]. La integración de los resultados de los perfiles NEAREST P1 y P2 [Sallarès et al., 2011], junto con datos previamente publicados, revelan la presencia de 3 dominios oceánicos en el Margen SO de Iberia: (1) El dominio de la Llanura abisal del Seine, generada durante los primeros episodios de generación de corteza oceánica del segmento NE del Atlántico Central; (2) el dominio del Golfo de Cádiz, compuesto por corteza oceánica generada en el sistema de expansión Alpino-Tethys entre Iberia y África, el cual es sincrónico con la formación del dominio anterior; (3) el dominio del Gorringe Bank, compuesto por rocas del manto exhumadas, formadas durante las primeras fases de la abertura del Atlántico Norte. Estos modelos indican que la Llanura abisal del Seine y el Golfo de Cádiz están separadas por la Lineación Sur, mientras que el Golfo de Cádiz y el Gorringe Bank están separados por un sistema de falla profunda localizado en el centro de la llanura de Horseshoe, al cual nos referimos como el cabalgamiento de la llanura abisal de Horseshoe [Martínez-Loriente et al., submitted]. Estos nuevos descubrimientos son relevantes para los estudios de peligrosidad sísmica en la región. Por un lado, la presencia de deformación activa ha sido demostrada en la parte externa del Golfo de Cádiz, involucrando estructuras consideradas hasta el momento como inactivas [Zitellini et al., 2009]. Por el otro lado, el conocimiento de la naturaleza del basamento en el Margen SO de Iberia puede proporcionar información muy valiosa en el proceso de sismogénesi, como la nucleación de terremotos y la velocidad de propagación. Ambos aspectos pueden ayudar a refinar los modelos de evaluación del riesgo sísmico y de tsunamis.

Wind observations are essential for determining the atmospheric flow. In particular, sea-surface wind observations are very useful for many meteorological and oceanographic applications. In this respect, most of the satellite remote-sensing radar systems can provide sea-surface wind information. This thesis reviews the current wind retrieval procedures for such systems, identifies the most significant unresolved problems, and proposes new methods to overcome such problems.In order to invert the geophysical model function (GMF), which relates the radar backscatter measurement with the wind speed and direction (unknowns), two independent measurements over the same scene (wind cell) are at least needed. The degree of independence of such measurements is given by the azimuth (view) angle separation among them. This thesis is focused on improving the wind retrieval for determined systems (two or more measurements) with poor azimuth diversity and for underdetermined systems (one single measurement). For such purpose, observations from two different radar systems, i.e., SeaWinds and SAR (Synthetic Aperture Radar), are used.The wind retrieval methods proposed in this book for determined (Multiple Solution Scheme, denoted MSS) and underdetermined (SAR Wind Retrieval Algorithm, denoted SWRA) systems are based on Bayesian methodology, that is, on maximizing the probability of obtaining the "true" wind given the radar measurements and the a priori wind information (often provided by numerical weather prediction models), assuming that all wind information sources contain errors. In contrast with the standard procedure for determined systems, the MSS fully uses the information obtained from inversion, which turns out to positively impact the wind retrieval when poor azimuth diversity. On the other hand, in contrast with the various algorithms used nowadays to resolve the wind vector for underdetermined systems, the SWRA assumes not only that the system can not be solved without additional information (underdetermination assumption) but also that both the algorithms and the additional information (which are combined to retrieved the wind vector) contain errors and these should be well characterized. The MSS and the SWRA give promising results, improving the wind retrieval quality as compared to the methods used up to now.Finally, a generic quality control is proposed for determined systems. In general, high-quality retrieved wind fields can be obtained from scatterometer (determined systems) measurements. However, geophysical conditions other than wind (e.g., rain, confused sea state or sea ice) can distort the radar signal and, in turn, substantially decrease the wind retrieval quality. The quality control method uses the inversion residual (which is sensitive to inconsistencies between observations and the geophysical model function that are mainly produced when conditions other than wind dominate the radar backscatter signal) to detect and reject the poor-quality retrievals. The method gives good results, minimizing the rejection of good-quality data and maximizing the rejection of poor-quality data, including rain contamination.

