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Arco de Ryukyu

Mapa del arco de Ryukyu. Los triángulos rojos representan volcanes según datos del Archivo de Volcanes Aster (NASA-METI). Curvas de nivel a intervalos de 1 km. Figura creada con...

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Mapa del arco de Ryukyu. Los triángulos rojos representan volcanes según datos del Archivo de Volcanes Aster (NASA-METI). Curvas de nivel a intervalos de 1 km. Figura creada con GeoMapApp (www.geomapapp.org) / CC BY / CC BY (Ryan et al., 2009). [ 1 ]

El arco de Ryukyu es un arco de islas que se extiende desde el sur de Kyushu a lo largo de las islas Ryukyu hasta el noreste de Taiwán , abarcando unos 1200 kilómetros (750 millas) . [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Está ubicado a lo largo de una sección del límite de placa convergente donde la placa del mar de Filipinas se subduce hacia el noroeste debajo de la placa euroasiática a lo largo de la fosa de Ryukyu . [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] El arco tiene una tendencia general de noreste a suroeste y está ubicado al noroeste del océano Pacífico y al sureste del mar de China Oriental . [ 6 ] Corre paralelo a la fosa de Okinawa , un arco volcánico activo, y a la fosa de Ryukyu. [ 7 ] El arco de Ryukyu, según su geomorfología, se puede segmentar de norte a sur en Ryukyu del Norte, Ryukyu Central y Ryukyu del Sur; El estrecho de Tokara separa Ryukyu del norte y Ryukyu central a unos 130°E, mientras que el paso de Kerama separa Ryukyu central y Ryukyu del sur a unos 127°E. [ 2 ] [ 5 ] [ 7 ] Las unidades geológicas del arco incluyen rocas ígneas , sedimentarias y metamórficas , que abarcan desde el Paleozoico hasta el Cenozoico . 

Entorno geológico

Varios estudios definieron la extensión del Arco de Ryukyu geográfica y morfológicamente en tres partes: Ryukyu del Norte, que incluye las Islas Ōsumi ; Ryukyu Central, que incluye las Islas Amami y Okinawa ; Ryukyu del Sur, que incluye las Islas Miyako y Yaeyama . [ 2 ] [ 7 ] Las partes más septentrional y meridional del Arco de Ryukyu terminan en Kyushu y Taiwán, respectivamente. [ 8 ]

Las características geológicas y estructurales del Ryukyu meridional son bastante diferentes de las del Ryukyu septentrional y central; el Ryukyu meridional y el Ryukyu septentrional y central podrían haberse desarrollado en entornos geológicos distintos antes del Mioceno medio . [ 2 ] Los complejos de acreción en el Ryukyu septentrional y central se consideran una extensión de la Zona Exterior del suroeste de Japón, [ 7 ] [ 9 ] [ 10 ] mientras que las rocas metamórficas del Ryukyu meridional están asociadas con la Zona Interior del suroeste de Japón. [ 11 ] El arco podría haberse unido en la configuración actual durante el Plioceno - Pleistoceno debido a diferentes tasas de migración hacia el sureste a medida que avanzaba la tectónica. [ 2 ]

Ubicación de las islas Ryukyu

Depresión de Okinawa

La fosa de Okinawa es la cuenca de trasarco del arco de Ryukyu y se ha formado por la extensión litosférica de la placa continental euroasiática. [ 3 ] En las partes central y sur de la fosa de Okinawa se pueden encontrar fosas tectónicas extensionales , de unos 10  km de ancho y entre 50 y 100  km de largo, con una alineación escalonada. [ 3 ] [ 5 ] De toda la fosa de Okinawa, la parte sur es la más evolucionada y activa, ya que su profundidad máxima, que es mayor que la de otras partes, es de unos 2200 m. [ 4 ] La fosa de Okinawa aloja sedimentos terrígenos de la plataforma continental de Asia y del arco de Ryukyu a una alta tasa. [ 4 ]

Esquema de un sistema de arco insular.

Sismicidad

El arco de Ryukyu es un sitio de sismicidad activa caracterizado por terremotos superficiales, debido a la convergencia en curso entre la placa del Mar de Filipinas y la placa Euroasiática. [ 8 ] Se han utilizado datos sísmicos de terremotos para detectar estructuras sísmicas debajo del arco de Ryukyu. [ 12 ] Se han descubierto zonas de baja velocidad sísmica , posiblemente asociadas con el ascenso de magma, debajo de volcanes activos y la fosa de Okinawa. [ 12 ]

Terremotos de magnitud ≥ 6,0 (1960–2022) en el arco de Ryukyu. Datos sísmicos del catálogo USGS-ANSS. Curvas de nivel en intervalos de 1 km. Figura creada con GeoMapApp (www.geomapapp.org) / CC BY / CC BY (Ryan et al., 2009). [ 1 ]

volcanes

Un frente volcánico activo se encuentra a 100  km por encima de la zona de Wadati-Benioff (una zona planar de sismicidad en la interfaz entre las placas subducida y superior) en el norte de Ryukyu y se desvanece gradualmente en el centro y sur de Ryukyu. [ 5 ]

Unidades geológicas

En este documento se resumen las principales unidades geológicas del arco de Ryukyu, aunque no todas.

