In the last decades, anthropogenic inputs of nitrogen to groundwater have dramatically increased, and they nowadays represent one of the most important water resources concerns as NO3-N has become the most ubiquitous chemical contaminant in the world's aquifers. Agriculture, farming activities and wastewater seepage are the main anthropogenic sources of water contamination in rural areas. Another factor that is known to contribute to the decline of groundwater quality is excessive groundwater withdrawal in relation to the natural average recharge. Intensive groundwater exploitation regimes largely disturb hydrogeological systems modifying natural flow paths, altering relationships between groundwater recharge/discharge areas and modifying the flux among aquifer formations. All these human activities have affected the rates and quality of groundwater resources. In order to address these issues, the origin, fate and transport of nitrate in groundwater have been extensively studied over the past decades. Stable isotope ratios of NO3 (d15N and d18ONO3), SO42-(d34S and d18OSO4), B (d11B) and C (d13CHCO3) have come to be successful tracers of pollution sources, and useful for assessing physico-chemical processes that affect pollutant fate. Aiming to fingerprint nitrate and sulfate sources and determine whether natural attenuation of pollution is occurring in groundwater, two nitrate vulnerable zones in Catalonia (NE Spain), the Selva and Baix Ter basins, have been studied applying multi-isotope and statistical approaches, in the frame of their hydrogeological settings. Both basins are characterized by regional and local, heterogeneous groundwater flow systems, disturbed by groundwater withdrawal from the different aquifer formations and at distinct rates and frequencies depending on the final water use (mainly for irrigation and for urban and farm supplies). In accordance with potentiometric, hydrochemical and isotopic data, the hydrogeology of the Selva hydrogeological system has been described in order to characterize the alteration brought about in the system by intensive current groundwater withdrawal, and to define the resulting groundwater hydrodynamics. Hydraulic head data indicate the relationships between geological formations in the range areas and the sedimentary infill of the basin. Tectonic elements, such as fault zones and the basement fracture network, play a significant role in the flow behavior, since they have a direct effect on the recharge and allow upward vertical flow to the aquifers constituted by the sedimentary infilling. The use of fluoride and nitrate as tracers for the contribution of deep and shallow flow systems, respectively, provides a detailed portrait of the effects of pumping on the flow path distribution. Therefore, two distinct flow systems, with specific groundwater qualities, have been identified: a regional, large-scale, longer residence time nitrate-free system, recharged from the surrounding ranges, and a local flow system fed by rainfall infiltration in the lower areas of the basin, and affected by anthropogenic activities. The interaction between both flow systems produces a dilution effect that modifies nitrate concentration. Indeed, hydrochemical data, along with d15N, d18ONO3, d34S, d18OSO4 and d13CHCO3 information, confirmed mixing between regional and local flow systems. The d15N, d18ONO3 and d34S indicated that the predominant sources of contamination in the basin are pig manure and synthetic fertilizers. Apart from dilution processes that can contribute to the decrease of nitrate concentrations, the positive correlation between d15N and d18ONO3 agreed with the occurrence of denitrification processes. The d34S and d18OSO4 indicated that oxidation of pyrites is not linked to denitrification, suggesting organic matter to be an electron donor. However, d13CHCO3 did not point to the occurrence of organic matter oxidation. Thus, it is proposed that the mixing processes between deeper regional and local surface groundwater allow denitrification to occur due to the reducing conditions of the regional groundwater. Results in the Baix Ter basin show a large range of groundwater nitrate concentrations, from no nitrate to up to 480 mg NO3 L-1. In the studied fluvio-deltaic formations d15N and d18ONO3 prove that natural denitrification is occurring, and in combination with d11B, confirm that pig manure application is the main vector of nitrate pollution, although sewage and mineral fertilizers are also isotopically fingerprinted. The natural reduction of nitrate happens in near­river environments and in areas hydrologically related to fault zones. d34S and d18OSO4 indicate that denitrification is not linked to the pyrite oxidation, but rather to the oxidation of organic matter. A statistical treatment attending to the compositional nature of available data has been applied using samples from five nitrate vulnerable zones in Catalonia: Baix Ter, Selva, Lluçanès, Maresme and Osona. Three different sets of variables have been used: only geochemical data, only isotope data, or both together. The aims were twofold. First, to establish a graphical comparative tool to discriminate between the different zones affected by nitrate pollution, looking for combinations of logratios of variables that have significantly different average values between the sampled regions. Second: to put forward a statistical methodology that integrates isotope data together with geochemical data. According to these aims, a linear discriminant analysis entering compositional data has been performed and the corresponding discriminant biplot has been depicted. It is remarkable the notable discriminating power when using only the isotope data set, although the optimal separation of regions is achieved when using both geochemical and isotope data subsets, as predicted by the theory of discriminant analysis. Obtaining all this information can help to understand the mechanisms that control groundwater nitrate contamination, and to evaluate the influence of anthropogenic activities and pressures over the aquifer system at a local as well as regional scale, as a basis for adopting an appropriate water management strategy. / Amb els objectius de traçar les fonts de nitrat i sulfat i de determinar si s'estan produint processos d'atenuació natural a les aigües subterrànies, s'han estudiat dues zones vulnerables a la contaminació per nitrats de Catalunya: les depressions de la Selva i del Baix Ter. Ambdues zones són hidrogeològicament complexes i estan caracteritzades per sistemes de flux regionals i locals afectats per una intensa extracció d'aigua subterrània i múltiples fonts de contaminació. La δ15N, δ18ONO3, δ34S i δ18OSO4 indiquen que la font de contaminació dominant de les aigües subterrànies és el purí aplicat als camps, tot i que els fertilitzants sintètics i les aigües residuals també s'han detectat isotòpicament. La mesura de la relació isotòpica del bor dissolt (δ11B), que no s’havia emprat abans en aquestes zones, confirma que la principal contribució de nitrogen és deguda a l’aplicació dels purins. La correlació positiva entre la δ15N i la δ18O del nitrat està d'acord amb l'existència de processos de desnitrificació natural. La δ34S i la δ18O del sulfat mostren que l'oxidació de pirites no està lligada a la desnitrificació, suggerint la matèria orgànica com el donador d'electrons que permet la reducció del nitrat. Les dades hidroquímiques i isotòpiques apunten que pot haver-hi una relació entre els processos de mescla d'aigua subterrània dels sistemes de flux local i regional i la desnitrificació natural del nitrat, sobretot en àrees associades a zones de falles i xarxes de fractures. Tenint en compte la naturalesa composicional de les dades obtingudes, s'ha aplicat un tractament estadístic apropiat a la hidroquímica i relacions isotòpiques de cinc zones vulnerables de Catalunya (Selva, Baix Ter, Lluçanès, Maresme i Osona) per tal d’establir-ne una comparativa.