El objetivo principal de la tesis es el estudio de las lluvias extremas en Catalunya, de su organización espacial y temporal poniendo de manifiesto la contribución de las diferentes escalas meteorológicas a la génesis del episodio de precipitación, y la obtención de la distribución espacial de dichas lluvias extremas sobre el territorio de Catalunya mediante el uso de técnicas objetivas de análisis.Se ha analizado la relación entre las intensidades máximas de precipitación registradas en Barcelona en el período 1927 - 2001, su duración y su frecuencia, obteniéndose una revisión de las curvas de Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF) para Barcelona, de gran interés hidrológico, y su ecuación generalizada.Se han caracterizado los episodios de lluvia extraordinariamente intensa registrados por el pluviógrafo Jardí del Observatori Fabra de Barcelona entre 1927 y 1992, y los registrados entre 1994 y 2001 por la red pluviométrica urbana que la empresa CLABSA mantiene en dicha localidad, obteniéndose su clasificación objetiva en función de la escala meteorológica a la que pertenecen. También se ha propuesto y calculado un índice de intensidad de lluvia de gran utilidad como indicador de la severidad y complejidad de los episodios lluviosos.Se ha aplicado un método objetivo de análisis para obtener la distribución espacial de las lluvias diarias máximas en Catalunya, con períodos de retorno entre 2 y 500 años, con una resolución de 1 km x 1 km.Se ha calculado la precipitación máxima probable (PMP) en 24 horas y su distribución espacial en Catalunya, con resolución de 1 km x 1 km, mediante su estimación estadística y técnicas objetivas de análisis espacial, así como la PMP para duraciones más cortas en la ciudad de Barcelona.PALABRAS CLAVE: Intensidades máximas de precipitación, lluvia extrema, curvas IDF, escalas meteorológicas, precipitación diaria máxima, distribuciones de extremos, distribución espacial de lluvia, análisis objetivo, precipitación máxima probable. / The main objective of this thesis is the study of the extreme rainfall in Catalonia, its spatial and time organization showing the contribution of the different meteorological scales to the rain precipitation process, and to obtain the extreme rainfall spatial distribution over the Catalonian territory using objective analysis techniques. Relationship between the maximum rain intensities registered in Barcelona in the period 1927 - 2001, their duration and their frequency has been analyzed. A revision of the Intensity-Duration-Frequency (IDF) curves for Barcelona and their generalized equation have been obtained. The extraordinarily intense rainfall events registered by a Jardí gauge located in the Fabra Observatory of Barcelona between 1927 and 1992, and those registered between 1994 and 2001 by the urban pluviometric network supported by CLABSA in this city, have been characterized and objectively classified according to their meteorological scale. A rain intensity index reflecting the contribution to the origin of the rainfall events of local, mid and synoptic scale processes has been proposed and calculated. This index is very useful in order to objectively ponder the extreme and severe behaviors of the rainfall events in our zone. An objective analysis method has been applied to obtain the spatial distribution of the maximum daily rainfall in Catalonia, with return periods between 2 and 500 years and a resolution of 1 km x 1 km. The probable maximum precipitation (PMP) in 24 hours and its spatial distribution over Catalonia, with a resolution 1 km x 1 km, have been calculated using its statistical estimation method and objective spatial analysis techniques. The PMP in Barcelona for lower durations has been estimated also.KEY WORDS: Maximum rainfall rate, extreme rainfall, IDF curves, meteorological scales, maximum daily precipitation, extreme distributions, spatial rainfall distribution, objective analysis, probable maximum precipitation.

The geological history of the north-Iberian margin and the eastern sector of the Bay of Biscay suggest that these areas are ideal places to study and characterize the tectonic evolution and the geodynamic mechanisms governing the opening of the Atlantic Rift. This fact can be seen very well since several evolutionary stages have been preserved within the rifting system along the North-Iberian Margin. Similarly, the study of these lateral variations also reveals how they conditioned the subsequent development of the Pyrenean orogen. At a more specific level, the Bay of Biscay appears as a good place to understand how the processes of mantle exhumation and subsequent mantle accretion occurred in the Atlantic Ocean, as well as to understand the role played by the resulting structures during the growth of the Pyrenean orogen. Furthermore, in its eastern sector, the Bay of Biscay allows the observation of the Mesozoic Parentis Basin slightly deformed by the Pyrenean compression. The study of this basin provides a first approach to understand how the Mesozoic basins were currently involved in the Pyrenean building previously to the Pyrenean compression (eg. Organyà Basin, Aulet Basin, etc…). These basins include highly deformed evaporitic materials from the Upper Triassic (Keuper facies) whose role during both the Mesozoic extension and the Cenozoic compression have been poorly studied. In this context, this thesis initially intended to elucidate how changes in the configuration of the crustal structure at the end of the Bay of Biscay opening have been able to control the change on structural style that took place from the Pyreness s.s. to the Cantabrian Pyrenees, to better understand the processes that governed the evolution of the Pyrenees. Second, at a smaller scale, this thesis aims to know which was the general structure of the Mesozoic intracontinental basins developed during the opening of the Bay of Biscay and which was its initial response during the Pyrenean compression. To achieve this goal we have analyzed several deep seismic surveys (ESCIN, ECORS and MARCONI) and the seismic data of the Parentis Basin. Apparently, the Mesozoic structure of this basin was slightly modified by the Pyrenean compression. In such asymmetric basin, salt tectonics has an important development and both its general structure and the salt structures have been poorly studied by the scientific community. In this sense, this thesis seeks to fill this gap pointing out the crustal fault structure of the Parentis Basin and establishing the style and the evolution of salt structures preserved in the basin. 