La cuenca del norte de Fiji ( NFB ) es una cuenca oceánica al oeste de Fiji en el suroeste del océano Pacífico . Es una cuenca de arco posterior en expansión activa delimitada por las islas Fiji al este, la inactiva fosa de Vitiaz al norte, el arco de islas Vanuatu / Nuevas Hébridas al oeste y la zona de fractura de Hunter al sur. [2] De forma aproximadamente triangular con su vértice ubicado en el extremo norte del arco de las Nuevas Hébridas, la cuenca se está extendiendo activamente hacia el sur y se caracteriza por tres centros de expansión y una corteza oceánica más joven que 12 Ma . La apertura de la NFB comenzó cuando se inició un retroceso de la placa debajo de las Nuevas Hébridas y el arco de islas comenzó su rotación en el sentido de las agujas del reloj. [1] La apertura de la cuenca fue el resultado de la colisión entre la meseta de Ontong Java y la placa australiana a lo largo del ahora inactivo sistema de subducción Solomon-Vitiaz al norte de la NFB. [3] La cuenca de la NFB es la más grande y desarrollada del sudoeste del Pacífico. Se abre en un entorno geológico complejo entre dos sistemas de subducción opuestos, las fosas de Nuevas Hébridas/Vanuatu y Tonga, y por lo tanto su fondo oceánico tiene la mayor cantidad de centros de expansión por área del mundo. [3]
Dos sistemas de deformación opuestos se superponen parcialmente donde las placas australiana y del Pacífico se encuentran a lo largo de una sección de la línea de andesita en el suroeste del Pacífico: al este de la NFB, el Arco Kermadec-Tonga se extiende unos 3.000 km (1.900 mi) al norte de Nueva Zelanda , y al oeste de la NFB, la zona de subducción de Nuevas Hébridas se formó durante la apertura de la cuenca de arco posterior de la NFB. [4]
Hay tres pequeñas placas tectónicas en la NFB: Nuevas Hébridas , Arrecife Balmoral y Arrecife Conway . [5]
Se sabía poco sobre la NFB antes de 1985 y en la década de 1970 la parte central de la cuenca, la única área cartografiada, se llamaba meseta del norte de Fiji. [6]
La cadena central de las Nuevas Hébridas se extiende 1.200 km (750 mi) desde la isla Ureparapara , Islas Banks , en el norte hasta la isla Hunter en el sur. [8] La fosa de las Nuevas Hébridas retrocede progresivamente, lo que hace que el extremo sur de la zona de subducción se incline hacia el este. [9] La placa australiana se subduce bajo Vanuatu en la fosa de las Nuevas Hébridas, lo que da lugar a un complejo de grietas y transformaciones en la NFB. La propia cadena de islas de las Nuevas Hébridas se está deformando a medida que las características flotantes como la dorsal d'Entrecasteaux y la meseta occidental de Torres se están subduciendo en este proceso. La NFB es el producto de la apertura asimétrica del arco posterior alrededor de un punto de bisagra a 11°S, 165°E alrededor del cual la cadena de Vanuatu ha girado 28° en el sentido de las agujas del reloj durante los últimos 6 Ma, o 6–7,5°/Ma. Esta rotación también ha provocado rifting en la parte norte de la NFB. Vanuatu se puede dividir en dos bloques tectónicos, uno al sur y otro al norte, separados del bloque NFB occidental. Estos bloques están separados por una zona extensional al este de la cadena de islas. [10]
En la cuenca de Lau , al este de la NFB, la placa del Pacífico se está subduciendo hacia el oeste bajo la fosa de Tonga, con la mayor tasa de rifting de arco posterior conocida, donde la cadena de montes submarinos Louisville se subduce bajo la fosa de Tonga, el rifting se propaga a 10 cm/año (3,9 pulgadas/año). Esta intersección de la cadena de montes submarinos y la fosa se propaga hacia el sur a una velocidad de 12,8 cm/año (5,0 pulgadas/año) y, como consecuencia, las islas Tonga giran en el sentido de las agujas del reloj a una velocidad de 9,3°/ Ma . [11]
El margen sur de la NFB está formado por la zona de fractura de Hunter y la cresta de Hunter (que incluye las islas Matthew y Hunter , dos volcanes activos). La cresta central de la NFB atraviesa la cresta de Hunter y se está desarrollando un pequeño centro de expansión al sur de ella. La cresta de Hunter se formó hace unos 3 millones de años y las fallas de transformación fósiles en la NFB al norte de la cresta son restos de una cresta de expansión que estaba activa antes de que la fosa de Vanuatu se propagara al sur del extremo sur de Vanuatu, la isla Anatom . [12]
