293 ALEJANDRO TOSELLICapitulo 17Magmatismo en cuencas de retroarcoIntroduccinLascuencasderetro-arco(CRA)omarginalessoncuencassemi-aisladasoseriesde cuencasubicadasdetrsdelossistemasdearcosdeislas.Generalmenteseaceptaque estastienencaractersticasextensionalesyseproducenporprocesosdeextensindel fondo ocenico, similares a los que tienen lugar en las dorsales medio-ocenicas. El origen extensional esta aalado por el alto nujo calrico caracterstico de estas cuencas y las series de lineaciones magnticas, similares a las observadas en las cuencas ocenicas. Tabla 17-1. Listado de CRA, con las edades y velocidades de apertura.Fig. 17-1. Principales cuencas de retro-arco del Atlantico y Pacco ,modicado de \ilson 1991,.La lig. 1-1 muestra las principales cuencas de retro-arco actias de los ocanos Atlantico y Pacco. La 1abla 1-1 muestra la duracin de la distensin y la apertura total de cuencas de retro-arco activas.Miscelanea 18: 293-300Llementos basicos de petrologa gnea1ucuman, 2010 -ISSN 1514 - 4836 - ISSN on-lineISSN 1668 - 3242 MAGMATISMO EN CUENCAS DE RETROARCO 294LasCRAcorrespondenesencialmenteaunfenmenoocenico,aunqueelrgimen tectnico extensional tiene lugar en el lado continental, del frente volcnico en un margen continentalactio.Asimismoaqusegeneranueacortezaoceanica.Porejemplorocas volcnicasalcalinassonerupcionadasalestedelacordilleradelosAndes,debidoaeste fenmeno tectnico.Fig. 17-2. Modelos de desarrollo de cuencas de retro-arco.a- Magmatismo de arco de islas normal.b- Diapiro astenosfrico ascendente.c- Ruptura del iejo arco por distensin.1odas las areas de CRA que presentan extensin se relacionan con zonas de alto angulo desubduccinyparecieralaextensindelretro-arcoseprodujeraslodondelalitosera subductada es mas ieja que 80 Ma y en consecuencia mas ra y densa.La extensin del fondo marino en las CRA es claramente diferente de las dorsales medio ocenicas,porqueaquladistensinestrelacionadaconlasubduccin.Asimismolos modelospetrogenticosdeformacindemagmastienendiferenciasfundamentalesentre ambos ambientes, en trminos de composiciones de las fuentes, profundidades, grados de fusinparcialyroldelosvoltiles.Elambientetectnicodeladistensinderetro-arco, 295 ALEJANDRO TOSELLIinolucra a los nuidos de la loza subductada, dependiendo especcamente de la geometra de la subduccin, que producen basaltos con caracteres geoqumicos transicionales a basaltos de arco.LosmagmasbasalticoserupcionadosenCRA,arandesdetoletasbajasenK,cuyos elementos mayores son similares a los MORB, variando a basaltos subalcalinos con contenidos ligeramentemasaltosenalcalis.Asimismo,loselementostrazasdierenmarcadamente entreambosambientes,comoconsecuenciadeestarinolucradoslosnuidosdelazona desubduccinenlapetrognesisdelosbasaltosderetro-arco.Porotraparte,juntoalos basaltosseagreganungrupoinusualdeandesitasaltasenMgO,llamadasboninitas,que suelentambinaparecerasociadasasecuenciasdeante-arcoenregionesdearcodeislas. Muchos complejos oolticos, se reconocen como el piso de una CRA obductada, mas que debido a emplazamiento tectnico de fragmentos de corteza ocenica verdadera.Petrografa de las rocas volcnicasComo ejemplo tpico de basaltos de retro-arco se toman las descripciones del Mar de Scotia Oriental. Los basaltos son ligeramente porfricos, con fenocristales de olivino y plagioclasa ymicro-fenocristalesdeplagioclasa,olivino,clinopiroxeno-Ca,cromitaytitanomagnetita, quehamenudosedesarrollanenunamasavtrea.Mineralgicamentesonsimilaresalos basaltos de dorsal medio-ocenica y las texturas son tpicas de basaltos enfriados en ambiente submarino.Lasboninitassonlavasvtreasconolivino,ortopiroxenoyclinopiroxeno,con ausencia de feldespatos.Composicin qumica de los magmasElementosmayores:LasmuestrasdragadasdelMardeScotiaOriental,tienen