1) Understanding the role played by the presence of a pre- or syn-kinematic salt level in the geometry and evolution of a thick-skinned extensional basin. 2) Determining the role played by the geometry of the main basin boundary faults in the formation of salt structures in its hangingwall during extension. 3) Investigating how salt structures developed during an extensional stage evolved with a subsequent contractional deformational stage which applied different degrees of shortening. The main results of the present thesis can be grouped into three action lines: 1) the characterization of structural variations along the Bay of Biscay-Pyrenean Rift System and its influence in the Pyrenean orogen development; 2) the definition of the Parentis Basin structure, in particular its western parts that were practically unknown; and 3) the analysis of the role played by the Upper Triassic pre-rift salt during both the extensional opening of the Bay of Biscay (specifically in the Parentis Basin) and the subsequent contractional development of the Pyrenean orogen. / Aquesta tesi pretén aclarir com els canvis en la configuració de l’estructura cortical al final de l’obertura del Golf de Biscaia van controlar els canvis en l’estil estructural que tenen lloc des dels Pirineus en sentit estricte fins als Pirineus Cantàbrics per tal d’entendre millor els processos que van governar l’evolució d’aquest orogen. A més, i a una escala més petita, intenta conèixer quina era l’estructura general de les conques intracontinentals mesozoiques que es van desenvolupar durant l’obertura del Golf de Biscaia i quina va ser la seva resposta inicial durant la compressió pirinenca. Per tal d’assolir aquests objectius s’han analitzat diverses campanyes de sísmica profunda (ESCIN, ECORS i MARCONI) així com de sísmica petroliera disponible a la Conca de Parentis. També s’han realitzat diversos models analògics per tal de recolzar les interpretacions realitzades. L’estructura mesozoica de la Conca de Parentis va ser lleument modificada per la compressió pirinenca. Cal remarcar que la tectònica salina va tenir un paper molt important en el desenvolupament d’aquesta conca. D’altra banda, tant la seva estructura general com les estructures salines no havien estat objecte d’estudi per la comunitat científica fins a la realització d’aquesta tesi. En aquest sentit doncs, aquesta tesi omple aquest buit posant especial interès en les estructures corticals que controlen el seu desenvolupament i estableix l’estil i l’evolució de les estructures salines preservades en ella. Els resultats principals de la tesi es poden agrupar en tres línies principals: 1) la caracterització de les variacions estructurals al llarg del sistema de rift Golf de Biscaia - Pirineus i la seva influencia en el desenvolupament de l’orogen pirinenc; 2) la definició de l’estructura de la Conca de Parentis i en particular del seu sector occidental; i 3) l’anàlisi del paper que va jugar la salt pre-rift del Triàsic Superior tant durant l’obertura del Golf de Biscaia (especialment a la Conca de Parentis), com durant el desenvolupament contractiu de l’orogen pirinenc.

DE LA TESIS:El tema central de la presente memoria es la utilización del análisis químico en serie de elementos trazas en muestras de roca para delimitar las áreas de repartición y el estudio de las relaciones entre los distintos elementos en vistas a su aplicación en la prospección minera. Para ello se ha procedido a la recogida de muestras en el Macizo del Montseny, siguiendo la línea de investigación iniciada en su momento por mi compañero Manuel Viladevall con su estudio sobre la petrología y geología estructural del sector nororiental y la geoquímica de los granitoides del mismo macizo. La existencia de indicios minerales dispersos y de antiguas labores mineras ofrecían el aliciente de poder efectuar el estudio desde una doble perspectiva: prospección de nuevas zonas anómalas y retrospección de las anomalías producidas por indicios y mineralizaciones ya conocidas. También se ha abordado la problemática de los materiales políticos Cambro-ordovícicos que integran casi las tres cuartas partes del Montseny, en un intento de establecer las variaciones químicas de la serie que nos permitan una interpretación de su litología. Para la consecución de los objetivos propuestos ha sido necesaria la recogida de casi quinientas muestras a partir de una malla irregular, dadas las condiciones del terreno, que nos permitiesen cubrir suficientemente el área de estudio. También ha requerido nuestra atención la puesta a punto de las diversas técnicas analíticas, especialmente el análisis de mercurio debido a los extraordinariamente bajos contenidos de este elemento en las rocas. La realización de los correspondientes análisis, tanto de elementos mayores como de trazas, nos ha proporcionado un conjunto de datos para cuya interpretación ha sido necesaria la utilización de diversos procedimientos de representación automática y de análisis estadístico mediante ordenador.

