Antearco

Un antearco es una región en una zona de subducción entre una fosa oceánica y el arco volcánico asociado . Las regiones de antearco se encuentran a lo largo de los márgenes convergentes y, como su nombre indica, se forman «delante» de los arcos volcánicos característicos de estos márgenes. Una región de trasarco es la región que se encuentra detrás del arco volcánico.

Muchos antearcos presentan una cuña de acreción que puede formar una cresta topográfica conocida como cresta de arco externo, paralela al arco volcánico. Una cuenca de antearco entre la cuña de acreción y el arco volcánico puede acumular gruesos depósitos de sedimentos, a veces denominados fosa de arco externo. Debido a las tensiones de colisión que se producen cuando una placa tectónica se subduce bajo otra, las regiones de antearco son fuentes de potentes terremotos. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Durante la subducción , una placa oceánica se introduce bajo otra placa tectónica, que puede ser oceánica o continental . El agua y otros volátiles presentes en la placa subducente provocan la fusión del manto superior , creando magma que asciende y penetra en la placa superior, formando un arco volcánico . El peso de la placa subducente flexiona la placa superior y crea una fosa oceánica . Esta zona entre la fosa y el arco se denomina región de antearco, mientras que la zona situada detrás del arco y alejada de la fosa se conoce como región de trasarco .

La región del manto entre la placa superior y la placa subducida forma una cuña. Esta cuña está abierta en el lado del arco posterior y a lo largo de sus bordes. El movimiento descendente de la placa subducida sin duda tenderá a arrastrar el manto adyacente hacia la cuña y crear patrones de flujo del manto dentro de ella; sin embargo, las características exactas de este flujo son difíciles de modelar y están poco restringidas por los datos. ^{[ 3 ]} Al mismo tiempo, podemos suponer que la temperatura de la cuña del manto más cercana a la fosa estará dominada por la placa subducida, más densa y fría, lo que dará como resultado una porción fría y estancada de la cuña del manto a lo largo de su base. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

Las teorías iniciales proponían que las fosas oceánicas y los arcos magmáticos eran los principales proveedores de las cuñas de sedimentación de acreción en las regiones de antearco. Descubrimientos más recientes sugieren que parte del material acrecionado en la región de antearco proviene de una fuente del manto, junto con turbiditas de fosa derivadas de material continental. Esta teoría se sostiene debido a la evidencia de sedimentos pelágicos y corteza continental subducidos en procesos conocidos como subducción de sedimentos y erosión por subducción, respectivamente. ^{[ 2 ]}

A lo largo del tiempo geológico, se produce un reciclaje constante de los depósitos del antearco debido a la erosión, la deformación y la subducción sedimentaria. El material en la región del antearco (prisma de acreción, cuenca de antearco y fosa) desciende desde la subducción de la placa subductora y asciende desde el flujo a alta presión de rocas saturadas de agua desde las profundidades de la zona de colisión. ^{[ 6 ]} Esto genera una mezcla de rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias que forman lo que los geólogos denominan melange . Cabe señalar también que, si bien en general hay un aumento en el grado metamórfico desde la fosa hasta el arco, sorprendentemente a veces encontramos facies de bajo grado y alta presión, como esquistos azules y eclogitas, en prismas de acreción en la punta de la cuña del manto. Estas rocas debieron ser transportadas a una profundidad considerable y mantenidas frías por la placa subductora fría antes de ser elevadas (de alguna manera). Esto nos da más pistas sobre el posible movimiento y la mezcla dentro de la cuña. Las regiones de antearco también son donde se emplazan las ofiolitas si se produce obducción , pero dichos depósitos no son continuos y a menudo pueden ser eliminados por la erosión. ^{[ 2 ] [ 7 ]}

Cuando convergen las placas tectónicas, el cierre de un océano da como resultado la convergencia de dos masas terrestres, cada una de las cuales es un arco de islas o un margen continental . Cuando estos dos cuerpos chocan, el resultado es la orogénesis , momento en el que la corteza oceánica subducida se ralentiza. ^{[ 2 ] [ 8 ]} En las primeras etapas de la colisión arco-continente , hay elevación y erosión del prisma de acreción y la cuenca de antearco. En las etapas posteriores de la colisión, la región de antearco puede suturarse, rotarse y acortarse, lo que puede formar pliegues sincolisionales y cinturones de cabalgamiento.

