FAC ACUL ULT TAD DE INGE INGENI NIER ERIA IA GEOLOGICA, GEOFISICA Y ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA GEOLOGICA
CUENCAS - CRU CRUZ CORN CORNEJ EJO, O, NIL NILTO TON N ANTONIO - LL LLER EREN ENA A LOVÓN, OVÓN, CH CHRI RIST STIAN IAN EDGAR
CURSO: GEOTECTONICA DOCENTE: ING. PERCY COLQUE RIEGA AREQUIPA – PERU 2017
CUENCAS TRASARCO I. RESUMEN
Las cuencas de trasarco o marginales son cuencas semi-aisladas o series de cuencas ubicadas detrás de los sistemas de arcos de islas. Generalmente se acepta que estas tienen características extensionales y se producen por procesos de extensión del fondo oceánico, similares a los que tienen lugar en las dorsales medio-oceánicas. El origen extensional está avalado por el alto fluo fluo calóri calórico co caract caracterí erísti stico co de estas estas cuenca cuencas s y las serie series s de lineac lineacion iones es magn!ticas, similares a las observadas en las cuencas oceánicas.
Fig. 1. "rincipales cuencas de trasarco del #tlántico y "acífico $modificado de %ilson &''&(.
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Tabla 1. Listado de )*#, con las edades y velocidades de apertura.
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II. OBJETIVOS
)onocer el origen, mecanismos y condiciones de formación de las cuencas trasarco. +escribir los modelos de acreción de cortea en las cuencas trasarco. )onocer los modelos de evolución y expansión de las cuencas trasarco. )onocer sobre el magmatismo, su composición y el modelo petrogen!tico de estas cuencas.
III. MARCO TECTONICO CONDICIONES DE FORMACIÓN egn el modelo de $drollias and /uller 0112( ponen un límite a la generación de la extensión en el trasarco, en general son un proceso que se deriva propiamente de la generación de un arco en una ona de subducción o supra subducción, en donde siempre la placa que subduce posee ciertas características, como una edad mayor a 22 /a, que se encuentran muc3o más frías que las más óvenes, estas subducen en general a ángulos de 415 o más, en general se forma una distención en la placa suprayacente leos del trenc3, la generación de este espacio permite no solo el relaamiento mecánico del sistema, sino tambi!n facilita la subducción. Luego de que se da la apertura se empiea un proceso independiente, que ya no tiene que ver con el comportamiento de la placa suprayacente, el vulcanismo generado en el tras arco seria de un origen diferente al que se observa en el arco y en el ante arco, mientras en el arco el magmatismo se genera a partir de procesos dentro de la subducción, en el trasarco el magmatismo y vulcanismo se da por el afloramiento de la cu6a del manto, dado por la atracción descompresora producto de la actividad de la placa suprayacente, este 3ec3o produce una fusión del manto que empiea a alimentar la producción de cortea oceánica. En general, se 3a demostrado que los mecanismos de accionamiento para la extensión de devolución de arco para ser una combinación de la cinemática de la superficie, las propiedades de la losa subducting, el efecto del fluo de manto en la losa, y la dinámica de la cu6a del manto. $drollias y /uller 0112(.
Fig. 2. La subducción de una placa provoca extensión en la cuenca de trasarco de la placa oprimida, mediante fusión parcial de la misma por descompresión y ascenso de materiales a alta temperatura. #utor7 8uston et al., 01&1.
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MODELOS DE DESARROLLO DE CUENCAS TRASARCO Las cuencas trasarco corresponden esencialmente a un fenómeno oceánico, aunque el r!gimen tectónico extensional tiene lugar en el lado continental, del frente volcánico en un margen continental activo. #simismo aquí se genera nueva cortea oceánica. "or eemplo rocas volcánicas alcalinas son erupcionadas al este de la cordillera de los #ndes, debido a este fenómeno tectónico.
Fig. 3. /odelos de desarrollo de cuencas trasarco. a- /agmatismo de arco de islas normal. b- +iapiro astenosf!rico ascendente. c- 9uptura del vieo arco por distensión.
