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Gravity modeling of the lithosphere in the Calatrava Volcanic Province (Spain): geodynamic implications

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Granja Bruña, José Luis and Vegas, Ramón and Sentre Domingo, M.A. and Muñoz Martín, Alfonso and Sainz-Maza Aparicio, S. (2015) Gravity modeling of the lithosphere in the Calatrava Volcanic Province (Spain): geodynamic implications. Journal of iberian geology, 41 (2). pp. 233-252. ISSN 1886-7995

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Official URL: http://www.ucm.es /info/estratig/journal.htm



Abstract

The origin of the intraplate volcanism in the Calatrava Volcanic Province (CVP) is controversial. On the basis of its geochemical signature, it has been ascribed to an “aborted” rift, implying lithospheric thinning. However, the volcanism occurred during the generalized Cenozoic NW−SE-oriented compressive tectonic regime. On the other hand, on the basis of evidence for its deep-seated origin, it has been linked to the existence of a baby-plume detached from an active megaplume below the Canary-Azores Islands and the western Mediterranean. In order to understand better the aforementioned geodynamic scenarios for the origin of the CVP, we address here the study of the lithosphere in the CVP and its vicinity by means of gravity analysis and 2+1/2D modeling. Gravity modeling results do not support the rifting model adopted for the intraplate volcanism occurred in the CVP because the crust shows a quasi-constant thickness. Density models suggest the existence of a sub-crustal, anomalous low-density block that could be underplated magmatic material at the base of the crust, suggesting that only a minor part of it intruded up into the crust and erupted. The localized magmatism of the CVP can be related to the combination of two factors: active, the gentle folding of the Iberian lithosphere and associated uplifting of the Variscan basement due to the NW-directed transmission of compressive stresses in the upper plate yielded by the subduction/collision in the south Iberian margin. The formation of the lithospheric folding in the Calatrava region results in a decrease of the pressure beneath the swell of the antiform that is likely to bring about basaltic magmatism below the swell; and one passive, the existence of a Variscan right-lateral shear band, which yields a weakened crust that facilitates the ascent of the magmatic materials. The relatively small volume, but large extension, of the volcanic outcrops could be associated with the preferential ascent of the magmas along the weakened crust of this NW−SE-trending Variscan shear band.

Resumen (otros idiomas)

El origen del volcanismo intraplaca en la Provincia Volcánica de Calatrava (CVP) es controvertido. En base a su signatura geoquímica se ha atribuido a la formación de un rift “abortado”, implicando un adelgazamiento litosférico. Sin embargo, el volcanismo se desarrolló durante un régimen tectónico compresivo orientado NW-SE que fue generalizado en la región de Calatrava durante el Cenozoico. Por otro lado, en base a las evidencias de su origen profundo, se le ha relacionado con la existencia de una mini-pluma desconectada de una mega-pluma activa debajo de los archipiélagos de Canarias y Azores, y en el Mediterráneo occidental. Con el propósito de contribuir a la discriminación entre los escenarios geodinámicos mencionados para el origen del volcanismo se ha abordado aquí el estudio de la litosfera en la CVP y en las zonas próximas mediante el análisis gravimétrico y la modelación 2+1/2D. Los modelos gravimétricos no apoyan el modelo de rifting adoptado para el volcanismo intraplaca ocurrido en la CVP porque el espesor de la corteza es cuasi-constante. Los modelos suguieren la existencia de un cuerpo anómalo sub-cortical de baja densidad que podría ser material magmático acrecionado y almacenado en la base de la corteza indicando que sólo una parte menor habría intruido en la corteza y producido erupciones. El volcanismo localizado de la CVP se puede relacionar con la combinación de dos factores: a) Un factor activo correspondiente a un amplio plegamiento de la litosfera (corteza) Ibérica y el consiguiente levantamiento asociado del basamento varisco debido a la transmisión hacia el NW de los esfuerzos compresivos en la placa superior de la subducción/colisión miocena en el margen meridional Ibérico. La formación del anticlinal a escala cortical en la región de Calatrava ha producido la disminución de la presión en el intrados del anticlinal y ha originado probablemente el magmatismo basáltico; b) Un factor pasivo correspondiente a la existencia de una banda de cizalla con dirección próxima a NW-SE, heredada de la deformación varisca, que localiza una zona de debilidad cortical favorecedora del ascenso del magmatismo.

Item Type:Article
Uncontrolled Keywords:Calatrava, Intraplate volcanism, Gravity modeling, Lithosphere structure, Upward continuation
Palabras clave (otros idiomas):Calatrava, Volcanismo intraplaca, Modelación gravimétrica, Estructura litosférica, Prolongación ascendente
Subjects:Sciences > Geology > Geodynamics
ID Code:33155
Deposited On:16 Sep 2015 14:28
Last Modified:16 Sep 2015 14:53

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