Tesi realitzada a l'Institut de Ciències de la Terra Jaume Almera (ICTJA-CSIC) / Originalment editada en microfitxa (ISBN 8447510700) / En este trabajo se analiza la sismotectónica de dos regiones situadas en el límite de placas del Caribe: el noreste de Venezuela en el límite Caribe-América del Sur y el noreste de Hispaniola en límite Caribe-América del Norte. Ambas zonas se caracterizan porque en ellas el límite de placas está constituido por una amplia zona de deformación (zona de límite de placas), y compuesto por varios elementos o terranos. Los datos utilizados en este estudio son de tres tipos: sismogramas históricos (registrados con instrumentos mecánicos y electromagnéticos anteriores a la instalación de la red estándar WWSSN en 1963); sismogramas registrados en instrumentos WWSSN y en sus equivalentes digitales; y sismogramas de microterremotos registrados por instrumentos de periodo corto y alta amplificación. Estos tres tipos de datos son complementarios y permiten obtener una muy buena imagen de la sismicidad y tectónica de la zona estudiada. Los terremotos de gran magnitud, analizados a partir de sismogramas registrados a distancias telesísmicas, representan la mayor parte del momento sísmico liberado y por tanto dan cuenta del régimen tectónico predominante. Para que esta imagen sea lo más completa posible, el estudio de terremotos de gran magnitud no debe restringirse a los terremotos ocurridos durante la existencia de la red estándar, sino que debe extenderse a todo el periodo de la Sismología instrumental. El análisis de sismogramas registrados con anterioridad a 1963 (sismogramas históricos) presenta ciertas dificultades, aunque es posible aplicarles las técnicas de análisis modernas desarrolladas para sismogramas de la red WWSSN. Por otra parte, la precisión de las localizaciones calculadas a partir de datos telesísmicos es insuficiente para obtener una imagen detallada de la sismicidad, y para identificar estructuras activas. Además, en el caso de zonas de sismicidad escasa y de baja magnitud, puede resultar imposible hacer un análisis sismotectónico únicamente a partir de datos globales. Por tanto, es conveniente extender el estudio a los terremotos de pequeña magnitud (microterremotos) detectados a partir de redes locales. En primer lugar se presentan los resultados obtenidos a partir de la interpretación de los datos de una red de microsismicidad instalada en el NE de Venezuela, así como el estudio (revisión de parámetros focales) de los terremotos de mayor magnitud ocurridos en esta zona, a partir del análisis de forma de ondas internas P y SH registradas a distancias telesísmicas. Finalmente se analiza la serie de terremotos ocurrida en 1946 en el NE de la isla de Hispaniola, la cual incluye el terremoto de mayor magnitud ocurrido en los límites del Caribe y registrado de forma instrumental. A partir del análisis de una red local compuesta por 58 estaciones e instalada durante 3 meses en el noreste de Venezuela se han obtenido localizaciones de 245 microterremotos, y 21 mecanismos focales calculados a partir de polaridades de primeras llegadas. La estructura más notable de la zona, y en la que se concentra la mayor parte de la actividad sísmica es la falla de El Pilar. La falla es activa sísmicamente en toda su extensión conocida, desde el oeste de la península de Araya hasta el golfo de Paria. Los mecanismos focales de microterremotos corresponden a fallas de desgarre dextras, con planos de falla de dirección E-W. El análisis de los mayores terremotos ocurridos en el NE de Venezuela desde 1963 mediante el método de inversión de forma de ondas internas, confirma que la principal estructura de la zona es la falla de El Pilar, a lo largo de la cual el movimiento es de tipo transcurrente dextro, en dirección E-W. También existe un foco de sismicidad de profundidad intermedia al norte de la península de Paria, asociado al extremo sur del “slab” de litosfera Atlántica que subduce bajo el Caribe en el arco de las Pequeñas Antillas. La distribución de la sismicidad y los mecanismos focales indican que en el NE de Venezuela la subducción no es activa y el “slab” podría encontrarse desprendido. Los eventos de 1946 en el NE de Hispaniola constituyen la mayor serie de terremotos ocurrida en el Caribe durante este siglo, y hasta la fecha no habían sido objeto de un estudio detallado. En primer lugar se ha llevado a cabo la relocalización de los 66 terremotos que forman la serie, mediante un algoritmo de inversión por mínimos cuadrados que utiliza fases P y S. Posteriormente se han obtenido mecanismos focales para los 4 terremotos mayores de la serie, utilizando polaridades de fases P, SV, SH y cocientes de amplitudes SV/P y SV/SII. El terremoto principal (4 de Agosto de 1946; MS = 7.8) tiene mecanismo de falla inversa, y se interpreta como el resultado de la existencia de un “restraining bend” en el NE de Hispaniola, en una zona donde el movimiento relativo entre las placas Caribe y América del Norte es principalmente transcurrente levógiro. / The seismotectonics of two regions of the Caribbean plate boundary have been analyzed: northeastern Venezuela and Hispaniola. Both areas are characterized by a broad plate boundary zone, with complex geology and scattered seismicity. In order to better understand the seismotectonics of these areas, three types of seismic data have been used: seismograms of microearthquakes recorded by short period instruments; WWSSN seismograms of teleseisms; and historical seismograms of large pre-1963 earthquakes. The seismicity of northeastern Venezuela is first analyzed in terms of the results of a temporary microseismicity network. The main seismogenetic structure in the area is the El Pilar fault, proposed as the actual plate boundary between the Caribbean and continental South America. Focal mechanisms of microearthquakes show E-W right lateral strike-slip motion along the fault. Intermediate depth microearthquakes occur north of the peninsula of Paria, associated with the southern end of the subduction of Atlantic lithosphere under the Caribbean plate. Focal parameters of large northeastern Venezuela earthquakes have been calculated by inversion of teleseismic body wave waveforms. The results confirm that the El Pilar fault is the main source of seismogenetic deformation. Mechanisms of intermediate depth earthquakes of the Paria eluster show that active subduction is no longer taking place in northeastem Venezuela. Finally, the 1946 Hispaniola earthquakes have been analyzed. This series ineludes the largest earthquake ocurred in the Caribbean plate boundary. The events of the series have been first relocated using teleseismic P and S wave times, by means of a leasts squares inversion procedure. Focal mechanisms have been calculated for the 4 largest earthquakes, using P, SV and SH polarities and SV/P and SV/SH amplitude ratios. The main shock (4 August 1946; MS =7.8) mechanism represents thrusting of the northern terranes of the plate boundary zone over eastern Hispaniola as a consequence of a restraining bend.

