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Articulo de referencia

Cuenca de Lau

Coordenadas : 19°S 176°O / 19°S 176°O / -19; -176 Proyección aproximada de la cuenca de Lau sobre el océano Pacífico. Los centros de expansión se muestran en amarillo. Al hacer ...

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Coordenadas : 19°S 176°O / 19°S 176°O / -19; -176
Mapa
Proyección aproximada de la cuenca de Lau sobre el océano Pacífico. Los centros de expansión se muestran en amarillo. Al hacer clic en el mapa, se puede ampliar y pasar el cursor sobre las características geográficas.
La cuenca de Lau en la parte superior del complejo arco-trasarco.

La cuenca de Lau es una cuenca de trasarco (también denominada "cuenca interarco" [ 1 ] ) en el límite de las placas australiana y del Pacífico. Se forma por la subducción de la placa del Pacífico bajo la placa australiana . La dorsal Tonga-Kermadec , un arco frontal, y la dorsal Lau-Colville , un arco remanente , se ubican en los lados este y oeste de la cuenca, respectivamente. [ 2 ] La cuenca tiene una zona de transición elevada hacia el sur donde se une a la fosa de Havre .

Historia

La cuenca de Lau es una cuenca joven (gran parte tiene menos de 5 millones de años) [ 2 ] que separa un arco de islas previamente continuo mediante rifting extensional [ 1 ] y expansión. [ 3 ] Durante el Plioceno , la placa del Pacífico se subducía bajo la placa australiana. [ 2 ] La losa de la placa del Pacífico se fundió al ser empujada hacia abajo y luego se elevó para formar la dorsal original de Tonga-Kermadec. Hace unos 25 millones de años, la placa del Pacífico comenzó a alejarse de la placa australiana, dividiendo así la dorsal volcánica. El rifting fue causado inicialmente por extensión hasta hace 6 millones de años, momento en el que comenzó la expansión del fondo oceánico en esta región y finalmente formó la cuenca de Lau entre las dorsales separadas. [ 4 ] En el norte, la cuenca alcanza su ancho máximo de 500 km (310 mi) con una forma triangular hacia el sur, que se entiende que es el resultado de la propagación hacia el sur de los principales centros extensionales y su apertura asimétrica, predominantemente hacia el oeste. [ 3 ]  

Centros de propagación

Centros de expansión asociados a la cuenca de Lau. CLAVE: C-ELSC - Centro de expansión centro-oriental de Lau CLSC - Centro de expansión central de Lau FRSC - Centro de expansión y rift de Fonualei FSC - Centro de expansión de Futuna ILSC - Centro de expansión intermedio de Lau LETZ - Zona de transformación extensional de Lau MTJ - Triple unión de Mangatolu NELSC - Centro de expansión noreste de Lau NWLSC - Centro de expansión noroeste de Lau VFR-Cresta de Valu Fa

Propagación hacia el sur

La cuenca de Lau en forma de V se abrió por dos centros de expansión que se propagaban hacia el sur : el Centro de Expansión de Lau Central (CLSC) y el Centro de Expansión de Lau Oriental (ELSC). [ 4 ] El ELSC inicial estaba orientado de norte a sur y tiene una tasa de expansión de aproximadamente 100 mm (3,9 pulg) /año. Erupciona basalto de dorsal oceánica (MORB). [ 5 ] El extremo noreste del ELSC se propagó hacia el sur más rápido que la otra parte y produjo una pseudofalla orientada a 170 grados. [ 6 ] El ELSC rotó 15–25 grados en el sentido de las agujas del reloj y continuó propagándose hacia el sur. Luego se formó el CLSC, así como una zona de transformación extensional (ETZ) que unía los dos centros de expansión. El CLSC se propagó hacia el sur y reemplazó al segmento norte del ELSC. [ 7 ] La región de superposición del CLSC y el ELSC se caracteriza por terremotos de deslizamiento horizontal . Hay un centro de expansión Lau intermedio (ILSC) entre los dos y al este del ELSC que ahora tiene cuatro segmentos caracterizados. [ 8 ] En el tercer segmento del ELSC hay una transición en la morfología de la cresta, asociada con una disminución sustancial de la profundidad de la cuenca, de 2,7 km (1,7 mi) a 2,1 km (1,3 mi) que se ha correlacionado con la aparición de un reflector de cámara magmática axial en la parte sur del ELSC. [ 8 ] Mediciones recientes han mostrado que las tasas de apertura están aumentando en ELSC y CLSC. [ 7 ] En la actualidad, la tasa de expansión de la cuenca de Lau es de aproximadamente 150 mm (5,9 in) /año y como ejemplo de una cuenca de trasarco de rápida expansión [ 9 ] se ha llevado a cabo mucho estudio adicional que ha identificado centros de expansión adicionales. [ 5 ] A medida que descendemos hacia el sur por la cuenca de Lau, las tasas de expansión disminuyen, siendo para el CLSC 120 mm (4,7 pulg) /año, justo al norte del ELSC en el ILSC 102 mm (4,0 pulg) /año, al comienzo de la cresta de Valu Fa (VFR) al sur 69 mm (2,7 pulg) /año, y en su extremo sur 48 mm (1,9 pulg) /año. [ 10 ]                Algunos autores han combinado el VFR como parte del ELSC pero la geología es ligeramente diferente. [ 11 ] El segmento de expansión más meridional (tiene dos segmentos) [ 8 ] del VFR se acerca a 20 km (12 mi) del arco hacia su este a unos 24°S y tiene solo 1700 m (5600 ft) de profundidad. [ 5 ] Estos centros de expansión han desmembrado parcialmente la Dorsal de Lau. [ 12 ] Al sur del VFR, la región de trasarco es principalmente un área de corteza de arco estirada con abundantes fallas normales pero sin expansión evidente y se llama Rift de Lau Meridional (SLR), un área de terremotos superficiales activos actuales. [ 11 ] De manera similar al sur, la Fosa de Havre actualmente solo tiene rifting. Al noreste está la sección sur del Rift y Centro de Expansión de Fonualei (FRSC) que se está propagando hacia el sur pero al norte las interacciones del FRSC parecen más complejas y se mencionan más adelante. [ 13 ]    

