La presente memoria de Tesis Doctoral versa sobre la sísmica de reflexión de alta resolución y sus objetivos principales han sido los siguientes: establecer una validación de esta metodología, poner de manifiesto su potencial de aplicación en el reconocimiento de estructuras geológicas superficiales y mostrar su integración en estudios multidisciplinares de incidencia medioambiental. Por esa razón, tanto la estructura en capítulos como la redacción del texto han seguido un hilo narrativo que hace más hincapié en evaluar el potencial, las limitaciones y el poder resolutivo de la prospección sísmica del subsuelo poco profundo, que en presentar las técnicas del proceso de datos sísmicos. Aunque los casos analizados en la memoria están dirigidos a objetivos diferentes se complementan entre sí, concluyéndose que la sísmica de reflexión de alta resolución es una técnica extremadamente flexible que puede adaptarse a situaciones muy diferentes; desde un estudio geológico, a aplicaciones a la obra civil, a valoraciones medioambientales, etc. A través de cada caso presentado también se van desarrollando diferentes aspectos metodológicos de la sísmica de reflexión superficial que la distinguen de la sísmica profunda y que han de tenerse en cuenta durante el tratamiento de los datos.

Large scale global oceanic circulation redistributes heat and freshwater and therefore affects global climate. One of its main forcing mechanisms is, in addition to surface heat and freshwater fluxes, the diapycnal (across lines of equal density) mixing in the ocean interior. The energy needed to drive the mixing processes is mainly provided by tides and wind [Wunsch, 2002]. It is transformed into internal wave energy, cascading through a range of smaller scales leading finally into turbulence and molecular dissipation. Water masses in the ocean are stratified and often separated by relatively thin layers with strong gradients in temperature and/or salinity across which heat and mass transfer occur in order to maintain global circulation and stratification. However, these processes are difficult to observe in practice. Below a few meters, the ocean is opaque to light, and thus to direct optical observations of deep processes [Thorpe, 2005]. Therefore, the development of scientific methodologies and instruments to directly or indirectly measure processes in the ocean interior are of high importance to understanding those processes and their implications.The motivation behind this research is two-tier: 1) broadly, and academically, it is the scientific curiosity of understanding the ocean in order to better comprehend its role in the context of Earth systems; 2) expressly, the motivation is to develop the methodological toolset necessary to observe the ocean on a spatial and temporal scale not possible with traditional oceanographic techniques, thus allowing the foundation of more accurate models of ocean circulation and thereby, ocean-climate interactions.The toolset is emerging as a robust technique of physical oceanography known as 'seismic oceanography'. By definition, seismic oceanography is the application of multichannel seismic (MCS) reflection profiling to physical oceanography. This definition, however, could be subject to future revision and refinement because the development of seismic oceanography observational tools will inevitably lead to newer perspectives.The Mediterranean Outflow Water (henceforth, MOW) is a natural laboratory for seismic oceanography. The MOW was chosen to test seismic reflection in oceanography for three main reasons: 1) The strong oceanographic signature of the MOW. Due to the penetration of the MOW into the North Atlantic through the Strait of Gibraltar, strong characteristic contrasts in temperature (1.5 °C) and salinity (0.3 psu) and thus, density (0.4 kg/m3) are observed between the MOW and the surrounding Atlantic waters [Baringer and Price, 1997]. These contrasts in density (along with sound speed) are the contributing factors to reflection coefficient, making the identification of structures and processes possible. 2) The large variety of oceanographic and topographic features, such as a continental slope, undulating seafloor (including seamounts and basins) and mesoscale Mediterranean salt lenses (meddies). These structures and processes are believed to play an important role in maintaining the temperature and salinity distribution in the north Atlantic [Bower et. al., 1997]. 3) Finally, extensive archived data sets of bothoceanographic and seismic data place interpretive constraints on the data collected.Part I of this thesis consists of two peer-reviewed papers published by the author and coauthors (Chapters 1 and 2), one manuscript submitted for publication (Chapter 3) and two published peer-reviewed research letters that the author played a lesser role developing (Chapter 4). Part II of the thesis addresses the seismological (Chapter 5) and oceanographic backgrounds (Chapter 6) in the context of some of the structures and processes that are amenable to seismic ensonification. Part III consists of general discussions and conclusions (Chapter 7) and potential future research and development (Chapter 8). / La motivació que hi ha al darrera d'aquest treball es pot separar en dos nivells: 1) En termes generals, i acadèmicament, és la curiositat purament científica d'estudiar l'oceà per tal de comprendre millor el seu paper en el context de les Ciències de la Terra; 2) Concretament, la motivació és desenvolupar les eines necessàries per a observar l'oceà a una escala espaial i temporal que no és possible amb les tècniques tradicionals oceanogràfiques, permetent així generar models més precisos de circulació oceànica i, per tant, de les interaccions oceà-clima.L'objectiu a curt i mitjà termini d'aquesta tesi és el desenvolupament de noves eines d'oceanografia física que proporcionin noves perspectives sobre la dinàmica oceànica. Aquest conjunt d'eines està emergint com una metodologia sòlida dins de l'oceanografia física coneguda com 'oceanografia sísmica'. Per definició, l'oceanografia sísmica és l'aplicació de la sísmica de reflexió multicanal (MCS) a l'oceanografia física. Aquesta definició, però, podria estar subjecte a una futura revisió i perfeccionament, ja que el desenvolupament d'eines d'oceanografia sísmica inevitablement donarà lloc a noves perspectives.La part principal d'aquesta tesi la constitueixen quatre articles, publicats per l'autor i co-autors al llarg del seu període d'investigació (capítols 1, 2 i 4); així com un article sotmès (Capítol 3). En la segona part, com a suport per als lectors no familiaritzats, s'aborden els antecedents sismològics (Capítol 5) i oceanogràfics (Capítol 6) en el context d'algunes de les estructures i processos que són susceptibles de ser identificats mitjançant la sísmica. Les conclusions generals es presenten en el Capítol 7 i en el Capítol 8 es donen algunes recomanacions per a futures investigacions i desenvolupaments (Part III). La tesi es complementa amb quatre apèndixs, on a banda d'un ampli resum en català (Apèndix I), hi ha els diagrames de flux utilitzats per l'autor en el processament de les dades sísmiques (Apèndix II), un conjunt de set desplegables de les seccions sísmiques en gran format (Apèndix III) i finalment un glossari de termes útils per ajudar als lectors no iniciats en qualsevol de les branques de la sismologia o l'oceanografia (Apèndix IV).

