Resumen de Geodynamic modelling of lithosphere subduction and the topographic response to slab tearing. Application to the gibraltar arc
Resumen de la Tesis: El desgarro de las losas litosféricas, proceso en el que una placa tectónica subducida se rompe y se hunde en el manto terrestre, se ha propuesto como causa de importantes movimientos verticales en la superficie. Aunque esto se ha relacionado con el cambio en el equilibrio isostático en las zonas de subducción, se sabe poco sobre los mecanismos y las propiedades de las rocas que propician el desgarre, su propagación en la placa y las tasas de levantamiento-subsidencia que implica.
Esta tesis explora el vínculo entre el desgarro de las placas litosféricas que subducen y los movimientos verticales asociados. Para ello, primero examino los mecanismos que controlan la flotabilidad de una placa litosférica en subducción y luego, conociendo estos resultados, simulo numéricamente el proceso de desgarro litosférico tras una colisión continental. He utilizado la Cordillera Bética como referencia, dado que dicha interacción desgarro-levantamiento ha sido propuesta para esta región.
Con un enfoque físico-mineral, en el que un manto litosférico puede ser menos denso que la astenosfera subyacente, exploro los controles sobre la flotabilidad litosférica utilizando un modelo 2D térmico-difusivo de convergencia de placas. Se consideraron cinco composiciones químicas y edades tectonotérmicas, Arcón (>2,5 Ga), Protón (2,5-1,0 Ga), Tectón (<1,0 Ga), y dos placas litosféricas oceánicas de 30 Ma y 120 Ma. Mientras que la advección de la roca más fría en zonas donde subduce una placa oceánica siempre da lugar a una flotabilidad negativa (la losa tiende a hundirse fácilmente en el manto), los Protones y los Tectones pueden transitar de una flotabilidad negativa a una positiva cuando la velocidad de convergencia es baja: primero favorecen el hundimiento debido a la advección de roca fría y luego se vuelven más flotantes porque al ser placas relativamente delgadas se calientan más rápidamente durante la subducción. En cambio, la menor densidad y el mayor espesor de los cratones (Arcones) anula este efecto y dificulta la subducción o delaminación, independientemente de la velocidad de convergencia. Esto puede explicar por qué los Arcones han sido preservados pese a la repetición del Ciclo de Wilson (la sucesión de la acreción y el desmantelamiento de supercontinentes).
Una vez obtenida esta información sobre el papel de la flotabilidad litosférica en zonas de subducción, he explorado las características que rodean el desgarro de una losa litosférica y el levantamiento superficial asociado. Para ello, utilicé un modelo numérico termomecánico en 3D para investigar los parámetros geodinámicos que afectan el inicio del desgarro de la losa y su propagación lateral, y cuantificar los correspondientes movimientos verticales en superficie. El modelo, inspirado en las Béticas sugiere que la oblicuidad del margen pasivo continental respecto a la fosa de subducción favorece de forma importante el inicio del desgarro de la losa subducida porque promueve una colisión continental lateralmente diacrónica que conduce a una inestabilidad y desgarro de la placa. El modelo presenta una rotura de la losa de este a oeste (velocidad de desgarro ~37,6-67,6 cm/año con una viscosidad del manto inferior de hasta 1022 Pa s, lo que conduce a un levantamiento de la superficie de 0,5-1,5 km a lo largo de la región del antepaís durante el proceso de rotura. El rápido desgarre de la losa (<2 Myr en una losa de 600 km de ancho) y la ausencia de una geometría arqueada de la placa en los modelos limitan una comparación directa con el Mediterráneo Occidental; sin embargo, este enfoque proporciona una nueva visión de la relación entre el desgarro de la losa en el manto y el levantamiento de la superficie. Los modelos numéricos presentan tasas de levantamiento de 0,23 a 2,16 mm/año como resultado del desgarro de la losa, lo que es compatible con la tasa de levantamiento necesaria para alcanzar un equilibrio entre el levantamiento de conexión marina y su erosión, que es el mecanismo propuesto como responsable de la casi completa desconexión entre el Océano Atlántico y el Mar Mediterráneo durante la primera etapa de la Crisis de Salinidad del Messiniense.