This PhD Thesis presents the Tertiary kinematic evolution of the South-Central Pyrenees from the integration of magnetostratigraphic, magnetotectonic and thermochronological analyses on its synorogenic sedimentary record. One of the main contributions of this PhD thesis is the continuous absolute dating of the syntectonic conglomerates of La Pobla de Segur, Senterada and Sis. Magnetostratigraphy of these materials establishes their deposition during Middle Eocene-Late Oligocene times (from chron 19r up to chron 9n). Integration of these results with previous magnetostratigraphic works within the Ainsa Basin has allowed the establishment of a new chronostratigraphy for the Eocene-Oligocene materials of the South-Central Pyrenees. The obtained chronostratigraphy has biochronological implications as it substantially changes the traditionally accepted ages of the European reference levels MP14 to MP17. MP14 and MP15 reference levels are proposed to correlate to Lutetian whereas MP16 and MP17 would be Bartonian in age. These results reveal that the correlation between the continental and marine Paleogene record needs further refinement and therefore, that the chronostratigraphic age attributions based on MP reference levels should be taken with caution. The magnetostratigraphic ages have been combined with detrital thermochronology on 13 granitic cobbles enclosed in the syntectonic conglomerates. The detrital apatite fission track ages obtained vary from 63 to 27 Ma. When these ages are combined with the stratigraphic ages, samples define 5 groups with thermochronological ages generally increasing down-section except in the most deeply buried ones due to post-depositional partial annealing. Thermal models reveal three periods of rapid-cooling within the Axial Zone due to movement on large-thrust sheets. A dramatic increase in exhumation rate occurred during the latest Eocene-Early Oligocene related to the onset of movement in the Rialp thrust sheet and the increase in structural relief of the Axial Zone by underthrusting. The magnetostratigraphic and thermochronological ages obtained permit the link between the sedimentation rates in the surrounding basins and the exhumation rates in the hinterland, and reveal that accommodation space exerted the main control on sedimentation rates within the piggy-back basins. Post-depositional annealing of the stratigraphically lowest samples suggests about 2 km of burial by the younger synorogenic materials during progressive burial of the South Pyrenean fold and thrust belt. Thermal models also suggest a rapid exhumation event during the Late Neogene, linked to re-excavation caused by the base level drop during the Ebro River capture to the Mediterranean Sea. Sedimentation of the studied synorogenic materials during Middle Eocene-Oligocene times occurred coeval to the development of thrust salients in the southern Pyrenees. The magnetotectonic study of 36 sites carried out in the Ainsa Oblique Zone reveal clockwise vertical-axis rotations varying from ~80° in the lower Lutetian materials of the Mediano anticline to ~20° in middle Ilerdian materials cropping out at the northern edge of the Añisclo anticline. Sites in the central part of the Montsec and Bóixols thrust sheets don’t record any significant rotation as neither do the syntectonic materials of La Pobla, Sis and Senterada. The age of the main rotation event within the Gavarnie thrust sheet is constrained to Lutetitan to Bartonian times, when all the structures of the Ainsa Oblique Zone were active. This vertical-axis rotation stage obeys to a difference of ~50 km in the amount of displacement on the Gavarnie thrust sheet controlled by the NE-SW pinch out of the Triassic salts at its basal detachment. A second rotation event of ~ 10° took place since Priabonian times, as a result of the differential displacement of about 22 km of the Serres Marginals thrust sheet, respect the Gavarnie one, on top of the upper Eocene-Oligocene evaporites. The synchronicity between thrusting and vertical-axis rotations suggests that the curved fold and thrust belt formed by progressive curvature with divergent thrust transport. The results exposed in this Thesis reveal a strong relationship between the stratigraphic record of the synorogenic materials, thrusting and exhumation in the Axial Zone and the structural evolution of the South Pyrenean thrust system. Tectonic forces controlled the observed patterns of exhumation, the evolution of the synorogenic topography of the piggy-back and foreland basins and the depositional features of the synorogenic sediments. / Aquesta tesi presenta l’evolució cinemàtica dels Pirineus centre-meridionals durant el Terciari a partir de la integració de dades magnetostratigràfiques, termocronològiques I magnetotectòniques del seu registre sinorogènic. La datació magnetostratigràfica dels conglomerats sintectònics de La Pobla de Segur, Senterada i Sis, fixa la seva edat en Eocè mig-Oligocè superior (cron 19r a cron 9n). Aquests resultats permeten establir una nova cronostratigrafia pels materials eocens-oligocens dels Pirineus centre-meridionals de la que deriven implicacions biocronològiques, ja que canvia substancialment les edats acceptades del nivells de referència europeus MP14 a MP17. Les edats magnetostratigràfiques s’han combinat amb termocronologia detrítica de blocs de granit dels conglomerats sintectònics. La termocronologia obtinguda varia de 63 a 27 Ma. Els models tèrmics revelen tres períodes de refredament ràpid relacionats amb el moviment de grans encavalcaments a la Zona Axial, destacant l’ocorregut a l’Eocè superior-Oligocè inferior degut al moviment de l’encavalcament de Rialp i a l’increment de relleu a la Zona Axial per underthrusting. L’annealing post-deposicional de les mostres estratigràficament més baixes suggereix que el cinturó de plecs i encavalcaments pirinenc va estar cobert per 2 km de materials. Els models tèrmics també suggereixen una exhumació ràpida al Miocè superior, relacionada amb la captura de l’Ebre al Mediterrani. Durant la sedimentació dels materials sinorogènics estudiats té lloc la formació de thrust salients als Pirineus meridionals entre els que destaca la Zona Obliqua d’Ainsa. L’estudi magnetotectònic dut a terme en aquesta zona revela rotacions verticals que varien de ~80º a Mediano a ~20º al nord d’Añisclo. L’edat de la rotació principal a la làmina de Gavarnie s’estableix en el Lutecià-Bartonià, quan eren actives totes les estructures de la Zona Obliqua d’Ainsa, i estaria causada per una diferència de 50 km en la quantitat de desplaçament de la làmina de Gavarnie controlada per la distribució de les sals triàsiques al seu desenganxament basal. La sincronia entre encavacalments i rotacions apunta a un model d’arc progressiu amb transport divergent. Aquests resultats revelen una estreta relació entre el registre estratigràfic dels materials sinorogènics, els encavalcaments i l’exhumació a la Zona Axial i l’evolució estructural del sistema d’envacalments dels Pirineus meridionals. Les forces tectòniques van controlar els patrons d’exhumació, l’evolució de la topografia sinorogènica de les conques intramuntanyoses i d’avantpaís i les característiques deposicionals dels sediments sinorogènics.

Tesi realitzada a l'Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) / At the end of the Miocene (5.97-5.33 Ma), the Mediterranean basins underwent deep morphological and sedimentological changes as a result of the large-scale sea-level fall during the so-called Messinian Salinity Crisis (MSC) and subsequent fast sea-level rise in the 3 Zanclean. Whereas deep basins accumulated more than 1 million km of evaporites, continental margins recorded several erosion surfaces. Through the analysis of 2D and 3D seismic reflection data and 2D numerical modelling, this Thesis attempts to contribute to better understand the sedimentary processes and resulting continental margin configuration during the large-scale Messinian sea-level drawdown. Detailed mapping of the seismic stratigraphy from the continental margin to the deepwater basin of the Valencia Trough (Western Mediterranean) has revealed two Messinian depositional units (Complex and Upper Units) and four erosional surfaces (Margin Erosion Surface, and Bottom, Top and Intermediate Surfaces). The stratigraphic relationship and margin configuration of these ‘Messinian seismic markers’ suggest that during the Miocene and until late Tortonian, the Mediterranean passive margins were characterized by prograding depositional sequences in the context of a Highstand System Tract. At that time, a sedimentary- active continental slope and delta progradation developed in a normal regressive in the Ebro margin, suggesting context associated to a pre-Messinian Ebro River. During late Messinian, the large-scale sea-level drawdown resulted in the initial development of a Falling Stage System Tract. The subaerial exposure of the shelf and upper slope of the Valencia continental margin at the beginning of the sea-level drawdown – probably in combination with local factors – induced destabilization of the continental slope and deposition of major Mass-transport Deposits (MTD). Results obtained from 2D numerical modeling of coupled transient seepage and deformation analysis and stability analysis suggest a decrease in hydrostatic pore pressures and development of seepage and stress-induced excess pore pressures. As the sea-level dropped, depocenters displaced offshore, major Mediterranean rivers incise to adapt to the base level, and high sediment supply contributed to the development of submarine channels. Concurrently, a submarine paleo-Valencia channel formed in the deepwater Valencia Trough. The gradually slow-down of the sea-level fall allowed the development of a smooth surface at the top of the Lowstand System Tract, whereas the long- time exposure of the proximal shelf and upper slope resulted in a rough erosional surface deeply carved by drainage networks. The Margin Erosion Surface (MES) attained full development on the margins and the MTDs were partially eroded. The development attained by the Messinian Ebro network during the MSC corroborates that the capture of the Ebro Basin occurred prior to the MSC. A slow transgressive phase before the final rapid re-flooding, together with high evaporation rate, favored aggradational deposition of the Upper Unit in a shallow-water basin. At the end of the MSC, the reestablishment of the Mediterranean-Atlantic connection triggered the rapid sea-level rise and the return marine conditions, supported by the outstanding preservation of the fluvial deposits on the main valleys of the MES. / Ó final do Mioceno (5.97-5.33 Ma) a Cuenca Mediterránea sufriu importantes cambios morfolóxicos e sedimentarios como consecuencia dunha baixada do nivel do mar duns 1500 m durante o evento coriecido coma Crise Salina Messiniense. A través da análise de datos de sísmica de reflexión 2D e 3D e do modelado numérico, esta Tese quere contribuír a un mellor entendemento dos procesos sedimentarios e a configuración resultante da marxe continental durante unha Baixada do nivel do mar a gran escala. A mostraxe detallada da estratigafía sísmica do Surco de Valencia (Mediterráneo Occidental) revelou a existencia de dúas unidades deposicionais (Complex and Upper Units) e catro superficies limitantes (Margin Erosion Surface, and Bottom, Top and Intermediate Surfaces). Ás relación estratigráficas suxiren que durante o Mioceno e ata o Tortoniense, a marxe estivo caracterizada por un Sistema deposicional progradante asociado ós aportes dun proto-rio Ebro. Ó final do Messiniense, unha Baixada do mar a gran escala provocou a exposición subaérea das marxes continentais e a desestabilización dos taludes da marxe de Valencia que, posiblemente en combinación con factores locais, ocasionou desprendementos submarinos que depositáronse ó pé do talude. A medida que o nivel do mar descendía, a sedimentación desprazouse cara o mar e os grandes ríos Mediterráneos incidíronse nas plataformas continentais para adaptarse ó novo nivel de base do mar. Ó mesmo tempo, o gran transporte de sedimentos xerado facilitou o desenvolvemento de canóns e sistemas de canles submarinas como o paleo-Canle de Valencia. Unha diminución da taxa de baixada do mar facilitou a formación dunha plataforma de erosión no teito do Lowstand System Tract, mentras a zona proximal da marxe – moito máis tempo exposta á erosión – transformouse nunha superficie moi irregular e amplamente escarvada por sistemas fluviais.. O nivel de madurez que caracteriza ó proto-rio Ebro suxire que a súa captura foi previa á Crise Salina Messiniense. Unha fase transgresiva lenta, previa á inundación, unida cunha alta taxa de evaporación, favoreceu a deposición das evaporitas na conca profunda. Ó final da Crise Salina Messiniense, o restablecemento da conexión do Mar Mediterráneo có Océano Atlántico permitiu á volta as condicións mariñas normais.