Con el objetivo de desarrollar una herramienta de gestión para la reducción del impacto de los efluentes sobre los ecosistemas receptores de una granja camaronícola en el Estero de Urías, Mazatlán, Sinaloa, México, se desarrolló un modelo biogeoquímico acoplado de alta resolución (50X50 metros). Los forzamientos del modelo son elevación de marea en la frontera lateral abierta (puerto), temperatura superficial, precipitación total, nubosidad y radiación solar. Además se simularon las descargas de nutrientes de la granja con un trazador conservativo teórico y el amonio (un no conservativo). Se simularon dos tipos de descarga, una en marea viva y otra en marea muerta. Los resultados del modelo físico indican que la hidrodinámica del Estero de Urías está gobernada principalmente por las mareas astronómicas y su topografía. Por su morfología e hidrología, el complejo lagunar Estero de Urías puede ser divido diferentes áreas: i) la zona cercana al puerto, con las mayores profundidades, más altas velocidades de corriente y tiempos de residencia más bajos. ii) la zona intermedia, que es la más ancha, presenta velocidades y tiempos de recambio medios, es la zona con más altos gradientes de temperatura y salinidad, y recibe las aguas de enfriamiento provenientes de la planta termoeléctrica que impactan local y estacionalmente al ecosistema. iii) La cabeza lagunar es la más estrecha, presenta las velocidades más bajas, los tiempos de residencia más altos y es la que recibe las descargas de la granja. Las simulaciones del modelo biogeoquímico indican que los nutrientes disueltos descargados por la granja son rápidamente asimilados por la trama trófica y posteriormente son sedimentados. Para los 50 días de simulación los trazadores biogeoquímicos se quedan contenidos dentro de la cabeza lagunar y por lo que su exportación es prácticamente nula fuera del estero. Las simulaciones de las descargas indican que el máximo de concentraciones de los nutrientes disueltos se alcanzan en el último día de la descarga, momento en el que la marea puede disminuir los máximos de concentración de los nutrientes disueltos, con una diferencia del aproximadamente 10% entre la marea viva y muerta. Por otra parte, no obstante que las máximas concentraciones simuladas de amonio y nitrato no exceden los límites fijados por la Norma Oficial Mexicana para las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales, sin embargo, sí superan a las recomendadas por Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (México) para la protección del medio ambiente, debido a esto se buscó ofrecer una alternativa que disminuya el impacto de las descargas de la granja, por lo que se simuló un cambio de gestión tradicional de dos descargas puntuales al año a un tipo de sistema multiciclo, el cual presenta máximos de concentración más bajos que la descarga puntual y por lo tanto, resultan con mejores niveles de calidad de agua. / In order to develop a management tool that allows a reduction of the impact of effluents on receiving ecosystems in a shrimp farm in Estero de Urias, Mazatlan, Sinaloa, Mexico, a biogeochemical model coupled of high resolution (50X50 meters) was developed. Its forcings are: rising tide in the border open side (port), surface temperature, total precipitation, cloudiness and solar radiation. In addition, nutrient discharges from the farm were simulated with a theoretical conservative tracer and ammonia (a non-conservative). Two discharge types were simulated, one in spring tide and one in neap tide. The results of the physical model indicate that the hydrodynamics of the Estero de Urias is governed mainly by astronomical tides and topography. Because of its morphology and hydrology, the Estero de Urias lagoon complex can be divided different areas: i) the area near the port, with the largest depths, the highest current velocities and lower residence periods, ii) the intermediate zone is the widest, current velocities and average periods of replacement; it is also the area with higher temperature and salinity gradients and receives the cooling water from the thermoelectric that impact local and seasonally the ecosystem. iii) The lagoon head is the narrowest, which contains the secondary channels with the lower speeds, the highest residence times and is the one receiving farm discharges. The biogeochemical model simulations indicate that the dissolved nutrients discharged by the farm are quickly assimilated into the trophic network and are subsequently settled. For the 50 days simulation biogeochemical tracers are contained within the lagoon head and are hardly exported outside the estuary. Discharges simulations indicate that the maximum concentration of dissolved nutrients are achieved at the last day of discharge, at which time the tide can decrease the maximum concentration of dissolved nutrients, with a difference of about 10% between spring tide and neap tide. Moreover, notwithstanding the maximum simulated concentrations of ammonium and nitrate do not exceed the limits set by the Norma Oficial Mexicana (Mexican Official Standard) for waste water discharges into national waters, however, they do exceed those recommended concentrations by the Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (México) (Ministry of Environment and Natural Resources (Mexico)) for the protection of the environment, because of this it was sought an alternative to reduce the impact of discharges from the farm, so a change of management was simulated, form a traditional two year point discharges to a multicycle system, which presents lower maximum concentrations than the punctual discharge and therefore better quality water standards.

