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Subducción oblicua

Modelo simplificado de subducción oblicua. El movimiento de subducción oblicua se compone de vectores de movimiento paralelos y ortogonales al límite de la placa . [ 1 ] La obli...

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Modelo simplificado de subducción oblicua. El movimiento de subducción oblicua se compone de vectores de movimiento paralelos y ortogonales al límite de la placa . [ 1 ] La oblicuidad de la convergencia de la placa se compensa con el movimiento relativo entre el fragmento de antearco y la placa superior restante. [ 1 ] De esta manera, el movimiento relativo entre la placa superior y la placa subductora es casi perpendicular al límite de la placa. [ 1 ] Adaptado de Westbrook, 2005. [ 1 ]

La subducción oblicua es una forma de subducción (es decir, un proceso tectónico que implica la convergencia de dos placas donde la placa más densa desciende hacia el interior de la Tierra) [ 2 ] en la que la dirección de convergencia difiere de 90° con respecto al límite de la placa . [ 3 ] La mayoría de los límites convergentes implican subducción oblicua, [ 3 ] particularmente en el Cinturón de Fuego, que incluye las zonas de subducción de Ryukyu , Aleutianas , Centroamérica y Chile . [ 4 ] En general, el ángulo de oblicuidad está entre 15° y 30°. [ 5 ] Las zonas de subducción con ángulos de oblicuidad elevados incluyen la fosa de Sunda (aprox. 60°) y el arco de Ryukyu (aprox. 50°). [ 5 ]

La oblicuidad en la convergencia de placas provoca diferencias en el ángulo de inclinación y la velocidad de subducción a lo largo del límite de la placa. [ 6 ] [ 7 ] También pueden ocurrir procesos tectónicos como el retroceso de la placa , el retroceso de la fosa (es decir, una respuesta tectónica al proceso de retroceso de la placa que mueve la fosa hacia el mar) [ 8 ] y el plegamiento de la placa (es decir, el pandeo de la placa subducida debido a una transición de fase ) [ 9 ] . [ 6 ] [ 7 ]

Además, la colisión de dos placas conduce a la deformación de deslizamiento horizontal del antearco , formando así una serie de características que incluyen fragmentos de antearco y sistemas de fallas de deslizamiento horizontal que son subparalelos a las fosas oceánicas . [ 10 ] Además, la subducción oblicua está asociada con el cierre de antiguos océanos, tsunamis y rotaciones de bloques en varias regiones. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]

Características de deformación

Fragmentos del antebrazo

Modelo de subducción oblicua con el desarrollo de una franja de antearco y una falla de desgarre paralela al margen. La franja de antearco es una microplaca delimitada por la fosa oceánica y una falla de desgarre . [ 14 ] La falla de desgarre paralela a la fosa se desarrolla cuando la franja de antearco se aleja del continente estable. [ 14 ] Adaptado de Haq y Davis, 2010. [ 14 ]

Los fragmentos de antearco son bloques continentales parcialmente desprendidos de las placas suprayacentes. [ 14 ] Están delimitados por las fosas y los sistemas de fallas de deslizamiento paralelos a las fosas . [ 14 ] El movimiento de los fragmentos de antearco depende de la oblicuidad de las placas subducidas. [ 14 ]

Además, algunos fragmentos de antearco se producen en ausencia de sistemas de fallas de deslizamiento lateral bien definidos, y los movimientos de los fragmentos no son puramente de deslizamiento lateral. [ 15 ]

Sistemas de fallas de deslizamiento lateral paralelas a la trinchera

Las fallas de deslizamiento lateral paralelas a la fosa son productos de deformación aportados por el componente paralelo a la fosa de partición de la deformación . [ 10 ] Se localizan entre los fragmentos del antearco y las placas suprayacentes restantes. [ 10 ]