En aquesta Tesi hem investigat sis canyons submarins situats als marges continentals català central (canyó submarí del Foix) i del nord (canyons submarins del Cap de Creus, la Fonera i Blanes), i del sud de Califòrnia (canyons submarins de Santa Mònica i Redondo), amb la finalitat d’aprofundir en el coneixement dels processos de transport sedimentari que s’hi produeixen, de les seves resultants morfosedimentàries de detall, i del paper que juguen en la transferència i acumulació de deixalles d’origen antròpic. Per assolir allò que preteníem hem utilitzat dades de batimetria de multifeix i de sísmica de reflexió de molt alta resolució adquirides amb mètodes ara ja convencionals, des de vaixells en superfície, i amb un vehicle subaquàtic autònom (AUV), i també imatges obtingudes in situ amb un vehicle subaquàtic operat remotament (ROV). Els resultats assolits han estat publicats en tres articles que formen el cos d’aquesta Tesi, els quals resumim breument en els paràgrafs següents. L’estudi morfomètric detallat del canyó del Foix ha permès il·lustrar la complexitat de les xarxes de drenatge dels talussos de marges continentals passius, comparables en certa mesura a les xarxes fluvials. El principal element que contribueix a la complexitat morfològica, i també a la jerarquització, de les lleres que conformen els sistemes de canyons submarins són els xaragalls de vessant, l’evolució dels quals a hores d’ara resulta de l’acció subjacent de fluxos gravitatius i de les interferències provocades per l’acció de l’home sobre el fons, en especial per la pesca de ròssec. La modelització de la xarxa de drenatge i la seva parametrització morfomètrica subseqüent permeten quantificar i analitzar objectivament la forma, la mida, el patró de desenvolupament i la capacitat de transport del conjunt de lleres que conformen un sistema de canyó submarí i, per tant, discriminar les rutes de transport principals. L’estudi d’altíssima resolució de la geomorfologia i el recobriment sedimentari més superficial dels canyons submarins de Santa Mònica i de Redondo, a Califòrnia, ens ha permès resoldre el significat de les formes de fons observades i interpretar els processos responsables del seu desenvolupament. Destaquen especialment una successió d’ones de sediment rítmiques al fons del canyó de Redondo i un conjunt de cicatrius erosives al curs inferior del canyó de Santa Mònica. Pel que fa a les ones de sediment, l’anàlisi acurada d’aquestes formes de fons sedimentàries ha permès provar la seva migració ascendent, només explicable per l’acció de corrents de terbolesa, les quals a més de transportar sediment també n’intercanvien amb la llera del canyó, fet determinant del tipus d’empremta generada. Hem identificat els tipus de deixalles presents als canyons del Cap de Creus, la Fonera i Blanes, analitzant-ne també llur distribució i abundància. A partir d’aquestes observacions hem mirat d’escatir quins són els processos hidrosedimentaris responsables del transport de les deixalles cap als trams intermedis i distals dels canyons investigats. A partir de la categorització de les deixalles, hem aproximat els seus orígens i vies d’entrada al medi marí, que té lloc al llarg de la línia de costa en el seu conjunt, comptant també amb l’acció del vent, i puntualment per les desembocadures fluvials, i mar enfora per efecte de l’activitat pesquera i de la navegació recreativa i de transport de mercaderies. Els plàstics, lleugers i fàcils de transportar per la dinàmica marina, i les restes d’arts de pesca, resultants de l’aprofitament històric intensiu dels recursos vius de la zona, són els tipus de deixalles més abundants. La interacció entre deixalles i organismes és ambivalent, doncs hem observat que tan pot ésser perjudicial com beneficiosa. On més gran és l’acumulació de deixalles, si més no en nombre d’ítems, és preferentment a profunditats superiors als 1.000 o 1.500 m, segons el canyó considerat. D’acord amb els patrons de distribució observats i els processos hidrosedimentaris que ocorren al marge català del nord, considerem que les cascades d’aigües denses de plataforma i els grans temporals de llevant són els principals causants de la transferència de deixalles canyó avall. Aquesta interpretació se sosté per la capacitat d’aquests processos per resuspendre, remobilitzar i transportar de manera altament eficient i en grans volums aigua densa, sediments i, pel que es veu, substàncies estranyes com les deixalles des de la plataforma continental fins la conca profunda, a més de 2.000 m. Els tres articles de la nostra Tesi proporcionen una visió més amplia i més transdisciplinar dels processos hidrodinàmics que operen als canyons submarins, de les morfologies generades i dels efectes colaterals d’aquests processos en l’actual periode Antropocè, caracteritzat per l’abast de la petjada humana arreu del planeta. En aquest aspecte concret, el de la petjada humana als fons marins profunds, és de plena aplicació la idea de que “no per poc conegut, és menys rellevant”. Per tant, la nostra Tesi també conté un crit d’alerta front al caràcter estès de l’impacte antropogènic a l’ambient marí. En aquest marc, conèixer el funcionament dels canyons submarins assoleix encara més transcendència, doncs no es tracta només de Geologia, o de Sedimentologia, sinó que va molt més enllà. / In this PhD Thesis we have investigated six submarine canyons located in the central (Foix submarine canyon) and north (Cap de Creus, la Fonera and Blanes submarine canyons) Catalan continental margins, and in the continental margin of Southern California (Santa Monica and Redondo submarine canyons). Our main aim has been to improve the understanding of sediment transport processes within the canyons, unveil the resulting morphologies, and illuminate their role in the transfer and accumulation of marine litter. Our dataset was obtained by means of state of the art high-resolution multibeam bathymetry and seismic reflection systems from surface vessels and an advanced autonomous underwater vehicle (AUV), jointly with an underwater remotely operated vehicle (ROV) that provided in situ seafloor imagery. The main results obtained have been published in three scientific papers that form the core of this PhD Thesis, which are briefly summarized in the following paragraphs. The detailed morphometric study of the Foix Canyon has shown the complexity of drainage networks on the slopes of passive continental margins, which are comparable to some extent to fluvial networks. The modelling of the drainage network and their subsequent morphometric parameterization allow to objectively quantifying and analysing the shape, size, pattern of development, and the transport capacity of all channels that make up a submarine canyon system and therefore discriminate major transport routes. The high-resolution analysis of the geomorphology and sediment cover of the Santa Monica and Redondo submarine canyons, in California, has allowed understanding the significance of the observed bedforms and subsequently interpreting the processes responsible for their development. We have identified the types of litter present in Cap de Creus, Fonera and Blanes canyons, also analysing their distribution and abundance. Plastic, which is lightweight and easy to carry by ocean dynamics, and lost or dumped fishing gear resulting from intensive historical exploitation of living resources in the area, are the most abundant types of litter. The interaction between organisms and litter is ambiguous, as it has been observed to be both detrimental and beneficial. Litter accumulation is larger, at least in number of items, at depths in excess of 1.000 or 1.500 m, depending on the canyon considered. According to the observed patterns of distribution and the hydrosedimentary processes occurring in the northern Catalan margin, dense shelf water cascading and severe coastal storms appear as the main transferring mechanisms of litter down-canyon. The three papers in our PhD Thesis provide a broader and more multidisciplinary vision of the hydrodynamic processes operating in submarine canyons, the resulting morphologies and the side effects of these processes in the present Anthropocene epoch, which is characterized by the long reach of the human footprint over the entire planet. Therefore, our PhD Thesis also conveys a warning message against the pervasive character of the anthropogenic impact on the marine environment. In this setting, knowing the functioning of submarine canyons becomes even more relevant as it goes much beyond than just Geology or Sedimentology.