contenidos de SiO2 ~ 49-54 e incluye basaltos bastante primitios con MgO ~ -8. La 1abla 1-1 presenta las composiciones de algunos basaltos primitios y toleticos del arco de las Sandwich del Sur, en comparacin con los MORB del Atlantico Sur. Fig. 17-3. Diagrama K2O s. SiO2, zona en gris corresponde a basaltos de retro-arco del Mar de Scotia oriental.MAGMATISMO EN CUENCAS DE RETROARCO 296La lig. 1-3 proyecta las relaciones entre K2O s. SiO2 de los basaltos del Mar de Scotia Oriental, mostrando caracteres subalcalinos bajos en K a sub-alcalinos, similares a las toleitasMORB.Mientrasquelalig.1-4muestraqueelndicedealcalinidad`,A.I.,s. Al2O3seaproximaalosbasaltosprimitiosconMgO,quedistinguelosbasaltos toleticosdelosbasaltosdearcodealtaalmina.ComoelcontenidodeSiO2esbastante restringido,noseusacomondiceyensulugarseaplicaelZr,ppm,s.MgO,elque reela un espectro de tipos de basaltos primitios, con contenidos de MgO , que podra generarse por fusin parcial progresivamente mayor de una fuente homognea, como indica el incremento de tierras raras.Las boninitas son altas en SiO2 ,55,, en MgO ,9, y en elementos compatibles ,Ni ~ 0-450 ppm, Cr ~ 200-1800 ppm,, a su ez tienen muy bajo contenido de 1iO2 ,0,3 ,. Meijer,1980,sugierequeelmagmaboninticocorrespondeaunaserieparticular,porque estas rocas se asocian con contenidos de MgO ~ 4 - 25, a consecuencia de la baja presin de fraccionamiento del ortopiroxeno. Los caracteres geoqumicos indican que las boninitas deriarandeunauentemantlicauertementedeprimidabajocondicionesanhidras,en condiciones inusuales.Elementos trazas: los basaltos del Mar de Scotia Oriental y de las Islas Sandwich del Sur estn deprimidos en elementos trazas, en comparacin con el enriquecimiento que muestran los MORB del Atlantico Sur. Comparando los MORB-N, los basaltos de retro-arco muestran enriquecimiento de los cationes LIL: K, Rb, Ba, Sr. Mientras que en los MORB-L, slo el K y Sr se enriquecen. Ln la 1abla 1-3 se realizan algunas comparaciones entre los basaltos de cuenca de retro-arco del Mar de Scotia Oriental, los MORB y las toleitas de islas oceanicas.Tabla 17-1. Analisis de basaltos del Mar de Scotia Oriental, Sandwich del Sur y MORB del Atlantico Sur. As como boninita de Bonin y andesita de arco de islas29 ALEJANDRO TOSELLILos basaltos de CRA muestran anidad con los de intra-placa y su petrognesis es mas compleja y pudiendo inolucrar una uente mantlica MORB deprimida, o de OIB, ademas de componentes de la zona de subduccin.Tabla 17-2. Comparacin entre basaltos de cuenca retro-arco, MORB y 1oleitas de islas oceanicas.Fig. 17-4. Diagrama Indice Alcalino ,A.I., ersus Al2O3, de basaltos de la cuenca de retroarco del Mar de Scotia Oriental (zona gris).Istopos radiognicos: los basaltos de CRA se caracterizan por bajas relaciones 8Sr,86Sr, que las rocas olcanicas asociadas a los arcos de islas y se considera que renejan el rol de los nuidos enriquecidos en estos istopos en la loza subductada y que genera estos magmas. Ln el arco de la islas Sandwich del Sur las relaciones son de 0,036 - 0,0423, mientras que en el Mar de Scotia Oriental es de 0,0281 - 0,0336. Los pocos datos combinados de las relaciones 143Nd,144Nd s. 8Sr,86Sr se presentan en la lig. 1-4 comparando los basaltos de las islas Sandwich del Sur, con los de islas oceanicas, arcos de islas oceanicas y MORB. La utilizacin de los istopos 20Pb,204Pb vs. 206Pb,204Pb, muestran en la lig. 1-5 los campos correspondientesalosbasaltosdelasislasSandwichsdelSuryelarcodelasMarianas, comparados con los MORB.Modelo petrogenticoLosmodelosdeeolucindelsistemaarcodeislas-cuencaderetro-arco,sebasa MAGMATISMO EN CUENCAS DE RETROARCO 298esencialmenteenelmodelodeKarig,191,delasregionesde1onga-LauyMarianasy Oeste de lilipinas. La