El arco melanesio del norte colisionó con el segmento subducido del sureste de la meseta de Ontong en Java hace entre 10 y 8 millones de años. Esta colisión invirtió la dirección de la subducción en la fosa de Vitiaz y, por lo tanto, inició la rotación en el sentido de las agujas del reloj del arco de Vanuatu y la apertura de la Fosa Nacional de la Cuenca hace entre 8 y 3 millones de años. [13] Una zona aislada de terremotos de foco profundo hacia el centro de la cuenca se explicaría por la continua subducción de la placa del remanente de la placa del Pacífico de antes de los 110 y 8 millones de años que se interrumpió cuando se produjo la colisión con la meseta de Ontong en Java, lo que detuvo la subducción adicional y reorientó la dirección de la subducción en el área. [7]
Hay dos sistemas principales de expansión en la parte central y sur de la NFB: la dorsal central y el rift occidental de Fiji, ambos con una tasa de expansión variable de 5 a 8 cm/año (2,0 a 3,1 pulgadas/año). En la cordillera NFB del norte, una serie de centros de expansión se extienden por 1.500 km (930 mi) a lo largo de un cinturón con dirección este-oeste (con tasas de expansión): los centros de expansión de Futuna (1–4 cm/año (0,39–1,57 pulgadas/año) y Cikobia del Norte (2 cm/año (0,79 pulgadas/año), y las cordilleras Tripartita (2–5 cm/año (0,79–1,97 pulgadas/año), Pandora del Sur y Hazel-Holmes. Los basaltos en la cordillera de expansión central son de tipo N- MORB , indicativo de un sistema de acreción maduro, mientras que los basaltos en la cordillera NFB del norte tienen una fuente de manto de basalto de islas oceánicas (OIB). [3]
El centro de expansión central de la NFB es la cuenca de arco posterior más grande y probablemente la más antigua de la Tierra. [14] Se puede dividir en cuatro segmentos de 120 a 200 km (75 a 124 mi) de longitud:
El área de Fiji occidental está dominada por un graben occidental y otro oriental separados por una meseta central. El graben occidental, de 10 km (6,2 mi) de ancho y 4.000 km (2.500 mi) de profundidad, está flanqueado por una pared occidental escarpada pero una serie de escalones en su lado oriental y es una grieta que se propaga . Una cresta en su lado occidental, que alcanza menos de 2.000 m (6.600 pies) bsl, está flanqueada por otro graben, de 4 km (2,5 mi) de ancho y 3.000 m (9.800 pies) de profundidad. Este sistema de grabens y crestas, probablemente el extremo sur de la zona de fractura del norte de Fiji, converge en un área plana en el extremo sur del graben occidental, de 3.500 m (11.500 pies) de profundidad, que está flanqueado por dos pseudofallas c. 500 m (1.600 pies) de altura. El foso oriental, de 10 a 12 km (6,2 a 7,5 mi) de ancho y 3.200 m (10.500 pies) de profundidad, está flanqueado por crestas y depresiones paralelas en un área de 25 km (16 mi) de ancho. En la meseta central hay un sistema de crestas y depresiones en forma de abanico, cuyo centro está ocupado por un foso de 3.000 m (9.800 pies) de profundidad y 10 km (6,2 mi) de ancho. La cubierta sedimentaria es delgada o ausente en toda el área. Los basaltos almohadillados en los fosos occidental y oriental tienen una composición cercana al basalto de la dorsal oceánica (MORB) de la dorsal central. [16]
Las dorsales Pandora del Sur y Tripartita en la zona norte de la falla volcánica son dorsales activas con segmentos de 50 a 100 km (31 a 62 mi) de largo, un eje volcánico de 10 a 20 km (6,2 a 12,4 mi) de ancho y lineaciones magnéticas ordenadas que corren paralelas a la dorsal. Los segmentos de la dorsal están separados por zonas de relevo complejas en lugar de fallas transformantes. [17]
La cordillera Pandora Sur está dividida en cinco segmentos con un ancho promedio de 20 km (12 mi). El valle axial está parcialmente oculto por estructuras volcánicas con fallas y fisuras; los fosos alargados son típicos de las cordilleras de expansión lenta con paredes empinadas que flanquean un valle profundo. A ambos lados de la cordillera hay numerosos volcanes grandes; una cubierta sedimentaria muy delgada o ausente en una distancia de aproximadamente 100 km (62 mi); y lineaciones magnéticas continuas que indican una tasa de expansión a la mitad muy baja (8 km (5,0 mi)/Ma) durante los últimos 7 Ma. [17]
La dorsal tripartita se divide en tres segmentos orientados en direcciones diferentes. Es una dorsal muy joven que se está propagando hacia un dominio más antiguo cubierto de sedimentos. [17]
Las islas volcánicas inactivas Mitre y Anuta son volcanes rejuvenecidos del arco Vitiaz que se formaron hace 2,2 Ma, probablemente como consecuencia de un cambio en el movimiento de la placa del Pacífico. [18]