Orientación de las fallas de deslizamiento horizontal

Los sistemas de fallas de deslizamiento vertical son generalmente aceptados en la literatura inicial sobre subducción oblicua. [ 10 ] Sin embargo, la tecnología moderna, como el perfilado sísmico , revela que las fallas no son necesariamente verticales. Se han propuesto varios otros modelos con respecto a las orientaciones de las fallas. [ 19 ] [ 20 ]

Mecanismos de adaptación al deslizamiento

El componente de deslizamiento paralelo a la fosa oblicua resultante de la subducción oblicua podría no ser completamente acomodado por las fallas de deslizamiento de rumbo paralelas a la fosa mencionadas anteriormente . [ 24 ] Varios modelos sugieren que existen otros mecanismos de acomodación del deslizamiento formados por la subducción oblicua como medio para absorber el componente de deslizamiento restante. [ 24 ]

Mapa del USGS del terremoto de magnitud 8,6 (Mw ) ocurrido en el Océano Índico en 2012. La estrella indica la ubicación del epicentro . Adaptado del USGS, 2012.

Fallas de deslizamiento lateral paralelas al margen en placas subducidas

Modelo de falla de deslizamiento lateral paralela a la fosa en la placa subducida. El componente paralelo a la fosa en este contexto se acomoda mediante fallas de deslizamiento lateral tanto en la placa superior como en la región de la fosa externa de la placa que se hunde. [ 24 ] Adaptado de Ishii et al., 2013. [ 24 ]

Ishii et al., (2013) sugirieron que las fallas de deslizamiento lateral paralelas a la fosa pueden aparecer en las placas que subducen oblicuamente para acomodar una porción del componente de deslizamiento paralelo a la fosa. [ 24 ]

En la zona de subducción de Sumatra , el componente de deslizamiento paralelo a la fosa se mide en aproximadamente 45  mm por año, la tasa de movimiento de la falla de Gran Sumatra norte varía de 1 a 9  mm por año con una tasa máxima de 13  mm por año. [ 24 ] [ 25 ]  El resultado muestra que queda un componente de deslizamiento paralelo a la fosa de al menos 32 mm por año. [ 24 ]

El 11 de abril de 2012, se produjo un terremoto de magnitud M w 8,6 en la placa subducida (es decir, la placa Indo-Australiana ). Se registró sismicidad de deslizamiento horizontal en el terremoto. [ 24 ] Esto sugiere que existen sistemas de fallas de deslizamiento horizontal en la placa descendente y que potencialmente podrían acomodar el componente de deslizamiento de la subducción oblicua. [ 24 ]

Partición de la tensión

La partición de la deformación es una forma de deformación. En la zona de subducción oblicua, la partición de la deformación se inicia en un componente paralelo a la fosa y un componente normal a la fosa. [ 26 ] El componente paralelo a la fosa es acomodado por zonas de cizallamiento localizadas (deformación a corto plazo) o sistemas de fallas de deslizamiento lateral paralelos a la fosa (deformación a largo plazo) en las placas superiores. [ 27 ] Asimismo, este componente suele conducir a la formación de fragmentos de antearco. [ 27 ] El componente normal a la fosa es absorbido por estructuras de cabalgamiento . [ 28 ] Estos cabalgamientos son generalmente discontinuos y sus geometrías cambian progresivamente. [ 29 ] [ 20 ]

Deformación a corto plazo: Zona de cizallamiento localizada

Vista superior del modelo de deformación a corto plazo. La dirección inicial de la fuerza tectónica sigue la dirección de subducción oblicua. [ 27 ] La disminución del componente paralelo a la fosa provoca una rotación gradual de la fuerza tectónica. [ 27 ] Por lo tanto, solo se arrastra la cuña del antearco, en lugar de toda la placa superior. [ 27 ] Adaptado de Hoffmann-Rothe et al., 2006. [ 27 ]