En la superficie, la región del antearco puede incluir una o varias cuencas de antearco, una elevación de arco externo, un prisma de acreción y la fosa propiamente dicha. ^{[ 2 ]} La interfaz de subducción del antearco puede incluir una zona sismogénica, donde pueden ocurrir megaterremotos, una zona desacoplada y una zona acoplada viscosamente. ^{[ 4 ] [ 9 ]}

El prisma de acreción se ubica en la pendiente de la ruptura de la fosa, donde el ángulo de pendiente disminuye significativamente. Entre la ruptura y el arco magmático, una cuenca sedimentaria llena de material erosivo del arco volcánico y el sustrato puede acumularse formando una cuenca de antearco que se superpone a las láminas de cabalgamiento más antiguas en la cuña de la región de antearco. ^{[ 2 ]}

En general, la topografía del antearco (específicamente en la región de la fosa) intenta alcanzar un equilibrio entre la flotabilidad y las fuerzas tectónicas causadas por la subducción. El movimiento ascendente del antearco está relacionado con las fuerzas de flotabilidad y el movimiento descendente se asocia con el forzamiento tectónico que provoca el descenso de la litosfera oceánica. ^{[ 2 ]} La relación entre la pendiente de la superficie y el empuje de subducción también juega un papel fundamental en la variación de la estructura y la deformación del antearco. ^{[ 1 ]} Una cuña de subducción puede clasificarse como estable con poca deformación o inestable con deformación interna generalizada (véase la sección sobre Modelos). Algunas deformaciones comunes en los sedimentos del antearco son la deformación sinsedimentaria y los olistostromas , como la que se observa en la región del antearco de Magnitogorsk . ^{[ 8 ]}

Existen dos modelos que caracterizan la formación y deformación de una cuenca de antearco y que dependen de la deposición de sedimentos y la subsidencia (véase la figura). El primer modelo representa una cuenca de antearco formada con escaso o nulo aporte de sedimentos. Por el contrario, el segundo modelo representa una cuenca con un aporte de sedimentos adecuado. La profundidad de la cuenca depende del aporte de sedimentos de la placa oceánica, material clástico de origen continental y tasas de convergencia ortogonal. ^{[ 1 ] [ 2 ]} El flujo de acreción (entrada y salida de sedimentos) también determina la velocidad a la que crecen las cuñas de sedimentación dentro del antearco. ^{[ 1 ]}

La edad de la corteza oceánica, junto con la velocidad de convergencia, controla el acoplamiento a través de la interfaz convergente de la corteza continental y oceánica. La intensidad de este acoplamiento controla la deformación asociada al evento y puede observarse en las señales de deformación de la región del antearco. ^{[ 2 ]}

La intensa interacción entre las placas superior e inferior en las regiones de antearco ha demostrado generar fuertes mecanismos de acoplamiento que dan lugar a megaterremotos como el de Tohoku-oki, ocurrido frente a la costa del Pacífico del noreste de Japón (Tian y Liu, 2013). Estos megaterremotos pueden estar correlacionados con bajos valores de flujo de calor, generalmente asociados a las regiones de antearco. Los datos geotérmicos muestran un flujo de calor de ~30–40  mW/m² ^, lo que indica un manto frío y resistente. ^{[ 10 ]}

Un buen ejemplo es el antearco de las Marianas, donde los científicos han realizado una extensa investigación. En este entorno existe un margen erosivo y una pendiente de antearco que consiste en volcanes  de serpentina y lodo de 2 km de altura y 30  km de diámetro . Las propiedades erosivas de estos volcanes son consistentes con los grados metamórficos (esquistos azules) esperados para esta región del antearco. Hay evidencia de datos geotérmicos y modelos que muestran la interfaz placa-manto, los niveles de fricción y la litosfera oceánica fría en la fosa. ^{[ 2 ]} Otros ejemplos son:

• Antearco andino central
• Banda Antearc
• Antearco de Savu-Wetar
• Arco-antearco de Luzón
• Antearco de Tohoku
• Entre la Cordillera Occidental y la Fosa Perú-Chile

• Región de arco posterior

• Einsele, Gerhard (2000) Cuencas sedimentarias  : Evolución, facies y balance sedimentario, 2.ª ed., cap. 12, Springer ISBN 3-540-66193-X
• Definición del USGS
• Arquitectura de la cuenca del antearco, resumen