Una cuña del manto es una pieza de forma triangular del manto que se encuentra por encima de una placa tectónica en subducción y por debajo de la placa superior. Esta pieza del manto se puede identificar utilizando imágenes de velocidad sísmica, así como 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 que se encuentra por encima. [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 de volátiles . Esta agua se deriva de la descomposición de minerales hidratados en la placa en subducción, así como del agua en la placa oceánica proveniente de la percolación del agua de mar. Esta agua asciende desde la placa en subducción hasta la cuña del manto superior. El agua reduce la temperatura de fusión de la cuña y deja atrás inclusiones de material fundido que pueden medirse en las rocas volcánicas de arco asociadas. [4] [5]
El manto del antearco se extiende desde donde la placa en subducción se encuentra con la punta fría de la cuña del manto, esto ocurre a profundidades de 10 a 40 km. [1] La atenuación sísmica baja y las velocidades sísmicas altas caracterizan esta región. Hay un límite entre esta región de baja atenuación y una región de alta atenuación en el lado del antearco de los volcanes del arco. [6] Para obtener imágenes de la región de la cuña del manto debajo de los arcos volcánicos, se deben utilizar imágenes de ondas P, ondas S y atenuación sísmica en coordinación. Estas imágenes tomográficas muestran una región de baja velocidad y alta atenuación por encima de la placa en subducción. Las velocidades más lentas en estas regiones del arco volcánico son Vp = 7,4 km·s −1 y Vs = 4 km·s −1 . [1] Las regiones de la cuña del manto que no tienen volcanismo de arco asociado no muestran velocidades tan bajas. Esto se puede atribuir a la producción de material fundido en la cuña del manto.
El flujo en cuñas del manto tiene efectos importantes en la estructura térmica, la circulación general del manto y la fusión dentro de la cuña. Los minerales son anisotrópicos y tienen la capacidad de alinearse dentro del manto cuando se exponen a la tensión. [1] Estas alineaciones minerales se pueden ver utilizando 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 [ aclaración necesaria ] 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 requerida ] . 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 da vuelta y es paralelo a la placa 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 insulares 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 deficiente y, por lo tanto, el agente oxidante debe transportarse como un ion disuelto en la placa en subducción. [3]