Una cuña o prisma de acreción se forma a partir de sedimentos acumulados sobre la placa tectónica que no se encuentra en subducción en un límite de placa convergente . La mayor parte del material en la cuña de acreción consiste en sedimentos marinos raspados de la placa descendente de corteza oceánica , pero en algunos casos la cuña incluye los productos de erosión de arcos de islas volcánicas formados sobre la placa superior.
Un complejo de acreción es una cuña de acreción actual (en el uso moderno) o anterior. Los complejos de acreción suelen estar formados por una mezcla de turbiditas de material terrestre, basaltos del fondo del océano y sedimentos pelágicos y hemipelágicos . Por ejemplo, la mayor parte del basamento geológico de Japón está formado por complejos de acreción. [1]
Las cuñas de acreción y los terrenos acrecionados no son equivalentes a las placas tectónicas, sino que están asociados a ellas y se acrecientan como resultado de una colisión tectónica. Los materiales incorporados en las cuñas de acreción incluyen:
Las regiones elevadas dentro de las cuencas oceánicas , como las cadenas de islas lineales, las dorsales oceánicas y los pequeños fragmentos de corteza (como Madagascar o Japón), conocidos como terranes , son transportados hacia la zona de subducción y se acrecientan hasta el margen continental. Desde el Devónico tardío y el Carbonífero temprano, hace unos 360 millones de años, la subducción debajo del margen occidental de América del Norte ha dado lugar a varias colisiones con terranes, cada una de las cuales ha producido un evento de formación de montañas . La adición gradual de estos terranes acrecentados ha añadido un promedio de 600 km (370 mi) de ancho a lo largo del margen occidental del continente norteamericano . [2]
La expresión topográfica de la cuña de acreción forma un labio que puede contener cuencas de materiales acumulados que, de lo contrario, serían transportados a la fosa desde la placa superior. Las cuñas de acreción son el hogar de la mezcla , paquetes de rocas intensamente deformados que carecen de una estratificación interna coherente y de un orden interno coherente. [3]
La estructura interna de una cuña de acreción es similar a la que se encuentra en un cinturón de empuje de antepaís de piel delgada . Se forma una serie de empujes que se aproximan a la fosa, y las estructuras más jóvenes, más externas, elevan progresivamente los empujes más antiguos, más internos.
La forma de la cuña está determinada por la facilidad con la que la cuña fallará a lo largo de su desprendimiento basal y en su interior; esto es altamente sensible a la presión del fluido intersticial . Esta falla dará como resultado una cuña madura que tiene una forma de sección transversal triangular de equilibrio de un cono crítico . Una vez que la cuña alcanza un cono crítico, mantendrá esa geometría y crecerá solo hasta convertirse en un triángulo similar más grande .
Se dice que las pequeñas secciones de corteza oceánica que se empujan sobre la placa superior están obducidas . Cuando esto ocurre, se conservan en la tierra raras porciones de corteza oceánica, conocidas como ofiolitas . Proporcionan un valioso laboratorio natural para estudiar la composición y el carácter de la corteza oceánica y los mecanismos de su emplazamiento y conservación en la tierra. Un ejemplo clásico es la ofiolita de la Cordillera Costera de California, que es uno de los terrenos ofiolíticos más extensos de América del Norte. Esta corteza oceánica probablemente se formó durante el Período Jurásico medio , hace aproximadamente 170 millones de años, en un régimen extensional dentro de una cuenca de arco posterior o de arco anterior. Más tarde se acrecentó al margen continental de Laurasia. [4]
El estrechamiento sedimentario longitudinal de los sedimentos preorogénicos se correlaciona fuertemente con la curvatura del cinturón de acreción frontal submarino en el margen del Mar de China Meridional , lo que sugiere que el espesor del sedimento preorogénico es el principal control sobre la geometría de las estructuras frontales. El talud preexistente del Mar de China Meridional que se encuentra oblicuamente frente a la cuña de acreción que avanza ha impedido el avance de los pliegues frontales, lo que ha dado lugar a una terminación sucesiva de los pliegues en contra y a lo largo del rumbo del talud del Mar de China Meridional. La existencia del talud del Mar de China Meridional también hace que el rumbo de los pliegues en colisión con tendencia NNO gire más bruscamente hacia un rumbo NE, paralelo al rumbo del talud del Mar de China Meridional. El análisis muestra que las heterogeneidades mecánicas/corticales preorogénicas y la morfología del fondo marino ejercen fuertes controles sobre el desarrollo del cinturón de empuje en la incipiente zona de colisión del arco de Taiwán con el continente . [5]
