Constraints on inner forearc deformation from balanced cross sections, Fila Costeña 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 cabalgamiento de Fila Costeña, situado en el arco anterior de Costa Rica, acomoda una parte significativa de la convergencia entre la placa de Cocos y la microplaca de Panamá. El mapeo geológico del cinturón de cabalgamiento muestra un dúplex de tres caballos que incorpora calizas del Eoceno y sedimentos clásticos del Oligoceno al Mioceno temprano en el interior del eje de la cordillera de Cocos, que se encuentra en proceso de subducción. Al construir un corte transversal en esta ubicación a lo largo de un transecto con orientación NE-SO perpendicular al cinturón de cabalgamiento, determinamos una tasa de acortamiento de aproximadamente 40 mm/a y proponemos que hasta el 50 % de la tasa total de convergencia de placas se absorbe en el arco interior. Las calizas del Eoceno en la base de las láminas de cabalgamiento se estrechan en ambas direcciones alejándose de la proyección terrestre del eje de la cordillera de Cocos debido a la disminución del deslizamiento en las fallas y a una rampa lateral en el desprendimiento basal. El cinturón de cabalgamiento termina cerca de la frontera con Panamá, en la proyección terrestre de la Zona de Fractura de Panamá, que se está subduciendo. 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 características similares en el arco anterior de Nicaragua, donde la corteza subductora es más antigua, se subduce con mayor inclinación y carece de cordilleras y montes submarinos entrantes, indica que la deformación de la cuenca del arco anterior en Costa Rica refleja un mayor acoplamiento entre las placas convergentes en el interior de la cordillera de Cocos. Copyright 2007 por la Unión Geofísica Americana.