Geodinámica del borde sur de la Antillas Mayores Orientales
Resumen Abstract Índice Conclusiones
José Luís Granja Bruña
2010-A
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El presente trabajo de investigación desarrolla un estudio sobre la tectónica del Borde Sur de las Antillas Mayores orientales, concretamente analiza y discute la geodinámica del Borde de los Muertos en del contexto del NE de la placa del Caribe. El estudio sigue una metodología y un desarrollo experimental en los cuales se han integrado diferentes fuentes datos y técnicas: datos batimétricos multihaz, perfiles de sísmica de reflexión multicanal, datos gravimétricos y sismicidad instrumental. La integración de los resultados obtenidos por todas estas técnicas ha permitido constreñir una serie de modelos análogos y geofísicos para contrastar diferentes hipótesis geodinámicas.
En límite NE de la placa del Caribe comprende una compleja y extensa banda de deformación, resultado de la convergencia oblicua con la placa Norteamericana. La banda está comprendida en un régimen de subducción opuesta y dentro de la ancha banda de deformación se ha generado una tectónica de microplacas y bloques tectónicos asociada con regímenes de subducción, colisión y transcurrentes. A partir de la identificación del Surco de los Muertos y del cinturón de deformación asociado, así como de datos sismológicos, durante los últimos treinta años se ha considerado que el Borde de los Muertos constituye una zona de subducción o underthrusting activo. Según esta hipótesis el plateau oceánico caribeño subduce de modo oblicuo por debajo del arco isla a lo largo del Surco de los Muertos.
Incluso se ha propuesto una componente de desgarre lateral izquierdo a lo largo del Borde de los Muertos, indicando una partición de la deformación. Esta hipótesis esta fundamentada en secciones sísmicas de reflexión, geología de superficie, sonar de barrido lateral, velocidades derivadas de GPS y dados sismológicos.
Con la excepción de la sismicidad, la mayoría de estas fuentes de datos sólo aportan información de los primeros kilómetros de la corteza. Nuestro análisis de la sismicidad instrumental del periodo 2000-2008 indica que existe una gran variación lateral en la geometría del límite de placas. Esta variación está en relación con la interacción de regímenes tectónicos de subducción, de transcurrencia y de colisión. En la mayor parte del borde de placas se puede identificar la litosfera Norteamericana buzando hacia el S por debajo del arco isla. Resulta difícil identificar una litosfera caribeña por debajo del arco isla. Las poblaciones de terremotos que se pueden asociar con fiabilidad al régimen tectónico del Borde de los Muertos y de la parte interna del arco isla no superan los 50 km de profundidad. Estos eventos pueden estar relacionados con el régimen compresivo del borde de los Muertos y la deformación interna del arco isla, no necesariamente mediante un proceso de subducción del plateau caribeño por debajo del arco isla.
A partir de estas observaciones y la falta de estudios específicos en el Borde de los Muertos durante los años 70 y 80, se plantea la realización de un estudio detallado. Para ello se utiliza buena parte de la información del proyecto GEOPRICO (MEC) en la región del Borde de los Muertos. Los datos del citado proyecto y el reprocesado de perfiles sísmicos antiguos han permitido realizar un análisis de la morfoestructura y su variación lateral así como un análisis de la estructura cortical mediante la integración de datos geológicos y geofísicos.
Con la información obtenida del análisis de la sismicidad, de un amplio contraste de antecedentes y de los resultados del estudio de la estructura en el Borde de los Muertos, se desarrollan modelos análogos con caja de arena y modelos geofísicos.
La principal conclusión de este trabajo de investigación es la obtención de una hipótesis alternativa a la doble subducción para el NE del Caribe. Esta hipótesis presenta un modelo geodinámico que explica el origen del Borde de los Muertos, así como su evolución cinemática y dinámica. Según esta hipótesis el desarrollo del Borde de los Muertos se puede explicar en ausencia de un proceso de subducción del plateau caribeño. Los principales elementos de esta hipótesis son:
*El basamento constitutivo del arco isla inactivo de las Antillas Mayores orientales presenta un comportamiento relativamente más rígido que los prismas deformados en ambos lados del arco.
*El proceso de subducción oblicua puede generar compresión en el retroarco, sin embargo esta transmisión es más efectiva cuando se asocia con un proceso de colisión en la zona de subducción. La colisión de los Bancos de las Bahamas con el arco isla (La Española) genera un acoplamiento en la zona de contacto que favorece la transmisión de los esfuerzos compresivos al retroarco. El resultado es que el Cinturón Deformado de los Muertos está más desarrollado al S de La Española.