Structural, petrological, microstructural and geochronological studies were combined with pseudosection modeling in the Roc de Frausa Massif (Eastern Pyrenees). The massif is constituted by Upper Proterozoic–Early Cambrian rocks and represents a mid crustal section intruded by igneous rocks. The aim is to compare the thermal evolution of different crustal levels in a single orogenic event. The rocks constituting the massif were part of the northern margin of Gondwana and were involved in the Variscan orogeny when Gondwana collided with Laurentia-Baltica. Two main Variscan deformation events are distinguished. D1 is marked by tight to isoclinal small-scale folds and a sub-horizontal foliation. D2 structures are tight upright folds facing to the NW with steep NE–SW axial planes. In the high-grade metamorphic domains it transposes S1 foliation by a sub-vertical S2 foliation. D3 structures are characterized by NW–SE folds compatible with steep dextral shear zones that retrograde the pre-Variscan rocks and the Variscan intrusives to greenschist facies. N and S of the studied area F3 folds involve Mesozoic rocks, and therefore it can be attributed to the Alpine orogeny. In the micaschists of the Upper crustal levels, andalusite porphyroblasts with S1 inclusion trails and sillimanite in S1 pressure shadows indicate heating from 580 °C to 640 °C. Cordierite includes the former minerals and does not exhibit pressure shadows pointing to isothermal decompression from 3.4 to 2.6 kbar. A calc-alkaline granitoid intruded on top of this level interkinematically between D1 and D2 (314–311 Ma). Intermediate crustal levels are dominated by schists with sillimanite−biotite−muscovite in the S1 fabric overgrown by cordierite and K-feldspar with no pressure shadows. These assemblages point to decompression from 5 to 3 kbar at 640−660 °C. A gabbro-diorite stock intruded in this level coeval with the D2 in two magmatic pulses (312 and 307 Ma). In the inner aureole four types of migmatites have been characterized, with different textures, mineral assemblages, mineral chemistry and whole-rock compositions. The biotite−sillimanite−K-feldspar−garnet assemblage together with garnet zoning is compatible with heating within the S1 fabric at peak-pressure of 7 kbar and 730 °C. F2 folds with subvertical melt-filled S2 foliation were overgrown by cordierite indicating mainly syn-D2 decompression to 4.5 kbar. The different whole-rock and mineral compositions and the preservation of the mineral assemblages of migmatitic rocks can be explained by different episodes of melt-loss and fluid infiltration in the metasediments at 790 °C and 5.5 kbar and incorporation of the fluids into the melt. The fluids would be released by the crystallizing gabbro-diorite. Lower crustal levels are dominated by fold-structured migmatites occurred in the interval 320–315 Ma. They present a biotite−cordierite composite S1-S2 biotite-bearing fabric with relic garnet embedded in plagioclase, thus precluding deciphering the early metamorphic evolution. Cordierite overgrowing both S1 and S2 fabric points to late equilibration at 3 kbar and 700 °C. The early metamorphic history associated with the S1 fabric is interpreted as a result of lower crustal horizontal flow and could be related to moderate crustal thickening. D2 event is characterized by decompression associated to highly heterogeneous exhumation of the metamorphic complex during the last stages of the Variscan evolution. / Se ha realizado un estudio estructural, petrológico, geoquímico, geocronológico y de modelización térmica en rocas pelíticas e ígneas del macizo de Roc de Frausa (Pirineo oriental) con la finalidad de comparar la evolución térmica de diferentes niveles de la corteza terrestre en un mismo evento orogénico. Las rocas que conforman el macizo formaban parte del margen norte de Gondwana y quedaron involucradas en la orogenia varisca al colisionar Gondwana con Laurentia-Baltica. Las rocas constituyen una serie Proterozoica superior a Paleozoica inferior afectadas por tres episodios deformativos, los dos primeros de edad varisca y el tercero alpina. En los micaesquistos con andalucita–sillimanita del nivel cortical superior, la andalucita y la sillimanita indican un incremento de temperatura de 580 °C a 640 °C coetáneo a la fábrica S1. La cordierita indica una descompresión isotérmica de 3.4 kbar a 2.6 kbar. Por encima de este nivel se emplazó un granitoide calco-alcalino intercinemáticamente entre D1 y D2 (314–311 Ma). Los niveles corticales medios están formados por esquistos con sillimanita-biotita-moscovita sin-S1 sobrecrecidos por cordierita y feldespato potásico post-S1. Estas asociaciones señalan una descompresión desde 5 a 3 kbar a 640–660 °C. Un stock gabro-diorítico intruyó sincrónico a D2 en dos pulsos magmáticos (312 y 307 Ma). En la aureola de contacto se distinguen cuatro tipos de migmatitas con diferentes texturas, asociaciones minerales y composiciones de roca y mineral que se explican mediante un modelo de perdida de fundido alternando con episodios de infiltración de fluido. Las asociaciones minerales indican condiciones PT de 7 kbar y 730 °C sin-D1 y una descompresión sin-D2 a 4.5 kbar. Los niveles corticales inferiores están formados por migmatitas cristalizadas entre 320–315 Ma. La cordierita sobrecrece las fábricas S1 y S2 ricas en biotita y con granate relicto incluido en plagioclasa e indica un equilibrio tardío a 3 kbar y 700 °C. D1 se interpreta como el resultado de un flujo horizontal de la corteza inferior, que podría relacionarse con un engrosamiento cortical moderado. D2 se caracteriza por una descompresión isotérmica que puede explicarse por una exhumación varisca tardía de los complejos metamórficos.