Aquesta tesi es centra en l'estudi estratigràfic i estructural d'un sector de la zona axial del Pirineu, concretament al sud d'Andorra, en què hi afloren roques del Paleozoic que han estat afectades per les orogènesis herciniana i alpina. Els objectius principals d'aquesta tesi es centren en millorar el coneixement de la geologia regional d'Andorra, i es poden agrupar en els següents punts: - Millorar el coneixement de l'estratigrafia de les roques d'Andorra. - Proposar una evolució estructural del sector d'estudi a partir de la realització de talls geològics i d'observacions de camp. - Comparar el sector d'estudi amb altres massissos hercinians i establir relacions entre ells. Aquesta tesi parteix de la realització d'un mapa geològic del sector a l'escala 1:25.000 (que es presenta a l'escala 1:50.000 per facilitar-ne la lectura) que és la base del treball i l'element de visualització de part dels resultats. Les unitats estructurals estudiades són el dom de la Rabassa, la part més oriental del sinclinal de Llavorsí i de l'anticlinal de la Massana, i un sector del massís de la Pallaresa, al nord est d'Andorra. En el capítol d’estratigrafia es caracteritzen les formacions que afloren a l’àrea d’estudi i que inclouen des de la Fm d’Alins (Cambroordovicià) fins al Devonià mitjà. El següent capítol tracta sobre la datació de zircons detrítics amb mètodes radiomètrics U-Pb de tres mostres corresponents a les quarsites del sostre de la Fm de Jújols i a una mostra de la Fm quarsita de Bar. Els objectius són: 1) determinar l'edat màxima de sedimentació d'aquestes dues formacions, i 2) determinar la situació dels Pirineus al marge nord de Gondwana durant el Paleozoic inferior a partir de la comparació amb les poblacions d'edat d'altres terrenys perigondwànics dels que ja se'n coneix la posició, i proposar àrees font d'aquests sediments. Pel que fa a l’estructura, s’han realitzat tres talls geològics compensats de direcció nord - sud que abasten tota la zona d'estudi. En aquests talls queden reflectits els diferents episodis de deformació que s'han descrit en aquest treball, que es poden agrupar en dos episodis anteriors a la foliació principal, l'episodi de deformació principal i els episodis posteriors. La fase de deformació principal és herciniana i es caracteritza per la formació de plecs, encavalcaments i una foliació S2, tots ells vergents cap al sud. Aquest episodi de deformació es desenvolupa en tres estadis: en el primer es formen encavalcaments vergents cap al sud arrelats al Silurià i plecs associats en els materials suprajacents, en el segon es formen els grans plecs quilomètrics que afecten a tota la sèrie i que són els responsables de la forma cartogràfica actual de les grans unitats i la foliació principal en aquest sector S2, i finalment es formen els grans encavalcaments que tallen totes les estructures anteriors i que estarien arrelats en els materials del Cambroordovicià. La deformació alpina de la zona d'estudi es limita a moviments de tota la làmina que donen lloc a la rotació i/o basculament de les estructures prèvies, i a la reactivació d'algunes falles i encavalcaments hercinians. Gràcies a la restitució dels talls s'ha pogut calcular un escurçament màxim en aquest sector d'un 60%, la major part del qual és degut a les deformacions hercinianes. Per últim, es discuteix la relació de la meitat sud d'Andorra amb altres sectors del Pirineu i amb els massissos hercinians més propers, fent èmfasi en les característiques sedimentològiques, estructurals i magmàtiques d'aquests territoris, així com de l'anàlisi de procedència realitzat a partir de l'estudi dels zircons detrítics. / This thesis centres on a stratigraphic and structural study of a sector of the axial zone of the Pyrenees in the south of the Principality of Andorra, where Paleozoic rocks affected by the Hercynian and Alpine orogenies outcrop. Its main objective – to improve knowledge of the regional geology of Andorra – can be broken down into three principal aims: - Improve knowledge of the stratigraphy of the rocks of Andorra; - Propose a structural evolution of the study area using geological cross-sections and field observations; - Compare the study area with other Hercynian massifs and establish possible relationships between them. The thesis is based on the geological mapping of the study area at 1:25,000 scale (included here only at 1:50,000 scale to facilitate its legibility), which affords a visual representation of part of the results of the study. In the stratigraphy chapter, the formations that outcrop in the study area have been characterized. These outcrops include rocks from the Alins Fm (Cambro-Ordovician) until Middle Devonian. The next chapter deals with detrital zircon dating using U-Pb radiometric techniques to study three samples of quartzites from the uppermost part of the Jújols Formation and one sample of quartzite from the Bar Formation. The principal aims were to estimate the maximum depositional age of these two formations and to determine the position of the Pyrenees on the northern margin of Gondwana in the Lower Paleozoic by comparing the ages of these samples with populations from other Perigondwanan terranes of known ages, thereby enabling source areas for these sediments to be proposed. As for the structure, the structural analysis included three north-south geological cross-sections that cover the whole study area. The different deformation episodes that are described in this thesis are identifiable in these cross-sections, and can be grouped into episodes from before the main foliation, the main hercynian deformation episode and subsequent episodes. Finally, we discuss the relationship between the southern sector of Andorra and other sectors of the Pyrenees and the nearest other Hercynian massifs, with an emphasis on the sedimentological, structural and magmatic characteristics of these areas, as well as on the analysis of their provenance determined by the study of detrital zircons.