*odas las áreas de )*# que presentan extensión se relacionan con onas de alto ángulo de subducción y pareciera la extensión del retro-arco se produera
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sólo donde la litosfera subductada es más viea que :1 /a y en consecuencia más fría y densa. La extensión del fondo marino en las )*# es claramente diferente de las dorsales medio oceánicas, porque aquí la distensión está relacionada con la subducción. #simismo los modelos petrogen!ticos de formación de magmas tienen diferencias fundamentales entre ambos ambientes, en t!rminos de composiciones de las fuentes, profundidades, grados de fusión parcial y rol de los volátiles. El ambiente tectónico de la distensión de retro-arco, involu)*# a los fluidos de la loa subductada, dependiendo específicamente de la geometría de la subducción, que producen basaltos con caracteres geoquímicos transicionales a basaltos de arco. Los magmas basálticos erupcionados en )*#, varían desde toleítas baas en ;, cuyos elementos mayores son similares a los /<9=, variando a basaltos subalcalinos con contenidos ligeramente más altos en álcalis. #simismo, los elementos traas difieren marcadamente entre ambos ambientes, como consecuencia de estar involu)*#dos los fluidos de la ona de subducción en la petrog!nesis de los basaltos de retro-arco. "or otra parte, unto a los basaltos se agregan un grupo inusual de andesitas altas en /g<, llamadas boninitas, que suelen tambi!n aparecer asociadas a secuencias de ante-arco en regiones de arco de islas. /uc3os compleos ofiolíticos, se reconocen como el piso de una )*# obductada, más que debido a emplaamiento tectónico de fragmentos de cortea oceánica verdadera.
MECANISMOS DE FORMACIÓN #
e proponen dos mecanismos para la generación de las cuencas distensionales asociadas a onas de convergencia de placas, como lo es un arco, ya sea de islas o continental.
Fig. 4. /ecanismos de formación.
Trench roll back: en este caso la velocidad de en la que subduce la placa subyacente, es menor que la taa de convergencia con la placa suprayacente, esto genera que la parte frontal del arco se rompa formando una ona de distención que posteriormente produciría la cuenca de bac> arc. El punto negro indica que se considera fio la placa. La flec3a del forearc indica que esta se está moviendo 3acia el mar.
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Slab “Sea anchor”: en el segundo caso la placa superior se puede separar del *renc3, esta 3ace que el lab se ancle al manto, causando el trenc3 que resiste la migración de la placa superior retirada, en este caso tambi!n se conserva una peque6a piea del arco ?@orearcA. El punto negro indica que el forearc se considera fio.
Lo cierto es que no siempre la ruptura se da en el arco, sino tambi!n se puede dar la ruptura detrás del arco, con un margen de maniobra de 3asta más o menos 21 >m. $*aylor and ;arner, &':4(. Las debilidades locales en el arco no son las nicas causantes de la ruptura, tales como los movimientos de las placas implicadas, la geometría del lab, la tracción con la cu6a del manto durante la ruptura, algunas cuencas tras arco 3an mostrado un crecimiento centrado en una ona, y parecen estar sometidos posteriormente a procesos típicos de +/<. $tern et al., &':B(. En cambio otras cuencas parecen 3aber sido formadas desde un principio como un +/<.
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MODELOS DE EVOLUCION DE CUENCAS TRASARCO 1. MODELO VULCANO-SEDIMENTARIO Este modelo de evolución de la cuenca trasarco, muestra como la influencia del agua, el vulcanismo y la actividad magmática dan unas particularidades al sistema que lo diferencian de un +/< o un 9C@* continental. En ambos modelos se parte de un rifting en la fase temprana de su evolución.
Fig. 5. /odelo #.
En el modelo #, a partir de tasas de sedimentación de mmD a6o de cada tipo de sedimentos y su distribución. En el perfil C en la primera etapa se observan tasas de sedimentación de sedimentos finos, mesclado con gruesos y material volcánico con altas tasas de sedimentación no por debao de &11 mmDa6o, en el perfil 0, ya se ve una mayor diferenciación de los sedimentos segn el área, se observan onas con @inos con tasas de 21 mmD a6o, material pelágico y material volcánico con altas tasas en el borde del arco, en el perfil 4, las tasas de deposición de finos disminuye por debao de los 21 mmDa6o y aumenta
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la ona de vulcanismo y molasas, pero el vulcanismo y las molasas pueden estar intercaladas con finos, y en el ltimo perfil se muestra la etapa final donde los finos prevalecen luego de cesado el vulcanismo, aunque an continan las molasas.