Aquesta Tesi Doctoral tracta de l'aplicació de l'assaig de penetració in situ (CPTU) en l'estudi de les propietats geotècniques i sedimentològiques del recobriment sedimentari a quatre ambients sedimentaris de la Conca Mediterrània: la plana deltaica del delta del Llobregat, la plataforma externa i el talús superior del Golf de Lleó i el talús balear del Canal d'Eivissa, a la Conca Mediterrània Occidental, i el ventall submarí del Nil, a la Conca Mediterrània Oriental.Aquest estudi es basa principalment en perfils de CPTU, altres assajos in situ com el piezòmetre i les diagrafies de pous, análisis sedimentològiques de mostres de sediment, anàlisis geotècniques de laboratori i dades geofísiques. La disponibilitat de dades a partir d'aquest ampli ventall de tècniques ha estat possible mercès a la col∙laboració amb la indústria destinada a la caracterització geotècnica dels fons marins. Els perfils de CPTU obtinguts a les seqüències sedimentàries investigades han permès reconèixer el gran potencial que té aquesta tècnica en la identificació del tipus de sediment i les seves propietats geotècniques.Els resultats obtinguts mostren que la resistència normalitzada i la ràtio de fricció proporcionades pels CPTU constitueixen paràmetres molt útils per al reconeixement de tendències granulomètriques. Més precisament, hom ha demostrat que la fricció constitueix un paràmetre molt útil en la detecció de variacions granulomètriques en seqüències formades per materials fins, com les del talús del Golf de Lleó. D'altra banda, els perfils de la seqüència deltaica del delta del Llobregat han mostrat que la resistència no corregida també pot ésser representativa d'alternances de materials fins i grollers.Hom ha estimat l'estat de consolidació pels tres cassos d'estudi del talús continental tot i aplicant la relació empírica basada en la relació entre la ràtio de sobreconsolidació, l'esforç de preconsolidació i l'esforç vertical efectiu. Mercès a aquesta aproximació hem vist que sota el nivell de sobreconsolidació aparent que la majoria de seqüències sedimentàries marines presenten, els sediments que no han estat afectats per processos de desestabilització solen presentar sobrepressió. On hi ha paquets de materials esllavissats, com al ventall submarí del Nil, els perfils de CPTU han permès identificar el grau de sobreconsolidació dels nivells reemmotllats. Aquesta sobrepressió respon a les condicions sedimentàries i estructurals de cada indret.Al Golf de Lleó, la sobrepressió està associada a nivells relativament més grollers i permeables en els que hom hi ha detectat la presència de gas. Es tracta de nivells condensats dipositats en períodes d'alt nivell eustàtic. Hom atribueix l'acumulació de gas en aquests nivells a la degradació de la matèria orgànica i/o a la migració ascendente de gas, com suggereix la presència d'un cràter d'escapament (pockmark) de grans dimensions a tocar del punt d'assaig. Hom associa la sobrepressió a episodis de disminució de la pressió hidrostàtica que causaren l'exsolució del gas acumulat principalment en aquests nivells condensats; exsolució que es produiria durant les fases de nivell eustàtic baix dels darrers 340 ka. En canvi, al talús balear del Canal d'Eivissa, hom associa la sobrepressió amb la presència de capes carregades de bombolles de gas, possiblement d'origen volcànic o hidrotermal.Aparentment, aquest gas s'acumulà preferentment en un nivell més groller i amb menor resistència a la cisalla (nivell feble o weak layer), tal i com ho indiquen el perfil corresponent i valors de sensitivitat molt elevats. Hom considera que aquests dos factors precondicionants (acumulació de gas i nivell feble) expliquen el desencadenament de l'esllavissament d'Ana, i el fet particular que allà on s'ha trobat erosió no hi ha sobrepressió, la qual cosa indicaria que la sobrepressió es dissipà per l'erosió associada a l'esllavissament. / The present PHD Thesis deals with the application of the in situ cone penetration test (CPTU) in the study of the physical and geotechnical properties of the sediment record at four sedimentary environments of the Mediterranean Basin: the Llobregat delta plain, the outer shelf and the upper slope of the Gulf of Lion in the western basin, and the Nile deep sea fan, in the eastern basin.This study is mainly focused on CPTU profiles, other in situ tests such as the piezometer and well logs, sedimentological analyses, laboratory geotechnical analyses and geophysical data. Data availability from such a wide range of tools is thanks to the collaboration with