Upper plate deformation associated with seamount subduction Pdf: Tecto293-207-224 Felipe Coloma

Introducción La subducción de montes marinos, cadenas de volcanes o plateaus oceánicos involucran una vigorosa deformación de la placa superior. La deformación depende de varios parámetros Generalmente, el primer índice de esta subducción es dado por la anomalía en la morfología del margen como una re entrada, un escarpe o un bombeamiento. Sin embargo, las evidencias son menos claras cuando el monte marino es subductado profundamente.

Tipos de cerros submarinos

Aparatos experimentales y procedimiento Una hoja MYLAR de 1.2 Mts. de ancho (hace el análogo de la placa oceánica), recostado sobre una placa horizontal, es tirada bajo un tope rígido. El uso de una placa basal inclinada no cambia el mecanismo de la deformación. En frente del tope, una cuña fue construida, que representa la estructura observada en datos sísmicos. Esta cuña fue construida de un material cohesivo para simular una BUTTRESS deformable. Después, una pequeña cuña cohesiva de arena fue construida para simular una cuña de acreción en frente del BUTTRESS. Sobre la hoja MYLAR, sucesivas capas de arena de colores simulaban los sedimentos oceánicos (figura 3). El monte marino consistía en una base rígida unida al MYLAR SHEET y fue cubierta con arena poco cohesiva. Escala: 1 cm. en el experimento equivale a 1 Km. en la naturaleza.

Primer experimento: subducción de una montaña cónica Durante la primera etapa de la subduccion, el seamount penetra la base de la pendiente interna de la fosa (fig. 4a y fig. 5a). El frente del margen es levantado. Se comienza a formar zona sombra como consecuencia del seamount (figs. 4b y 5b). La secuencia sedimentaria oceanica subducta sin ninguna deformacion. El escarpe, asociado al reentrante, es afectado por deslizamiento de masa intenso. Después de cierta cantidad de subducción (15 centímetros), el decollement cambia a un nivel más profundo, situado en la cima de la secuencia subductante. Entonces finalmente, el decollement vuelve a su nivel básico (en la base de la secuencia subductante). Se desarrolla una red de fracturas.

Primer experimento: subducción de una montaña cónica La zona de la base de las lineas de deslizamiento esta intensamente fracturada por fallas subverticales y forma una zona de debilidad. El punto del levantamiento máximo esta localizado en el landward de la punta del monte. En esta región, pequeños horst y grabens tienden a ser paralelos a la dirección de convergencia, se desarrollan sobre la aspereza. Estas fallas se sobreponen en la red de fracturas (fig. 4d y 5d). Como todo el monte subducta bajo la parte cohesiva del margen, el espaciamiento de las fallas inversas se incrementa (fig. 4d y 5d). Después de 50 centímetros de convergencia, la deformación termino porque el monte subducta mas profundo, ysolo se puede detectar un pequeño levantamiento sin fracturas asociadas.

Lo visto en el experimento

Primer experimento: subducción de una montaña cónica

Segundo experimento: subducción de una montaña de tope plano La zona bloqueada se desarrolla detrás de flanco que se arrastra del seamount (fig. 7b). Una zona levantada muy grande es cortada por numerosas fallas inversas desarrolladas sobre el flanco frontal del seamount. En ambos lados del reentrante, la cuña es arrastrada sobre pendiente y dos zonas laterales de cizalle, compuestas de grandes fallas de rumbo con desplazamiento vertical, se desarrollan (fig. 7c,d) Cuando el seamount está totalmente subductado debajo el frente del margen, el área levantada llega a ser subcircular y el espaciamiento de las fallas aumenta rápidamente.

Segundo experimento: subducción de una montaña de tope plano Se sobrepone en las fallas inversas una red densa de lineas de desplazamiento pequeñas, subparalelas a la dirección de la convergencia. La zona de base de estas fallas esta intensamente fracturada, desplazamiento es pequeño pero se extiende lateralmente sobre mas de 20 cm (20 a 30 km en la realidad). En el área desplomada (fig. 7d), las fallas normales transversales y las fallas de rumbo cortan estructuras. Estas fallas son similares a aquellas observadas en experimento cónico del seamount.