*Tanto el estudio morfotectónico como los modelos análogos descartan un proceso de deformación compartimentada en el retroarco (i.e., Borde de los Muertos). La componente lateral de la subducción oblicua se acomoda mediante una deformación compartimentada en el antearco y en las partes internas del arco isla (desgarres lateral izquierdos y cabalgamientos), y no se transmite al retroarco (sólo hay estructuras de acortamiento).
*La sismicidad analizada no es determinante para justificar una subducción del plateau caribeño por debajo del arco isla, mientras que los datos gravimétricos descartan un proceso de subducción/underthrusting, y apoyan una transición neta entre la corteza del Plateau Caribeño y el arco isla.
*En el contexto analizado, para referirse al Cinturón Deformado de los Muertos, sería más correcto utilizar las expresiones «cinturón compresivo/ compressional belt» o «cinturón de cabalgamientos imbricado/ imbricate thrust belt» en lugar de «prisma de acreción/ accretionary wedge». Del mismo modo, para referirse a la depresión batimétrica de los Muertos, sería más correcto la expresión «surco/trough», en lugar de «fosa/trench», El principal motivo reside en evitar usar terminología frecuente en contextos de subducción.
*a geometría del frente de deformación del Cinturón Deformado de Los muertos presenta una gran variedad lateral, con entrantes y salientes, que está condicionada por las irregularidades de la corteza de antepaís (plateau). Por el contrario, el mayor o menor desarrollo del prisma deformado, y su variación lateral y orientación, parece estar controlado por la geometría y naturaleza del backstop.
*Los resultados del presente trabajo integrados con los modelos evolutivos y la edad de la deformación en el NE del Caribe sugieren que el origen del Borde de los Muertos tiene lugar en el Eoceno Medio, en relación con el comienzo de la colisión de los Bancos de las Bahamas con el Arco Isla, y se prolonga hasta la actualidad.
The present work deals with the study of the tectonics in the southern boundary of the eastern Greater Antilles, specifically analyzing and discussing the geodynamics of the Muertos Margin into the tectonic setting of the NE Caribbean plate. This study follows a methodology and an experimental development in which have been integrated different data bases and survey techniques: multibeam bathymetry data, multichannel seismic reflection profiles, gravity data and instrumental seismicity. The integration of the achieved results using the abovementioned techniques have allow to constrain several analogue and geophysical models to test different geodynamic hypothesis.
The NE boundary of the Caribbean plate comprises a complex and broad deformation band resulting of the oblique convergence with the North American plate.
This deformation band is included in opposed subduction setting, and inside this deformation band it has been yielded a microplate and block tectonics related with the settings of subduction, collision and strike-slip.
From the identification of the Muertos Trough and the associated deformed belt, and also from seismological data, during last 30 years it has been considered the Muertos Trough as an active subduction or underthrusting zone. This hypothesis suggests that the Caribbean oceanic plateau obliquely subducts beneath the island arc along the Muertos Trough. Indeed it has been proposed a component of left-lateral strike-slip along the Muertos Trough suggesting a strain partitioning. This hypothesis is supported in seismic reflection profiles, onshore geology, side-scan sonar, GPS-derived velocities and seismological data.
Excepting seismicity, most of data sources only supply information of the shallower structure. Our analysis of the instrumental seismicity in the period 2000-2008 shows that there is a big lateral variation in the geometry the boundary plates. This variation is related to the interaction to subduction, collision and strike-slip tectonic settings. The North American subdcucted slab is identified in most of the boundary plate dipping southward beneath the island arc. It is hard to identify the Caribbean slab beneath the island arc. The earthquake populations that can be reliable associated to the tectonic regime at the Muertos Margin and the inner part of the island arc do not overcome the 50 km-deep. Those events may be related with the compressive tectonic regime in the Muertos Margin and with the inner deformation of the island arc, not necessarily with a subduction process of the Caribbean plateau beneath the island arc.
From these observations and the lack of specific studies in the Muertos Margin during the 70’s and 80’s, we plan to carry out a detailed study. For this propose we use most part of the data acquired in the GEOPRICO project in the Muertos Martin region.
The data of the abovementioned project and the re-processing of old seismic profiles have allow to do an analysis of the morphostructure and its lateral variation, and also an analysis of the crustal structure by means of the integration of geophysical and geological data.
The information derived form the seismicity analysis, the testing of the tectonic background and the new results in the Muertos Margin, we have developed analogue sand-box models and geophysical models.