the industry focused on the seafloor geotechnical characterization. CPTU profiles acquired in the studied sedimentary sequences allowed recognizing the large potential of the CPTU in identifying sediment type and providing its geotechnical properties. Results obtained show that CPTU derived normalised resistance and friction ratio are the most reliable parameters when interpreting grain size trends.Particularly, we demonstrate that friction constitutes a promising parameter when dealing with fine‐grained sedimentary successions, as we found in the upper slope of the Gulf of Lion. Moreover, CPTU profiles in the sedimentary successions of the Llobregat Delta show that CPTU direct resistance measures can be very useful when interpreting heterogeneous sediments, such as coarse levels within fine‐grained sedimentary sequences.We have estimated the consolidation state for the three continental slope study cases by applying the empirical approximation which defined the overconsolidation ratio as the ratio between the preconsolidation pressure and the vertical effective stress. Thanks to this approximation we observe that the below the apparent overconsolidation that characterised marine sedimentary sequences the sediments that remain unaffected by instability processes are usually underconsolidated due to the existence of overpressure. Where slided materials occur, such as those we found in the Nile deep sea fan, CPTU profiles allowed identifying the overconsolidation ratio in the remoulded sediments. Overpressure is related to particular sedimentary and structural conditions of each study case. In the Gulf of Lion, overpressure is related to coarse‐grained levels where we identify gas. Such levels correspond to condensed layers that were deposited under high sea level conditions.We associate the gas accumulation in these levels to the organic degradation and/or an upward gas seepage, as suggested by the existence of a close pockmark. We link the overpressure to hydrostatic pressure diminutions causing gas exsolution during prolonged periods of sea level lowering of the last 340 kyr. In contrast, at the Balearic slope of the Eivissa Channel, we link overpressure to gas charging likely of volcanic or hydrothermal origin. Apparently, the gas was preferentially accumulated in a coarser layer in which the shear strength is lower (weak layer), as suggested by the corresponding profile and high values of sensitivity. We consider both features (gas charging and weak layer) the preconditioning for the Ana slide, as well as the fact that where erosion is found no overpressure is identified, thus suggesting that overpressure was locally dissipated by the slide.

La prospección gravimétrica es una herramienta adecuada para estudios de Evaluación de Riesgo Sísmico, con objeto de determinar la profundidad de un basamento rocoso, especialmente en zonas urbanas. Este trabajo estudia los factores que afectan en este medio a la precisión de toma y procesamiento de los datos gravimétricos, presentando el ejemplo de aplicación en la ciudad de Barcelona.Las correcciones topográficas se han realizado a partir de un MDT a 45 m de intervalo de malla, comparándolo con uno propio de alta resolución, a paso de 10 m. Se ha aplicado una densidad de reducción variable según la litología, a partir de un mapa de síntesis de la geología del área de estudio. Se han caracterizado asimismo los efectos antrópicos producidos por edificios y túneles, permitiendo elegir la posición de la estación con menor corrección.La realización de los mapas de anomalía de Bouguer y residual se ha optimizado mediante geoestadística a partir de la distribución de las estaciones. Tras aplicar restricciones geológicas al cálculo de la anomalía regional, se ha localizado un mínimo gravimétrico de -6 mGal bajo el Llano de Barcelona, relacionado con una cubeta rellena de sedimentos miocénicos y pliocuaternarios.A partir de un modelo de inversión 3D, se han obtenido diversos modelos probables de profundidad del basamento, controlando la altura de los prismas entre iteraciones a partir del criterio de Bott, y ajustando una curva de variación de densidad a partir del sondeo MARTORELL-1. Este procedimiento ha determinado un rango de profundidades entre 421 y 512 m.La interpretación estructural del basamento se ha llevado a cabo mediante la comparación del mapa de isobatas obtenido con un mapa de gradiente horizontal de la anomalía residual, permitiendo localizar un conjunto de fracturas que limitan la cubeta y dividen el sustrato en un conjunto de bloques.

