Ahmad Arnous

• En el presente trabajo se realizó una investigación multidisciplinaria combinando métodos de geomorfología tectónica con estudios geofisicos y estructurales, focalizados principalmente en la caracterización neotectónica de ambos faldeos de la sierra de La Candelaria y del extremo sur de la cuenca de Metán. La zona de estudio se encuentra ubicada en la región limítrofe entre las provincias de Salta y Tucumán y pertenece a la provincia geológica del Sistema Santa Bárbara. El principal objetivo consistió en contextualizar las evidencias de actividad tectónica cuaternaria de la región mediante la propuesta de un modelo estructural novedoso, con el propósito de incrementar la información disponible sobre estructuras neotectónicas y su potencial sismogénico. Con este fin, se aplicaron e integraron diversas técnicas tales como la interpretación de líneas sísmicas de reflexión, construcción de secciones estructurales balanceadas, y métodos geofísicos someros, para constatar el comportamiento en profundidad tanto de las estructurasEn el presente trabajo se realizó una investigación multidisciplinaria combinando métodos de geomorfología tectónica con estudios geofisicos y estructurales, focalizados principalmente en la caracterización neotectónica de ambos faldeos de la sierra de La Candelaria y del extremo sur de la cuenca de Metán. La zona de estudio se encuentra ubicada en la región limítrofe entre las provincias de Salta y Tucumán y pertenece a la provincia geológica del Sistema Santa Bárbara. El principal objetivo consistió en contextualizar las evidencias de actividad tectónica cuaternaria de la región mediante la propuesta de un modelo estructural novedoso, con el propósito de incrementar la información disponible sobre estructuras neotectónicas y su potencial sismogénico. Con este fin, se aplicaron e integraron diversas técnicas tales como la interpretación de líneas sísmicas de reflexión, construcción de secciones estructurales balanceadas, y métodos geofísicos someros, para constatar el comportamiento en profundidad tanto de las estructuras geológicas identificadas en superficie como de las posibles fallas ciegas corticales involucradas. En primer lugar, se realizó un relevamiento regional del área de estudio empleando imágenes satelitales multiespectrales LANDSAT y SENTINEL 2, que permitieron reconocer diferentes niveles de abanicos aluviales y terrazas fluviales cuaternarios. Mediante la determinación de diferentes indicadores morfométricos en modelos de elevación digital (MED), junto con observaciones de campo, fue posible identificar evidencias de deformación sobre dichos niveles cuaternarios que han sido relacionadas genéticamente con cuatro fallas neotectónicas. Tres de ellas (fallas Arias, El Quemado y Copo Quile) fueron seleccionadas para efectuar estudios de mayor detalle por medio de la aplicación de métodos de geofísica somera (tomografía eléctrica resistiva (ERT) y tomografía sísmica de refracción Sísmica (SRT)), que permitieron corroborar su existencia en profundidad, realizar inferencias geométricas y cinemáticas, y estimar la magnitud de la deformación reciente. Las fallas Arias y El Quemado fueron interpretadas como fallas inversas relacionadas con deslizamiento flexural interstratal, mientras que la falla Copo Quile se interpretó como una falla inversa ciega de bajo ángulo.También se realizó una interpretación conjunta de líneas sísmicas de reflexión y pozos exploratorios pertenecientes a áreas hidrocarburíferas de las cuencas de Choromoro y Metán con el fin de contextualizar las principales estructuras reconocidas en el marco estratigráfico y tectónico regional. Toda la información fue integrada en una sección estructural balanceada mediante técnicas de modelado cinemático. Dicho modelo permite inferir que la deformación cuaternaria reconocida está relacionada al desplazamiento del basamento a lo largo de un corrimiento ciego, responsable del levantamiento de la sierra de La Candelaria y el cerr Cantero. Asimismo, el modelo cinemático permite interpretar la ubicación aproximada de los principales niveles de despegue que controlan el estilo de deformación. El nivel de despegue más somero, que controla la deformación de la cobertura sedimentaria se encuentra a 4 km de profundidad, a 