The main conclusion of this work is the achievement of an alternative hypothesis for the opposed subduction to the NE Caribbean plate. The new hypothesis proposes a geodynamic model that explains the origin of the Muertos Margin and its geodynamics and kinematics evolution. This hypothesis suggests that the Muertos Margin can be understood with the absence of a subduction process of the Caribbean plateau beneath the island arc. The main elements of this hypothesis are:
*The basement of the inactive island arc of the eastern Greater Antilles shows a relatively more rigid behaviour than the deformed belts on both sides of the island arc.
*The oblique subduction can yield retroarc compression, but this transmission of the compressive stresses is more effective when it is associated to a collision in the subduction zone. The collision of the Bahamas banks against the Hispaniola yields a coupling in the contact zone that favours the transmission of the compressive stresses to the retroarc.
The result is that the Muertos Deformed Belt is more developed to the S of Hispaniola.
*As the morphotectonics study as the analogue models reject a strain partitioning process into the retroarc (i.e., Muertos Margin). The lateral component of the oblique subduction is accommodated by means a strain partitioning in the forearc and in the inner parts of the island arc (left-lateral strike slip and thrusts) and it is not transmitted to the retroarc (there is only shortening structures)
*The analyzed seismicity is not conclusive to justify a subduction of the Caribbean plateau beneath the island arc; moreover the gravity data reject a process of subduction, and support a net transition between the Caribbean plateau and the island arc.
*In the analyzed setting, to deal with the Muertos Deformed Belt it would be more correct to use terms as «compressional belt» or «imbricate thrust belt» instead of «accretionary wedge». In the same way, to deal with the bathymetric depression of the Muertos, it would be more correct to use the term «trough» instead of «trench». The main reason is to avoid use terms frequently related to subduction settings.
*The geometry of the deformation front of the Muertos Deformed Belt shows a big lateral variation, with salients and recesses, which is conditioned with irregularities in the foreland (plateau). On the contrary, the major or minor development of the deformed wedge and its lateral variation and orientation, it seems to be controlled by the nature and geometry of the backstop.*The results of this work, integrated with the evolutionary models and the age of the deformation in the NE Caribbean suggest that the origin of the Muertos Margin takes place in the Middle Eocene. It is related to the first stages of collision of the Bahamas banks against the island arc. This process of construction of the Muertos Deformed Belt is in progress.
I. INTRODUCCIÓN 1
*Encuadre geográfico de la zona de estudio
*Síntesis de la tectónica del Borde de los Muertos
*Objetivos
II. MARCO TECTÓNICO Y ANTECEDENTES 9
II.1 LA PLACA DEL CARIBE…………………………………………………………………..11
II.1.1 Localización geográfica……………………………………………………………………..11
II.1.2 Fisiografía…………………………………………………………………………………….13
II.1.3 Límites…………………………………………………………………………………………13
II.1.4 Estructura……………………………………………………………………………………..16
II.1.5 Evolución………………………………………………………………………………………19
II.2 EL BORDE NORTE DE LA PLACA DEL CARIBE………………………………………23
II.2.1 Tectónica de microplacas……………………………………………………………………..23
II.2.2 Evolución………………………………………………………………………………………25
II.3 EL BORDE NORESTE DE LA PLACA DEL CARIBE…………………………………..27
II.3.1 Fisiografía…………………………………………………………………………………….28
II.3.2 Gravimetría…………………………………………………………………………………..29
II.3.3 Cinemática……………………………………………………………………………………..30
II.3.4 Sismicidad…………………………………………………………………………………….31
II.3.5 Descripción del contexto tectónico por sectores……………………………………………34
*Sector N y NE de la Española-Bahamas
*Sector S-SE de La Española-S de Puerto Rico
*Sector del Paso de Mona
*Sector del Paso de Anegada
*Sector de la Fosa de Puerto Rico
II.3.6 Síntesis de la geología de Puerto Rico……………………………………………………42
II.3.7 Síntesis de la geología de La Española…………………………………………………….43
II.3.8 Antecedentes y modelos tectónicos propuestos……………………………………………44
Pág.
