Constraints on upper mantle anisotropy surrounding the Cocos slab from SK(K)S splitting

Abstract

SKS and SKKS splitting observations are used to constrain the pattern of mantle flow in the Central American subduction zone beneath Costa Rica and Nicaragua. After removing the effects of shallow wedge anisotropy on SK(K)S waveforms, a best fitting model of anisotropy beneath the Cocos Plate and in the deeper mantle wedge is determined. Fast polarization directions and model symmetry axis orientations in both regions (as well as the shallow wedge) are dominated by roughly arc-parallel azimuths and, therefore, are not consistent with sublithospheric mantle flow entrained by the subducting Cocos Plate or simple two-dimensional corner flow in the wedge. In conjunction with geochemical data and local S splitting tomography, the SK(K)S splitting observations and anisotropy models are consistent with flow to theWNW within the mantle wedge on the Caribbean side of the Cocos Plate, possibly drawn through a slab window beneath Panama and southern Costa Rica. Anisotropy in the Pacific mantle beneath the Cocos Plate is also best explained by flow with a component that is roughly parallel to the strike of the slab, although the absolute direction of this flow is not uniquely constrained. Copyright © 2010 by the American Geophysical Union.

Se utilizan observaciones de la división de las ondas SKS y SKKS para determinar el patrón del flujo del manto en la zona de subducción centroamericana situada bajo Costa Rica y Nicaragua. Tras eliminar los efectos de la anisotropía de la cuña superficial en las formas de onda SK(K)S, se determina el modelo de anisotropía que mejor se ajusta a la placa de Cocos y a la cuña del manto más profunda. Las direcciones de polarización rápida y las orientaciones del eje de simetría del modelo en ambas regiones (así como en la cuña superficial) están dominadas por azimuts aproximadamente paralelos al arco y, por lo tanto, no son compatibles con un flujo del manto sublitosférico arrastrado por la placa de Cocos en subducción ni con un simple flujo de esquina bidimensional en la cuña. En conjunción con datos geoquímicos y tomografía de división S local, las observaciones de división SK(K)S y los modelos de anisotropía son consistentes con un flujo hacia el NOO dentro de la cuña del manto en el lado caribeño de la placa de Cocos, posiblemente a través de una ventana de placa bajo Panamá y el sur de Costa Rica. La anisotropía en el manto del Pacífico bajo la placa de Cocos también se explica mejor por un flujo con un componente que es aproximadamente paralelo al rumbo de la placa, aunque la dirección absoluta de este flujo no está restringida de forma unívoca. Copyright © 2010 por la Unión Geofísica Americana.