Mapa geológico simplificado de la isla de Ishigaki, según Nakae (2013) [ 6 ] y Nishimura (1998) [ 11 ].
Mapa geológico simplificado del norte de la isla de Okinawa, según Miyagi et al., (2013). [ 13 ]

Formaciones Motobu y Yonamine

Las formaciones Motobu y Yonamine son rocas del Pérmico que constituyen el basamento de la península de Motobu en la isla de Okinawa , Ryukyu Central. [ 14 ] La formación Motobu se compone principalmente de caliza intercalada con sílex y filita . [ 15 ] La caliza contiene fósiles de foraminíferos del Pérmico. [ 8 ] La formación Yonamine, con estratos de filita, pizarra , arenisca , caliza, roca verde y sílex intercalados , [ 15 ] se encuentra debajo de la formación Motobu [ 16 ] y contiene corales del Pérmico. [ 17 ]

Formación Tomuru

La Formación Tomuru se distribuye en las islas Iriomote e Ishigaki de las islas Yaeyama, Ryukyu meridional. [ 7 ] [ 11 ] [ 18 ] La formación tiene una edad de 220–190 Ma (millones de años atrás) ( Triásico Tardío - Jurásico Temprano ) y comprende rocas ultramáficas y rocas metamórficas de alta presión/temperatura (P/T), es decir, metagabro y esquistos máficos , silíceos y pelíticos . [ 11 ] [ 19 ]

Formación Fusaki

La Formación Fusaki, ubicada en la Isla Ishigaki y la Isla Taketomi de las Islas Yaeyama en Ryukyu del Sur, [ 18 ] comprende rocas olistromales débilmente metamorfizadas : bloques alóctonos de sílex, lutita , arenisca y caliza están incrustados en una matriz fangosa . [ 11 ] La edad metamórfica de esta formación varía de 145 a 130 Ma ( Cretácico Inferior ) y fue determinada por datación de micas fengíticas K-Ar. [ 11 ] Los datos de radiolarios muestran que la formación se acrecionó en el Toarciano en el Jurásico Inferior. [ 6 ] Esta formación es parte de un complejo de acreción de una zona de subducción del Jurásico Medio. [ 11 ] En la isla de Ishigaki, esta formación se encuentra debajo de la Formación Tomuru a lo largo del cabalgamiento de Sokobaru [ 11 ] y está intruida por rocas graníticas del Oligoceno , denominadas Plutón de Omoto. [ 6 ]

Formación Nakijin

La Formación Nakijin es un depósito de 450–500 m de espesor compuesto de caliza, basalto y una pequeña cantidad de limolita calcárea , lutita tobácea y calcárea. [ 14 ] Los registros fósiles de ammonites y halóbidos en esta formación sugieren una edad del Triásico Tardío. [ 14 ] La Formación Nakijin se puede encontrar en Ryukyu Central, es decir, en la isla de Sesoko y en la parte noroccidental de la península de Motobu en la isla de Okinawa. [ 14 ] Esta formación se superpone a la Formación Yonamine a lo largo de una falla inversa. [ 14 ]

Grupo Shimanto

El Grupo Shimanto es un conjunto de rocas metamórficas datadas desde el Cretácico Inferior hasta el Mioceno temprano, asociadas al cinturón de Shimanto. [ 7 ] [ 20 ] El cinturón de Shimanto es un complejo de acreción en la Zona Exterior del suroeste de Japón que se extiende desde Honshu , Shikoku y Kyushu hasta el norte y centro de Ryukyu. [ 2 ] El grupo comprende rocas sedimentarias y metasedimentarias metamorfizadas hasta la facies de esquistos verdes , incluyendo arenisca y pizarra de tipo flysch con rocas verdes máficas. [ 7 ] En el Grupo Shimanto del centro y norte de Ryukyu se pueden encontrar deformaciones como pliegues invertidos isoclinales con buzamiento hacia el noroeste y fallas de cabalgamiento con vergencia hacia el sureste. [ 7 ]