III. METODOLOGÍA Y TÉCNICAS 55
III.1 METODOLOGÍA………………………………………………………………………….. 57
III.2 TÉCNICAS ESPERIMENTALES…………………………………………………………59
III.2.1 Sistemas de Navegación y Posicionamiento………………………………………………60
III.2.2 Batimetría……………………………………………………………………………………………………61
*Batimetría Multihaz: Fundamentos
*Instrumentación: ecosonda multihaz
III.2.3 Gravimetría……………………………………………………………………………………….63
*Fundamentos
*Anomalía de Aire Libre
*Anomalía de Lámina de Bouguer
*Anomalía de Bouguer Completa: Corrección topográfica y de fondo
*Instrumentación: gravímetro marino
III.2.4 Sísmica de reflexión………………………………………………………………………..67
*Generalidades
*Instrumentación, adquisición y pre-procesado
*Generación de puntos de profundidad común (CDP)
*Migración
*Reflexiones múltiples
*Interpretación
*Sísmica de ultra-alta resolución (TOPAS)
III.2.5 Modelos análogos de arena…………………………………………………………………80
*Materiales
*Modelación de sistemas de cabalgamientos
III.2.6 Gravimetría y batimetría derivadas de altimetría de satélite………………………….86
IV. DESARROLLO EXPERIMENTAL 89
IV.1 NAVEGACIÓN Y POSICIONAMIENTO……………………………………………………..91
IV.2 BATIMETRÍA……………………………………………………………………………………….91
IV.2.1 Batimetría multihaz…………………………………………………………………………91
*Calibración de la ecosonda multihaz
Pág.
*Adquisición de información
*Procesado
IV.2.2 Batimetría derivada de altimetría satelital……………………………………………….96
IV.3 SÍSMICA DE REFLEXIÓN…………………………………………………………………97
IV.3.1 Origen de los datos…………………………………………………………………………97
IV.3.2 Procesado…………………………………………………………………………………….98
* Migración por Memory Stolt f-k
IV.3.3 Sísmica de ultra-alta resolución (TOPAS)……………………………………………..101
IV.4 MODELACIÓN ANÁLOGA CON CAJA DE ARENA………………………………….102
IV.4.1 Montaje del modelo y procedimiento experimental……………………………………102
IV.5 GRAVIMETRÍA……………………………………………………………………………106
IV.5.1 Datos de la campaña embarcada……………………………………………………….106
* Enlace con las redes terrestres
* Adquisición y procesado
IV.5.2 Datos gravimétricos derivados de altimetría satelital…………………………………110
IV.5.3 Datos de tierra…………………………………………………………………………….112
IV.5.4 Análisis de coherencia……………………………………………………………………113
IV.5.5 Modelización Gravimétrica en 2+3/4D…………………………………………………115
IV.6 SISMICIDAD………………………………………………………………………………117
IV.6.1 Análisis de los hipocentros………………………………………………………………117
IV.6.2 Análisis de mecanismos focales…………………………………………………………120
V. ANÁLISIS, INTERPRETACIÓN Y DISCUSIÓN PARCIAL 123
V.1 MORFOTECTÓNICA……………………………………………………………………..125
V.1.1 Estratigrafía sísmica de la Cuenca de Venezuela………………………………………130
* Reflectores característicos
* Facies sísmicas
V.1.2 Morfología del Borde de los Muertos: Provincias morfotectónicas……………………133
*Surco de los Muertos y Cuenca de Venezuela
*Provincia Inferior
Pág.
*Provincia Media
*Provincia Superior
V.1.3 Discusión……………………………………………………………………………………170
*Régimen extensional en el borde N de la Cuenca de Venezuela
y en Surco de los Muertos
*Aporte sedimentario al Surco de los Muertos
*Constricciones sobre el origen de la asimetría lateral del
cinturón deformado
*Entrantes en el frente de deformación
*Perfil de equilibrio de la pendiente insular
V.2 MODELACIÓN ANÁLOGA CON CAJA DE ARENA…………………………………..181
V.2.1 Geometrías de doble vergencia observadas en otros arcos isla……………………..183
*Zona de Subducción de las Nuevas Hébridas (Vanuatu)
*Sector Oriental del Arco de Sunda
*Cinturón Deformando Septentrional de Panamá
V.2.2 Modelos análogos con caja de arena en el NE del Caribe……………………………187
a)Desarrollo de un prisma frontal- Sin bloques rígidos
b)Desarrollo de un prisma oblicuo- Sin bloques rígidos
c)Convergencia frontal con bloque rígido
d)Convergencia oblicua con bloque rígido
e)Colisión de bloques (frontal y oblicua)
f)Presencia de un obstáculo delante del retro-prisma
V.2.3 Discusión de los modelos y su relación con el contexto
del NE del Caribe…………………………………………………………………………..198
*Estructura imbricada en el retro-prisma
*Deformación compartimentada
*Colisión entre bloques rígidos
*Rotación de bloques rígidos
*Efecto de un obstáculo sobre retro-prisma
*Comportamiento rígido del arco isla
*Condicionantes mecánicos de la placa que subduce sobre
la formación de los retro-prismas
*Asimetría del Cinturón Deformado de los Muertos
Pág.
