Horizontal subduction and truncation of the Cocos Plate beneath central Mexico

Abstract

Based on analysis of data from a trans-Mexico temporary broadband seismic network centered on Mexico City, we report that the subducting Cocos Plate beneath central Mexico is horizontal, and tectonically underplates the base of the crust for a distance of 250 km from the trench. It is decoupled from the crust by a very thin low viscosity zone. The plate plunges into the mantle near Mexico City but is truncated at a depth of 500 km, probably due to an E-W propagating tear in the Cocos slab. Unlike the shallow slab subduction in Peru and Chile, there is active volcanism along the Trans Mexican Volcanic Belt (TMVB) that lies much further inland than regions to either side where subduction dip is not horizontal. Geodynamical modeling indicates that a thin weak layer such as imaged by the seismic experiment can explain the flat subduction geometry.

Con base en el análisis de datos de una red sísmica temporal de banda ancha transmexicana centrada en la Ciudad de México, informamos que la placa de Cocos en subducción debajo del centro de México es horizontal y tectónicamente cubre la base de la corteza a una distancia de 250 km desde la fosa. Está desacoplada de la corteza por una zona muy delgada de baja viscosidad. La placa se hunde en el manto cerca de la Ciudad de México, pero se trunca a una profundidad de 500 km, probablemente debido a un desgarro que se propaga de este a oeste en la placa de Cocos. A diferencia de la subducción de placas superficiales en Perú y Chile, existe vulcanismo activo a lo largo del Cinturón Volcánico Transmexicano (CMV) que se encuentra mucho más tierra adentro que las regiones a ambos lados donde el buzamiento de la subducción no es horizontal. El modelado geodinámico indica que una capa delgada y débil como la obtenida mediante el experimento sísmico puede explicar la geometría de subducción plana.