21 km se estima la presencia de otra zona de cizalla subhorizontal dentro del basamento. Finalmente, a partir de la integración de todos los resultados obtenidos, se evaluó el potencial sismogénico de las fallas en la zona de estudio. Las fallas de primer orden que controlan la deformación en la zona son las responsables de los grandes terremotos. Mientras, las fallas Cuaternarias flexodeslizantes e inversas afectan solamente a la cobertura sedimentaria y serían estructuras de segundo orden que acomodan la deformación y fueron activadas durante el cuaternario con movimientos asísmicos y/o sísmicos de muy baja magnitud. Estos resultados permiten inferir que el corrimiento La Candelaria constituye una fuente sismogénica potencial de importancia para la región, donde se ubican numerosas poblaciones y obras civiles de envergadura. Por otra parte, la sección estructural balanceada implica la presencia de otras fallas ciegas de distinto orden de magnitud que podrían ser posibles fuentes sismogénicas profundas adicionales, marcando la necesidad de continuar con el desarrollo de este tipo de estudios en esta región tectónicamente activa.…
• This thesis constitutes a multidisciplinary study of the central sector of the Santa Bárbara System geological province, the tectonically active broken foreland of the central Andes of north-western Argentina. The study is based on a tectono-geomorphic characterization combined with a variety of geophysical and structural studies. The principal focus was on the faulted piedmont regions of the Sierra de La Candelaria and, to a lesser degree, the extreme south of the intermontane Metán basin. The study region is located in the border area between the provinces of Salta and Tucumán. The main objective was to characterize and analyze evidence of Quaternary tectonic activity in the region, in order to increase the available information on neotectonic structures and their seismogenic potential. To this end, several methods were applied and integrated, such as the interpretation of seismic reflection lines, the creation of structural sections and kinematic modeling, as well as near-surface geophysical methods, in order to explore theThis thesis constitutes a multidisciplinary study of the central sector of the Santa Bárbara System geological province, the tectonically active broken foreland of the central Andes of north-western Argentina. The study is based on a tectono-geomorphic characterization combined with a variety of geophysical and structural studies. The principal focus was on the faulted piedmont regions of the Sierra de La Candelaria and, to a lesser degree, the extreme south of the intermontane Metán basin. The study region is located in the border area between the provinces of Salta and Tucumán. The main objective was to characterize and analyze evidence of Quaternary tectonic activity in the region, in order to increase the available information on neotectonic structures and their seismogenic potential. To this end, several methods were applied and integrated, such as the interpretation of seismic reflection lines, the creation of structural sections and kinematic modeling, as well as near-surface geophysical methods, in order to explore the geometry of faults observed at the surface and to assess the behavior of potential blind faults. In a first step, a geomorphic and structural survey of the study area was carried out using LANDSAT and SENTINEL 2 multispectral satellite images, which allowed to recognize different levels of Quaternary alluvial fans and fluvial terraces that are important strain markers in the field. In a second step, different morphometric indexes were determined from digital elevation models (DEM) and combined with field observations; it was possible to identify evidence of tectonic deformation related to four neotectonic faults. In a third step, three structures (Arias, El Quemado and Copo Quile faults) were selected for more detailed studies involving Electrical Resistive Tomography (ERT) and Seismic Refraction Tomography (SRT). This part of the study enabled me to define the geometry of faults at depth, helped to infer geometric and kinematic characteristics, and confirmed the extent of recent deformation. The Arias and El Quemado faults were