V.3 ESTRUCTURA PROFUNDA: ANÁLISIS DE LA SISMICIDAD Y
MODELOS GRAVIMÉTRICOS……………………………………………………………….205
V.3.1 Análisis de la distribución espacial de la sismicidad……………………………………208
*Antecedentes
*Análisis de la sismicidad reciente (2000-2008)
V.3.2 Análisis de mapas gravimétricos…………………………………………………………216
*Mapa de anomalías de Aire Libre
*Mapa de anomalías de Bouguer
V.3.3 Elección del emplazamiento de los modelos………………………………………….. .221
V.3.4 Datos utilizados para constreñir los modelos gravimétricos ………………………….222
*Región de la Cuenca de Venezuela
*Región de la pendiente insular
V.3.5 Resultados y discusión de los modelos gravimétricos……………………………….. .225
*Hipótesis de subducción/underthrusting
*Hipótesis de transición de corteza
*Modelo ajustado
V.3.6 Sumario de los resultados del estudio de la estructura profunda……………………231
VI. DISCUSIÓN CONJUNTA 235
VI.1 PAPEL DEL BORDE DE LOS MUERTOS EN RELACIÓN
CON LOS MODELOS TECTÓNICOS
DEL NE DEL CARIBE…………………………………………………………………….237
*Deformación compartimentada (strain partitioning)
*Arqueamiento cortical (crustal arching)
*Tectónica de microplacas
-Limite entre el bloque de Puerto Rico-Islas Vírgenes
y la microplaca de La Española
en el área de los Muertos
-Rotación de bloques corticales
VI.2 ORIGEN DEL SURCO Y DEL CINTURÓN
DEFORMADO DE LOS MUERTOS…………………………………………………………….242
*Constricciones sobre la edad del Surco de los Muertos
Pág.
VII. CONCLUSIONES 249
>MORFOTECTÓNICA……………………………………………………….251
>MODELACIÓN ANÁLOGA………………………………………………….253
>ESTRUCTURA PROFUNDA……………………………………………….254
>RESUMEN DE LAS CONCLUSIONES……………………………………256
VIII. BIBLIOGRAFÍA 259
IX. ANEXOS 279
*ANEXO I……………………………………………………………………281
oAnexo I.1……………………………………………………………………281
oAnexo I.2……………………………………………………………………282
oAnexo I.3……………………………………………………………………287
*ANEXO II…………………………………………………………………..289
oAnexo II.1………………………………………………………………….. 289
oAnexo II.2………………………………………………………………….. 290
oAnexo II.3………………………………………………………………….. 291
oAnexo II.4………………………………………………………………….. 292
oAnexo II.5………………………………………………………………….. 293
oAnexo II.6………………………………………………………………….. 294
oAnexo II.7………………………………………………………………….. 295
oAnexo II.8………………………………………………………………….. 296
oAnexo II.9………………………………………………………………….. 297
oAnexo II.10………………………………………………………………… 298
oAnexo II.11………………………………………………………………… 299
*ANEXO III…………………………………………………………………..300
>MORFOTECTÓNICA
oLa pendiente insular meridional de las Antillas Mayores orientales está constituida principalmente por un cinturón deformado compresivo con una tectónica de piel fina. Este cinturón presenta una estructura de láminas de cabalgamiento imbricadas con vergencia preferente hacia el S. Las láminas de cabalgamiento se han generado a partir de un detachment basal que prograda hacia el S, delamina los materiales sedimentarios del anteapaís (Carib beds y prisma turbidítico) y los apila en el cinturón deformado. El cinturón deformado se puede clasificar, en base a criterios estructurales y sedimentarios, en tres provincias morfotectónicas de S a N, con un desarrollo lateral E-O muy variable. Las diferentes provincias, desde la parte baja a la parte alta de la pendiente, corresponden a distintas etapas del proceso de construcción de un cinturón de cabalgamientos imbricado. Las evidencias de deformación recientes indican que se está produciendo una progradación hacia el S, tanto del cinturón de pliegues y cabalgamientos, como del propio surco, y por tanto consideramos que el proceso de acreción es activo.
oLa parte alta de la pendiente insular se caracteriza por un régimen extensional y extensos depósitos sedimentarios que fosilizan una estructura imbricada previa e inactiva, y al basamento del arco isla. Este régimen extensional se puede entender dentro de la Teoría Crítical Taper por la cual el prisma deformado regula su perfil de equilibrio en las partes altas de la pendiente mediante fallas normales y movimientos gravitacionales. Por otro lado, el régimen extensional también puede estar asociado al modelo de arqueamiento cortical, que propone una acomodación de la deformación en las partes altas del arco isla mediante fallas normales.
