La colisión entre dos placas continentales plantea importantes cuestiones acerca de los procesos litosféricos que tienen lugar. Dependiendo del acortamiento litosférico la colisión puede tener asociada la subducción de una de las placas. La subducción no se debe tanto a efectos gravitatorios, ya que la corteza continental no es lo suficientemente densa para subducir en conjunto dentro del manto, sino más bien al campo de esfuerzos compresionales generado por el movimiento de aproximación entre placas (Ziegler, 1990). La convergencia y colisión entre las placas continentales ibérica y europea se manifestó en superficie con la edificación del orógeno pirenaico. Estudios realizados en los Pirineos basados en la compatibilidad del acortamiento de los dominios superficiales de la corteza (datos geológicos) y de los dominios profundos (datos geofísicos), indican un acortamiento superior a 100 kilómetros. Un problema todavía sin resolver es la acomodación en profundidad de este acortamiento. Una posible solución es la subducción de la corteza inferior de la placa ibérica bajo la placa europea, sin embargo los métodos geofísicos empleados hasta ahora no presentan una subducción de gran magnitud y no permiten decidir sobre esta cuestión. La conductividad eléctrica puede ayudar a solucionar las cuestiones planteadas ya que es un parámetro independiente de los estudiados anteriormente.Los métodos electromagnéticos se emplean en geofísica para determinar las propiedades de las estructuras geológicas en términos de la conductividad eléctrica ("sigma") o su inversa: la resistividad eléctrica ("ro"). Entre los métodos electromagnéticos el método magnetotelúrico (MT) es el que presenta una mayor resolución en los estudios corticales y litosféricos. Es un método de fuente natural que utiliza las fluctuaciones del campo electromagnético producido por la actividad solar en la ionosfera. A partir de la relación existente entre los campos eléctrico y magnético registrados simultáneamente en un punto de la superficie se puede inferir la distribución de resistividades eléctricas en profundidad.En la memoria de esta tesis se presenta la adquisición, procesado e interpretación de datos magnetotelúricos obtenidos en los Pirineos con el objetivo de determinar las propiedades electromagnéticas de la litosfera. Mediante el modelo de resistividades eléctricas se pueden restringir los posibles escenarios de evolución y estado actual de la cadena que permiten explicar conjuntamente los observables geofísicos y geológicos disponibles.Este trabajo está estructurado en once capítulos: en el primer capítulo se introduce el método magnetotelúrico. En el segundo capítulo se realiza un repaso de los fundamentos matemáticos de la teoría del electromagnetismo aplicada al método magnetotelúrico y se introduce el concepto de tensor de impedancias electromagnético. El tercer capítulo se centra en la caracterización y eliminación de los efectos de distorsión galvánica causada por cuerpos superficiales y locales sobre las funciones de transferencia regionales. Se presenta una de las aportaciones metodológicas de este trabajo, que consiste en la recuperación de las funciones de transferencia regionales en medios tridimensionales afectados por distorsiones galvánicas. En el capítulo cuarto se presenta la metodología de adquisición de los datos experimentales, así como el tratamiento y procesado robusto de las series temporales de los campo electromagnéticos.La aportación al conocimiento de la estructura Iitosférica de los Pirineos se realiza en los capítulos siguientes. En el capítulo quinto se describe la evolución geodinámica y formación del orógeno Pirenaico como una serie de pliegues y cabalgamientos, así como las principales estructuras geológicas. En el capítulo sexto se presenta la adquisición y procesado de los datos de Pirineos. El análisis del tensor de impedancias muestra que la estructura geoeléctrica de los Pirineos es bidimensional con una dirección de las estructuras principales este-oeste. Se realiza un estudio detallado del tensor de impedancias que muestra la presencia de tres grandes zonas o unidades que presentan unas características geoeléctricas propias.En el capítulo séptimo se presenta la interpretación bidimensional de los datos magnetotelúricos a lo largo de un perfil norte-sur cercano al perfil de sísmica de reflexión profunda ECORS-Pirineos. El resultado final de esta interpretación es un modelo bidimensional de resistividades eléctricas para la litosfera de los Pirineos. A nivel