interpreted as reverse faults related to layer-parallel, flexuralslip faulting, while the Copo Quile fault was interpreted as a blind reverse fault. Subsequently, a joint interpretation of seismic reflection lines and well-logs from the Choromoro and Metán basins was carried out, to decipher the principal structures and their influence on the deformation of the different sedimentary units in the intermontane basins. The obtained information was integrated into a kinematic model. This model suggests that the recent deformation is driven by a blind, deep-seated reverse fault, located under the Sierra de La Candelaria and Cantero anticline. The corresponding shortening involves the sedimentary strata of the Salta and Orán groups in the adjacent basins, which was accommodated by faults that moved along stratal boundaries, thus bending and folding the Quaternary deposits at the surface. The kinematic model enabled identifying the approximate location of the important detachment horizons that control the overall crustal deformation style in this region. The shallowest detachment horizon is located at 4 km depth and controls deformation in a thin-skinned manner. In addition, the horizon of the thick-skinned style of deformation was identified at 21 km depth. Finally, from the integration of all the results obtained, the seismogenic potential of the faults in the study area was evaluated. The first-order faults that control deformation in the area are responsible for the large earthquakes. While, Quaternary flexural-slip faults affecting only the sedimentary cover are secondary structures that accommodate deformation and were activated very low magnitude earthquakes and/or aseismic movements. In conclusion, the results of this study allow to demonstrate that the regional fault system of intrabasinal faults in the Santa Bárbara System constitutes a potential seismogenic source in the region, where numerous towns and extensive civilian infrastructure are located. In addition, the derived kinematic model requires the existence of numerous blind structures. Only for a small number of these their presence can be unambiguously detected at the surface by geomorphic analysis, which emphasizes the need of conducting this type of studies in tectonically active regions such as the Santa Bárbara System.…
• In der vorliegenden Arbeit wurde eine interdisziplinäre Untersuchung im nordwestargentinischen Vorland ausgeführt, in der eine morphotektonische Charakterisierung mit geophysikalischen und strukturgeologischen Methoden kombiniert wurde. Der Schwerpunkt lag dabei auf dem Piedmontbereich der Sierra de la Candelaria sowie im südlichen Teil des intermontanen Metán-Beckens. Diese Region liegt in der Grenzregion zwischen den Provinzen Salta und Tucumán, inmitten der morphotektonischen Provinz des Sistema Santa Bárbara, einem Teilgebiet des zerbrochenen andinen Vorlandes in NW-Argentinien. Diese Forschungsarbeit legt das Hauptaugenmerk auf die Analyse von Manifestationen tektonischer Aktivität während des Quartärs, um die vorhandene Datenlage zu neotektonischen Strukturen und ihrem Gefährdungspotential bezüglich zukünftiger Erdbeben zu verbessern. Auf dieser Grundlage wurde eine Studie konzipiert, in der verschiedene methodische Ansätze angewendet wurden, wie zum Beispiel aus den Bereichen der Tektonischen Geomorphologie, StrukturgeologieIn der vorliegenden Arbeit wurde eine interdisziplinäre Untersuchung im nordwestargentinischen Vorland ausgeführt, in der eine morphotektonische Charakterisierung mit geophysikalischen und strukturgeologischen Methoden kombiniert wurde. Der Schwerpunkt lag dabei auf dem Piedmontbereich der Sierra de la Candelaria sowie im südlichen Teil des intermontanen Metán-Beckens. Diese Region liegt in der Grenzregion zwischen den Provinzen Salta und Tucumán, inmitten der morphotektonischen Provinz des Sistema Santa Bárbara, einem Teilgebiet des zerbrochenen andinen Vorlandes in NW-Argentinien. Diese Forschungsarbeit legt das Hauptaugenmerk auf die Analyse von Manifestationen tektonischer Aktivität während des Quartärs, um die vorhandene Datenlage zu neotektonischen Strukturen und ihrem Gefährdungspotential bezüglich zukünftiger Erdbeben zu verbessern. Auf dieser Grundlage wurde eine Studie konzipiert, in der