Una cuña del manto es una pieza de manto de forma triangular que se encuentra encima de una placa tectónica en subducción y debajo de la placa superior. Este trozo de manto se puede identificar mediante imágenes de velocidad sísmica y mapas de terremotos. [1] Las placas oceánicas en subducción transportan grandes cantidades de agua ; esta agua reduce la temperatura de fusión de la cuña del manto anterior. [2] La fusión de la cuña del manto también puede contribuir a la despresurización debido al flujo en la cuña. Este derretimiento da lugar al vulcanismo asociado en la superficie de la Tierra. Este vulcanismo se puede ver en todo el mundo en lugares como Japón e Indonesia . [3]
Los magmas producidos en las regiones de la zona de subducción tienen un alto contenido volátil . Esta agua se deriva de la descomposición de minerales hidratados en la losa en subducción, así como del agua en la placa oceánica por la percolación del agua de mar. Esta agua sube desde la losa en subducción hasta la cuña del manto superior. El agua reduce la temperatura de fusión de la cuña y deja inclusiones fundidas que se pueden medir en las rocas volcánicas de arco asociadas. [4] [5]
El manto del antearco se extiende desde donde la losa en subducción se encuentra con la punta fría de la cuña del manto; esto ocurre a profundidades de 10 a 40 km. [1] Esta región se caracteriza por una baja atenuación sísmica y altas velocidades sísmicas. Existe un límite entre esta región de baja atenuación y una región de alta atenuación en el lado del antearco de los volcanes de arco. [6] Para obtener imágenes de la región de la cuña del manto debajo de los arcos volcánicos, se deben utilizar en coordinación imágenes de ondas P, ondas S y atenuación sísmica. Estas imágenes tomográficas muestran una región de baja velocidad y alta atenuación sobre la losa en subducción. Las velocidades más lentas en estas regiones de arco volcánico son Vp= 7,4 km·s −1 y Vs= 4 km·s −1 . [1] Las regiones de cuña del manto que no tienen vulcanismo de arco asociado no muestran velocidades tan bajas. Esto se puede atribuir a la producción de masa fundida en la cuña del manto.
El flujo en las cuñas del manto tiene efectos importantes sobre la estructura térmica, la circulación general del manto y el derretimiento dentro de la cuña. Los minerales son anisotrópicos y tienen la capacidad de alinearse dentro del manto cuando se exponen a tensión. [1] Estas alineaciones de minerales se pueden ver mediante imágenes sísmicas , ya que las ondas viajarán a través de diferentes orientaciones de un mineral a diferentes velocidades. La tensión de corte asociada con el flujo del manto alineará la dirección rápida de los granos de piroxeno y olivino en la dirección del flujo. Esta es la teoría más común sobre el flujo dentro del manto, aunque existen teorías opuestas (6) [ cita necesaria ] . El flujo dentro de la cuña del manto es paralelo a la corteza hasta que alcanza la punta relativamente más fría de la cuña, luego se invierte y es paralelo a la losa en subducción. La punta de la cuña generalmente está aislada del flujo general del manto. [6]
Los estudios han demostrado que los magmas que producen arcos de islas están más oxidados que los magmas que se producen en las dorsales oceánicas . Este grado relativo de oxidación ha sido determinado por el estado de oxidación del hierro de las inclusiones fluidas en rocas volcánicas vítreas. Se ha determinado que este estado de oxidación está correlacionado con el contenido de agua de la cuña del manto. El agua en sí es un oxidante pobre y, por lo tanto, el agente oxidante debe transportarse como un ion disuelto en una losa en subducción. [3]