Arco de illas

Os arcos de illas^[1] ou arcos insulares^[1] son longas cadeas de illas xeralmente con volcáns activos e unha intensa actividade sísmica que se encontran ao longo dos bordos converxentes entre placas tectónicas. A maioría destas illas orixínanse sobre a codia oceánica e son o resultado do descenso da litosfera ao manto en zonas de subdución. Son a maneira principal de producirse o crecemento continental.^[2]

O arquipélago das illas Ryukyu entre o Xapón e Taiwán é un exemplo de arco de illas volcánicas.

Os arcos de illas poden ser activos ou inactivos baseándose na súa sismicidade e presenza de volcáns activos. Os arcos activos son as cristas de volcáns recentes cunha zona sísmica profunda asociada. Tamén posúen unha distintiva forma curvada, unha cadea de volcáns activos ou recentemente extintos, unha fosa oceánica profunda asociada e unha gran anomalía de Bouguer negativa no lado convexo do arco volcánico. A pequena anomalía gravitatoria positiva asociada cos propios arcos volcánicos foi interpretada por moitos autores como debida á presenza de rochas volcánicas densas baixo o arco. Os arcos inactivos son unha cadea de illas que conteñen rochas volcánicas e volcanoclásticas máis vellas.^[3]

A forma curvada de moitas cadeas volcánicas e o ángulo da litosfera descendente están relacionados.^[4] Se a parte oceánica da placa se representa polo leito do océano do lado convexo do arco e se a zona de flexión aparece baixo a fosa oceánica, entón a parte desviada da placa coincide aproximadamente coa zona de Benioff que hai baixo a maioría dos arcos.

Localización

A maioría dos arcos insulares modernos están preto das marxes continentais (especialmente nas marxes norte e oeste do océano Pacífico). Porén, non hai probas directas nos arcos que mostren que se encontrasen sempre na mesma posición na que están hoxe con respecto aos continentes, aínda que hai evidencias nalgunhas marxes continentais que suxiren que algúns arcos puideron emigrar cara aos continentes durante o Mesozoico tardío ou o Cenozoico temperán.^[3] Tamén se encontran en zonas de converxencia oceánica-oceánica, nas cales a placa máis vella subduce baixo a máis nova, creando unha fosa, volcanismo e illas.

O movemento dos arcos de illas cara ao continente pode ser posible se, en certo momento, a antiga zona de Benioff buza cara ao océano actual en vez de cara ao continente, como está na maioría dos arcos actuais. Isto terá como resultado a perda de leito oceánico entre o arco e o continente, e consecuentemente, a migración do arco durante os episodios de extensión.^[3]

As zonas de fractura nas cales terminan algúns arcos de illas activos poden interpertarse en termos de tectónica de placas como resultado de movementos ao longo de fallas transformantes,^[5][6] que son marxes de placas onde a codia non está sendo destruída nin xerada. Así, a localización presente destas cadeas de illas inactivas débese á disposición actual das placas litosféricas. Porén, a súa historia volcánica, que indica que son fragmentos de antigos arcos insulares, non está relacionada necesariamente coa disposición de placas actual e pode deberse a diferenzas na posición das marxes de placas no pasado.

Formación tectónica

Véxase tamén: Subdución.

Dúas placas que coliden e crean nas primeiras fases un arco de illas entre elas.

Comprender a fonte de calor que causa a fusión do manto terrestre foi un problema moi discutido. Críase que a calor se producía pola fricción na parte superior da porción que se introduce da placa subducente. Porén, isto é improbable porque a viscosidade da astenosfera diminúe co incremento da temperatura, e ás temperaturas que cómpren para a fusión parcial, a astenosfera tería unha viscosidade tan baixa que non se podería producir fusión por cizalla ou fricción.^[7]

Agora pénsase que a auga actúa como un axente principal que impulsa a fusión parcial baixo os arcos. A cantidade de auga presente na lousa subducente (slab na literatura inglesa) está relacionada coa temperatura de fusión do manto.^[8] Canta maior é a cantidade de auga presente, máis se reduce a temperatura de fusión do manto. Esta auga libérase durante a transformación de minerais a medida que aumenta a presión, e o mineral que leva máis auga é a serpentinita.