During the Cenozoic the western Mediterranean area underwent a complex geodynamic evolution driven by the interaction between the African and Eurasian plates. The Corsica- Sardinia microplate played a central role in this evolution, which was recorded by its tectonic evolution and volcanism. During Oligo-Miocene the roll-back of the NW-wards subducting ,Apulian subduction zone caused the Corsica-Sardinia microplate to detach, drift and rotate from the European continental margin to its present position, opening the Liguro-Provençal Basin and generating abundant subduction-related calc-alkaline orogenic volcanism. After a 6 Ma-long pause in retreat, subsequent evolution of the roll-back since Pliocene left Sardinia in its current position as the trench retreated SE-ward opening the southern Tyrrhenian basin. Extensional tectonics related to this opening produced in Sardinia the generation of abundant anorogenic alkaline volcanism. In the Sulcis area, in SW Sardinia, a special volcanic suite was produced which began sharing the same calc-alkaline characteristics as the rest of the subduction-related volcanism throughout Sardinia, forming an andesitic lava domes and flows piling, but that later migrated to different compositions, mildly alkaline, including the rarely occurring peralkaline volcanism, which formed a mainly rhyolitic ignimbritic succession. In spite of the marked differences of the Sulcis magmatism, this special volcanic suite was considered to be only one more manifestation of the widespread subduction-generated orogenic volcanism of Sardinia. The present work has, at least partially, solved this situation. A thorough and detailed study of the Sulcis Oligo-Miocene volcanic suite has been carried out in this study involving the revision of the available data on volcanostratigraphy and cartography and the characterization of the geochemistry, petrography and mineral chemistry of the several units present in this suite, which has allowed us to obtain significant information on the petrogenesis of this suite and its geodynamic significance. As a result of the field and laboratory work all units have been characterised from the volcanostratigraphic, petrographic and geochemical point of view. A methodology for unit recognition based on whole rock geochemistry has been developed, which has been a fundamental tool for solving volcanostratigraphic and mapping doubts during the development of this work, and remains a powerful tool for future studies. The study of the whole rock geochemistry data has allowed us to obtain significant information on the generation of the magmas that formed the Sulcis volcanic suite and its geodynamic significance, and combination with petrographic observations has provided valuable information on the evolution of these magmas from its formation to its eruption. Isotope and trace element data have revealed the structure of the mantle beneath Sardinia, which is diffusely stratified with an upper part with an EMI signature and a lower more EARlike region, both of them having an OIB mantle source-like composition. Subduction during Oligo-Miocene released into the mantle wedge hydrous fluids and partial melts carrying sediment and MORB isotope and trace element compositions, which metasomatised this mantle, introducing mostly into the more EAR-like mantle a subduction signature. The Oligo-Miocene orogenic magmas in Sardinia, including the andesitic lower sequence in the Sulcis, were produced in the subduction-modified more EAR-like mantle portion by lowering of the melting temperature due to the input of subduction fluids. Magmas from the ignimbritic sequence in the Sulcis, though, are considered to represent a transition from orogenic to anorogenic magmatism. It is suggested that the transition was due to a change in the melting mechanism from fluid- to extension-controlled, related to the cessation in the subduction influence below the Sulcis. The mechanism proposed to explain the contemporaneous occurrence of both orogenic and anorogenic magmatisms in Sardinia during the emplacement of the Sulcis ignimbritic suite is the formation of a slab break-off which started south of Sardinia and progressed northward opening a slab window. The ignimbritic sequence in the Sulcis was formed by the arrival and differentiation of several magma batches with slightly different initial compositions, apparently at least one for each unit except for Lenzu and Seruci units, which formed by evolution of the magma that generated the immediately preceding units. Magma differentiation was dominated by crystal fractionation processes, which produced similar evolutionary trends, assimilation having a very small effect only appreciable in Pb isotopes. / Durant l’Oligo-Miocè el funcionament en roll-back de la subducció sota el marge continental europeu de l’oest Mediterrani va provocar el desenganxament de la microplaca Sard-Corsa d’aquest marge i la seva migració primer amb una translació cap al SE i posteriorment amb una rotació en sentit antihorari fins a assolir la seva posició actual. Associada a aquest desplaçament es va produir l’obertura de la conca Liguro-Provençal en posició de back-arc. Com a resultat de la subducció es va produir abundant magmatisme calco-alcalí d’afinitat orogènica a l’illa de Sardenya. A la zona del Sulcis, al SW de Sardenya, el magmatisme va compartir inicialment les mateixes característiques que la resta del magmatisme sard, formant un apilament de doms i colades làviques de composicions andesítiques. Però cap als estadis finals del cicle magmàtic, els magmes generats van migrar de composició, donant lloc a un apilament d’unitats ignimbrítiques amb composicions majoritàriament riolítiques de transicionals a lleugerament alcalines. Malgrat la marcada diferència composicional entre la seqüència ignimbrítica del Sulcis i la resta del magmatisme Oligo-Miocè sard, aquesta va ser considerada com un exemple més d’aquest magmatisme. Per resoldre en part aquesta situació s’ha realitzat aquesta tesi. En aquest estudi s’ha revisat la seqüència vulcanoestratigràfica descrita així com les cartografies existents per tal de realitzar un mostreig sistemàtic de la seqüència ignimbrítica. L’estudi de les mostres recollides ha permès caracteritzar totes les unitats que formen la seqüència des del punt de vista de petrogràfic i geoquímic. Les dades obtingudes han permès desenvolupar una metodologia per al reconeixement de les unitats ignimbrítiques en base a la geoquímica de roca total, així com abordar l’estudi de la petrogènesi d’aquesta associació magmàtica. S’ha obtingut informació sobre l’àrea font dels magmes, que ha pogut ser caracteritzada, sobre els mecanismes de formació dels magmes estudiats i el seu significat geodinàmic, i sobre els processos que van controlar l’evolució dels magmes des de la seva formació fins a la seva expulsió en superfície en forma de materials volcànics.