Fig. . /odelo =.
En el modelo = se observan la distribución de las diferentes facies sedimentarias segn el momento de la extensión en el retro arco, en la etapa & se observa el rifting en una etapa temprana, en la etapa 0 se observa la apertura del trasarco, en la etapa 4 la madure de la cuenca, y en la etapa B se observa cómo se apaga la ona de formación de cortea para dar lugar a un nuevo siclo de retro arco.
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2. MODELO DE EVOLUCIÓN VOLC!NICA El modelo empiea a partir del rifting que se da en el forearc, donde se da la acumulación de depósitos volcaniclásticos gruesos asociados a la subsidencia y el vulcanismo.
Fig. ". /odelo volcánico modificados de ;arig y /oore $&'2( y )arey y igurdsson $&':B(.
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Etapa 17 @ase pre-rift Está representado por una etapa volcánica suba!rea donde se forman en el arco, los depósitos volcaniclásticos flanquean !l arco. Etapa 2 7 Esta etapa representa el rifting en el forearc se empiea una nueva etapa de vulcanismo suba!reo pero a3ora asociada o depositada a las primeras fases de extensión, la deposición volcaniclásticos se deposita en un nuevo lugar geom!trico. Etapa 37 representa un momento en el cual la cuenca 3a tomado la suficiente madures para formar mar u oc!ano incipiente, el vulcanismo a3ora empiea una etapa submarina con dos opciones de deposición, en esta etapa se dan dos escenarios, el vulcanismo cambia de posición del arco protoremanente al protoarco, y el vulcanismo móvil a trav!s de la cuenca trasarco naciente. Etapa 47 El arco volcánico se reestablece y los centros de expansión generadores de cortea aparecen.
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MODELOS DE E#$ANSION
Fig. %. "osibles mecanismos para formar centros de expansión.
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Modelo A7 Es el modelo sim!trico en el cual la expansión se da de manera ordenada, este modelo incluye la formación de fallas transformantes similares a las de los /<9=. Esto sucede posiblemente en los trasarco de /arianas, Cu-bonin ?ambas en @ilipinas al sF de apón y *onga-;ermadec en nueva Helanda. Modelo B7 Expansión desordenado, se caracteria por un rendimiento asim!trico del vulcanismo, con un patrón anómalo y confuso del magmatismo, esto sucede tal ve en olomon y =ismarc> ? IE de #ustralia "apua-nueva guineaA Modelo C 7 Cntrusiones difusas y extrusiones de fuentes muy puntuales o fuentes amplias, posiblemente esto sucede en el arco de apón.
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IV.
MARCO &EOLO&ICO LITOLO&IA Las rocas volcánicas de la cuenca trasarco presentan unas características geoquímicas propias, por eemplo los basaltos tienen un contenido de potasio mayor que el de un +/<, ;0< J1.0K, EL i10 alrededor de 2BK, se observan basaltos, andesitas basálticas en gran proporción con estas características, es comn que en las fases iniciales de la distención se encuentren riolita ya que se da un magmatismo alcalino que suele ser muy escaso, pero es un importante indicador del ambiente, en general el trasarco puede tener asociado un conunto de rocas propias del arco, como lo son los basaltos, andesitas y riolita, que pueden estar asociadas al magmatismo en el trasarco o son rocas que se generaron cuando la ona de distención se estaba dando sobre una ona de debilidad dentro del arco.
R'(a) $i*'(l+),i(a) e observan asociado a los sistemas volcánicos de trasarco, una gran cantidad de material "iroclástico, producto de las facies intermedias y acidas que se observan en el magmatismo, se observan tovas de varias composiciones, siendo muy comn el Lapilli, tovas soldadas, entre otros.
R'(a) Si/0,a*ia) En las diferentes fases de la evolución de un trasarco se generan distintos tipos de rocas sedimentarias. En la fase inicial de la distención se producen sedimentos gruesos, molasicos producto del aumento de la energía y la formación cuencas, se observan areniscas, conglomerados, brec3as y areniscas conglomeráticas. En general rocas sedimentarias pelágicas, de las cuales son muy importantes las Grauvacas, los sedimentos pelágicos se intercalan con sedimentos volcánicos con epiclastos, piroclásticas y floos masivos de basalto. )uando la cuenta obtiene suficiente profundidad, el agua empiea a 3acer importante y en las diferentes etapas de evolución en cuanto a la profundidad se dan rocas químicas como las evaporitas, cuando ya 3ay un mar se forman las rocas calcáreas, los c3ert, las liditas, rocas pelíticas propias de ambientes profundos como lagos y mares internos.