En las cuñas de acreción, la sismicidad que activa empujes superpuestos puede impulsar el levantamiento de metano y petróleo desde la corteza superior. [6]
Los modelos mecánicos que tratan los complejos de acreción como cuñas de sedimento críticamente cónicas demuestran que la presión de poro controla su ángulo de conicidad modificando la resistencia al corte basal e interna. Los resultados de algunos estudios muestran que la presión de poro en cuñas de acreción puede verse como una respuesta mantenida dinámicamente a los factores que impulsan la presión de poro (términos fuente) y aquellos que limitan el flujo (permeabilidad y longitud del camino de drenaje). La permeabilidad del sedimento y el espesor del sedimento entrante son los factores más importantes, mientras que la permeabilidad de fallas y la partición del sedimento tienen un efecto pequeño. En uno de esos estudios, se encontró que a medida que aumenta la permeabilidad del sedimento, la presión de poro disminuye de valores casi litostáticos a hidrostáticos y permite que los ángulos de conicidad estables aumenten de ~2,5° a 8°–12,5°. Con un aumento del espesor del sedimento (de 100 a 8000 m (330 a 26 250 pies)), el aumento de la presión de poro impulsa una disminución del ángulo de conicidad estable de 8,4°–12,5° a <2,5–5°. En general, los sedimentos entrantes de baja permeabilidad y gruesos sostienen altas presiones de poro consistentes con una geometría ligeramente cónica, mientras que los sedimentos entrantes de alta permeabilidad y delgados deberían dar como resultado una geometría empinada. Los márgenes activos caracterizados por una proporción significativa de sedimentos de grano fino dentro de la sección entrante, como las Antillas del norte y el este de Nankai , exhiben ángulos de conicidad delgados, mientras que aquellos caracterizados por una mayor proporción de turbiditas arenosas, como Cascadia , Chile y México , tienen ángulos de conicidad empinados. Las observaciones de los márgenes activos también indican una fuerte tendencia a la disminución del ángulo de conicidad (de >15° a <4°) con el aumento del espesor del sedimento (de <1 a 7 km). [7]
Es probable que la carga tectónica rápida de sedimento húmedo en cuñas de acreción haga que la presión del fluido aumente hasta que sea suficiente para causar fracturamiento dilatante. La deshidratación del sedimento que ha sido empujado y acrecentado debajo de la cuña puede producir un suministro constante y abundante de dicho fluido altamente sobrepresionado. El fracturamiento dilatante creará rutas de escape, por lo que es probable que la presión del fluido se amortigüe en el valor requerido para la transición entre la fractura de cizallamiento y la fractura de tracción oblicua (dilatante), que es ligeramente superior a la presión de carga si la compresión máxima es casi horizontal. Esto, a su vez, amortigua la resistencia de la cuña en la resistencia cohesiva, que no depende de la presión y no variará mucho a lo largo de la cuña. Cerca del frente de la cuña, es probable que la resistencia sea la de la cohesión en las fallas de empuje existentes en la cuña. La resistencia al corte en la base de la cuña también será bastante constante y estará relacionada con la resistencia cohesiva de la capa de sedimento débil que actúa como desprendimiento basal. Estas suposiciones permiten la aplicación de un modelo continuo plástico simple, que predice con éxito la conicidad suavemente convexa observada en las cuñas de acreción. [8]
Pelayo y Weins han postulado que algunos eventos de tsunami han sido resultado de la ruptura de la roca sedimentaria a lo largo del desprendimiento basal de una cuña de acreción. [9]
El retroceso de la parte trasera de la cuña de acreción, en dirección del arco sobre las rocas de la cuenca del antearco, es un aspecto común de la tectónica de acreción. Una suposición más antigua de que los topes de las cuñas de acreción se inclinan hacia el arco y que el material acretado se encuentra emplazado debajo de dichos topes se contradice con las observaciones de muchos antearcos activos que indican (1) que el retroceso es común, (2) que las cuencas del antearco son asociados casi ubicuos de las cuñas de acreción y (3) que el basamento del antearco, donde se tomaron imágenes, parece divergir del paquete sedimentario, inclinándose debajo de la cuña mientras que los sedimentos suprayacentes a menudo se elevan contra ella. El retroceso puede ser favorable cuando el relieve es alto entre la cresta de la cuña y la superficie de la cuenca del antearco porque el relieve debe estar sostenido por la tensión de corte a lo largo del retroceso. [10]