Holocene forearc block rotation in response to seamount subduction, southeastern Península de Nicoya, Costa Rica

Abstract

The southeastern tip of the Penı´nsula de Nicoya, Costa Rica, on the Caribbean plate margin lies inboard of the rough bathymetric terrain on the subducting Cocos plate and along the landward projection of the convergence vector for the Fisher seamount group. The southern tip of the peninsula has nearly orthogonal coastlines and extensive, well-preserved, Holocene marine terraces,and is ideally situated to evaluate the spatial distribution of forearc deformation in response to seamount subduction. Two marine terraces that yielded 35 radiocarbon dates give information on the rates, style, and timing of deformation along 40 km of coastline. Ages range from 3.5 to 7.4 ka for a higher terrace and from 0.3 to 2.9 ka for a lower terrace. A maximum uplift rate is ;6.0 m/k.y. along the southeastern tip of the peninsula. Uplift rates decrease linearly to ,1.0 m/k.y. along both orthogonal coastlines and thus landward from the Middle America Trench and away from the line of subducting seamounts. The ;400km2 region along the tip of the peninsula can be approximated as a rotating block with an angular rotation rate of 0.028/k.y. about an axis with an azimuth of 808. Given the modern elevation and dip of the late Quaternary Cobano surface, this style of deformation is limited to a duration of 100–200 k.y. Deformation is occurring in response to seamount bypass or underplating onto the Caribbean plate margin.

El extremo sureste de la Península de Nicoya, Costa Rica, en el borde de la placa del Caribe, se encuentra entre el accidentado terreno batimétrico de la placa de Cocos en subducción y a lo largo de la proyección terrestre del vector de convergencia del grupo de montes submarinos Fisher. El extremo sur de la península presenta costas casi ortogonales y extensas terrazas marinas del Holoceno bien conservadas, y está idealmente situado para evaluar la distribución espacial de la deformación del antearco en respuesta a la subducción de los montes submarinos. Dos terrazas marinas que arrojaron 35 fechas de radiocarbono brindan información sobre las tasas, el estilo y la cronología de la deformación a lo largo de 40 km de costa. Las edades varían de 3,5 a 7,4 ka para una terraza superior y de 0,3 a 2,9 ka para una terraza inferior. La tasa máxima de elevación es de ≥6,0 m/k.a. a lo largo del extremo sureste de la península. Las tasas de elevación disminuyen linealmente hasta ≥1,0 m/k.a. A lo largo de ambas costas ortogonales y, por lo tanto, hacia tierra firme desde la Fosa Mesoamericana y alejándose de la línea de montes submarinos en subducción. La región de 400 km² a lo largo de la punta de la península puede aproximarse como un bloque giratorio con una velocidad de rotación angular de 0,028/k.a. alrededor de un eje con un azimut de 80°. Dada la elevación y el buzamiento actuales de la superficie de Cóbano del Cuaternario tardío, este tipo de deformación se limita a una duración de 100-200 k.a. La deformación se produce en respuesta a la desviación de los montes submarinos o a la subplacación sobre el margen de la placa del Caribe.