oEl régimen extensional que se observa en el límite N de Cuenca de Venezuela está relacionado con el proceso de deformación del Borde de los Muertos. La localización de las fallas normales, el paralelismo de dichas fallas con el frente de deformación, así como la modelación gravimétrica y el contexto tectónico de la Cuenca de Venezuela, parecen indicar que no son el resultado de una reactivación de la fábrica oceánica debido a la flexión litosférica causada por un proceso de slab pull. Este régimen extensional se manifiesta en la parte central del Borde de los Muertos, asociado principalmente con un mayor desarrollo del cinturón de cabalgamientos imbricado. Por lo tanto, la sobrecarga litostática local del cinturón deformado junto con las variaciones de la estructura de la Cuenca de Venezuela, a lo largo del borde, parecen ser la causas más probables del régimen extensional y la formación de un sector de surco más profundo.
oEl prisma turbidítico formado en el Surco de los Muertos presenta mucha variación en su espesor y extensión. Incluso, existen zonas donde sólo aparece un surco morfológico, sin relleno turbidítico. Estas diferencias se deben principalmente a la variación de la estructura de la Cuenca de Venezuela a lo largo del borde y también a las variaciones en el aporte turbidítico desde la pendiente insular. Los aportes turbidíticos son significativamente mayores en la región de Puerto Rico resultando en un prisma turbidítico de más espesor y mayor extensión.
oLos resultados de este trabajo no apoyan un límite cortical neto de dirección N-S en el Borde de los Muertos al S del Paso de Mona. La acomodación del movimiento diferencial entre la microplaca de La Española y el bloque de Puerto Rico- Islas Vírgenes tiene lugar mediante una deformación muy distribuida, con predominio de un régimen extensional en la región del Paso de Mona que no alcanza al Cinturón Deformado de los Muertos.
oLas geometrías de salientes y entrantes en planta (recesses) que se observan a lo largo del frente de deformación son el resultado del cabalgamiento del cinturón deformado sobre las irregularidades de la Cuenca de Venezuela (i. e., montes submarinos y elevaciones relativas del basamento). Las formas simétricas que presentan evidencian que la dirección de transporte es hacia el S. Este hecho, junto con la orientación general E-O de las estructuras del Cinturón Deformado de los Muertos, y la ausencia de fallas de desgarre, sugieren que Borde de los Muertos es el resultado de una compresión N-S entre el arco isla y el plateau. Estos resultados descartan un proceso de convergencia oblicua NE-SO en el Borde de los Muertos, como se había propuesto previamente.
oEl estudio morfotectónico ha permitido observar la existencia de pequeñas variaciones en la orientación de las láminas imbricadas localizadas en las partes altas del Cinturón Deformado de los Muertos. Estas variaciones en la orientación de la estructura imbricada son evidencias de los cambios en la orientación del vector de compresión en el Borde de los Muertos. Las variaciones de orientación entran en el rango de error de la rotación antihoraria propuesta para el bloque de Puerto Rico-Islas Vírgenes a partir de los datos paleomagnéticos.
>MODELACIÓN ANÁLOGA
oLos modelos análogos con caja de arena sugieren que el desarrollo de un cinturón compresivo de cabalgamientos imbricado en el retroarco (i. e., Cinturón Deformado de los Muertos) está condicionado por la presencia bloques rígidos en el arco isla. Los bloques rígidos (i. e., basamento del arco isla de la Antillas Mayores orientales) se comportan de un modo más competente frente a la deformación compresiva que los sedimentos que están siendo incorporados a ambos prismas deformados, lo cual permite una transferencia más eficiente de los esfuerzos compresivos a la región del retroarco. En el caso del NE del Caribe, el basamento de arco isla además está compartimentado en bloques discretos (i. e., microplacas) constituidos por rocas magmáticas, metamórficas y sedimentarias que han sido posteriormente deformadas durante el periodo de colisión y transpresión. Este periodo posterior habría modificado la naturaleza original del núcleo del arco isla, confiriéndole un comportamiento más rígido, frente a la deformación compresiva. Por lo tanto el proceso de subducción/colisión de la placa Norteamericana por debajo del arco isla, produce esfuerzos compresivos que se transmiten a través del arco isla «rígido», contribuyendo a la formación de un sistema imbricado en la zona del retroarco, el Cinturón Deformado de los Muertos.