L'objectiu de la tesi ha estat l'estudi del Ploicè marí de Catalunya i el Sud de França, caracterizant el seu contingut icnològic. Això ha permès la definición de diverses icnofàbriques a partir de les quals s'han pogut extreure conclusiones paleo-ambientals de cadascuna de les conques estudiades i comparar-les entre elles. Les conques pliocenes catalanes i del Sud de França són ben conegudes mercès als nombrosos treballs publicats en els darrers vint anys per paleontòlegs i geòlegs especialment de les Universitats de Barcelona i Montpeller. Aquestes conques són relativamente petites i es troben aïllades entre si. Foren formades per l'inundació durant en Zancliense (Ploicè inferior) de valls fluvials profundament excavats durant la crisi mesiniana (Miocè superior) que va afectar la Mediterrània. Totes aquestes conques poden ser considerades com a marines marginals, encara que els dispositius sedimentris, la batimetria i altres condicions ambientals foren variables. La transgressió zancliense va quedar registrada a totes les conques de manera molt semblant per a una superfície extensiva de bioerosió i incrustación. Des d'un punt de vista icnològic, "Gastrochaenolites", una perforación de bivalve, i Entobia, produïda per esponjes, són els taxons més freqüents. Posen de relleu el carácter litoral de la transgressió, confirmat també per la fauna associada. El registre de la transgressió es restringeix a aquesta superfície, excepta en la conca del Baix Ebre on apareixen altres dipòsits transgressius.Pel que fa als processos biogènics associats als sediments que omplen les conques, s'han reconegut fins a un total de 41 icnoespècies (estructures de bioturbació i bioerosió). Entre les estructures de bioturbació dominen aquelles que corresponen a l'activitat d'organismes sedimentívors i dentritívors i en menor mesura les estructures d'habitació. Aquest tipus d'associació és coherente amb ambients marginals, molt rics en matèria orgànica utilitzable i de petita fondària. S'han pogut caracteritzar diverses icnofàbriques amb determinats patrons recurrents. Els dipòsits sorrencs allotjen icnofàbriques amb diversitats baixes I sota index de bioturbació com a resultat de l'alta energia deposicional que inhibeix l'instal.lació d'una comunitat endobentònica complexa i destrueix una part de les estructures biogèniques produïdes. Els dipòsits més argilosos o lutític-sorrencs allotjen diversos tipus de icnofàbriques. Les icnofàbriques amb un índex de bioturbació alta i una diversitat molt baixa (quasi monoespecífica) corresponen a mitjans molt restringits, salobres i somers on només algun sedimentívor oportunista va poder proliferar amb èxit. A les unitats alternants lutític-sorrenques del Baix Ebre i el Baix Llobregat, la diversitat és moderada però l'índex de bioturbació és baix o moderat. Aquestes unitats corresponen a dipòsits somers, amb una alta taxa de sedimentación desfavorables a una bioturbació total del sediment. Una de les osbervacions més interessants és que les icnofàbriques descrites en la conca de Var, mostren índex de bioturbació i/o diversitats icnològiques més grans que fàcies equivalents a altes conques. Aquest fet confirma el seu carácter més profund que ja s'havia fet palès per diversos autors. L'estudi dels icnofòssils i les icnofàbriques en el Pliocè marí de la Mediterrània nord-occidental ha aportat nombroses dades al coneixement dels seus paleo-ambients (salinitat, batimetria, sedimentación, etc.) La variabilitat pròpia dels mitjans marins marginals (controlada per factors molt locals com són el relleu, la posició geogràfica, etc.) provoca una variación important entre els continguts icnológics de les diverses conques, però malgrat això es poden observar alguns trets comuns, com ara el domini d'estructures de sedimentívors i detritívors o la freqüència d'aparicions oportunístiques d'algunes traces. / The ichnology of the marine Pliocene sediments in the North-western margin of the Mediterranean (Catalonia and SE France) is studied. Seven different basins (Baix Ebre, Baix Llobregat, Alt Empordà, Rosselló, Orb, Rhòne i Var), all them corresponding to marginal rias, bays and paleogulfs, are the object of this study. From a taxonomic point of view, 41 ichnotaxa are quoted; 26 are bioturbation structures and 15 are bioerosion structures. One of them is a new ichnogenus and new ichnospecies. The trace fossils record the Zanclean transgression on the pre-Pliocene rocky substrates.This record is constituted by a very recurrent "Gastrochaenolites"-"Entobia" assemblage, typically littoral. Seventeen