Estas reaccións metamórficas entre minerais causan a deshidratación da parte superior da lousa subducente a medida que a lousa hidratada se introduce cada vez máis profundamente. A calor tamén chega a ela transmitida pola astenosfera que a rodea. A medida que a calor se transfire á lousa subducente, os gradientes de temperatura estabilízanse de maneira que a astenosfera veciña á lousa subducente arrefría e faise máis viscosa que as áreas circundantes, especialmente preto da parte superior da lousa subducente. Esta astenosfera máis viscosa é despois arrastrada cara a abaixo xunto coa lousa subducente causando que o manto menos viscoso flúa detrás dela. É a interacción deste manto con fluídos acuosos que ascenden da lousa subducente que se introduce o que se cre produce a fusión parcial do manto a medida que traspasa o seu punto de sólidus húmido.^[9] Ademais, algunhas fusións poden ser o resultado do ascenso de material quente do manto dentro da cuña do manto.^[10] Se o material quente ascende o bastante rápido como para que se perda pouca calor, a redución da presión pode causar liberación da presión ou fusión parcial por descompresión.

O lado en subdución do arco de illas é unha fosa oceánica profunda e estreita, que é o trazo sobre a superficie da Terra do límite entre a placa subducente e a non subducente ou acabalgante. Esta fosa créase polo pulo gravitacional cara a abaixo da placa subducente relativamente densa sobre o bordo de avance da placa. Ao longo do límite de subdución ocorren multitude de terremotos cos seus hipocentros situados a unhas profundidades crecentes baixo o arco de illas: estes tremores de terra definen a zona de Benioff.^[11][12]

Os arcos de illas poden formarse en zonas intraoceánicas ou en fragmentos de codia continental que migraron dunha masa continental adxacente ou en volcáns activos relacionados coa subdución nas marxes dos continentes.

Características

Unha seción transversal esquemática dun arco de illas desde a fosa á cunca tras arco

A continuación sinálanse algunhas características xeneralizadas presentes na maioría dos arcos de illas.

O antearco é a rexión que comprende a fosa, o prisma de acreción e a cunca ante arco. Presenta unha protuberancia ou elevación na fosa no lado oceánico (Barbados nas Antillas Menores é un exemplo). Fórmase unha cunca ante arco entre a crista ante arco e o arco de illas; é unha rexión de sedimentación de capas planas non alterada. Sen volcáns.

As fosas son os elementos máis profundos das cuncas oceánicas; a máis profunda de todas é a fosa das Marianas (de aproximadamente 11.000 m de profundidade). Fórmase pola flexión da litosfera oceánica que subduce, que se desenvolve no lado oceánico do arco de illas.

O arco volcánico ou magmático, formado polas illas volcánicas do arco.

A cunca tras arco tamén se denomina mar marxinal e fórmase no lado interno cóncavo dos arcos de illas ligado a dorsais tras arco. Desenvólvense en resposta á tectónica tensional debido ao rifting dun arco de illas existente.

A zona de Benioff ou de Wadati–Benioff é o plano que forma a lousa de placa subducente ao introducirse baixo a placa non subducente acabalgante, na cal hai unha intensa actividade volcánica, que se define pola localización de eventos sísmicos baixo o arco. Ocorren terremotos desde preto da superficie ata ~660 km de profundidade cos hipocentros sobre o plano de Benioff. O ángulo que forma o plano de Benioff adoita ser desde arredor de 30° ata case ser vertical.^[13]

Pode formarse unha nova cunca oceánica entre a marxe continental e os arcos illa no lado cóncavo do arco. Estas cuncas teñen unha codia que é oceánica ou intermedia entre a codia oceánica normal e a típica dos continentes; o fluxo de calor nas cuncas é maior que a normal nas áreas continentais ou oceánicas.^[3]

Algúns arcos, como o das illas Aleutianas, pasan lateralmente á plataforma continental no lado cóncavo do arco,^[14] mentres que a maioría dos arcos están separados da codia continental.

O movemento entre as placas litosféricas explica as principais características dos arcos de illas activos. O arco illa e a pequena cunca oceánica están situadas sobre a placa que non subduce, que se encontra coa placa subducente que contén codia oceánica normal en toda a zona de Benioff. A curvatura que experimenta a placa subducente ao meterse por debaixo orixina a fosa.^[15]

Rochas volcánicas nos arcos de illas

Nos arcos de illas fórmanse tres series de rochas volcánicas:^[16][17]

• A serie toleítica: andesitas basálticas e andesitas.
• A serie calcoalcalina: andesitas.
• A serie alcalina: subgrupos de basaltos alcalinos e as raras lavas cun contido moi alto en potasio (é dicir, shoshoníticas).