De lo contrario se propaga

Desde el norte del CLSC tenemos una Zona de Transformación Extensional de Lau (LETZ) orientada hacia el noreste que se une a la Dorsal de Peggy que es una dorsal bastante lineal orientada de SO a NE de más de 200 km (120 mi) en la Cuenca de Lau central [ 14 ] (Etiquetada como PR en el diagrama de la cuenca en esta página). La LETZ acomoda la extensión de este a oeste, pero también lo hace el FRSC hacia su este y tal disposición doble paralela no se ha identificado en ninguna otra cuenca de trasarco. [ 15 ] Hay una complejidad considerable en la parte norte de la Cuenca de Lau donde actualmente interactúan cinco placas tetectónicas oceánicas independientes. El aspecto noroeste de la cuenca de Lau tiene el Centro de Expansión de Lau Noroccidental (NWLSC). Este se está expandiendo a 75 mm (3,0 in) /año. [ 10 ] Las Rifts de Rochambeau al noreste del NWLSC se están separando a 110 mm (4,3 in) /año. [ 10 ] Al este de las Fosas de Rochambeau hay un área de expansión del fondo marino entre la placa de Niuafo'ou y la placa de Tonga septentrional . De norte a sur tenemos el Centro de Expansión de Lau Nororiental (NELSC) que se separa a 42 mm (1,7 pulg) /año, el área al sur de la Triple Unión de Mangatolu (MTJ, también conocida como la Triple Unión de Kings [ 16 ] ) que se está separando a 30 mm (1,2 pulg) /año y el FRSC cuyo primer segmento norte se está propagando hacia el norte [ 17 ] con una tasa de expansión de 28 mm (1,1 pulg) /año en la cuenca de Lau nororiental pero baja a 9 mm (0,35 pulg) /año [ 10 ] donde el último segmento del FRCS intercepta el arco volcánico de Tofua al oeste de la Dorsal de Tonga. [ 17 ] Una prominente formación de estructuras volcánicas jóvenes con orientación noroeste, que incluye el volcán en escudo Niuafo'ou , cruza la cuenca norte de Lau aproximadamente a 75 km (47 millas) al oeste de la MTJ y se denomina margen de rift occidental (WRM). [ 3 ] Al este del WRM, el fondo marino tiene múltiples crestas alargadas con orientación nornoroeste, aproximadamente con la misma orientación que el WRM, mientras que al oeste el fondo marino es más caótico con mucho vulcanismo . [ 3                ]