En esta Tesis Doctoral se analiza el peligro de tsunamis en el mar Catalano-Balear inducidos por deslizamientos submarinos, así como los efectos del relieve submarino en la propagación y el impacto en la costa de este tipo de ondas, con especial atención a los cañones submarinos. Con el fin de inferir el potencial tsunamigénico de los deslizamientos submarinos recientes identificados en el mar Catalano-Balear se ha investigado el más extenso y presumiblemente más tsunamigénico de ellos, denominado BIG’95, y cuatro deslizamientos en el canal de Ibiza, probablemente de los menos tsunamigénicos del conjunto dados su escaso volumen, extensión, pendiente y elevada profundidad. Dado que estos últimos pudieron haber ocurrido de manera sincrónica, su potencial tsunamigénico se ha analizado considerando también el escenario de ocurrencia simultánea de los cuatro deslizamientos. Para ello se han aplicado modelos numéricos (COMCOT y landslide-HySEA) utilizado datos de batimetría de multihaz y perfiles de sísmica de muy alta resolución. Los resultados muestran que tanto el deslizamiento BIG’95 como los deslizamientos del canal de Ibiza fueron capaces de generar tsunamis, aunque con alturas de ola de diversa magnitud. Considerando el nivel del mar actual, las costas próximas al deslizamiento BIG’95 sufrirían el impacto de olas con alturas de hasta 9 m, mientras que los tsunamis generados por los deslizamientos del canal de Ibiza apenas superarían los 0,5 m, a excepción de una franja de isla de Formentera, donde se alcanzarían 2 m de altura. El escenario sincrónico de los deslizamientos del Canal de Ibiza incrementaría la altura en la costa hasta un 22%. En vista de estos resultados, otros deslizamientos del mar Catalano-Balear también podrían haber generado tsunamis. Del análisis de estos escenarios se deduce que el margen continental del Ebro, con una plataforma continental especialmente extensa, ejerce un notable efecto de asomeramiento en las olas de tsunami, incrementando la altura de ola y dilatando el tiempo de llegada a la costa. Un efecto similar ocurre al suroeste de la isla de Formentera. Además, las estrechas bahías características de algunos sectores mallorquines podrían sufrir fenómenos de resonancia inducidos por olas de longitud de onda similar a las generadas por el BIG’95. Por otro lado, se han creado una serie de batimetrías teóricas mediante funciones matemáticas reflejando la geometría de un margen continental con una costa rectilínea paralela al borde de plataforma e incidido por cañones submarinos de diversas morfologías, variando su grado de incisión, oblicuidad respecto a la costa y su anchura. Sobre estas batimetrías se han propagado olas de tsunami de diferentes características incidiendo perpendicularmente al margen. A partir de estos escenarios se pudo establecer que la franja de costa situada frente a la cabecera se ve afectada por olas con altura máxima inferior a la de las olas que alcanzan las costas del margen de referencia sin cañón submarino, mientras que, al contrario, las alturas máximas son mayores en las franjas litorales situadas frente a los dos flancos del cañón. Esta variación en las alturas máximas en la franja litoral se acentúa cuanto más próxima está la cabecera del cañón a la línea de costa, lo cual favorece además la formación de ondas de borde. Además, la longitud de la franja litoral afectada por las variaciones en las alturas máximas aumenta en función de la anchura del cañón submarino, y su distribución depende de la oblicuidad del cañón; cuyo incremento produce una mayor altura de ola en la franja de costa situada frente al flanco externo del cañón. Este mismo patrón se observó en la propagación de una onda teórica sobre la batimetría real del sector del margen catalán correspondiente al cañón de Blanes. / In the present PhD Thesis, tsunami hazard induced by submarine landslides in the Catalano-Balearic Sea is analysed, as well as the effects exerted by seafloor morphology, with special attention to submarine canyons, on the propagation and coastal impact of such waves. In order to analyse the tsunamigenic potential of the submarine landslide deposits identified in the Catalano-Balearic Sea, the largest and presumably the most tsunamigenic one, the BIG’95 debris flow, and four slides in the Eivissa Channel, likely among the less tsunamigenic because of their small dimensions, smooth slope and large water depths where they are emplaced, have been chosen. Moreover, the tsunamigenic potential of the four Eivissa Channel Slides has also been analysed considering the simultaneous failure of the four slides. Their tsunamigenic potential has been evaluated by means of numerical modelling and using multibeam bathymetry and very high resolution seismic profiles. The resulting scenarios show that both the BIG'95 and the Eivissa Channel landslides were able to generate tsunamis, though with very different wave heights, according to their characteristics. In the case in which the Eivissa Channel Slides fail synchronously, wave height increases by 22%. The effect on tsunami propagation produced by the presence of a submarine canyon incised in the continental margin has been analysed using both theoretical waves and bathymetries and numerical modelling. The results indicate that the stretch of the coast facing the canyon head is affected by waves with lower maximum wave heights than those reaching the shores of a reference non-canyoned margin, whereas maximum wave heights are higher along the coastal strips placed in front of both canyon flanks. This variation in maximum wave heights along the coast is accentuated the closer the canyon head to the coastline. Additionally, the length of the coastline affected by variations in the maximum wave heights proportionally increases with the width of the submarine canyon, and their distribution, depends on the canyon axis orientation. Similar results have been obtained by propagating the same wave over the section of the Blanes Canyon in the Catalan margin in order to cross-check the theoretical results with a real case.

El mètode magnetotel·lúric (MT) és una tècnica geofísica que proporciona la distribució de la resistivitat elèctrica en el subsòl a partir de les fluctuacions temporals del senyal electromagnètic (EM) natural mesurades a la superfície terrestre. El senyal MT sovint esdevé contaminat per soroll EM d’origen antropogènic (soroll cultural). La seva detecció i eliminació és un dels reptes actuals per millorar la qualitat de les respostes obtingudes amb el mètode MT. L’estudi de les característiques del senyal MT i del soroll cultural és un pas clau per poder diferenciar ambdós senyals i eliminar posteriorment el soroll. En general el senyal MT no presenta un estat de polarització concret en el domini temps-freqüència (t-f), ara bé, algunes de les seves fonts naturals com les pulsacions geomagnètiques del tipus Pc3 o les ressonàncies Schumann es caracteritzen pel seu estat de polarització. En canvi, el soroll cultural sol estar polaritzat linealment en una direcció determinada a causa de la posició fixa de les seves fonts a l’espai. Tenint en compte que l’estat de polarització del senyal MT està estretament lligat a les característiques de les seves fonts, en aquesta tesi es proposa la seva anàlisi com a eina per identificar i caracteritzar algunes de les seves fonts naturals i les fonts de soroll cultural que el contaminen. Atès que tant el senyal MT com el soroll cultural són senyals variables amb el temps i presenten múltiples freqüències, s’ha considerat adient analitzar el seu estat de polarització en el domini temps-freqüència (t-f). La principal contribució d’aquesta tesi és el desenvolupament, per primer cop, d’un mètode per analitzar l’estat de polarització del senyal MT en el domini (t-f) a partir de