L'objectiu d'aquest treball és l'estudi del metamorfisme hercinià del vessant sud del Massís del Roc de Frausa i de la muntanya del Montroig. Els materials representats estan constituïts per tres conjunts litològics, els metasediments i els gneissos del Massis del Roc de Frausa, els aranitoides intrusius hercinians i els materials ordovicians superiors I silurians de la muntanya del Montroig. Es distingeixen una sèrie de fases de deformació: una fase anterior a la formació de la foliació regional, una fase sincrònica i una sèrie de fases posteriors. Les tres primeres fases deformatives es produeixen en condicions metamòrfiques progrades. No s'han pogut reconèixer estructures de plegament cartogràfiques associades a aquestes fases, només són clarament visibles al microscopi. Les fases tardanes es produeixen en condicions retrògrades i són responsables de la microestructura del massís. Les fases de plegament tardanes afecten els tres tipus de materials representats en el Massís del Roc de Frausa (els gneissos, els metasediments cambro-ordovicians i els granitoides). Se'n distingeixen dues de principals: la primera, de direcció NE - SW, amb plecs vergents al sud i amb un pla axial amb cabussament feble. La segona, de direcció NW - SE presenta plecs vergents al sud i un pla axial molt redreçat. La interferència d'ambdues fases i la intersecció amb la superfície d'erosió dóna lloc a una macroestructura similar a l'observada. Ambdues fases de plegament porten associada una foliació milonitica, la qual afecta els tres conjunts litològics representats. El rnetamorfisme hercinià consta de dos episodis: un episodi regional, associat a les fases principals de la tectònica hercinica i un episodi de contacte associat a la intrusió dels granitoides hercinians. La metamorfisme regional es caracteritza per ser d'alta temperatura i de baixa pressió. El clímax metamòrfic regional se situa a 3.3 kbar de pressió i 660ºC de temperatura. El gradient estimat és de 60ºC/km. Les paragènesis observades pertanyen a la zona de l'andalusita i a la zona de la sil.limanita. Dintre de la zona de la sil.limanita s'observen canvis progressius de les composicions de les fases minerals ferromagnèsiques (biotita i cordierita) amb l'augment del grau metamòrfic. El metamorfisme de contacte presenta unes condicions de pressió i temperatura molt similars a les observades per al metamorfisme regional. Les paragènesis són, per tant, molt similars. Es distingeix una zona de la moscovita, on els punts més allunyats al batòlit i una zona de la cordierita, en contacte amb el granitoid. Localment es poden observar roques en la zona de la sil .limianita. En aquestes roques també s'observa una migració de les composicions dels minerals ferromagnèsics amb l'augment del grau metamòrfic cap a termes més fèrrics. Al nord de la zona estudiada, en contacte amb roquesíignies de composicions dioritico - gabroiques s'observen paragènesis de roques pelitiques amb granat, per a les quals han estat calculades unes temperatures d'equilibri granat – biotita properes als 700ºC. L'existència d'aquestes paragènesis posa en evidència la dificultat de separar el metamorfisme regional del metamorfisme de contacte en aquestes roques. En la muntanya del Montroig els materials ordovicians superiors i silurians presenten un grau metamòrfic molt baix. Se situen en la zona de la moscovita. El grau metamòrfic assolit pel metamorfisme de contacte és me elevat que per al metamorfisme de contacte i se situa en la zona de I 'andalusita – cordierita. La temperatura màxima estimada per aquest sector no ultrapassa els 500 ºC. / The aim of this work is the metamorphose of the Southern part of the Roc de Frausa Masslf and the Muntanya del Montroig. They are formed by three lithological units: metasediments and gneisses of the Cambro-Ordovician, Hercynian intrusive granites and Upper Ordovician and Silurian materials. Polyphasic tectonics and metamorphism took place during the Hercynian orogeny. As a result, a penetrative foliation was developed. This foliation was subsequently folded into a complex antiformal structure (Roc de Frausa dome). Regional metamorphic climax preceded the late folding event, which developed under retrograde conditions. Hylonitic deformation is related to late folds and produced a regressive metamorphic paragenesis both on the metamorphic rocks and the granitoids. Hercynian metamorphosis is formed by two episodes: a regional episode, related to the main phases of Hercynian orogeny and a contact episode, related to the intrusion of the Hercynian granitoids. Regional metamorphism is characterized by high temperature - low pressure gradient (3,1 kbar, 660 ºC). Peak metamorphism is recognized by the static crystallization of sillimanite and cordierite + potassium feldspar. Contact metamorphic parageneses indicate very similar pressure -temperature conditions to those observed for regional metamorphism. In the Muntanya del Montroig regional metamorphism shows low metamorphic grade. Contact metamorphism shows higher grade. Temperatures estimated are about 500ºC.