Petrología

Las rocas volcánicas de la cuenca de Lau son principalmente andesitas y dacitas que entraron en erupción hace entre 6,4 y 9,0 Ma. La mayoría de las rocas máficas encontradas son andesitas basálticas con un 55 % de SiO2 . [ 2 ] Todo el fondo de la cuenca está compuesto principalmente por rocas tipo MORB, pero los 80-120  km más occidentales del fondo de la cuenca contienen una mezcla de MORB, basaltos transicionales y de tipo arco. Esta región occidental tiene una composición diferente porque se formó por extensión y rifting entre las dorsales de Lau y Tonga antes de que comenzara la expansión del fondo oceánico. Los grabens en esta región se llenaron entonces con magma fresco de una fuente del manto que es diferente de la fuente del manto para CLSC/ELSC. [ 2 ] En la porción nororiental de la cuenca hay más de 402 km 2 (155 mi² ) de lava dacítica al norte de la caldera del fondo marino de Niuatahi que parece haber provenido de la actividad del fondo marino no asociada con la caldera que en sus flancos también tiene algunas erupciones dacíticas. [ 18 ] Los volcanes de la cuenca sur y los del volcán ʻAta pueden asociarse con el reciclaje de las porciones subducidas de la Cadena de Montes Submarinos de Louisville . [ 19 ] Las lavas dragadas de FRSC son casi idénticas a las lavas de los volcanes de arco cercanos. [ 13 ] Hacia el sur, las lavas en esta parte de la Cuenca de Lau son más parecidas a arcos que el MORB en ELSC, con basalto y andesita presentes. [ 5 ] Más al sur, las erupciones del valle del rift al este de SLR son principalmente andesíticas y/o dacíticas, mientras que el margen occidental de SLR tiene andesitas y basaltos. [ 11 ]   

Fuente del manto

La fuente de fusión del manto para la cuenca de Lau se centra al oeste de los centros de expansión, a poca profundidad. Esta fuente pudo haber abastecido directamente la parte occidental de la cuenca de Lau. El basalto de tipo MORB rellenó las fosas tectónicas que se formaron originalmente por extensión en la parte occidental de la cuenca de Lau. El aporte asimétrico de fusión dio lugar al espesor asimétrico de la corteza en diferentes secciones de la cuenca. Este aporte de fusión podría continuar en la actualidad, como lo indica una anomalía de baja velocidad en el manto superior bajo la parte occidental de la cuenca de Lau. [ 4 ]

convección del manto

En el límite de subducción entre la placa del Pacífico y las placas de Tonga y Kermadec , el retroceso de la fosa de Tonga y la placa del Pacífico provocó un flujo compensatorio del manto bajo la cuenca de Lau. Este manto fértil se encuentra entonces con el agua liberada por la placa del Pacífico subducida y deshidratada, y sufre una fusión parcial . Esto da como resultado la creación de una capa de manto empobrecido entre el manto fértil y la placa subducida. Un flujo ascendente de la capa empobrecida es inducido entonces por la expansión del arco posterior y la subducción de la placa hacia la región de esquina donde el manto está hidratado. La fusión intensificada en esta región impide que el manto empobrecido se vuelva a enriquecer y, por lo tanto, permite que fluya hasta que se invierta. Luego es transportado de nuevo hacia abajo bajo el arco posterior a medida que continúa la subducción. El ELSC, ubicado justo encima del manto altamente empobrecido, experimenta así una disminución en el suministro de magma, lo que resulta en una capa de corteza más delgada y una tasa de expansión más rápida. Por otro lado, la CLSC tiene una corteza más gruesa porque se superpone al manto fértil que está en gran medida alejado del efecto del frente volcánico. A diferencia de la ELSC, la CLSC tiene características mucho más similares a las de una dorsal oceánica. [ 9 ]

Estructura de la corteza

Estructura de la corteza terrestre en la región. La cuenca de trasarco marcada en el extremo izquierdo es la cuenca de Lau.

El espesor de la corteza aumenta de 6 km (3,7 mi) en el este a 9 km (5,6 mi) en el oeste. Toda la corteza de la cuenca de Lau tiene una sección de corteza media más gruesa que la que se observa en la placa del Pacífico. La corteza de la cuenca de Lau se puede dividir en secciones oriental, central y occidental según su espesor (5,5–6,5, 7,5–8,5 y 9 km, respectivamente). La corteza en la sección oriental es similar a la de la placa del Pacífico con una capa de corteza media más gruesa y una capa de corteza inferior más delgada. Esto sugiere que está compuesta de corteza oceánica que se creó hace más de 1,5 millones de años en el ELSC. El límite entre las secciones oriental y central coincide con el límite entre la corteza del ELSC y la corteza del CLSC, lo que implica que las estructuras internas en estas dos dorsales de expansión son, o fueron diferentes. La sección central tiene una corteza relativamente más gruesa que se formó en los últimos 1,5 millones de años en el CLSC. El límite entre las secciones corticales central y occidental se encuentra en el medio de la corteza de ELSC, lo que sugiere que la sección occidental contiene corteza creada tanto por la expansión oceánica en ELSC como por la extensión del arco de islas desde la cuenca original de Lau. [ 1 ] En ELSC, estudios posteriores han demostrado que la corteza de retroarco creada a menos de 50 km (31 mi) del frente del arco volcánico es inusualmente gruesa (8 a 9 km) y tiene una capa cortical superior gruesa y una capa cortical inferior ("corteza de dominio II", corteza "hidratada") debido al aporte de agua derivada de la placa en el régimen de fusión subaxial del centro de expansión de retroarco. [ 20 ] Los estudios sísmicos muestran que la corteza de retroarco creada a distancias mayores de 70 km (43 mi) del frente del arco volcánico es más delgada y más similar a la corteza oceánica típica ("corteza de dominio III"). [ 20 ] La corteza en el sur de FRSC se creó por extensión de la corteza de arco con aporte variable de magmatismo y se encuentra injerto magmático en algunas partes de la microplaca sur de Niuafo'ou . [ 21 ]          