les sèries temporals dels camps elèctric i magnètic. S’han establert les bases teòriques del mètode, que permet obtenir els atributs de polarització d’ambdós camps en el domini (t-f) mitjançant la transformada wavelet, i s’ha implementat en un codi anomenat MTWAVELETS. El mètode desenvolupat s’ha aplicat a l’anàlisi de nombroses sèries temporals MT mesurades a diferents localitzacions i que presenten o bé indicis de soroll cultural o bé indicis de la presència de senyals geomagnètics amb un estat de polarització determinat. A partir de l’anàlisi de sèries temporals MT mesurades a Hontomín (Espanya) i a Lamezia Terme (Itàlia) s’ha detectat el soroll cultural creat per línies elèctriques, la circulació de trens per vies fèrries electrificades amb corrent continu, aerogeneradors i entorns industrials i urbans, i s’ha determinat la posició relativa d’aquestes fonts respecte els punts de mesura. S’ha caracteritzat el comportament que presenten l’amplitud i els atributs de polarització d’aquests senyals sorollosos en el domini (t-f), de manera que a partir d’ara pot identificar-se fàcilment la presència d’aquestes fonts contaminants a sèries temporals MT. D’altra banda, l’anàlisi de dades mesurades a Tramutola (Itàlia) ha suggerit que les pulsacions geomagnètiques del tipus Pc3 són una de les causes de l’oscil·lació que presenten les respostes MT en aquest site en el domini (t-f). Així mateix, s’han detectat i analitzat els quatre primers modes de les ressonàncies Schumann a partir de sèries temporals MT mesurades a Huidobro (Espanya). L’anàlisi (t-f) dels seus atributs de polarització ha permès diferenciar aquest senyals geomagnètics de la resta del senyal MT. La nova eina desenvolupada en aquesta tesi constitueix una aportació significativa per a l’anàlisi del senyal MT, ja que permet detectar i caracteritzar les seves fonts, ja siguin naturals o de soroll. Té nombroses aplicacions: en l’àmbit de la millora de les respostes MT per a la identificació del soroll cultural i de senyals geomagnètics que puguin alterar-les, i en l’estudi de la ionosfera i la magnetosfera per a la caracterització de senyals geomagnètics. / The magnetotelluric (MT) signal is usually affected by electromagnetic anthropogenic noise (cultural noise). At present, its detection and removal is one of the challenges to improve the responses of the MT method. The MT signal does not generally have a specific polarisation state in the time-frequency (t-f) domain. However, some of its natural sources such as Pc3 geomagnetic pulsations or Schumann resonances have characteristic polarisation properties. In contrast, cultural noise is usually linearly polarised in a certain direction due to the fixed location of its sources in space. The major contribution of this thesis is the development, for the first time, of a method for polarisation analysis of the MT signal in the (t-f) domain. It is proposed as a tool to identify and characterise some of its natural sources and those of cultural noise. It provides the polarisation attributes of the MT signal in the (t-f) domain computed in terms of the wavelet transform, since both the MT signal and the cultural noise show time and frequency variations. The theoretical basis of the method has been established, and it has been implemented in a code named MTWAVELETS. Cultural noise created by power lines, electrified DC railways, wind turbines and industrial areas has been detected and characterised from the analysis of MT time series acquired at Hontomín (Spain) and Lamezia Terme (Italy). The analysis of MT time-series from Tramutola (Italy) points to Pc3 pulsations as one of the causes of the oscillation of the MT responses in the (t-f) domain at this site. Moreover, the first four modes of the Schumann resonances were detected and analysed from MT time-series acquired at Huidobro (Spain). The new tool developed in this thesis is a major contribution to the analysis of the MT signal since it allows detecting and characterising its sources, both natural and noisy. It has many applications: in the scope of improving the quality of the MT responses due to the identification of cultural noise and geomagnetic signals capable of altering them, and in the scope of the study of the ionosphere and the magnetosphere due to the characterisation of geomagnetic signals.

Here, the larger foraminifera found in Middle Eocene-Early Miocene rocks from Dhofar (Oman) and Socotra Island (Yemen) are studied in detail. The architectural analysis leads to the description of four new genera and nine new species: five agglutinated foraminifera, Pseudolituonella roberti n. sp., Socotraella ashawqi n. gen. n. sp., Pseudochrysalidina ayaki n. sp., Barattolites andhuri n. sp. and Dhofarella aydimi n. gen. n. sp.; and four porcellaneous foraminifera, Idalina grelaudae n. sp., Idalina pignattii n. sp., Macetadiscus incolumnatus n. gen. n. sp. and Omanodiscus tenuissimus n. gen. n. sp. The larger foraminifera identified in a Composite section located in Western Dhofar, in the Shuwaymiyah section located in Eastern Dhofar and in the Wadi Ayak section located on Socotra Island, has facilitated the identification of the following larger foraminifera zones: SBZ 14-SBZ 15 (Middle Lutetian), SBZ 16 (Late Lutetian), SBZ 17 (Bartonian), SBZ 18 (latest Bartonian-earliest Priabonian), SBZ 19-SBZ 20 (Priabonian), SB 21-SB 22A (Rupelian), SB 22B-SB 23 (Chattian) and SB 24 (Aquitanian). All these data permit stablished the age of the following lithostratigraphic units: Dammam Fm. Andhur Mb Early Lutetian?-Middle Lutetian age (SBZ 13?-SBZ 14 partim), Qara Mb Middle Lutetian (SBZ 14-SBZ 15), Uyun Mb Late Lutetian (SBZ 16). Aydim Fm. Heiron Mb Bartonian (SBZ 17), Moosak Mb upper Bartonian-Priabonian (SBZ 18-SBZ 20), Tagut Mb Priabonian (SBZ 19-SBZ 20), Haluf Mb Priabonian (SBZ 19-SBZ 20) till SBZ 21 on Socotra Island. Ashawq Fm Rupelian (SB 21-SB 22A). Mughsayl Fm Chattian-Aquitanian (SB 23-SB 24). / En esta tesis se han estudiado en profundidad los macroforaminíferos encontrados en rocas del Eoceno Medio al Mioceno Inferior de la región del Dhofar (Sultanato de Omán) y de la isla de Socotra (Yemen). Su análisis arquitectural permite la descripción de cuatro géneros nuevos así como de nueve nuevas especies; cinco de macroforaminíferos aglutinados, Pseudolituonella roberti n. sp., Socotraella ashawqi n. gen. n. sp., Pseudochrysalidina ayaki n. sp., Barattolites andhuri n. sp. y Dhofarella aydimi n. gen. n. sp.; y cuatro de macroforaminíferos aporcelanados, Idalina grelaudae n. sp., Idalina pignattii n. sp., Macetadiscus incolumnatus n. gen. n. sp. y Omanodiscus tenuissimus n. gen. n. sp. Los macroforaminíferos identificados en la sección Compuesta, situada en el Dhofar Occidental; en la sección de Shuwaymiyah, situada en el Dhofar Oriental y en la sección de Wadi Ayak, localizada en la isla de Socotra, han facilitado la identificación de las siguientes biozonas de macroforaminíferos: SBZ 14-SBZ 15 (Luteciense Medio), SBZ 16 (Luteciense Superior), SBZ 17 (Bartoniense), SBZ 18 (Bartoniense Superior-Priaboniense Inferior), SBZ 19-SBZ 20 (Priaboniense), SB 21-SB 22A (Rupeliense), SB 22B-SB 23 (Catiense) and SB 24 (Aquitaniense). Todos estos datos permiten establecer la edad de las siguientes unidades litoestratigráficas; Formación Dammam: Miembro Andhur Mb Luteciense Inferior?-Luteciense Medio (SBZ 13? -SBZ 14 partim), Miembro Qara Luteciense Medio (SBZ 14-SBZ 15), Miembro Uyun Luteciense Superior (SBZ 16). Formación Aydim: Miembro Heiron Bartoniense (SBZ 17), Miembro Moosak Bartoniense Superior -Priaboniense (SBZ 18-SBZ 20), Miembro Tagut Priaboniense (SBZ 19-SBZ 20), Miembro Haluf Priaboniense (SBZ 19-SBZ 20) hasta SBZ 21 en la isla de Socotra. Formación Ashawq Rupeliense (SB 21 SB-22A). Formación Mughsayl Catiense-Aquitaniense (SB 23 SB-24).

