Constraints on inner forearc deformation from balanced cross sections, Fila Costen˜ a thrust belt, Costa Rica

Abstract

The Fila Costeña thrust belt in the forearc of Costa Rica is accommodating a significant portion of the convergence of the Cocos plate and Panama microplate. Geologic mapping of the thrust belt depicts a duplex with three horses that incorporate Eocene limestones and Oligocene to early Miocene clastics inboard of the subducting Cocos Ridge axis. By constructing a cross section at this location along a NE-SW trending transect perpendicular to the thrust belt, we constrain a shortening rate of approximately 40 mm/a and propose that as much as 50% of the total plate convergence rate is taken up in the inner forearc. The Eocene limestones at the base of the thrust sheets pinch out in both directions away from the onland projection of the Cocos Ridge axis owing to decrease in slip on faults and a lateral ramp in the basal décollement. The thrust belt terminates near the Panama border at the onland projection of the subducting Panama Fracture Zone. These observations suggest that shortening is propagating to the east with the migration of the Panama triple junction and the onset of shallow subduction of the thickened edge of the Cocos plate. The absence of similar features in the Nicaraguan forearc, where the subducting crust is older, subducts more steeply, and lacks incoming ridges and seamounts, indicates that deformation of the forearc basin in Costa Rica reflects greater couplin between converging plates inboard of the Cocos Ridge. Copyright 2007 by the American Geophysical Union.El cinturón de empuje de Fila Costeña, en el antepaís de Costa Rica, alberga una parte importante de la convergencia de la placa de Cocos y la microplaca de Panamá. La cartografía geológica del cinturón de empuje muestra un dúplex con tres caballos que incorporan calizas del Eoceno y clásticos del Oligoceno a principios del Mioceno a bordo del eje de la Dorsal de Cocos en subducción. Al construir una sección transversal en este lugar a lo largo de un transecto de tendencia NE-SW perpendicular al cinturón de empuje, restringimos una tasa de acortamiento de aproximadamente 40 mm/a y proponemos que hasta el 50% de la tasa total de convergencia de la placa se absorbe en el antepaís interior. Las calizas del Eoceno de la base de las láminas de empuje se pellizcan en ambas direcciones, alejándose de la proyección terrestre del eje de la Dorsal de Cocos, debido a la disminución del deslizamiento en las fallas y a una rampa lateral en el décollement basal. El cinturón de empuje termina cerca de la frontera con Panamá en la proyección terrestre de la Zona de Fractura de Panamá en subducción. Estas observaciones sugieren que el acortamiento se está propagando hacia el este con la migración de la triple unión de Panamá y el inicio de la subducción superficial del borde engrosado de la placa de Cocos. La ausencia de rasgos similares en el antepaís nicaragüense, donde la corteza subductora es más antigua, se subduce de forma más pronunciada y carece de crestas y montes submarinos entrantes, indica que la deformación de la cuenca del antepaís en Costa Rica refleja un mayor acoplamiento entre las placas convergentes a bordo de la Dorsal de Cocos. Copyright 2007 por la American Geophysical Union.