Entre 100 y 45 millones de años después de la desintegración de Gondwana, existía un único sistema de subducción en arco casi continuo en el suroeste del Pacífico, desde las Islas Salomón hasta la Isla Norte de Nueva Zelanda . Hoy en día, solo quedan dos cuencas de arco posterior en expansión activa en la región: Taupo -Kermadec-Tonga y Hunter-Vanuatu. Otras estructuras geológicas son restos de arcos de islas y cuencas de arco posterior, principalmente del Eoceno y el Mioceno, incluida la fosa de Vitiaz y las cordilleras Lau-Colville , Three Kings y Loyalty. [19] En consecuencia, la cordillera Loyalty-Three Kings alguna vez formó un único arco continuo con la cordillera Lau-Colville , que se llama arco Vitiaz. [20]
La región de Fiji-Nuevas Hébridas está formada por roca volcánica, pero no se sabe con certeza dónde comenzó el vulcanismo. La región probablemente se formó al sudoeste de su ubicación actual, donde posteriormente se separó cuando se abrió la cuenca del sur de Fiji en el Oligoceno temprano. Desde el Oligoceno temprano hasta el Mioceno, la región fue parte de un arco que formó el margen norte de la placa australiana. La cuenca de arco posterior de la NFB atravesó este margen hace unos 12 millones de años y, desde el Mioceno tardío, ha hecho rotar el arco de las Nuevas Hébridas 30° en el sentido de las agujas del reloj y el de Fiji al menos 100° en el sentido contrario. [4]
En la actualidad, la placa del Pacífico se encuentra en subducción hacia el oeste a lo largo del margen oriental de la Fosa Tonga-Kermadec, mientras que la placa australiana se encuentra en subducción hacia el este a lo largo del margen occidental de la Fosa Tonga-Kermadec, la Fosa de las Nuevas Hébridas. La transición entre estos sistemas de subducción opuestos es la zona de fractura de Fiji, una sucesión compleja de dorsales y fallas en el lado izquierdo al norte de Fiji que se extiende hacia las cuencas de Fiji del Norte y Lau, respectivamente. [21]
Los terremotos de gran magnitud que se producen debajo de la NFB se han atribuido a un segmento de placa desprendido de la placa australiana subducida que colisionó con la placa del Pacífico subducida a una profundidad de 500 km (310 mi) hace aproximadamente 5 Ma. Los terremotos son el resultado de la colisión de estas placas que se asentaron en la discontinuidad de 660 km . [22]
Debajo de Tonga, a una profundidad de 350 a 500 km (220 a 310 mi), el número de terremotos aumenta drásticamente mientras que la forma del Pacífico se vuelve compleja. Cientos de estos terremotos ocurren fuera de la zona Wadati-Benioff (parte superior de la placa) a lo largo de un plano horizontal. [23] La subducción hacia el este de la placa australiana (junto con la placa del sur de Fiji, ahora fusionada) bajo la NFB creó las Nuevas Hébridas y el sur de las Islas Salomón. La placa producida a partir de esta subducción se extiende abruptamente hasta los 300 a 350 km (190 a 220 mi), excepto en su extremo sur, donde solo alcanza los 150 km (93 mi). El extremo norte de la placa, en la fosa de Rennell sur, corresponde a la curva pronunciada en la línea de andesita. [24] Una placa desprendida de la placa australiana que se inclina hacia el este debajo de la NFB se ha deslizado hacia el este y ha chocado con la placa del Pacífico que se inclina hacia el oeste. Una serie de terremotos inusuales por debajo de la placa de formación de hielo se producen dentro de varios de estos segmentos desprendidos de la placa. Si estos segmentos se combinan y se reconstruyen hasta su ubicación original en la superficie, igualan tanto la placa de formación de hielo como la parte subducida de la placa australiana desde hace 12 Ma en área. [25]
La placa de Tonga está atravesando en avalancha la capa de 660 km en el extremo sur del arco y la fosa de las Nuevas Hébridas. La placa del Pacífico ha estado subduciendo en la fosa de Tonga durante mucho tiempo, lo que provocó una acumulación de material de la placa en la capa de 660 km al sur de la fosa de Vitiaz, mientras que el arco de islas de las Nuevas Hébridas ha sido empujado hacia el sur y en el sentido de las agujas del reloj. También invirtió la dirección de la subducción y abrió el arco posterior de la FNB y empujó la placa de Vitiaz hacia el manto e inició la subducción en la fosa de las Nuevas Hébridas. La avalancha de placa se inició hace unos 8 Ma y la mayor parte del material se encuentra ahora a 450 km (280 mi) por debajo de la capa de 660 km. [26]
La placa situada debajo de Tonga y Kermadec penetra en el manto inferior. Se inclina hacia abajo desde la fosa de Tonga, pero se desvía horizontalmente en la discontinuidad de 660 km. Hay una placa remanente desprendida debajo de la fosa de Vanuatu. En la fosa de Kermadec, la placa del Pacífico ha estado subduciendo desde hace 40 Ma [27].