Tectónica

Las líneas rojas septentrionales de los centros de expansión en este diagrama de las placas de Kermadec y Tonga son las de la cuenca de Lau.

Los procesos de formación de cuencas de trasarco fueron propuestos por primera vez por Daniel (Dan) Karig en 1970 [ 1 ] a partir de estudios de la cuenca de Lau. [ 15 ] La posibilidad de que existan en esta región varias placas tectónicas y uniones triples fue sugerida por Clement Chase al año siguiente. [ 15 ] La cuenca de Lau actualmente tiene corteza oceánica de la placa australiana al este, la placa de Niuafo'ou al noreste y la placa de Tonga, que rota en sentido horario, al oeste. [ 22 ] La microplaca de Futuna está en estrecha relación al norte en esta área tectónica más activa. [ 22 ] En la parte norte de la cuenca de Lau, el movimiento extensional entre los puntos de referencia de Australia y Tonga es acomodado por múltiples zonas de rifting y expansión activas que se encuentran a lo largo de los límites de la microplaca de Niuafo'ou. [ 3 ] Estas son tan complejas, especialmente hacia el norte, que actualmente pueden existir otras microplacas más pequeñas y ciertamente algunos de los límites de las placas son zonas de deformación o por otras razones están mal definidos. [ 23 ] Hay un centro de expansión superpuesto desde el segmento más septentrional de la FRSC en el este hasta el segmento más meridional de la Triple Unión de Mangatolu en el oeste. [ 3 ] Las relaciones entre las propiedades del fondo marino y la corteza, que se establecieron con base en observaciones realizadas en dorsales oceánicas como la distancia al centro de expansión, la profundidad del agua y la edad de la corteza pueden no ser estrictamente aplicables en el entorno de la cuenca de trasarco. [ 24 ] En particular, la complejidad de la sección norte se explica mejor si la expansión en las cuencas de trasarco no es un proceso tan lineal como lo es a lo largo de las dorsales oceánicas y más bien la expansión de trasarco tiene el potencial de centros de expansión emergentes o saltarines. [ 25 ]

La placa del Pacífico con inclinación hacia el oeste, cuyo lecho rocoso tiene unos 110 millones de años, actualmente se está subduciendo bajo la microplaca independiente de Tonga , cuyo centro de expansión de la placa australiana son los de la cuenca de Lau meridional. [ 12 ] La zona sismogénica bajo la cuenca de Lau está muy desplazada de la fosa de Tonga , de modo que la placa se encuentra a unos 250 km (160 mi) de profundidad bajo el eje de expansión de la cuenca de Lau. [ 12 ] El límite sur de la cuenca está relacionado con la subducción de la dorsal de Louisville bajo la zona de subducción de Kermadec-Tonga .  

volcanes

  Cuenca de Lau
Mapa de la actividad volcánica actual cerca de la cuenca de Lau. Los centros de expansión se muestran con líneas rojas.

En la actualidad, la Cuenca de Lau sigue siendo un arco posterior activo que evoluciona rápidamente en el tiempo. Seis de los siete volcanes en la Cuenca de Lau siguen activos. [ 26 ] El volcán insular de Niuafoʻou ha entrado en erupción varias veces desde que comenzaron los registros históricos. Al este, algunas islas de Tonga se encuentran en el rango latitudinal de la ELSC, especialmente en vista de su reciente historia eruptiva Hunga Tonga–Hunga Haʻapai , a 80 km (50 mi) de distancia. [ 8 ] Se ha sugerido que los sedimentos carbonatados depositados en un volcán de la Cadena de Montes Submarinos de Louisville previamente subducido pueden haber sido un factor en la naturaleza explosiva de la erupción de 2022. [ 27 ] ʻAta está a unos 50 km (31 mi) al este de la Dorsal de Valu Fa [ 8 ] y el análisis composicional de sus rocas volcánicas ha identificado que estas están asociadas con las porciones subducidas de los montes submarinos de Louisville. [ 28 ] [ 19 ] Kao , que tiene el punto más alto de Tonga y Tofua, está a unos 95 km (59 mi) al este del segmento más septentrional de la ELSC. [ 8 ] La gran caldera de Niuatahi está en el noreste de la cuenca. [ 18 ] El lado oriental de la cuenca tiene el arco volcánico de Tofua a lo largo del lado occidental de la Cordillera de Tonga.      