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MA&MATISMO EN CUENCAS TRASARCO $,*'g*aa la) *'(a) 'l(+0i(a) )omo eemplo típico de basaltos de retro-arco se toman las descripciones del /ar de cotia
C'/')i(i0 67/i(a l') /ag/a) El/0,') /a8'*) Las muestras dragadas del /ar de cotia
Fig. 9 +iagrama ;0< vs. i<0, ona en gris corresponde a basaltos de retro-arco del /ar de cotia oriental.
La @ig. ' proyecta las relaciones entre K; 0< vs. K i<0 de los basaltos del /ar de cotia
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; a sub-alcalinos, similares a las toleitas /<9=. /ientras que la @ig. &1 muestra que el ?índice de alcalinidadA $#.C.( vs. #l 0<4K se aproxima a los basaltos primitivos con /g< J K, que distingue los basaltos toleíticos de los basaltos de arco de alta almina. )omo el contenido de i<0 es bastante restringido, no se usa como índice y en su lugar se aplica el Hr $ppm( vs. /g
1"
Fig. 1:. +iagrama Cndice #lcalino $#.C.( versus #l0<4, de basaltos de l a cuenca de retroarco del /ar de cotia
El/0,') ,*a;a) Los basaltos del /ar de cotia
Tabla 2. #nálisis de basaltos del /ar de cotia
Los basaltos de )*# muestran afinidad con los de intra-placa y su petrog!nesis es más complea y pudiendo involucrar una fuente mant!lica /<9= deprimida, o de
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Tabla 3. )omparación entre basaltos de cuenca retro-arco, /<9= y *oleitas de islas oceánicas.
I),'') *ai'g<0i(') Los basaltos de )*# se caracterian por baas relaciones :rD:Pr, que las rocas volcánicas asociadas a los arcos de islas y se considera que reflean el rol de los fluidos enriquecidos en estos isótopos en la loa subductada y que genera estos magmas.
En el arco de la islas ándFic3 del ur las relaciones son de 1,14P O 1,1B04M mientras que en el /ar de cotia
M'l' ,*'g0<,i(' Los modelos de evolución del sistema arco de islas O cuenca de retroarco, se basa esencialmente en el modelo de ;arig $&'&( de las regiones de *onga-Lau y /arianas y
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Fig. 11. #( +iagrama &B4IdD&BBId vs. :rD:Pr con las composiciones de los basaltos de arcos de islas de las ándFic3 del ur, que se asocian a cuencas marginales. =( Qariaciones isotópicas del Id de boninitas del ante-arco de las /arianas e islas de =onin, en comparación con los basaltos del arco de las /arianas.
Fig. 12. Las relaciones de isótopos de "b muestran las variaciones de los basaltos del arco y cuenca de /ariana, ándFic3 del ur y /<9=.
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El bloque desarrollado desde el trenc3 se 3unde y forma un nuevo arco, mientras que el trenc3 migra 3acia el oc!ano como una cuenca extendida. La fusión parcial y la tectónica extensional están relacionadas a la descompresión adiabática de ascenso de manto l3erolítico por debao del ee del arco. )omo alternativa, se supone que la cortea oceánica subductada y componentes del manto litosf!rico pueden segregar en profundidad desde una eclogita, 3arburgitas boyantes, que en su ascenso producen la distensión del retro-arco. En resumen, se observa que 3ay más variables involucradas en la fuente que produce los basaltos de retro-arco, que en la fuente que produce los basaltos de las dorsales mediooceánicas. iendo muy significativos los fluidos derivados de la placa oceánica que se subducta. En base a los elementos químicos mayores los basaltos de cuencas de trans-arco caen dentro del espectro de los /<9=-E, aunque estos no son usados como discriminantes entre los m, con composiciones de alto i<0 y /g<, deando una residuo refractario de olivino y ortopiroxeno.
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V.
VI.
CONCLUSIONES
&I&LIOGRA'IA
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