La deformación a corto plazo es principalmente elástica y actúa en la escala de tiempo humana (es decir, perceptible durante la vida de una persona, a diferencia de los cambios que tienen lugar en la escala de tiempo geológica ). [ 30 ] Cuando la placa más densa se subduce bajo la placa superior, se acoplan en la interfaz (es decir, acoplamiento de placas). [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] El proceso de acoplamiento de placas genera así una fuerza tectónica que sigue la dirección de subducción. [ 27 ]

La orientación de la fuerza tectónica gira gradualmente hacia la dirección normal a la fosa. Esto se atribuye a la disminución del componente paralelo a la fosa cuando la fuerza abandona la zona de acoplamiento de placas. [ 27 ] [ 32 ] [ 34 ] De esta manera, solo la parte frontal, en lugar de toda la placa superior, es arrastrada por la placa subducida. [ 27 ]

Deformación a largo plazo: Formación de una franja de antearco y una falla de deslizamiento horizontal.

Vista superior del modelo de deformación a largo plazo. La parte frontal de la placa superior acomoda permanentemente el componente paralelo a la fosa de la partición de la deformación . [ 27 ] Como resultado, la fuerza tectónica rota gradualmente hacia la dirección paralela a la fosa. [ 27 ] La parte frontal se desprende de la placa superior bajo una enorme fuerza tectónica, formando un sistema de fallas de deslizamiento lateral paralelo a la fosa y una lámina de antearco. [ 27 ] Adaptado de Hoffmann-Rothe et al., 2006. [ 27 ]

La deformación a largo plazo ocurre en escala de tiempo geológica . [ 30 ] Bajo subducción oblicua continua, la parte frontal de la placa superior antes mencionada acomoda permanentemente el componente paralelo a la fosa. [ 27 ] [ 34 ] De esta manera, la orientación de la fuerza tectónica rota gradualmente hacia la dirección paralela a la fosa. [ 27 ]

Una fuerza tectónica fuerte y continua en dirección paralela a la fosa conduce al desarrollo de un sistema de fallas de deslizamiento lateral paralelo a la fosa . [ 27 ] La falla separa así una porción del antearco de la placa superior, formando la franja del antearco. [ 27 ]

Vista aérea de la cuña de acreción en la zona de subducción oblicua de Ryukyu. La masa de deslizamiento inferida está delimitada por la línea de puntos gris. Modificado de Yukinobu et al., 2018. [ 11 ]

El gran tsunami de Yaeyama de 1771

El tsunami se produjo en la parte suroccidental del arco de Ryukyu . Yukinobu et al., (2018) sugirieron que la subducción oblicua fue la razón principal que provocó la ocurrencia del tsunami. [ 11 ]

Contexto tectónico

En el límite de placas, se observa una depresión de aproximadamente 80  km de largo y 30 km de ancho. [ 11 ] Esta oculta la falla de deslizamiento lateral paralela a la fosa y la cresta topográfica de la cuña. [ 11 ] 

Subducción oblicua y tsunami

Diagrama de evolución simplificado del tsunami inducido por subducción oblicua. Etapa 1 : Formación de una falla de deslizamiento lateral paralela a la fosa debido a la subducción oblicua de la placa del Mar de Filipinas . La falla se extendió y alcanzó la fosa de Ryukyu . Etapa 2 : El movimiento de la falla debilitó la resistencia de la pendiente hacia el mar. Resultando en varios deslizamientos de pendiente alrededor de la punta de la falla. [ 11 ] Etapa 3 : Los deslizamientos de pendiente continuos debilitaron aún más la pendiente. Un gran bloque hacia el mar colapsó y se deslizó. [ 11 ] Durante el terremoto, el movimiento del suelo provocó que el bloque hacia tierra colapsara hacia el mar. [ 11 ] Resultando en el gran tsunami. [ 11 ] Modificado de Yukinobu et al., 2018. [ 11 ]

Rotación de bloques

Contexto tectónico de la zona de subducción oblicua de la Isla Norte. Se formó por la colisión de la Placa del Pacífico y la Placa Indo-Australiana . [ 12 ] La tasa de convergencia es de aproximadamente 45 mm por año. [ 12 ] Figura creada con GeoMapApp (www.geomapapp.org) (Ryan et al., 2009). [ 38 ]