terremotos

Los terremotos en esta región son principalmente terremotos corticales. Los pequeños terremotos de la cuenca apenas se registran en tierra debido a la alta atenuación del manto. [ 9 ] Sin embargo , se ha registrado sismicidad de baja magnitud (es decir, principalmente M w menor que 5) a lo largo de los centros de expansión activos en la Cuenca de Lau mediante sismómetros de fondo oceánico. [ 29 ] La mayoría de los terremotos, así como las actividades volcánicas, se localizan en el límite oriental de la Cuenca de Lau, a lo largo de la Dorsal de Tonga, que es muy volcánicamente activa. [ 2 ] En el Rift de Lau Sur se han producido enjambres de terremotos superficiales . [ 11 ] En términos de terremotos superficiales y, por lo tanto, corticales mayores que M w 5, ha sido posible agrupar los terremotos en dominios de tensión:

  • Región de la cuenca norte de Lau (dominada por fallas de deslizamiento lateral derecho en zonas de deformación difusa y fallas de deslizamiento lateral izquierdo a lo largo de fallas prominentes de límites de placas a escala cortical) [ 30 ]
    • Dominio de esfuerzos del noreste de Fiji (extremo sur de FSC y Zona de Transformación de Fiji) [ 30 ]
    • Dominio de estrés de Futuna Central (Zona Central de Futuna) [ 30 ]
    • Dominio de esfuerzos del norte de Lau (centrado en las fallas de Rochambeau) [ 30 ]
    • Dominio de estrés del antearco de Lau y Tonga del noreste (contiene la MTJ y la NELSC) [ 30 ]
  • Región de la cuenca oriental de Lau [ 31 ]
    • Dominio de esfuerzos del norte de FRSC (dominado por fallas de deslizamiento horizontal) [ 31 ]
    • Dominio de tensión FRSC del sur (dominado por la extensión en la punta de propagación) [ 31 ]
  • Cuenca central de Lau [ 32 ]
    • Dominio de esfuerzos de Peggy Ridge (al oeste, donde el límite de placa al este está inactivo ahora, con la porción más occidental que tiene esfuerzos transformantes a extensores) [ 32 ]
    • Dominio de esfuerzos de Lau central (con el límite de placa de LETZ que tiene esfuerzos de transformación a extensión y las regiones más meridionales de CLSC a ELSC que tienen esfuerzos de extensión a transformación) [ 32 ]
  • Región de la cuenca sur de Lau [ 33 ]
    • Dominio de esfuerzos de Tofua (con zona de compresión al oeste de la isla Tongatapu , la isla principal de Tonga , y transtensión al sureste, adyacente al arco activo de Tofua) [ 33 ]
    • Dominio de tensión de Valu Fa (extensión en la punta de propagación de Valu Fa) [ 33 ]

Referencias

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  2. 1 2 3 4 5 6 Gill, JB 1976. "Composición y edad de las rocas volcánicas de la cuenca y la cresta de Lau: implicaciones para la evolución de una cuenca interarco y un arco remanente." Boletín de la Sociedad Geológica de América 87 (10): 1384–1395.
  3. 1 2 3 4 5 6 Jegen et al. 2023 , Sección:2 Antecedentes geológicos
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  12. 1 2 3 Artemieva 2023 , Sección:#17. Cuenca de Lau
  13. 1 2 Schmid et al. 2020 , Sección: Rift de Fonuale y Centro de Expansión
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  19. 1 2 Timm et al. 2013 , Sección: Discusión
  20. 1 2 Schmid et al. 2020 , Sección: Estructura de la corteza en el ELSC
  21. ↑ Schmid et al. 2020 , Secciones: Resumen, 6 Conclusiones
  22. 1 2 Baxter et al. 2020 , Figura 1, Sección: Introducción
  23. ↑ Baxter et al. 2020 , Sección: 4.7. Implicaciones para los límites de las microplacas
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Fuentes
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19°S 176°O / 19°S 176°O / -19; -176