oEn los diseños experimentales donde se simuló una convergencia oblicua, tanto con bloques rígidos como sin ellos, el retro-prisma se desarrolló mediante cabalgamientos frontales y no se observó el desarrollo de estructuras con componente de desgarre. Este hecho, sugiere que la componente de desgarre se acomoda en el antearco y en las partes internas del arco isla, mientras que el cinturón de pliegues y cabalgamientos de retroarco se produce por el pequeño desplazamiento del bloque rígido del arco hacia el S. Los datos de GPS apoyan este movimiento diferencial entre La Española y Puerto Rico. El modelo de deformación compartimentada en el NE del Caribe sólo es aplicable al antearco y a determinadas zonas internas del arco isla (La Española).
oEl giro hacia el NNO que muestra la estructura imbricada del Cinturón Deformado de los Muertos en su extremo occidental está relacionado con la presencia de la Cresta de Beata. Los modelos análogos sugieren que dicha cresta funciona como un obstáculo en lugar de cómo un indenter, como se había propuesto anteriormente. Esta cresta constituye un bloque elevado del plateau caribeño que está situado en el antepaís del Cinturón Deformado de los Muertos y obstaculiza la progradación de la estructura imbricada hacia el S.
oEvaluando los contextos regionales de la Vanuatu y del Arco de Banda, así como el del NE del Caribe, se deduce que el desarrollo de un cinturón compresivo en el retroarco está condicionado por la subducción/colisión de una corteza engrosada. Esta corteza engrosada, para el caso del NE del Caribe, lo constituirían los Bancos de las Bahamas. Los esfuerzos compresivos derivados de esta subducción/colisión y consiguiente acoplamiento, se transmiten desde la región del antearco, abarcando una región mucho más extensa que la región que está directamente implicada en el choque/subducción, pero principalmente en la región del choque. Del mismo modo, la colisión de la Cresta d’Entrecasteaux con la zona de subducción de Vanuatu, es probablemente el motivo del desarrollo del retro-prisma de Vanuatu, y la colisión de la corteza continental de Australia a lo largo del Surco de Timor, puede ser la responsable en buena parte de la formación del Cabalgamiento de Flores.
oEl estudio morfotectónico, ha evidenciado que las variaciones en la geología del antepaís (i. e., estructura de la Cuenca de Venezuela y volumen del prisma turbidítico), y las variaciones en la fricción del detachment, no parecen ser causas determinantes para generar la acusada asimetría del Cinturón Deformado de los Muertos. La variación en la posición y geometría del backstop (i. e., parte interna del arco isla) parece ser la causa principal como también sugieren los modelos análogos. Una mínima rotación o traslación el backstop (i. e., bloques rígidos, microplacas) produce variaciones muy significativas en la anchura del retro-prisma (i. e., Cinturón Deformado de los Muertos). Por otro lado, las velocidades derivadas de GPS apoyan un desplazamiento relativo del bloque de La Española hacia el S respecto al de Puerto Rico-Islas Vírgenes. Este desplazamiento está asociado con la colisión de la Plataforma de las Bahamas con La Española y la transmisión de los esfuerzos asociados hacia el S.
>ESTRUCTURA PROFUNDA
oDel análisis de la sismicidad se puede concluir que:
*Existe una gran variación lateral en la geometría del límite de placas que se puede inferir a partir de la distribución de hipocentros. Esta variación está en relación con la interacción de regímenes tectónicos de subducción, de transcurrencia y de colisión. Los cambios más importantes se observan en la parte oriental asociados con la transición entre el régimen de subducción y de transcurrencia, y en la parte E de la Española asociados con la transición entre el proceso de subducción y colisión.
*En la mayor parte del borde de placas se puede identificar la litosfera Norteamericana buzando hacia el S por debajo del arco isla, aún asumiendo los errores en la localización epi- e hipocentrales.
*Resulta difícil identificar una litosfera caribeña por debajo del arco isla. Las poblaciones de terremotos que se pueden asociar con fiabilidad al régimen tectónico del Borde de los Muertos y de la parte interna del arco isla no superan los 50 km de profundidad. Estos eventos pueden estar relacionados con el régimen compresivo del Borde de los Muertos y la deformación interna del arco isla, y no necesariamente mediante un proceso de subducción del plateau caribeño por debajo del arco isla.
oDel análisis y modelación gravimétricos se puede concluir que:
*Los modelos gravimétricos realizados en el Borde de los Muertos y constreñidos con datos sísmicos, descartan la presencia del plateau caribeño debajo del arco isla. Este hecho descarta un proceso de subducción y/o underthrusting del interior de la placa del Caribe por debajo del arco isla. Para ajustar los modelos que justifiquen las anomalías de Bouguer, se precisan variaciones geométricas en el plateau caribeño que difícilmente son aceptables desde el punto de vista reológico.