Lo visto en el experimento

Caso de montaña subductante cónica: Costa Rica Se ha interpretado la geomorfología del margen costa afuera como el resultado de un régimen tectónico extensional que afecta la placa superior. Sin embargo, esta interpretación no puede explicar de buena manera las deformaciones del margen observado. La morfología de alta resolución indica que la tectónica del margen de Costa Rica es afectado significativamente por subducción de seamounts en la placa de Cocos (fig. 8). El primer reentrante en el suroeste muestra características morfotectonicas típica de las etapas preliminares de subducción observadas en experimentos (fig. 9).Se aprecian características típicas de una forma cónica para el relieve del seamount (fig. 8). Las fracturas no se expresan muy bien en esta etapa, pero una cierta evidencia de fallas de rumbo se pueden observar en el pie del escarpe.

Caso de montaña subductante cónica: Costa Rica El segundo reentrante corresponde a una etapa más avanzada de la subducción. Se ve un área plana pequeña que puede corresponder al principio de la subsidencia observada en los experimentos del sandbox mientras el seamount subducia profundamente. Se ve un bombeamiento circular, de 15 kilómetros de diámetro y 500 m de alto. Esta zona levantada es cortada por muchas fallas pequeñas. Se ven además varias fallas inversas curvadas. El tercer rastro es probablemente una cicatriz superficial grande resultante de una subducción incluso mas temprana que la anterior. Se ve un seamount enterrado profundamente debajo del margen. No hay bombeo asociado pero los contornos demuestran una cuenca alargada, sugiriendo que la aspereza que causó este rastro era probablemente más grande que las que causaron los dos anteriores.

Caso de montaña subductante cónica: Costa Rica

Caso de montaña subductante cónica: Costa Rica

Caso de montaña subductante cónica: Costa Rica

Caso de montaña marina de tope plano: Daiichi-Kashima, Japon No hay evidencia clara en algun margen activo de que realmente este subductando. Primero, su flanco occidental esta totalmente subducido bajo el frente del margen de Japón. En segundo lugar, el Daiichi-Kashima pertenece a una cadena volcanica de seamounts grandes y hay una posibilidad que algunos de ellos han estado previamente subductados. Sin embargo, la calidad media de batimetría, el examen incompleto de esta región y la morfología compleja del margen hacen mas difícil una interpretación detallada

Caso de montaña marina de tope plano: Daiichi-Kashima, Japon

Discusión Los seamounts subductantes han formado el segmento del margen de Costa Rica, por lo menos del plioceno en adelante. Fueron responsables de: (1) interrupciones cortas de acreción y re entrada sobre prisma acreción; (2) retiro neto del material de la cuña del frente del margen; (3) trampas transversales sedimentarias como consecuencia de subducción; (4) zonas débiles a lo largo de rastros del seamount. El decollement moldea el seamount que subducta (y lateralmente, tiende a cerrarse otra vez)(fig. 12a). Una primera serie de fracturas subverticales se convierten en abanico (fig. 12b) cuya geometría es controlada por la forma de la aspereza. Entonces, se reactivan los fallas inversas y las fracturas subverticales durante las etapas siguientes hasta alcanzar la compresión otra vez. La etapa final implica la interacción entre las fallas preexistentes y nuevamente activadas.

Conclusiones El margen recupera su pendiente inicial mientras que el seamount está profundamente subductado. Estos experimentos permiten que observemos la cinemática y la sincronización de la deformación y las interacciones entre las deformaciones compresionales y extensionales sobre el monte subductante. La subducción de asperezas volcánicas implica la deformación muy fuerte y fracturamiento intenso del margen. Afectan significativamente la estructura de la placa superior, permitiendo al material del frente del margen ser subductado a mayor profundidad. Convenimos que los seamounts subductantes grandes aumentan localmente la tensión normal a través del interfaz de la subducción. Esto podía explicar los grandes terremotos interplaca registrados en áreas de subducción de seamounts.

FIN