superficial, el modelo reproduce las principales estructuras geológicas: niveles de despegue entre la cobertera y el basamento en la Cuenca del Ebro y en la Cuenca de Aquitania, zonas de fractura de la Zona Axial, Falla Norpirenaica, etc... En profundidad, la disminución de la resistividad eléctrica en la placa ibérica a medida que nos acercamos al contacto entre placas culmina con la presencia de una estructura de elevada conductividad entre 30 y 80 km de profundidad en el contacto entre placas que se interpreta como fusión parcial de la corteza inferior de Iberia que subduce bajo la placa europea.La realización de nuevos registros hacia el oeste a lo largo de los Pirineos detecta la continuidad del conductor profundo. En el capítulo octavo se presenta la modelización bidimensional del perfil norte-sur de Belagua, situado al oeste del perfil ECORS. En el capítulo noveno se presenta un modelo tridimensional de resistividades eléctricas de la estructura litosférica de los Pirineos y se discuten sus interpretaciones tectónicas.En el capítulo décimo se comparan los modelos litosféricos obtenidos a partir del método magnetotelúrico con los modelos ya existentes obtenidos a partir de otros métodos geofísicos. En particular se realiza una interpretación conjunta con los resultados de tomografía sísmica obtenidos por Souriau y Granet (1995). Se discute la compatibilidad del modelo de conductividades eléctricas con los datos de la anomalía de Bouguer y de geoide. Para ello se realiza una modelización de la distribución de densidades litosféricas, a partir de la interpretación conjunta de la anomalía de Bouguer y la del geoide residual en los Pirineos. Para finalizar, en el capítulo undécimo se presentan las conclusiones generales del trabajo. / The Pyrenees is an Alpine collsional orogen formed as a result of the convergence between the European and Iberian plates. Restoration of upper crustal thrust sheets gives a minimum shortening of 150 km. How has this surface been shortening balanced by lower crustal and mantle rocks at depth? Subduction of the Iberian lower crust under the European Plate is a possible phenomenon that could explain it. However, geophysical studies up to present does not shown an important subduction. The distribution of the electrical conductivity at the lithosphere given by magnetotelluric method (MT) can help us to answer this question.This Thesis is concerned with the acquisition, processing and interpretation of MT data in the Pyrenees with the target of determine the lithospheric electrical properties and its structure. More than 50 sites have been measured are processed in order to obtain the magnerotelluric impedance tensor. The MT data soows the presence of an anomalous conductivity structure in the contact between plates at depth. This structure is related with the partial melting of me subducted lower crust. The amount of subduction obtained by MT modelling can explain the total shortening during the build up of the orogen and is compatible with:a) Restoration of upper crustal sheetsb) Numerical models of Pyrenean orogene) Negative anomaly in P-waves velocity (Seismic tomography)d) Bouguer anomalye) Geoid anomaly

This thesis is a compendium of three papers related to the magnetotelluric (MT) method and its application to the characterization of lithospheric-scale geoelectrical structures. The thesis begins with an Introduction where the motivation and the aims are presented as well as the geological context of the Pyrenees, the previous geophysical studies and the used data set. The Introduction also contains a description of the MT method with basic concepts useful to understand the MT analysis developed in the three papers. Then the three papers, which are the main part of the thesis, are exposed. After the papers, there is a Discussion where the results are commented and compared, extending some of the ideas proposed in the articles and including a new geoelectrical crustal model of the Western Pyrenees. Then there are the Conclusions and proposals of future works related to the MT sites acquired in the Pyrenees and the proposed method for processing MT data. At the end of the thesis there are the references of the cited works and an annex containing a copy of the two published papers and a copy of the submitted manuscript of the third paper. The first published paper determines the geoelectrical structures below the Central Pyrenees using new BBMT and LMT data acquired close to the ECORS-Pyrenees deep seismic profile. The aim of this study has