Effect of subducting sea-floor roughness on fore-arc kinematics, Pacific coast, Costa Rica

Abstract

Fault kinematics and uplift in the Costa Rican fore arc of the Middle America convergent margin are controlled to a large extent by roughness on the subducting Cocos plate. Along the northwest flank of the incoming Cocos Ridge, seafloor is characterized by short wavelength roughness related to northeast-trending seamount chains. Onland projection of the rough subducting crust coincides with a system of active faults oriented at high angles to the margin that segment the fore-arc thrust belt and separate blocks with contrasting uplift rates. Trunk segments of Pacific slope fluvial systems typically follow these margin-perpendicular faults. Regionally developed marine and fluvial terraces are correlated between drainages and acrossfaults along the Costa Rican Pacific coast. Terrace separations across block-bounding faults reveal a pattern of fore-arc uplift that coincides roughly with the distribution of incoming seamounts. Magnitude and distribution of Quaternary uplift along the Costa Rican Pacific coast suggests that, despite a thin incoming sediment pile, the inner fore arc shows an accumulation of mass—a characteristic that may be due to underplating of seamounts beneath the fore-arc high.

La cinemática de fallas y el levantamiento en el arco frontal costarricense del margen convergente de Mesoamérica están controlados en gran medida por la rugosidad en la placa de Cocos en subducción. A lo largo del flanco noroeste de la dorsal de Cocos entrante, el lecho marino se caracteriza por rugosidad de longitud de onda corta relacionada con las cadenas de montes submarinos que se dirigen al noreste. La proyección terrestre de la corteza rugosa en subducción coincide con un sistema de fallas activas orientadas en ángulos altos con respecto al margen que segmentan la faja de empuje del arco frontal y separan bloques con tasas de levantamiento contrastantes. Los segmentos troncales de los sistemas fluviales de la vertiente del Pacífico suelen seguir estas fallas perpendiculares al margen. Las terrazas marinas y fluviales desarrolladas regionalmente están correlacionadas entre los drenajes y las fallas transversales a lo largo de la costa del Pacífico costarricense. Las separaciones de terrazas a través de fallas que limitan bloques revelan un patrón de levantamiento del arco frontal que coincide aproximadamente con la distribución de los montes submarinos entrantes. La magnitud y distribución del levantamiento cuaternario a lo largo de la costa del Pacífico de Costa Rica sugiere que, a pesar de una delgada pila de sedimentos entrantes, el arco frontal interno muestra una acumulación de masa, una característica que puede deberse a la subcapa de montes submarinos debajo del punto alto del arco frontal.