Structure and geodynamics of the post-collision zone between the Nazca–Antarctic spreading center and South America Andrei Maksymowicz (2012)

Introducción La geometría de la colisión del Chile Rise (Dorsal de Chile) con Sudamérica permite estudiar la estructura del margen continental antes, durante y después de la colisión dorsal-fosa. Efectos de la subducción de la Dorsal de Chile: (1) Rápido alzamiento seguido de subsidencia de la zona de antearco (Cande and Leslie,1986) (2) Erosión tectónica donde la dorsal subduce (Ranero et al,2006) (3) Fallamiento normal y pérdida intensiva de masa sedimentaria (Behrmann and Kopf,2001)

Se quiere estudiar la zona de post-colisión a través de: (1) Un modelo tomográfico sísmico 2D de alta resolución, complementado con estudios gravimétricos, de reflexión sísmica y batimetría de alta resolución (Flueh and Grevemeyer,2005; Scherwath et al.,2009) (2) Modelación del prisma acrecionario a través de la reología de un fluido Newtoniano. (3) Reconstrucción cinemática de la subducción de la dorsal de Chile durante los últimos 13 Ma.

Zona de estudio

Línea sísmica P07 37 OBS y OBH Perfiles sísmicos de gran ángulo Corredor 3 y 4. Perfiles de reflexión sísmica Perfiles 751, 748 y 759. Punto Triple (CTJ) Sistema de fallas Liquiñe- Ofqui Cuenca del Golfo de Penas Península de Taitao Península de Tres Montes

Marco tectónico Tasas de convergencia: Antártica-Sudamérica 20 km/a ó 2 cm/a Nazca-Sudamérica 66 km/a ó 6.6 cm/a Migración en dirección norte del punto triple (CTJ) Morfología del margen chileno: Norte de JFR Erosión Norte de CTJ Acreción y y sur de JFR subducción de sedimentos CTJ Erosión local Sur de CTJ Acreción de sedimentos Prismas acrecionarios relativamente grandes

Marco Geológico

Prisma de acreción ~ 70 km

4 ejemplos de secciones de registro

Descripción de resultados

La corteza Antártica tiene un grosor promedio de 5.7 km Capa sedimentaria con espesor máximo en DF de ~ 2.3 km Zona de alta velocidad en la corteza superior que se correlaciona con tres montes submarinos. Existencia de 2 anomalías de baja velocidad de onda P en manto superior: La primera en correlación con los tres seamounts. La otra y más grande ( 7.4-8 km/s) debajo del talud continenta y el basamento.

Se puede identificar un cuerpo en forma de cuña desde el DF hasta la plataforma continental con variación progresiva de velocidad hacia el continente. Este cuerpo se encuentra segmentado en 2 unidades por un abrupto incremento de velocidad. Además, termina en la plataforma con otro cambio abrupto.

Interpretación y discusión

Causas de las anomalías de velocidad Intrusión cortical y underplating magmático Hidratación y fallamiento del outer-rise ó ventana astenosférica (Russo et al., 2010) Estructura de la cuenca de antearco de Golfo de Penas Dos unidades sedimentarias de un grosor total de ~ 3.7 km, que se corresponden con unidades sobrepuestas del Terciario y el Mioceno-Eoceno (González, 1989) Posiblemente, relacionadas con diferentes episodios de la subsidencia pull-apart en la cuenca del Golfo de Penas (Forsythe and Nelson, 1985) Causas de las anomalías de velocidad

Estructura del prisma de acreción Cuña de ~70 km de ancho con Vp =2.5 -< 6.0 km/s delimitada por el DF y la plataforma continental (backstop) Prisma de acreción en la zona de post-colisión es más grande que los de la zona de pre-colisión. La subducción de sedimentos es más eficiente al norte del CTJ, mientras que la acreción lo es en el sur. El prisma de acreción del Golfo de Penas (GPAP) presenta un incremento de velocidades hacia el continente debido a procesos de compactación y cohesión.

El DF2 es una discontinuidad de velocidad que se correlaciona con el límite occidental la estructura WARC (Widest accretionary ridge complex) Esta discontinuidad es interpretada como el frente de deformación durante un posible período de corto plazo de tipo erosivo o no acrecionario que erodó el frente del GPAP. El origen del SB (cuenca de talud) radica en la acumulación de sedimentos bloqueados por el WARC.

Edad del GPAP Se analiza la forma del GPAP usando la reología de un fluido Newtoniano mediante la siguiente relación: (Emerman and Turcotte, 1983) donde h es la profundidad del talud continental, L es el largo característico del prisma y C es una constante: donde son la tasa de convergencia, la viscosidad y las densidades de los sedimentos y el agua, respectivamente.

Fig. 8. (A)East West topographic profiles (black curve) and predicted topographic (red curve) using a Newtonian Fluid rheology. Map location of topographic lines are also shown.

El prisma de acreción al sur del CTJ se formó completamente después de la subducción de la dorsal. El backstop marca la posición del DF al comienzo de la acreción.

Reconstrucción cinemática

La intersección entre la huella de la Dorsal de Chile y el backstop define la máxima edad de la acreción a distintas latitudes. El decrecimiento en edad hacia el norte del prisma acrecionario se correlaciona con …

Conclusiones El GPAP muestra dos unidades sísmicas de distinta compactación separadas por una discontinuidad de velocidad (DF2) Esta discontinuidad se correlaciona con el WARC que se interpreta como evidencia de un periodo de subducción erosiva relacionada probablemente con un decremento de suministro de sedimentos. El backstop delimita el GPAP al este y se correlaciona con una anomalía gravimétrica de rumbo N-S desde el CTJ hasta los 50° S. La reconstrucción cinemática permite explicar las rotaciones del rumbo del DF, sumado a datos sísmicos y el modelamiento numérico del talud continental, se estima la edad del GPAP en 5 Ma.

La cuenca antearco del Golfo de Penas presenta dos unidades diferenciadas de sedimentos, en que la superior puede estar relacionada con una reciente apertura del Golfo de Penas, controlada por la dinámica del LOFZ en respuesta a un mayor acoplamiento debido a la subducción del centro de expansión Tres Montes-Esmeralda entre los 5.4 y 4.5 Ma.

Gracias por la atención