Esta tesis se basa fundamentalmente en el estudio in situ del polimorfismo de triacilgliceroles (TAGs) mayoritarios de aceites y grasas alimentarios, la determinación del comportamiento de fases de algunas de sus mezclas binarias, y la aplicación del polimorfismo como herramienta para la autentificación de productos alimentarios. Se ha llevado a cabo la caracterización polimórfica de los TAGs POP, OPO, POO, POL, SOO, OOO y OOL, básicamente utilizando una combinación de calorimetría diferencial de barrido y difracción de rayos X con radiación sincrotrón (SAXD y WAXD). Así, se han podido monitorizar los procesos dinámicos de cristalización y las transiciones polimórficas cuando las muestras se sometían a diferentes velocidades de enfriamiento y calentamiento. Los resultados obtenidos son directamente aplicables a procesos de cristalización de aceites y grasas alimentarios, con la finalidad de obtener las propiedades deseadas del producto final, utilizando los tratamientos térmicos más eficientes. Para comprender las interacciones intermoleculares que tienen lugar entre TAGs, se ha determinado los diagramas de fases de las mezclas PPO-OPO, PPO-POO y POO-OPO. Se ha observado un comportamiento eutéctico para el sistema PPO-OPO, mientras que en los sistemas PPO-POO y POO-OPO se formaba un compuesto molecular (co-cristal) metaestable, que tendía a separarse en los componentes de origen. Mediante el uso de difracción de rayos X con micro-haz de radiación sincrotrón, se han analizado las microestructuras heterogenias de mezclas de POP-OPO. El estudio de estos agregados cristalinos esferulíticos es directamente aplicable a procesos de fraccionamiento del aceite de palma. Con la finalidad de comprender muestras grasas más complejas, se ha caracterizado el complejo comportamiento polimórfico de mezclas multi-componente de 3 a 6 TAGs. Para el caso particular del aceite de oliva, el comportamiento polimórfico viene básicamente determinado por los TAGs mayoritarios, mientras que los componentes minoritarios parecen desarrollar un papel menos crucial. Finalmente, se ha aplicado el comportamiento polimórfico como herramienta para la autentificación y detección de fraudes en productos alimentarios. Ha sido posible determinar adiciones fraudulentas de aceite de avellana en aceite de oliva virgen extra en concentraciones inferiores al 5%, y se han podido establecer diferencias muy significativas en grasas de jamones Ibéricos de las categorías cebo y bellota. / Lipids, together with proteins and carbohydrates are major nutrients and also employed as lipophilic materials in food, cosmetic and pharmaceutical industries. Alimentary and industrial fats and oils (such as vegetable oils, margarine, chocolate, and confectionery fats) mainly consist of triacylglycerols (TAGs), whose molecules involve different types of fatty acid moieties. TAGs show a complicated crystallization behavior. The physicochemical properties of a TAG molecule are determined by the nature and compositions of the three fatty acid moieties. These properties must be studied not only in their pure systems but also in mixed systems. In particular, studies on binary mixture systems provide valuable information about molecular interactions among different lipid materials. This PhD thesis is based on the study of the in situ polymorphic characterization of the main TAGs of some vegetable and animal fats and oils, some of their mixtures and the use of the polymorphic behavior of edible fats and oils as a tool to determine their authentication. The polymorphic study of the triacylglycerols POP, OPO, POO, POL, SOO, OOO and OOL was in situ characterized by mainly using differential scanning calorimetry (DSC) and synchrotron radiation X-ray diffraction (SR-XRD) with SAXD and WAXD simultaneous measurement. The combined usage of DSC and SR-XRD or laboratory-scale X-ray diffraction enabled us to monitor the occurrence and transformation behavior at different rates of cooling and heating. The results obtained are closely related to actual crystallization processes of edible fats and oils, in which most functional polymorphic forms can be obtained by applying the most efficient thermal treatments. We also determined the phase behavior of binary mixtures of mixed-acid TAGs containing palmitic and oleic fatty acids (i.e. PPO-OPO, PPO-POO and POO-OPO). PPO-OPO system revealed an eutectic behavior, whereas PPO-POO and POO-OPO were molecular compound-forming. Long incubation periods were needed in order to thermodynamically stabilize the binary mixtures, and the results demonstrated that molecular compounds of PPO-POO and POO-OPO were metastable and tended to separate into the pure TAG components. On the other hand, microstructures of spherulites of POP-OPO binary mixtures were analyzed in neat liquid and solution (n-dodecane) systems by using synchrotron radiation microbeam X-ray diffraction (SR-mu-XRD). Due to a molecular compound formation at the 50:50 concentration ratio, 75POP:25OPO and 25POP:75OPO compositions were characterized to study how the microstructures of spherulites of the TAGs mixtures are determined when the molecular compound crystals and POP or OPO component crystals can be formed competitively. Studies of these heterogeneous microstructures in neat liquid and solution are applicable to palm oil fractionation processes by dry and solvent methods. In an attempt to make an approach to complex natural fatty samples, such as olive oil, the polymorphism of multicomponent mixtures (from 3 to 6 TAG components) was analyzed and discussed. Thus, we observed that the polymorphic behavior of an extra virgin olive oil from the Arbequina olive variety was mainly influenced by its main TAGs, whereas apparently minor components did not develop a crucial role. Furthermore, we also used the polymorphic behavior of natural fat and oils (virgin and extra virgin olive oil, and Iberian ham fat) as a tool to determine authenticity (different ham categories depending on the fattening system used) and detection of adulterations (fraudulent additions of hazelnut oil in olive oil). The combined use of DSC and preliminary chemometric calculations permitted determining fraudulent additions of raw hazelnut oil in an extra virgin olive oil (Arbequina) at concentrations below 5%. On the other hand, highly significant differences were detected in the polymorphic behavior of Iberian ham fat from the bellota and cebo categories.