La subducción oblicua ha provocado la rotación de microbloques alrededor de polos de rotación cercanos (véase también: polos de Euler ) en algunas zonas de subducción oblicua. [ 39 ] En estas regiones, los sistemas de fallas de deslizamiento lateral paralelos a la fosa son menos prominentes. [ 12 ] Esto se debe a que una parte del componente paralelo a la fosa se acomoda mediante la rotación de los microbloques. [ 12 ]

Se han identificado ejemplos de rotación de bloques inducida por subducción oblicua en la Isla Norte , Cascadia y Nueva Guinea . [ 39 ]

Ejemplo: Zona de subducción oblicua de la Isla Norte

Contexto tectónico

La zona de subducción oblicua de la Isla Norte en Nueva Zelanda se estableció por la subducción oblicua de la Placa del Pacífico bajo la Placa Indo-Australiana . [ 12 ] Se formó un sistema de fallas de deslizamiento lateral paralelo a la fosa, el Cinturón de Fallas Dextrales de la Isla Norte . [ 12 ] Con base en datos geológicos y geodésicos, se identifican cinco bloques tectónicos en la región. [ 12 ] Estos bloques están separados por fallas que los delimitan. [ 12 ]

Rotación de microbloques

Según las mediciones GPS, se observa una rotación en sentido horario de los microbloques a una tasa de 0,5° a 3,8° por millón de años con respecto a la placa Indo-Australiana . [ 12 ] Esto provocó una extensión tectónica en la Zona Volcánica de Taupō y un acortamiento tectónico en el noroeste de la Isla Sur , por ejemplo, en la región de Buller . [ 12 ]

Además, la rotación del bloque acomoda entre el 25 % y el 65 % del componente paralelo a la fosa proveniente de la subducción oblicua. [ 12 ] Por lo tanto, en la Isla Norte no existen fallas de deslizamiento lateral paralelas a la fosa de alta velocidad . [ 12 ]

Mecanismo de rotación

En la zona de subducción oblicua, la placa que se hunde se caracteriza por la meseta de Hikurangi en el sur. [ 12 ] El espesor de esta meseta oceánica varía de 15  km a 10  km a lo largo de la fosa oceánica . [ 12 ] La variación del espesor a lo largo del rumbo conduce a una tasa de subducción diferencial. [ 12 ] En la fosa sur , la gruesa meseta oceánica induce altas fuerzas de resistencia a la colisión que dificultan el proceso de subducción. [ 12 ] Sin embargo, la delgada corteza oceánica en el norte se subduce. Esto activó las rotaciones del bloque tectónico alrededor de un eje cercano. [ 12 ]

Cierre del océano Paleo-Tetis nororiental

Entorno geológico

El orógeno Qinling-Dabieshan en el centro de China consta de tres placas separadas, incluyendo la placa del norte de China , la microplaca Qinling-Dabieshan y la placa del sur de China . [ 13 ] Los análisis geológicos y geoquímicos sugieren que había una cuenca oceánica entre las placas y que formaba parte del océano Paleo-Tetis. [ 40 ]

Evidencia de subducción oblicua

En la zona tectónica se identifican características tectónicas de subducción oblicua, por ejemplo, un cinturón de cabalgamiento de deslizamiento lateral derecho. [ 40 ] Estas evidencias sugieren que la placa del sur de China se subdujo oblicuamente hacia el noroeste bajo la placa del norte de China a principios del Mesozoico y condujo al cierre del océano Paleo-Tetis nororiental . [ 40 ]

Ejemplo de subducción oblicua

Trinchera Perú-Chile

La fosa Perú-Chile forma parte de la zona de subducción oblicua andina, que se formó como resultado de la subducción oblicua entre la placa de Nazca, que se hundía , y la placa sudamericana . [ 27 ] La dirección actual de subducción es este-noreste (véase el resumen a continuación). [ 41 ] Sin embargo, el registro geológico muestra una dirección de subducción sureste durante el Cretácico Superior . [ 42 ]