lig. 1-2 muestra secciones esquematicas del desarrollo de la CRA. En a) se muestra el tpico ambiente tectnico de arco de islas ocenicas que puede haberse desarrolladoantesdeldesarrollodelaCRA.Losundidosparcialesynuidosascienden desde la litosfera ocenica subductada metasomatizada y de la cua de manto astenosfrica, quefundenparcialmenteparaproducirelarcodebasaltos.Enb)seproduceelriftcon un desarrollo embrionario de cuenca de trans-arco, que se genera por el ascenso diaprico demantoastenosricoproundopordebajodelejedelarco,elcualundeparcialmente aconsecuenciadeladescompresinadiabtica,paraproducirlosbasaltosderetro-arco. Elarcovolcnicocesaaproximadamente,cuandocomienzalaaperturadelretro-arco. Eventualmente la corteza del arco se rompe c) en dos bloques y se desarrolla una verdadera CRA. Fig. 17-6. Las relaciones de istopos de Pb muestran las variaciones de los basaltos del arco y cuenca de Mariana, Sandwich del Sur y MORB.Fig.17-5.A)Diagrama 143Nd,144Nds. 8Sr,86Srconlascomposicionesdelosbasaltosdearcosdeislasdelas Sandwich del Sur, que se asocian a cuencas marginales. B, Variaciones isotpicas del Nd de boninitas del ante-arco de las Marianas e islas de Bonin, en comparacin con los basaltos del arco de las Marianas.299 ALEJANDRO TOSELLIElbloque desarrollado desde el trench se hunde y forma un nuevo arco, mientras que el trench migra hacia el ocano como una cuenca extendida. La fusin parcial y la tectnica extensional estn relacionadas a la descompresin adiabtica de ascenso de manto lherzoltico por debajo del eje del arco. Como alternatia, se supone que la corteza oceanica subductada ycomponentesdelmantolitosfricopuedensegregarenprofundidaddesdeunaeclogita, harzburgitas boyantes, que en su ascenso producen la distensin del retro-arco.Enresumen,seobservaquehaymsvariablesinvolucradasenlafuentequeproduce los basaltos de retro-arco, que en la fuente que produce los basaltos de las dorsales medio-oceanicas. Siendo muy signicatios los nuidos deriados de la placa oceanica que se subducta.Enbasealoselementosqumicosmayoreslosbasaltosdecuencasdetrans-arcocaen dentro del espectro de los MORB-E, aunque estos no son usados como discriminantes entre losOIByMORB.Lageoqumicadeloselementos trazasdelosbasaltosderetro-arcoes compleja, mostrando caracteres tanto de MORB como de Arco. Ln general la innuencia de los nuidos en la zona de subduccin debe ser mayor durante estadios tempranos de apertura de la cuenca y disminuye cuando la cuenca se extiende. Ln el Mar de Scotia en el centro de distensin los basaltos son mas ricos en olatiles que los MORB-N, existiendo la posibilidad queladeshidratacindelalozasubductadapuedahabercontribuidoconaltapresinde agua a la fusin parcial. Esto es consistente con los elementos trazas, que indican una fuente mantlicamodicadadurantelasubduccin,enlageneracindelmagma.Componentes potenciales a la regin de retro-arco incluyen peridotitas de la litosera oceanica, junto con lherzolitas relativamente frtiles de diapiros de manto astenosfrico que ascienden.Lstudiosexperimentalessobreelorigendelasboninitasconrmanquesepuede producir una usin parcial hidratada ,30, desde una peridotita a proundidades de 30 - 60 km, con composiciones de alto SiO2 y MgO, dejando una residuo reractario de oliino y ortopiroxeno.Lecturas SeleccionadasKarig, D.L. 191. Origin and deelopment omarginal basins in the western Pacic. J. Geophys. Res. 6: 2542-2561.Meijer, A. 1980. Primitie arc olcanism and a boninite series: examples rom western Pacic islan arcs. In: 1ectonics and geological eolution oSoutheast Asia seas and islands. D.l. Iayes ,ed.,, 269-282. Am. Geophys. Union Monogr. 23.durante la generacin del magma en la zona de colisin de placas ocenicas.MAGMATISMO EN CUENCAS DE RETROARCO 300