En la isla de Okinawa, Ryukyu Central, el Grupo Shimanto se divide en la Formación Nago y la Formación Kayo. [ 21 ] La Formación Nago comprende esquisto pelítico y máfico, filita y pizarra, con pequeñas cantidades de sílex y caliza, [ 21 ] y aflora en la mayor parte del norte de la isla de Okinawa. [ 15 ] Aunque solo se han encontrado icnofósiles en la formación, se cree que es de edad Cretácica a Eoceno temprano por correlaciones con otras formaciones en la isla. [ 21 ] La Formación Kayo presenta capas de turbiditas que contienen lutita, arenisca y fósiles de nummulita que indican una edad del Eoceno medio. [ 22 ] ] Subyace a la Formación Nago a lo largo de una falla de cabalgamiento con buzamiento hacia el noroeste. [ 21 ] El plegamiento de cabalgamiento y el metamorfismo de la formación sugieren un origen de fosa. [ 22 ] [ 20 ]

Formaciones de Miyara y Nosoko

Las formaciones Miyara y Nosoko del Eoceno afloran en las islas Yaeyama, en el sur de Ryukyu. [ 7 ] La formación Miyara es una sucesión de conglomerado , arenisca, lutita y caliza con buzamiento hacia el sur-suroeste, depositada a lo largo de la costa de la isla Ishigaki. [ 8 ] Una gran variedad de fósiles marinos —por ejemplo, algas calcáreas, foraminíferos, corales, equinodermos , briozoos y gasterópodos— se han conservado en las calizas, y también se encontraron moluscos en el conglomerado. [ 8 ] Los foraminíferos y las algas calcáreas en las calizas sugieren una edad del Eoceno tardío. [ 8 ]

La Formación Nosoko es una secuencia de 300 m de espesor de toba , arenisca volcánica y brecha , y lavas con diques , sills y otras pequeñas intrusiones . [ 8 ] Esta formación está ampliamente expuesta en la península de Nosoko en el norte de la isla de Ishigaki. [ 8 ] También se encuentra concordantemente sobre la Formación Miyara. [ 22 ] Los datos paleomagnéticos de la Formación Nosoko indican una desviación media de la dirección magnética de aproximadamente 30° en sentido horario con respecto al polo esperado. [ 23 ] Estos datos, junto con las edades radiométricas , sugieren que el sur de Ryukyu podría haber rotado unos 25° con respecto al continente asiático en el Mioceno, entre 6 y 10 Ma. [ 23 ]

Grupo Yaeyama

El Grupo Yaeyama es un conjunto de rocas sedimentarias que comprende principalmente arenisca con intercalaciones de conglomerado, caliza, lutita y vetas de carbón, y aflora en las islas Yaeyama, Ryukyu del Sur. [ 2 ] [ 7 ] La edad del grupo es del Mioceno temprano, como sugieren los datos paleontológicos . [ 18 ] Las vetas de carbón, las láminas transversales y los icnofósiles revelan que el grupo posiblemente se derivó de sedimentos en una plataforma continental. [ 2 ] [ 7 ] El grupo muestra menos deformación, como inclinación y plegamiento, que las formaciones del Eoceno de Ryukyu del Sur, lo que sugiere que Ryukyu del Sur ha sido estable desde el Mioceno temprano. [ 2 ]

Grupo Shimajiri

El Grupo Shimajiri consta de un miembro superior y uno inferior. El miembro superior (Shinzato), de edad Mioceno tardío o Plioceno, está compuesto de toba y lutita; el miembro inferior (Yonabaru), de edad Mioceno, contiene lutita intercalada con limolita y arenisca. [ 24 ] El Grupo Shimajiri es la primera unidad geológica que se encuentra en el norte, centro y sur de Ryukyu. [ 2 ] [ 7 ] El norte, el centro y el sur de Ryukyu pueden haber tenido diferentes cuencas y entornos tectónicos antes del Mioceno tardío (la edad de deposición del grupo). [ 2 ] A pesar de estar ampliamente distribuido en el Mar de China Oriental, el Arco de Ryukyu y su antearco , el grupo no se encuentra en la fosa de Okinawa meridional. [ 4 ] La formación de rifts en la fosa de Okinawa meridional precedió a la deposición del grupo. [ 4 ]