Tesi realitzada a l'Institut de Ciències de la Terra “Jaume Almera” (ICTJA-CSIC) / This thesis is organized as a compendium of three scientific articles, describing the geological characterization of the Hontomín site for Geological Storage of CO2 by means of 3D seismic data, acquired for this purpose, as well as the available well-log and regional data. The three articles form the core of this thesis and constitute the main scientific effort developed therein. These are: • Alcalde, J., Martí, D., Calahorrano, A., Marzán, I., Ayarza, P., Carbonell, R., Juhlin, C. and Pérez-Estaún, A. 2013a. Active seismic characterization experiments of the Hontomín research facility for geological storage of CO2, Spain. International Journal of Greenhouse Gas Control, 19, 785-795. • Alcalde, J., Martí, D., Juhlin, C., Malehmir, A., Sopher, D., Saura, E., Marzán, I., Ayarza, P., Calahorrano, A., Pérez-Estaún, A., and Carbonell, R. 2013b. 3D Reflection Seismic Imaging of the Hontomín structure in the Basque-Cantabrian Basin (Spain). Solid Earth4, pp. 481-496. • Alcalde, J., Marzán, I., Saura, E., Martí, D., Ayarza, P., Juhlin, C., Pérez-Estaún, A., and Carbonell, R. 2014. 3D geological characterization of the Hontomín CO2 storage site, Spain: multidisciplinary approach from seismics, well-logging and regional data. Tectonophysics (accepted). The thesis begins with an Introduction (Chapter I), in which the motivations and aims of the thesis are presented. These include the problematic derived from anthropogenic emissions of CO2, and present Carbon Capture and Storage technology as an effective method to reach energetic sustainability. This chapter also includes the state-of-the-art seismic reflection method applied to CO2 storage, as well as an outline of the regional and local geology of the study area. The first article (Alcalde et al., 2013a) constitutes Chapter II of the thesis. It presents and describes the active seismic experiments conducted at the Hontomín site for the seismic characterization. The data acquisition is described in detail, with an emphasis on the most relevant factors that affected the quality of the acquired data. These factors include the geomorphological/topographical aspects of the study area, logistical issues during the acquisition. The effects on the seismic records of a near-surface velocity inversion are also discussed. This contribution also shows a preliminary seismic image of the subsurface, which allows outlining the general dome shape of the target structure. The second article (Alcalde et al., 2013b) comprises Chapter III of the thesis. It outlines the processing applied to the seismic data that led to the final migrated seismic image. It includes a detailed discussion about which processes were more effective in enhancing the quality of the obtained image. The image was judged to be suitable for interpretation and constitutes the primary seismic model, to be used as reference baseline during the monitoring stage. Furthermore, the top of the Jurassic dome structure was mapped, allowing us to provide an overall estimation of the size of the target structure, which is a 107 m2 elongated dome with a maximum CO2 storage capacity of 1.2 Gt. The third article (Alcalde et al., 2014), included in Chapter IV of the thesis, focuses on the interpretation of the seismic image and the building of a 3D geological model. The quality of the seismic data required a geologically driven approach to enable interpretation. This approach used a conceptual model as reference, which was inferred in the first place from the correlation of the available well-log data and later improved by the seismic facies analysis and the regional geological data. The conceptual model was used to interpret the seismic data and resulted in a 9-layered 3D geological model and a thorough description of the fault system present in the area. / Esta tesis tiene como objetivo la caracterización geológica 3D de la Planta de Desarrollo Tecnológico para el Almacenamiento Geológico de CO2 de Hontomín (Burgos). Esta caracterización se ha llevado a cabo mediante el procesado y la interpretación de datos de sísmica de reflexión 3D adquiridos para ese propósito en verano de 2010.

Apart from the geological controls that can cause As mobilization in groundwater in the Bengal Delta Plain, local anthropogenic factors may also contribute to some extent. Investigations showed that As(III) get enriched in the groundwater after the monsoonal season. This could be due to the enhanced reducing conditions in the aquifer post-monsoonal recharge. The larger inorganic colloids were responsible to scavenge As(III) and the smaller organic/organo-metallic colloids were found to scavenge As(V). A study was carried out to improve the Solar Oxidation and Removal of Arsenic (SORAS) for rural population, using tomatoes instead of lemons, showing that tomato was more efficient and cost-effective than lemon or lime. A novel technique combining hollow fiber liquid phase microextraction (HF-LPME) with Total Reflection X-Ray Fluorescence (TXRF) for the determination and speciation of As in groundwater was developed. The results in the laboratory samples were found encouraging and applied to natural samples successfully / Además de los controles geológicos, los factores antropogénicos contribuyen también a la movilización de arsénico en el agua subterránea del Bengal Delta Plain. La concentración de As(III) aumenta después de la temporada del monzón, debido a las condiciones más reductoras en el acuífero. El As(III) se encuentra asociado a coloides inorgánicos de mayor tamaño mientras que los coloides orgánicos/organometálicos más pequeños contienen As(V). Se llevó a cabo un estudio para mejorar el proceso SORAS (Solar Oxidation and Removal of Arsenic) comparando diferentes fuentes de citrato, y demostrando que el tomate es más eficiente y económico que el limón o la lima. Se ha desarrollado un método novedoso para la determinación y especiación de As basado en microextracción en fase líquida en fibra hueca (HF-LPME) combinados con fluorescencia de rayos X con reflexión total (TXRF), y que ha sido aplicado con éxito en diferentes muestras de aguas naturales