Fallas de deslizamiento lateral paralelas al margen

Ubicación de cuatro fallas de deslizamiento lateral paralelas a la fosa oceánica en Sudamérica. Adaptado de Hoffmann-Rothe et al., 2006. [ 27 ] Figura creada con GeoMapApp (www.geomapapp.org) (Ryan et al., 2009). [ 38 ]

Se identifican cuatro fallas de deslizamiento lateral paralelas a la fosa en la zona de subducción oblicua. [ 27 ] La falla Liquiñe-Ofqui es una falla de 1200  km de longitud ubicada en los Andes del sur. [ 45 ] El movimiento de deslizamiento lateral izquierdo estuvo activo durante el período Mesozoico . [ 46 ] En el período Plioceno , el movimiento de deslizamiento lateral del sistema de fallas cambió a movimiento lateral derecho para acomodar el componente de deslizamiento paralelo a la fosa de la subducción oblicua. [ 47 ] [ 48 ]

La falla de El Tigre se observa en la parte central de la zona de subducción. [ 27 ] Es una falla de deslizamiento lateral relativamente corta (aprox. 120  km) que se ubica más hacia el interior. [ 49 ] La tasa de deslizamiento del sistema de fallas es de aproximadamente 1  mm por año. [ 49 ]

La falla de Atacama y la falla precordillerana se ubican en el norte de Chile . La falla de Atacama se extiende a lo largo de más de 1000  km. [ 50 ] Se formó durante el Jurásico Medio a Tardío como una falla sinistral debido a la subducción oblicua de la placa de Phoenix . [ 51 ] El sistema de fallas ha estado inactivo desde el Mioceno . Se estima que la tasa de deslizamiento dextral es inferior a 1  mm por año desde el Plioceno . [ 52 ]

La falla precordillerana , también conocida como falla de Domeyko , está compuesta por varias fallas anastomosadas (es decir, fallas ramificadas e irregulares) que incluyen la falla de Sierra Moreno, la falla del Oeste y la falla de Limón Verde. [ 53 ] La falla precordillerana se formó en el Eoceno tardío . [ 54 ] En el período Neógeno , el sistema de fallas cambió de un movimiento lateral izquierdo a uno lateral derecho junto con el levantamiento de la Precordillera . [ 55 ] [ 56 ] [ 57 ]

astilla del antebrazo

Ubicación de la Microplaca de Chiloé. La Microplaca de Chiloé está delimitada por la Falla de Lanalhue, con rumbo noroeste , en la Península de Arauco al norte y la Triple Unión de Chile al sur. [ 58 ] Figura creada con GeoMapApp (www.geomapapp.org) (Ryan et al., 2009). [ 38 ]

Se observan dos grandes franjas de antearco a lo largo de la fosa Perú-Chile . [ 59 ] [ 60 ] [ 58 ] La franja peruana, también conocida como franja inca, tiene un ancho de 300 a 400  km y una longitud total de más de 1500  km. [ 59 ] Se extiende desde el golfo de Guayaquil en el norte hasta el altiplano en el sur. [ 60 ] El límite continental se encuentra entre la Cordillera Occidental y la Cordillera Oriental. [ 60 ]

La microplaca de Chiloé, también conocida como bloque de Chiloé, es una franja de antearco que se desprendió a lo largo de la falla de Liquine Ofqui . [ 58 ] Está delimitada por la península de Arauco y la triple unión de Chile . [ 58 ] La franja se mueve hacia el norte con una velocidad que varía de 32  mm por año en el sur a 13  mm por año en el norte. [ 58 ] Este movimiento hacia el norte no solo es causado por la subducción oblicua de la placa de Nazca , sino también por la colisión oblicua y la expansión de la elevación de Chile en el borde sur de la franja. [ 58 ]

Véase también

Referencias

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