Evolución tectónica del margen continental oeste de México: Fosa Mesoamericana y Golfo de California (CORTES-P96)

Abstract

El contexto geodinámico y tectónico del margen oeste de México se engloba dentro del régimen general de subducción de la placa oceánica del Pacífico bajo el continente Norteamericano (margen activo). <br/><br/>El oeste mexicano comprende en el norte un margen transformante formado por un conjunto de zonas de expansión. Este enjambre de fallas de salto en dirección supone el límite de las placas Pacífico-Norteamericana entre los 32º N y los 23º N. Entre 23º N y 19º N y con una velocidad relativa de convergencia de 2.0 cm/año (Pardo et al., 1995) se sitúa la dorsal Pacífico-Rivera (<i>Pacific Rivera Rise</i>, PRR), que confina el límite entre las placas de Rivera y Pacífico. Entorno a los 21º N se encuentra el extremo septentrional de la fosa mesoamericana (MAT), donde se alcanzan profundidades de 6000 m y la zona de colisión y subducción de la microplaca de Rivera y la placa de Cocos respectivamente. <br/><br/>En la campaña CORTES-P96 se adquirieron nuevos datos de sísmica multicanal (MCS) y de gran ángulo, gravimetría, batimetría, sonografías y magnetismo que incluyen las zonas de contacto entre el Bloque de Jalisco y la zona de fractura Rivera, hasta la terminación norte de la zona de fractura de Tamayo en el extremo sur de Baja California. <br/><br/>La integración de estos datos geofísicos nos ha permitido deducir la estructura litosférica, mejorando la comprensión de la dinámica de la subducción en la MAT y definiendo las características principales de la corteza. Además, se ha condicionado un modelo geodinámico que ajusta los valores gravimétricos de la zona y la localización temporal de algunos eventos gracias al estudio de las anomalías magnéticas de expansión oceánica. <br/><br/>El análisis del primer segundo de los perfiles de MCS ha permitido obtener imágenes del BSR (<i>Bottom Simulating Reflector</i>), un reflector anómalo que está asociado a un cambio de polaridad en la señal sísmica originado por la presencia de hidratos de gas (de composición mayoritariamente de metano). Los datos MCS nos han permitido cartografiar la zona que contiene BSR. Además, el análisis cuantitativo de la señal sísmica ha permitido la obtención del coeficiente de reflexión, la estructura de la velocidad y el gradiente térmico. <br/><br/>El estudio conjunto de los datos MCS y de gran ángulo nos proporciona la caracterización de la estructura crustal profunda. Se ha identificado un prisma de acreción de 20 km de extensión con una velocidad para las ondas P de 3.5 km/s. La subducción se observa alrededor de los 6s (dtr), en todos los perfiles multicanal. La placa que subduce muestra un ángulo variable de sur a norte, mostrando promedio de 9º. La placa oceánica de Rivera tiene un grosor máximo de 9 km. La velocidad del manto superior bajo la placa en subducción es de 7.8 km/s. <br/><br/>Al noroeste de la placa de Rivera, hacia las islas Tres Marías, la interpretación conjunta de datos incluyendo sonografías, anomalías gravimétricas y distribución de velocidades parece indicar que el límite continental-oceánico está más cerca de Baja California de lo que previamente se pensaba, mostrando una asimetría clara respecto del EPR y mostrando una extensa zona de transición, que se inicia al sureste del MMR y continua hacia el oeste del margen de México. Los datos magnéticos nos permiten controlar la edad del basamento oceánico. La anomalía magnética más antigua detectada ha sido la 2A (3.5 Ma). El grosor medio de la corteza oceánica alrededor del EPR es de 6 km, con un rápido crecimiento hacia el extremo sur de Baja California. Hacia el sureste el engrosamiento es más gradual alcanzando grosores entre 8-10 km bajo el MMR, y 15 km en el final del margen.

<i>During the CORTES-P96 project a new multichannel (MCS) and wide-angle seismic, potential fields (gravity and magnetics), bathymetry, and backscatter data were achieved along the Jalisco Block and the RFz (Pto. Vallarta) until the northern termination of the Tamayo Fracture zone in the southern tip of Baja California. <br/><br/>The integration of bathymetric, MCS and wide-angle seismic, together with gravity and seismicity data allows us to determine the west Mexican lithospheric structure in a pseudo 3D image and the 2D equivalents, improving the geodynamic comprehension of the subducting plates in the MAT, and defining the main crustal characteristics of the collision zone. <br/><br/>The analysis of 1s (twtt) in the MCS profiles allows us to clearly imaged the BSR. From the seismic signal analysis we work out the reflection coefficient, the velocity profile and the thermal gradient. <br/><br/>MCS and wide-angle data characterize the deep crustal structure. We clearly imaged an accretionary prism of 20 km of extension with P-wave velocity of around 3.5 km/s. The overriding oceanic plate subducts with a variable angle from south to north, showing a mean deep angle of 9º +/-2º. This oceanic crust (Rivera plate) has a mean thickness of 4 km, and is located beneath a low velocity layer of 3.3-3.9 km/s, which seems to be a typical feature of the MAT. In most of the MCS profiles the subduction plane is observed around 6 s (twtt), and a strong reflection which we interpret as a Moho discontinuity is detected at 8s. <br/>Northwest of Rivera Plate, close to Tres Marias Islands, a join interpretation of the various dataset indicate that the continental-oceanic boundary is closer to the Baja California that previously was thought, showing an EPR asymmetry that indicates a transition zone starting southeast of Maria Magdalena Rise and extends to the west margin of Mexico. The magnetic data have been used to control the age of the oceanic basement. The average thickness of the oceanic crust around the EPR is 6 km. Towards the southeast the thickness gradually reaches values between 8-10 km beneath the MMR, and 15 km at the end of the margin.</i>