been to improve the results obtained by Ledo (1996) and Pous et al. (1995a), taking advantage of the progress occurred in the last fifteen years associated with the MT method and the acquisition of MT data. The most important improvements that have been achieved are the better definition of the top of the electrical resistivity structure associated with the Iberian subducted lower crust (IBSLC) and the determination of the lithosphere-asthenosphere boundary (LAB) below the Iberian and the European plates close to the collision zone. Complementary, an analysis of the geological properties of the lower-crust and the dehydration point of the muscovite and biotite rocks provides more arguments in favour of the hypothesis of partial melting to explain the geophysical observations associated with the IBSLC. In the second paper the MT method has been applied to characterize the geoelectrical structures below the West-Central Pyrenees in a new MT profile across the Pyrenean mountain range. This new MT profile is 130 km long and is composed by twenty BBMT sites acquired in 2010, seven of them also with LMT data. Results have been compared with the ones obtained in the Central Pyrenees characterizing the main geoelectrical variations between the two MT profiles. An analysis of the thermal re-equilibration of the IBSLC has been developed completing the analysis of the previous paper about the presence or absence of partial melting in the IBSLC. This analysis corroborates partial melting as the best explanation for the low electrical resistivity values of the IBSLC. The LAB below the West-Central Pyrenees has been determined not only below the Iberian and the European plates, as in the Central Pyrenees, but also below the collision zone. Additionally, an unexpected geoelectrical structure completely buried below the Ebro basin has been associated with a Variscan boundary. In the third paper a new method is proposed for processing MT data. The proposed method uses the horizontal magnetic fields recorded at a neighbouring site to process the MT data of a local site from inter-station tensor relationships. Results obtained in the experiments validate the method. A parameter has been defined in order to determine, in each specific study for each used period, if the proposed method can be applied. / Aquesta tesi es composa de tres articles relacionats amb el mètode Magnetotelluric (MT) i la seva aplicació a la caracterització d’estructures geoelèctriques de la litosfera. La tesi comença amb una introducció on es presenten les motivacions d’aquesta i els objectius plantejats, així com el context geològic dels Pirineus, els estudis previs que s’han realitzat i les dades fetes servir pel desenvolupament de la tesis. La introducció conté també una descripció del mètode MT amb l’objectiu d’ajudar a entendre l’anàlisi que es desenvolupa en els articles. Tot seguit s’exposen els tres articles, es discuteixen els resultats obtinguts i s’exposen les conclusions a les que s’ha arribat. El primer article mostra les estructures geoelèctriques sota el Pirineu Central. L’objectiu d’aquest estudi ha estat millorar els resultats de Ledo (1996) i Pous et al. (1995a), aplicant els progressos que hi ha hagut en el camp de la MT en els darrers quinze anys. Els nous resultats han permès caracteritzar millor la zona de fusió parcial associada amb la subducció de l’escorça Ibèrica Inferior (IBSLC) i el límit litosfera astenosfera (LAB). De forma complementaria, s’ha dut a terme un anàlisi de les propietats de l’escorça inferior que ha permès aportar més arguments a favor de la hipòtesis de la fusió parcial. En el segon article el mètode MT s’ha fet servir per caracteritzar les estructures geoelèctriques sota el Pirineu Occidental-Central en un nou perfil de MT. En aquest estudi també s’han observat estructures geoelèctriques associades amb la fusió parcial de la IBSLC i amb el LAB. Sota la conca de l’Ebre s’ha observat per primer cop una anomalia geoelèctrica que s’ha associat amb la presència d’un límit Hercinià. Els resultats han estat comparats amb els del Pirineu Central per tal de caracteritzar l’evolució de les principals estructures geoelèctriques al llarg de la serralada. En el tercer article s’ha proposat un nou mètode per processar dades MT. Aquest mètode utilitza els camps magnètics horitzontals enregistrats en una estació veïna per processar les dades de la zona d’estudi únicament a partir de relacions tensorials entre estacions. Els experiments duts a terme corroboren la validesa del mètode.