Esta Tesis Doctoral se centra en caracterizar la estructura, formación y evolución deformacional y cinemática del anticlinal de Puerta-Pareja en su contexto regional (cinturones de pliegues y cabalgamientos de la cuenca de Loranca y Sierra de Altomira, SW Cadena Ibérica), así como valorar las condiciones de la zona del anticlinal de Puerta-Pareja como posible reservorio para el almacenamiento geológico de CO2. La integración de varios métodos ha permitido superar las limitaciones de cada uno de los estudios individuales aplicados a la zona de estudio. A escala regional se realizó un corte regional E-W y su restitución 2D, el análisis de la historia deformacional a partir de datos de anisotropía de la susceptibilidad magnética (ASM) y el análisis de datos paleomagnéticos y estructurales para detectar posibles rotaciones de eje vertical. A escala local se realizó la reconstrucción 3D del anticlinal de Puerta-Pareja a partir de datos sísmicos, sondeos y de superficie, la restitución de las superficies 3D reconstruidas y el análisis de sus patrones de fracturación. Los resultados del análisis de ASM muestran que las orientaciones de acortamiento paralelo a las capas (layer-parallel shortening) durante la formación de los pliegues y cabalgamientos de Altomira-Loranca en sus sectores Central y Norte fueron aproximadamente E-W, ya evidente durante el depósito de los materiales pre-tectónicos cenozoicos. La integración de datos paleomagnéticos, estructurales y datos previos de otros autores permite concluir que las estructuras en el sector Sur de la cuenca de Loranca se formaron en secuencia de bloque inferior simultáneamente a una rotación de eje vertical de 21º en sentido anti-horario, en el sector Norte las estructuras de la Sierra de Altomira y cuenca de Loranca se formaron en secuencia de bloque superior y durante el Mioceno experimentaron una rotación de eje vertical de 17º en sentido horario, y las estructuras del sector central no rotaron. Por tanto, la oblicuidad de las estructuras de Altomira y Loranca respecto a la Rama Castellano-Valenciana de la Cadena Ibérica es primaria en el sector Central del área estudiada, donde las estructuras se orientan N-S, y en los sectores Norte y Sur la desviación que muestran las estructuras respecto a la orientación N-S (orientaciones NNE-SSW y NNW-SSE, respectivamente) es secundaria. En el sector Sur de la zona estudiada, se observan desacoples de la deformación a favor del nivel de despegue regional entre las estructuras de basamento y cobertera, debido a la rotación de eje vertical de los materiales de la cobertera. Por otro lado, estos estudios permiten precisar la influencia de la Fm. Villalba de la Sierra (Campaniense-Luteciense) en la evolución estructural: mediante su deformación interna inhibió la propagación de varios cabalgamientos hacia unidades superiores y generó desarmonías entre las unidades superiores e inferiores a ella. Se interpretan los efectos de la terminación del nivel de despegue regional (facies Keuper) y de contrafuerte (buttressing) causado por la falla de basamento de Sacedón como los principales condicionantes de la existencia de deformación en secuencia de bloque superior en el sector Norte de Altomira-Loranca. La reconstrucción 3D y la restitución de superficies 3D realizadas en la zona de Puerta-Pareja permiten determinar que el anticlinal de Puerta-Pareja, de orientación general NNE-SSW, se desarrolló fundamentalmente asociado al cabalgamiento de Pareja, de igual orientación, como pliegue de propagación de falla nucleado inicialmente como pliegue de despegue. En el sector Norte del anticlinal, sobre el cabalgamiento de Pareja se desarrolló un cabalgamiento menor, el de La Puerta, lo que define en este sector una configuración de steep-limb breakthrough. El flanco caudal del anticlinal está cortado por otro cabalgamiento menor, el cabalgamiento de Viana, de orientación NNE-SSW, y en el extremo oriental del área estudiada se desarrollaron los cabalgamientos de Villaescusa y Peralveche, de orientación NW-SE. Todos estos cabalgamientos despegaron en los materiales del Keuper, en secuencia de bloque superior. En conjunto, tanto el número de cabalgamientos como sus acortamientos asociados aumentan hacia el Norte. Se interpreta que este aumento se generaría para acomodar la rotación regional horaria experimentada por el conjunto del sector Norte de Altomira-Loranca. Finalmente, la reconstrucción y restitución 3D realizadas han permitido descartar la existencia de ninguna estructura (anticlinal, falla o alto estructural) en el basamento bajo el anticlinal de Puerta-Pareja. Se descarta, por tanto, la existencia de una trampa estructural en el basamento adecuada para el almacenamiento de CO2. La fracturación en el anticlinal de Puerta-Pareja se caracteriza fundamentalmente por dos familias de fracturas, una longitudinal y otra transversal al eje del pliegue, formadas durante el estadio inicial de plegamiento. A partir de las relaciones cronológicas y geométricas entre las rotaciones de eje vertical y las fracturas, se interpreta que el anticlinal de Puerta-Pareja se generó inicialmente con una orientación N-S, perpendicular a la dirección de transporte tectónico regional E-W, y que posteriormente, a causa de pequeñas diferencias locales en la cantidad de rotación en sentido horario experimentada, se generaron las variaciones locales en la orientación del anticlinal de Puerta-Pareja que se observan actualmente. / This Thesis aims to characterize the formation and deformational and kinematic evolution of the Altomira and Loranca fold-and-thrust belts (Altomira Range and Loranca basin, SW Iberian Chain, Central Spain) and the structural configuration and evaluation as a potential reservoir for CO2 sequestration of the Puerta-Pareja anticline, located in the northern sector of the Loranca basin. Several methods were integrated in order to overcome the limitations of every single study in the studied area and to achieve the proposed objetives. Thus, at regional scale, a E-W cross-section and its 2D restoration, an analysis of the anisotropy of the magnetic susceptibility (AMS) and a paleomagnetic analysis were performed and, focused on the Puerta-Pareja anticline, its 3D reconstruction and restoration and analysis of its fracturation were conducted. The results of the AMS analysis show a general E-W layer-parallel shortening orientation during and shortly prior to the formation of Altomira and Loranca fold-and-thrust belts. Paleomagnetic data from Middle Eocene to Lower Miocene rocks reveal the absence of vertical-axis rotations in the central sector of Loranca-Altomira where structures are oriented N-S, and up to 17º of clockwise and 21º of counter-clockwise vertical-axis rotations in the northern and southern sectors, respectively. The integration of paleomagnetic data with previous structural data from other authors shows that the piggy-back sequence of thrusting at the southern sector was synchronous to the counter-clockwise rotation during the Oligocene, whereas at the northern sector structures formed in a break-back sequence and experienced a clockwise rotation during Miocene. The Puerta-Pareja anticline is a NNE-SSW fault-propagation fold associated to the Pareja thrust and initially nucleated as a detachment fold. At its northern part, the La Puerta thrust cuts its front limb defining a steep-limb breakthrough configuration. Three minor thrusts cut its back limb: the Viana (NNE-SSW), the Villaescusa (NW-SE) and the Peralveche (NW-SE) thrusts. All of these thrusts detached on the Keuper facies following a break back sequence. The 3D reconstruction and restoration of this anticline shows the absence of any basement structure suitable for sequestering CO2 underneath. The analysis of the chronological and geometrical relationships between the fracture pattern (mainly transverse and longitudinal fractures) and the vertical-axis rotation at the Puerta-Pareja area reveals that the initial orientation of the Puerta-Pareja anticline was N-S, perpendicular to the E-W regional shortening direction. Subsequently, local differences in the amount of the clockwise vertical-axis rotation occurred generated the present variability of axial orientations.