ichnofabrics have been recognized in the marine sediments of the studied basins. Each one is characterized by its trace fossils assemblage, its bioturbation index and its ichnological diversity. The variability of the ichnofabrics is a consequence of paleo-environmental changes, mainly in salinity, bathymetry and sedimentation. AlI the basins, except the Var one, correspond to shallow and marginal environments, with variable salinity (locally brackish). The Var basin includes ichnofabrics with higher diversity and/or bioturbation index than those of other basins, indicating the depth and the more marine conditions. / RESUMEN:El objetivo de la tesis ha sido el estudio del Plioceno marino da Cataluña y el Sur de Francia caracterizando su contenido icnológico. Esto ha permitido la definición de diversas icnofábricas a partir de las cuales se han podido sacar conclusiones paleoambientales de cada una de las cuencas estudiadas y compararlas entre sí.Las cuencas pliocenas catalanas y del Sur de Francia son bien conocidas gracias a los numerosos trabajos publicados en los últimos veinte años por paleontólogos y geólogos especialmente de las Universidades de Barcelona y Montpeller. Estas cuencas son relativamente pequeñas y se encuentran aisladas entre sí. Fueron formadas por la inundación durante el Zancliense (Plioceno inferior) de valles t1uviales profundamente excavados durante la crisis mesiniana (Miocena superior) que afectó al Mediterráneo. Todas estas cuencas pueden ser consideradas como marinas marginales aunque los dispositivos sedimentarios, la batimetría y otras condiciones ambientales fueron variables.La transgresión zancliense quedó registrada en todas las cuencas de manera muy similar por una superficie extensiva de bioerosión y incrustación. Desde un punto de vista icnológico, "Gastrochaenolites", una perforación de bivalvo, y "Entobia", producida por esponjas, son los taxones mas frecuentes. Ponen de manifiesto el carácter litoral de la transgresión, confirmado también por la fauna asociada. El registro de la transgresión restringe a esta superficie, excepto en la cuenca del Baix Ebre donde aparecen otros depósitos transgresivos.Por lo que respecta a los procesos biogénicos asociados a los sedimentos que rellenan las cuencas, se han reconocido hasta 41 icnoespecies (estructuras de bioturbación y bioerosión). Entre las estructuras de bioturbación dominan las que corresponden a la actividad de organismos sedimentívoros y detritívoros y en menor grado las estructuras de habitación. Este tipo de asociación es coherente con ambientes marginales, muy ricos en materia orgánica utilizable y de profundidad pequeña. Se han podido caracterizar diversas icnofábricas con ciertos patrones recurrentes.Los depósitos arenosos alojan icnofábricas con diversidades bajas y bajo índice de bioturbación como resultado de la alta energía deposicional que inhibe la instalación de una comunidad endobentónica compleja y destruye parte de las estructuras biogénicas producidas. Los depósitos más arcillosos o lutítico-arenosos albergan diversos tipos de icnofábricas. Las icnofábricas con índice de bioturbación alto y diversidad muy baja (casi monoespecífica) corresponden a medios muy restringidos, salobres y someros donde solo algún sedimentívoro oportunista pudo proliferar con éxito. En las unidades alternantes lutitico-arenosas del Baix Ebre y el Baix Llobregat, la diversidad es moderada pero el índice de bioturbacíón es de bajo a moderado. Estas unidades corresponden a depósitos someros, con alta tasa de sedimentación desfavorables a una bioturbación total del sedimento. Una de las observaciones mas interesantes es que las icnofábricas descritas en la cuenca de Var, muestran índices de bioturbación y/o diversidades icnológicas mayores que facies equivalentes en otras cuencas. Este hecho confirma su carácter mas profundo que ya había sido puesto de manifiesto por diversosautores.El estudio de los icnofósiles y las icnofábricas en el Plioceno marino del Mediterráneo noroccidental ha aportado numerosos datos al conocimiento de sus paleoambientes (salinidad, batimetría, sedimentación, etc.). La variabilidad propia de los medios marinos marginales (controlada por factores muy locales como son el relieve, la posición geográfica, etc.) provoca una importante variación entre los contenidos icnológicos de las diferentes cuencas, pero a pesar de ello se pueden observar algunos rasgos comunes como son el dominio de estructuras de sedimentívoros y detritívoros o la frecuencia de apariciones oportunísticas de algunas trazas.

