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Los materiales que aparecen aquí son metamórficos: granitos, gneis, esquistos y pizarras. Estos materiales han sufrido la erosión diferencial y han formado arenas y margas, particularmente durante las épocas de clima tropical, que se han acumulado en sus cuencas interiores, como la región de Tierra de Barros o la de Ciudad Rodrigo.
La penillanura está fracturada por múltiples fallas y, frecuentemente, a través de ellas, han aparecido plutones y diapiros, como los de las comarcas de Sayago y Ledesma, Los Pedroches o el Alberche. También han aparecido fenómenos volcánicos como los del Campo de Calatrava. Más en la penillanura norte que en la sur, los ríos se encajan enérgicamente en ella, formando profundos tajos que siguen las líneas de falla, como sucede en los Arribes del Duero o en Alcántara.
En el macizo ibérico aparecen también relieves residuales de tipo apalachense, como la sierra de Monfragüe, y montes isla que marcan hasta donde llegó la sedimentación de los lagos interiores. Además, está el caso de Sierra Morena, un escalón que cae sobre el valle del Guadalquivir. En realidad se trata del zócalo, levantado y sin deformar tectónicamente, que comunica con el valle.
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