verschiedene methodische Ansätze angewendet wurden, wie zum Beispiel aus den Bereichen der Tektonischen Geomorphologie, Strukturgeologie und Geophysik. Die Nutzung diverser Methoden beinhaltete u.a. die Interpretation reflexionseismischer Daten, die Erstellung eines kinematischen Modells und die Anwendung oberflächennaher Geophysik-Untersuchungen. Mithilfe dieses interdisziplinären Ansatzes sollte auch die Beschaffenheit der zuvor identifizierten geologischen Strukturen im tieferen Untergrund bewertet werden, die mitunter keinerlei erkennbaren geomorphologischen Auswirkungen ihrer Aktivität an der Erdoberfläche zeigen (z.B. blinde Überschiebungen). Zunächst wurde eine fernerkundliche Untersuchung auf Grundlage multispektraler Satellitenaufnahmen (z.B. LANDSAT, SENTINEL 2) ausgeführt, wodurch eine große Bandbreite an Schwemmfächern und Flussterrassen ausfindig gemacht werden konnte, die als mögliche Deformationshorizonte verwendet werden können. Dieser Ansatz wurde mit Hilfe der Analyse verschiedener morphometrischer Indikatoren auf Basis digitaler Geländemodelle (DEMs) und Geländerarbeiten vor Ort komplettiert. Daraus ergab sich eine detaillierte Liste von 14 Störungen, von denen einige Hinweise auf Deformation der Erdoberfläche während des Quartärs lieferten und die auf verschiedene Mechanismen im Untergrund zurückzuführen sind. Detaillierte Untersuchungen wurden anschließend an drei ausgewählten Störungen mit Hilfe von Methoden der Oberflächennahen Geophysik durchgeführt. Dabei konnten die Methoden der Angewandten Geoelektrik und der Seismischen Refraktion die Existenz junger Strukturen im Untergrund verifizieren. Die Strukturen im westlichen Piedmont der Sierra de la Candelaria, in erster Linie die Arias und El Quemado-Störungen, wurden im Kontext der lagenparallelen Biegegleitfaltung interpretiert, während die Copo Quile-Störung auf der Ostseite als blinde Aufschiebung interpretiert werden kann. Anschließend wurde eine gemeinsame Bewertung der zur Verfügung stehenden seismischen Reflexions- und Bohrlochdaten aus den Metán und Choromoro-Becken vorgenommen, um die geologischen Hauptstrukturen sowie ihren Einfluss bei der Deformation auf die umliegenden Sedimenteinheiten in den Becken zu erkunden. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse flossen in die Erstellung eines kinematischen Modells ein. Dieses Modell zeigt, dass die Deformation des Candelaria-Blockes durch eine tiefliegende, blinde Struktur unter der Sierra de la Candelaria und cerro Cantero angetrieben wird. Die damit verbundene Deformation der sedimentären Einheiten der über den Sockelgesteinen liegenden tertiären Gesteinen der Salta und Orán sedimentabflogen wurde durch Störungen entlang der internen Schichtgrenzen ermöglicht, deren Bewegung wiederum die quartären Ablagerungen an der Erdoberfläche verbogen und aufschoben. Das kinematische Modell ermöglichte außerdem, die Tiefenlage der hierfür notwendigen Abscherhorizonte abzuschätzen. Der flachste Abscherhorizont in 4 km Tiefe befindet sich in den leicht deformierbaren Sedimenteinheiten, wohingegen zwei weitere Absherhorizonte in 21 km Tiefe in den Sockelgesteinen existieren. Aus der Integration aller gewonnenen Ergebnisse wurde schließlich das seismogene Potenzial der Störungen im Untersuchungsgebiet bewertet. Die Verwerfungen erster Ordnung, die die Verformung in dem Gebiet kontrollieren, sind für die großen Erdbeben verantwortlich. In der Zwischenzeit wirken sich die quartären störungen und nur auf die Sedimenthülle aus und sind demnach Strukturen zweiter Ordnung, die Verformung aufnehmen und während des Quartärs mit Erdbeben sehr geringer Stärke und / oder aseismischen Bewegungen aktiviert wurden. Aus den gewonnenen Resultaten ist das hohe seismogene Potential (die Möglichkeit Erdbeben zu generieren) des identifizierten Störungsinventars erkennbar, in einer Region, die durch eine Vielzahl an Städten und wichtige Infrastruktur gekennzeichnet ist. Zusätzlich bestätigt das kinematische Modell die Existenz mehrerer blinder Aufschiebungen, von denen nur eine geringe Anzahl an der Erdoberfläche mittels morphotektonischer Analysen zweifelsfrei ableitbar ist. Diese Befunde unterstreichen die Notwendigkeit zur weiteren Durchführung ähnlicher Studien in dieser tektonisch aktiven Region.…