*El Borde de los Muertos se caracteriza por presentar una banda E-O con un fuerte gradiente de anomalía de Bouguer (2.5 mGals/km), que indica de alguna manera la transición neta (i. e., alto contraste de densidad) entre plateau oceánico caribeño y la corteza de arco isla. Un modelo con una transición neta, consigue un buen ajuste del modelo en la región del arco isla. Por otra parte, es importante señalar que el correcto ajuste del modelo, requiere la presencia de un cuerpo de alta densidad orientado E-O en la zona del Borde de los Muertos y localizado en la corteza oceánica de la Cuenca de Venezuela.
*Los modelos gravimétricos sugieren una variación lateral entre el S de La Española y de Puerto Rico, con un adelgazamiento de plateau y de la corteza del arco isla hacia el E.
>RESUMEN DE LAS CONCLUSIONES
La figura VI.3 muestra un modelo conceptual de dos secciones transversales al borde NE de la placa del Caribe integrando los principales resultados de nuestra investigación. Este modelo es alternativo al de doble subducción (opposing subducted slabs) para en el NE del Caribe. El desarrollo del Borde de los Muertos se puede explicar en ausencia de un proceso de subducción del plateau caribeño por debajo del arco isla.
Los principales elementos de esta hipótesis son:
*El basamento constitutivo del arco isla inactivo de las Antillas Mayores orientales presenta un comportamiento relativamente más rígido que los prismas deformados en ambos lados del arco.
*El proceso de subducción oblicua puede generar compresión en el retroarco, sin embargo esta transmisión es más efectiva cuando se asocia con un proceso de colisión en la zona de subducción. La colisión de los Bancos de las Bahamas con el arco isla (La Española) genera un mayor acoplamiento en la zona de contacto que favorece una transmisión más efectiva de los esfuerzos compresivos al retroarco. El resultado es que el Cinturón Deformado de los Muertos está más desarrollado al S de La Española.
*Tanto el estudio morfotectónico como los modelos análogos descartan un proceso de deformación compartimentada en el retroarco (i. e., Borde de los Muertos). La componente lateral de la subducción oblicua se acomoda mediante una deformación compartimentada en el antearco y en las partes internas del arco isla (desgarres lateral izquierdos y cabalgamientos), y no se transmite al retroarco (sólo hay estructuras de acortamiento).
*La sismicidad analizada no es determinante para justificar una subducción del plateau caribeño por debajo del arco isla, mientras que los datos gravimétricos descartan un proceso de subducción/underthrusting, y apoyan una transición neta entre la corteza del plateau caribeño y el arco isla.
*La geometría del frente de deformación del Cinturón Deformado de Los muertos presenta una gran variedad lateral, con entrantes y salientes, que está condicionada por las irregularidades de la corteza de antepaís (plateau). Por el contrario, el mayor o menor desarrollo del prisma deformado, y su variación lateral y orientación, parece estar controlado por la geometría y naturaleza del backstop.
*Los resultados del presente trabajo integrados con los modelos evolutivos y la edad de la deformación en el NE del Caribe sugieren que el origen del Borde de los Muertos tiene lugar en el Eoceno Medio, en relación con el comienzo de la colisión de los Bancos de las Bahamas con el Arco Isla. En la actualidad constituye un borde compresivo activo con un desarrollo lateral variable.
Figura VI.3 Secciones pseudo-litosféricas transversales al borde NE de la placa del Caribe. El tamaño de las flechas es proporcional a la magnitud de esfuerzo compresivo (?) transmitido desde la interfase de la subducción al retroarco. Los perfiles de elevación provienen de la altimetría satelital. Los elementos de la corteza están a escala vertical relativa y el manto litosférico no está a escala. a) Sección N-S a través de Puerto Rico (66.5ºO). b) Sección N-S a través de La Española oriental (69.5ºO).
*En el contexto analizado, para referirse a los rasgos tectónicos del Borde de los Muertos, sería más correcto utilizar las expresiones más o menos descriptivas, como por ejemplo: «cinturón deformado/deformed belt», «cinturón compresivo de retroarco /retroarc compressive belt», «cinturón de cabalgamientos imbricado/ imbricate thrust belt», «cinturón de pliegues y cabalgamientos imbricado/ imbricate fold-and-thrust belt» o simplemente «cinturón de cabalgamientos/thrust belt». Del mismo modo, para referirse a la depresión batimétrica de los Muertos, sería más correcta la expresión «surco/trough». El principal motivo reside en evitar usar la terminología que se ha venido utilizando y que está frecuentemente asociada a contextos de subducción como puede ser «fosa/trench o «prisma de acreción/ accretionary wedge».