El registro sedimentario de la facies Muschelkalk superior (Triásico medio) de la Cuenca Catalana constituye un importante pulso transgresivo ladiniense en el NE de Iberia. Las curvas de subsidencia calculadas muestran dos etapas de subsidencia total rápida/desacelerada, constituyendo dos pulsos discretos rift-postrift durante el periodo Triásico. El segundo pulso (Muschelkalk superior-Fm. Imon (Rhaetiense) está caracterizado por una rápida subsidencia sinrift durante el Muschelkalk superior, la cual controló el desarrollo de los estromatolitos y trombolitos (biostromos y mud-mounds). El registro del Muschelkalk superior está organizado en dos secuencias transgresivo-regresivas (T-R) formadas por dos rampas carbonatadas de bloques fracturados, dominadas por microbios y donde la acomodación estuvo controlada principalmente por fallas extensionales. Una caída del nivel del mar de al menos 50 m. tuvo lugar al final del Ladiniense inferior, dejando la plataforma subaéreamente expuesta. Como resultado, un importante carst con significativas incisiones erosivas y brechas de colapso se formó en posiciones de rampa interna y media. La discordancia subaérea resultante limita la secuencia T-R1 y 2. La Secuencia T-R1 se corresponde con una rampa carbonatada de bloques fracturados dominada por microbialitos y bajíos oolíticos. La Secuencia T-R2 representa una rampa carbonatada de bloques fracturados dominada por lagoons y bajíos. Diversos tipos de microbialitos (estromatolitos s.s., estromatolitos oolítico-peloidales y trombolitos) están ampliamente representados en las porciones de rampa interna y media. Los microbialitos exhiben una porosidad relacionada con el medio de depósito, la cual está actualmente ocluida por cementos de calcita esparítica y cementos de cuarzo. Los tipos más comunes de porosidad antigua son de tipo interlaminar (fenestral), vacuolar (vuggy) y móldica (disolución de granos y reemplazamiento de evaporitas). Los microbialitos estudiados registran una presencia concomitante durante el Ladiniense inferior (Fassanian), así como una yuxtaposición de las facies microbianas (estromatolitos s.s., estromatolitos oolítico-peloidales y trombolitos) durante el Ladiniense superior (Longobardian). A pesar de la participación de procesos microbianos en su acreción, varios factores extrínsecos (como la salinidad, energía del agua, tipo de sustrato y condiciones oceanográficas anómalas) fueron clave en el crecimiento de esos microbialitos. Las rampas carbonatadas estudiadas pueden ser utilizadas como análogos de reservorios de hidrocarburos en microbialitos. Concretamente, en áreas deposicionales altamente subsidentes, que presentan una gran diversidad de depósitos microbianos formados en condiciones marinas abiertas a restringidas y con una gran variedad de porosidad antigua. / The Upper Muschelkalk sedimentary record of the Triassic Catalan Basin (Catalan Ranges) constitutes a major transgressive pulse of northeastern Iberia during the Ladinian. Calculated subsidence curves display two stages of rapid/decelerated total subsidence, constituting two discrete rift/post-rift pulses in the large Triassic rifting period. The second pulse (Late Muschelkalk- Imon Formation (Rhaetian) is characterized by a rapid syn-rift subsidence during the Late Muschelkalk, which controls the development of the stromatolites and thrombolites (biostromes and mud-mounds). The Upper Muschelkalk sedimentary record is arranged in two transgressive-regressive (T-R) sequences formed by two fault-block microbial-dominated carbonate ramps where accommodation was mainly controlled by extensional faults. A sea-level fall of at least 50 metres occurred at the end of the Early Ladinian leaving the platform subaerially exposed. As a result, a prominent karst with significant erosional incisions and profuse collapse breccia fillings was formed in the inner and middle ramp settings. The resultant subaerial unconformity bounds T-R sequences 1 and 2. T-R sequence 1 corresponds to a fault-block carbonate ramp system dominated by microbialites and oolitic shoals. T-R sequence 2 represents a fault-block carbonate ramp system mainly characterised by lagoons and shoals. The diverse types of microbialites (stromatolites, ooidal-peloidal stromatolites and thrombolites) are widely represented in the inner and middle ramp settings. Microbialites exhibit a fabric-selective ancient porosity which is currently occluded by coarse calcite and quartz cements. The most common types of ancient porosity are interlaminar, vuggy and mouldic (grain dissolution and evaporite replacement). The studied microbialites recorded a concomitant occurrence during the Lower Ladinian (Fassanian), and juxtaposition of microbial facies (stromatolites, ooidal-peloidal stromatolites) during the Upper Ladinian (Longobardian). Despite the involvement of microbial processes in their accretion, a number of extrinsic factors such as salinity, water energy, sediment supply, type of substratum, and widespread and anomalous oceanographic conditions were instrumental in the growth of these microbialites. The studied carbonate ramps can be used as an analogue for ancient microbialite reservoirs in rapidly subsiding depositional areas, with a high diversity of microbial deposits formed in restricted to open marine conditions, with a wide array of ancient porosity and a well-known sequence stratigraphic context.

