Correlation between the age of the subducting Cocos plate and the geometry of the Wadati- Benioff zone under Nicaragua and Costa Rica

Abstract

This work integrates six tectonic feautures related to the subduction of the Cocos plate under the Caribbean plate along the souhern terninus of the Middle America Trench (Nicaragua and Costa Rica) into a self-consistent model. These tectonic features are: 1) The shallowing of Middle America Trench morphology from NW to SE; 2) The decrease of maximum depth of intraplate Wadati-Benioff zone earthquakes from NW to SE; 3) The shallowing of the Wadati- Benioff zone dip angle in the same direction; 4) The existence of a sharp contortion in the subducted Cocos plate; 5) The abrupt disappearance of intraplate earthquakes deeper than 50 km in central Costa Rica, east of 830 55 W; and 6) The termination of the Central America Volcanic Chain in central Costa Rica. The subduction of the Cocos Ridge under southern Costa Rica has traditionally been used as the mechanism to explain most of the above mentioned features. The Cocos Rigde started subducting only about one million years ago and therefore its subducted portion is no longer than 90 km. Even if the subduction of this ridge had started earlier, the presence of the Panama Fracture Zone limits its NE extension to less than 100 km from the trench, and therefore it can not be responsible for regional changes in the Wadari-Benioff zone several hundred kilometers away. A new model that considere along- trench varations in age of the subducted Cocos plate may primarily explain the geometry of the Wadati-Benioff zone under Nicaragua and Costa Rica, and regional tectonic changes in the ovarriding Caribbean plate.

Este trabajo integra seis características tectónicas relacionadas con la subducción de la placa de Cocos bajo la placa del Caribe a lo largo del extremo sur de la Fosa de Mesoamérica (Nicaragua y Costa Rica) en un modelo autoconsistente. Estas características tectónicas son: 1) El hundimiento de la morfología de la Fosa de Mesoamérica desde el NO al SE; 2) La disminución de la profundidad máxima de los terremotos intraplaca de la zona Wadati-Benioff del NO al SE; 3) La reducción del ángulo de buzamiento de la zona Wadati-Benioff en la misma dirección; 4) La existencia de una fuerte contorsión en la placa de Cocos subducida; 5) La abrupta desaparición de terremotos intraplaca a más de 50 km de profundidad en el centro de Costa Rica, al este de 830 55 W; y 6) La terminación de la Cadena Volcánica Centroamericana en el centro de Costa Rica. La subducción de la Cordillera de Cocos al sur de Costa Rica se ha utilizado tradicionalmente como mecanismo para explicar la mayoría de las características mencionadas anteriormente. El Cocos Rigde comenzó a subducirse hace sólo un millón de años y, por lo tanto, su porción subducida no supera los 90 km. Incluso si la subducción de esta cresta hubiera comenzado antes, la presencia de la Zona de Fractura de Panamá limita su extensión NE a menos de 100 km de la trinchera y, por lo tanto, no puede ser responsable de cambios regionales en la zona Wadari-Benioff de varios cientos de kilómetros. lejos. Un nuevo modelo que considere las variaciones en la edad de la placa de Cocos subducida a lo largo de la trinchera puede explicar principalmente la geometría de la zona Wadati-Benioff bajo Nicaragua y Costa Rica, y los cambios tectónicos regionales en la placa ovariante del Caribe.