Esta serie volcánica está relacionada coa idade da zona de subdución e coa profundidade. A serie de magma toleítico está ben representada en zonas de subdución novas formados por magma procedente dunha profundidade relativamente pequena. As series calcoalcalina e alcalina atópanse en zonas de subdución maduras, e están relacionadas con magma procedente de grandes profundidades. A andesita e a andesita basáltica son as rochas volcánicas máis abundantes nun arco de illas, o cal é indicativo de magmas calcoalcalinos. Algúns arcos de illas presentan unha distribución característica das series volcánicas, como pode verse no sistema do arco do arquipélago do Xapón, onde as rochas volcánicas cambian na serie toleítas—calcoalcalinas—alcalinas conforme se incrementa a distancia á fosa.^[16]

No magmatismo do arco están implicados varios procesos, que dan lugar a un grande espectro na composición das rochas. Estes procesos son, entre outros, a mestura de magmas, o fracionamento, variacións na profundidade e grao de fusión parcial e asimilación. Por tanto, as tres series volcánicas orixinan unha ampla variedade na composición das rochas e non corresponden a tipos absolutos de magma ou rexións fonte.^[7]

Lista de arcos illa modernos

Arco de illas	País	Fosa	Cunca ou mar marxinal	Placa que non sobduce	Placa subducente
Illas Aleutianas	Estados Unidos	Fosa das Aleutianas	Mar de Bering	Placa norteamericana	Placa pacífica
Illas Kuriles	Rusia	Fosa de Kuriles–Kamchatka	Mar de Okhotsk	Placa norteamericana	Placa pacífica
Arquipélago xaponés	Xapón	Fosa do Xapón, fosa de Nankai	Mar do Xapón	Placa norteamericana, placa eurasiática	Placa pacífica, placa das Filipinas
illas Ryukyu	Xapón	Fosa de Ryukyu	Mar da China Oriental (fosa de Okinawa)	Placa eurasiáica	Placa das Filipinas
Illas Filipinas	Filipinas	Fosa de Filipinas	Mar da China Meridional, mar de Célebes	Placa eurasiática	Placa das Filipinas
Arco da Sonda	Indonesia	Fosa de Xava	Mar de Xava, mar de Flores	Placa eurasiática	Placa australiana
Illas Andaman e Nicobar	India	Fosa do norte de Xava	mar de Andaman	Placa eurasiática	Placa indoaustraliana
Illas Izu e illas Bonin (ou Ogasawara)	Xapón	fosa de Izu–Ogasawara	Océano Pacífico	Placa das Filipinas	Placa pacífica
Illas Marianas	Estados Unidos	Fosa das Marianas	Océano Pacífico, mar das Filipinas	Placa das Filipinas	Placa pacífica
Arquipélago Bismarck	Papúa Nova Guinea	Fosa de Nova Bretaña	Océano Pacífico, mar de Bismarck, mar de Salomón	Placa pacífica	Placa australiana
Illas Salomón	Illas Salomón	Fosa de San Cristóbal	Océano Pacífico, mar de Salomón	Placa pacífica	Placa australiana
Novas Hébridas	Vanuatu	fosa de Novas Hébridas	Océano Pacífico	Placa pacífica	Placa australiana
Illas Tonga	Tonga	Fosa de Tonga	Océano Pacífico	Placa australiana	Placa pcífica
Antillas	diferentes países das Antillas	Fosa de Porto Rico	mar Caribe	Placa do Caribe	Placa norteamericana, Placa suramericana
Illas Sandwich do Sur	Territorio Británico de Ultramar	Fosa de Sandwich do Sur	mar de Escotia	Placa de Escotia	Placa Suramericana
Arco Exeo ou Helénico	Grecia	Fosa do Mediterráneo Oriental	mar Exeo	Placa do mar Exeo ou placa helénica	Placa africana

Exemplos de arcos de illas antigos

Identificáronse restos de arcos de illa antigos nalgunhas partes do mundo. Uns exemplos son:

Arco de illas	País	Resultado final
Chaitenia	Chile, Arxentina	Acrecionado á Patagonia no Devoniano.[18]
Illas insulares	Canadá, Estados Unidos	Acrecionadas a Norteamérica no Cretáceo.
Illas intermontanas	Canadá, Estados Unidos	Acrecionados a Norteamérica no Xurásico.