El mètode magnetotel•lúric és una tècnica geofísica de font natural i no invasiva que permet caracteritzar la resistivitat elèctrica del subsòl. Permet caracteritzar contrastos significatius de resistivitat elèctrica, així que és útil per caracteritzar els límits en profunditat de les conques sedimentàries, les estructures internes dins de la litosfera (subduccions, fusions parcials, mineralitzacions, etc...) o fins i tot per identificar el límit litosfera-astenosfera si s’utilitzen estacions de llarg període. En aquesta tesi s’aplica el mètode magnetotel•lúric en dues zones d’estudi amb una estructura litosfèrica que es troba actualment en discussió. La primera zona correspon a la Serralada Bètica (Espanya) i està ubicada al límit de dues plaques tectòniques, l’Africana i la Ibèrica. Els darrers anys s’han proposat diversos models geodinàmics per explicar la seva estructura litosfèrica, però cap d’ells ha tingut en compte dades geoelèctriques. Degut als bons resultats que el mètode magnetotel•lúric ha presentat en altres zones de límit de plaques i a que ja existien dades de treballs previs a la part central, es va decidir adquirir noves dades i ampliar la zona d’estudi a gairebé la totalitat de la Serralada. Conèixer la distribució de la resistivitat elèctrica a escala litosfèrica ajuda a discriminar entre els models geodinàmics existents i imposar constrenyiments en models futurs. La segona zona d’estudi considerada en aquesta tesi es troba a la província d’Alberta (Canadà), que presenta una litosfera amb unes característiques molt diferents a l’anterior però també desperta un gran interès degut a la possible presència d’una forta anisotropia elèctrica generalitzada. Els estudis realitzats fins a l’actualitat descriuen l’escorça com anisòtropa, però en utilitzar codis d’inversió isòtrops no han estat capaços de trobar un model que reflecteixi l’estructura que realment presenta. L’objectiu de l’estudi realitzat en aquesta tesi és determinar si realment hi ha materials anisòtrops a la litosfera i, en cas afirmatiu, modelitzar-la utilitzant un codi que tingui en compte aquest efecte. Quan la zona d’estudi és geològicament complexa com en aquests dos casos hi ha aspectes que s’han de considerar quan s’hi volen realitzar estudis magnetotel•lúrics. Així, mentre que l’adquisició i el processat de les dades es poden dur a terme de manera similar a qualsevol altre estudi magnetotel•lúric, l’anàlisi de la dimensionalitat de les dades (és a dir, identificar les estructures dominants a la zona d’estudi com a 1D, 2D o 3D) i l’elecció del tipus de modelització a utilitzar requereixen una avaluació de certs paràmetres que s’han de tenir en compte obligatòriament. En aquesta tesi es tracta aquesta avaluació en dos casos de zones geològicament complexes: quan hi ha presència de materials elèctricament anisòtrops i quan les estructures regionals són tridimensionals. / The magnetotelluric method is a noninvasive natural source geophysical technique that allows the characterization of the electrical resistivity distribution in the subsurface. It can characterize significant contrasts in the electrical resistivity distribution, so it is a useful technique to depict the limits between sedimentary basins and their basements, internal structures within the crust or to identify the Lithosphere-Asthenosphere Boundary (LAB). In this thesis the magnetotelluric method will be used in two different study areas in which the lithospheric structure is under discussion. The first one is the Betic Cordillera (Spain) and is located at the boundary between the Iberian and African plates. Recent studies have proposed several different geodynamic models to explain its lithospheric structure, but none of them takes geoelectrical data into consideration. Due to the good results the magnetotelluric method has shown in other plate boundary study areas and to the already existing data on its central part, new data were collected and the study area was extended to almost the whole Cordillera. Understanding the electrical resistivity distribution at lithospheric scale can help to discriminate between the proposed geodynamic models and to constrain their interpretations. The second study area considered is the Alberta Province (Canada). The characteristics of its lithosphere are different that the ones in the Betic Cordillera, but it is an interesting zone due to the possibility of being affected by a generalized electrical anisotropy. Recent studies describe its crust as anisotropic and are not able to find a model reflecting its real structure. The aim of the survey presented here is to determine if the lithosphere in Alberta is affected or not by electrical anisotropy and in case it is, to carry out a modeling that takes this effect into account. When the study area is geologically complex several considerations need to be taken into account in the magnetotelluric studies performed on it. The dimensionality analysis of the data and the choice of the modeling method require the evaluation of some parameters. This evaluation will be performed in two cases of geologically complex areas: in the presence of electrically anisotropic materials and in the presence of regional 3D structures.