Grupo Ryukyu

El Grupo Ryukyu son depósitos del Pleistoceno formados después del desarrollo del Grupo Shimajiri pero antes de que se depositaran los sedimentos del Holoceno . [ 25 ] Se distribuye en Ryukyu Central y Meridional y se caracteriza por una discordancia distintiva sobre el Grupo Shimajiri. [ 25 ] El grupo comprende predominantemente la Caliza Ryukyu y Depósitos de Terraza de arena y grava. [ 25 ] La Caliza Ryukyu tiene generalmente entre 40 y 60 m de espesor y se caracteriza por fallas postdeposicionales, que dieron lugar a la formación de terrazas y los sedimentos asociados (Depósitos de Terraza). [ 25 ] Tras la deposición de la Caliza Ryukyu, las fallas predominantes noroeste-sureste a través del Arco Ryukyu dieron lugar a un episodio de elevación en forma de domo de las rocas del basamento en las Islas Ryukyu, denominado «Movimiento Uruma». [ 26 ]

Tectónica

Evolución del arco de Ryukyu. Modificado de Ujiie (1994). [ 22 ]

A lo largo de la fosa de Ryukyu, la placa del mar de Filipinas se subduce hacia el noroeste bajo la placa euroasiática a una velocidad estimada de 5–7  cm/año. [ 27 ] Los ángulos de subducción se vuelven cada vez más oblicuos al arco hacia el sur. [ 27 ] Los datos del Sistema de Posicionamiento Global muestran que el sur de Kyushu y el arco de Ryukyu migran hacia el sureste (hacia la fosa de Ryukyu) en relación con Eurasia, en comparación con la migración hacia el oeste-noroeste de otros arcos de Japón. [ 28 ]

Pérmico-Paleógeno

Prismas de acreción del Pérmico-Jurásico se acumularon a lo largo del lado oriental de Pangea , donde la antigua placa del Pacífico subdujo bajo el antiguo bloque continental asiático. [ 29 ] Vastas regiones del Arco de las Islas de Japón, incluido el Arco de Ryukyu, se desarrollaron a partir de acreciones pertinentes a la subducción durante el Jurásico. [ 29 ] La evidencia fósil y paleomagnética del Grupo Shimanto sugiere que la subducción de una placa oceánica joven ocurrió en el Cretácico Superior (aproximadamente 70 Ma) hasta el Paleógeno. [ 29 ] La subducción y la acreción pueden haberse detenido a finales del Eoceno antes de la deposición del Grupo Shimajiri del Neógeno-Cuaternario. [ 22 ]

Neógeno-Cuaternario

La deposición de sedimentos de plataforma continental (el Grupo Yaeyama) tuvo lugar en el sur de Ryukyu, que en ese momento era estable y no tenía movimiento cortical, durante el Mioceno temprano. [ 2 ] [ 6 ] [ 22 ] Después de una cesación de la subducción alrededor de 10–6 Ma, la Placa del Mar de Filipinas reanudó la subducción desde el Mioceno tardío (alrededor de 6 Ma), lo que llevó a la expansión de trasarco de la Fosa de Okinawa. [ 30 ] La rifting inicial de la Fosa de Okinawa norte puede haber causado una rotación en sentido antihorario en el norte de Ryukyu y el sur de Kyushu después de 6 Ma. [ 30 ] Mientras tanto, los datos paleomagnéticos registran una rotación en sentido horario del sur de Ryukyu después de 10 Ma. [ 23 ] Los estudios de reflexión sísmica indican una rifting inicial de la parte sur de la Fosa de Okinawa a principios del Pleistoceno, que dio lugar a distintos procesos tectónicos, es decir, sedimentación , abombamiento cortical, erosión y subsidencia . [ 4 ] El surgimiento del Arco de Ryukyu, junto con la subsidencia de la Fosa de Okinawa, pudo haber ocurrido a finales del Pleistoceno (1,7–0,5 Ma) después del desarrollo del Grupo Shimajiri y antes del del Grupo Ryukyu. [ 22 ] La rifting de trasarco y la sedimentación asociada en el sur de la Fosa de Okinawa han continuado desde hace 2 Ma. [ 4 ]

Un estudio posterior a la secuencia sísmica de Hualien de 2018 muestra que el Arco de Ryukyu podría estar conectado cinemáticamente con la Cordillera Central Norte en Taiwán. Los datos de terremotos superficiales indican que el desplazamiento en la Cordillera Central Norte sigue la dirección del Arco de Ryukyu, y no la Falla Longitudinal, que es la sutura entre la Placa del Mar de Filipinas y la Placa Euroasiática, hacia el este, adentrándose en el mar. Además, los datos GPS muestran que la Cordillera Central Norte sigue el movimiento del Arco de Ryukyu hacia el sureste, en contraposición al oeste como el resto de la cordillera. [ 31 ]

Véase también

Referencias

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  • Mapa geológico de Japón – Islas Nansei (Islas Ryukyu)