Notas

1. Definición de arco no Dicionario de Galego de Ir Indo e a Xunta de Galicia. (acepción 14: arco de illas/arco insular)
2. Taylor, S.R. (1967). "The origin and growth of continents". Tectonophysics 4 (1): 17–34. Bibcode:1967Tectp...4...17T. ISSN 0040-1951. doi:10.1016/0040-1951(67)90056-x.
3. Mitchell, Andrew H.; Reading, Harold G. (1971). "Evolution of Island Arcs". The Journal of Geology 79 (3): 253–284. Bibcode:1971JG.....79..253M. ISSN 0022-1376. doi:10.1086/627627.
4. FRANK, F. C. (1968). "Curvature of Island Arcs". Nature 220 (5165): 363. Bibcode:1968Natur.220..363F. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/220363a0.
5. WILSON, J. TUZO (1965). "A New Class of Faults and their Bearing on Continental Drift". Nature 207 (4995): 343–347. Bibcode:1965Natur.207..343W. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/207343a0.
6. Isacks, Bryan; Oliver, Jack; Sykes, Lynn R. (1968-09-15). "Seismology and the new global tectonics". Journal of Geophysical Research 73 (18): 5855–5899. Bibcode:1968JGR....73.5855I. ISSN 0148-0227. doi:10.1029/jb073i018p05855.
7. England, Richard W. (2009). "Philip Kearey, Keith A. Klepeis and Frederick J. Vine: Global tectonics". Marine Geophysical Researches 30 (4): 293–294. Bibcode:2009MarGR..30..293E. ISSN 0025-3235. doi:10.1007/s11001-010-9082-0.
8. Stolper, Edward; Newman, Sally (1994). "The role of water in the petrogenesis of Mariana trough magmas". Earth and Planetary Science Letters 121 (3–4): 293–325. Bibcode:1994E&PSL.121..293S. ISSN 0012-821X. doi:10.1016/0012-821x(94)90074-4.
9. Tatsumi, Yoshiyuki (1989-04-10). "Migration of fluid phases and genesis of basalt magmas in subduction zones". Journal of Geophysical Research: Solid Earth 94 (B4): 4697–4707. Bibcode:1989JGR....94.4697T. ISSN 2156-2202. doi:10.1029/JB094iB04p04697.
10. Sisson, T. W.; Bronto, S. (1998). "Evidence for pressure-release melting beneath magmatic arcs from basalt at Galunggung, Indonesia". Nature 391 (6670): 883–886. Bibcode:1998Natur.391..883S. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/36087.
11. Toksöz, M. Nafi (1975). "The Subduction of the Lithosphere". Scientific American 233 (5): 88–98. Bibcode:1975SciAm.233e..88T. ISSN 0036-8733. doi:10.1038/scientificamerican1175-88.
12. Hacker, Bradley R.; Peacock, Simon M.; Abers, Geoffrey A.; Holloway, Stephen D. (2003). "Subduction factory 2. Are intermediate-depth earthquakes in subducting slabs linked to metamorphic dehydration reactions?". Journal of Geophysical Research: Solid Earth 108 (B1): 2030. Bibcode:2003JGRB..108.2030H. ISSN 0148-0227. doi:10.1029/2001jb001129.
13. Condie, Kent C. (1987). "Benioff zone". Structural Geology and Tectonics. Encyclopedia of Earth Science. Kluwer Academic Publishers. pp. 29–33. ISBN 978-0442281250. doi:10.1007/3-540-31080-0_7.
14. Menard, H. W. (1967-06-15). "Transitional types of crust under small ocean basins". Journal of Geophysical Research 72 (12): 3061–3073. Bibcode:1967JGR....72.3061M. ISSN 0148-0227. doi:10.1029/jz072i012p03061.
15. Oxburgh, E. R.; Turcotte, D. L. (1970). "Thermal Structure of Island Arcs". Geological Society of America Bulletin 81 (6): 1665. ISSN 0016-7606. doi:10.1130/0016-7606(1970)81[1665:tsoia]2.0.co;2.
16. Gill, J.B. (1982). "Andesites: Orogenic andesites and related rocks". Geochimica et Cosmochimica Acta 46 (12): 2688. ISSN 0016-7037. doi:10.1016/0016-7037(82)90392-1.
17. Hall, A. (1982). "R. S. Thorpe, Editor. Andesites: Orogenic Andesites and Related Rocks. Chichester, New York, Brisbane, Toronto, and Singapore (John Wiley and Sons), 1982. xiii+724 pp., 277 figs. Price £59·50.". Mineralogical Magazine 46 (341): 532–533. ISSN 0026-461X. doi:10.1180/minmag.1982.046.341.31.
18. Hervé, Francisco; Calderón, Mauricio; Fanning, Mark; Pankhurst, Robert; Rapela, Carlos W.; Quezada, Paulo (2018). "The country rocks of Devonian magmatism in the North Patagonian Massif and Chaitenia". Andean Geology 45 (3): 301–317. doi:10.5027/andgeoV45n3-3117.

Véxase tamén

Outros artigos

• Cunca tras arco
• Arco volcánico