Igneous Rock Associations 13. Focusing on the Central American Subduction Zone

Central America has recently been an important focus area for investigations into the complex processes occurring in subduction zones. Here we review some of the new findings concerning subduction input, magma production and evolution, and resultant volcanic output. In the Nicaraguan portion of the subduction zone, subduction input is unusually wet, likely caused by extensive serpentinization of the mantle portion of the incoming plate associated with bending-related faulting seaward of the Middle America trench. The atypical influx of water into the Nicaraguan section of the subduction zone ultimately leads to a regional maximum in the degree of mantle melting. In central Costa Rica, subduction input is also unusual in that it includes oceanic crust flavored by the Galapagos plume. Both of these exotic subduction inputs are recognizable in the compositions of magmas erupted along the volcanic front. In addition, Nicaraguan magmas bear a strong chemical imprint from subducting hemipelagic sediments. The high-field-strength-element depletions of magmas from El Salvador through Costa Rica are related to local variations in the depth to the subducting Cocos plate, and, therefore, to segmentation of the volcanic front. Minor phases, probably amphibole or rutile, control these variable depletions. Silicic magmas erupted along the volcanic front exhibit the same along-arc geochemical variations as their mafic brethren. This and their mantle-like radiogenic isotopic compositions suggest the production of juvenile continental crust all along the Central American subduction zone. Punctuated times of enhanced magmatic input from the mantle may aid in crustal development.SOMMAIREL’Amerique centrale a recemment ete le lieu de recherches sur les processus complexes se produisant dans les zones de subduction. Ici nous passons en revue certaines decouvertes sur nature des intrants de subduction, la production et l’evolution des magmas, ainsi que les extrants volcaniques resultants. Dans le segment nicaraguayen de la zone de subduction, les intrants de subduction sont exceptionnellement humides, probablement a cause de la serpentinisation generalisee de la portion mantelique de la plaque en subduction, fissuree par flexure dans partie marine de la fosse oceanique de l’Amerique centrale. L'afflux atypique en eau dans le segment nicaraguayen de la zone de subduction induit ultimement un maximum regional de la proportion de fusion du manteau. Dans la portion centrale du Costa Rica l’intrant de subduction est lui aussi atypique en ce qu’il comprend une croute oceanique teintee par le panache des Galapagos. Ces deux intrants de subduction atypiques sont repercutes dans la composition des magmas ejectes le long du front volcanique. En outre, les magmas nicaraguayens affichent une forte empreinte chimique heritee des sediments hemipelagiques en subduction. Les appauvrissements en elements a fortes liaisons atomiques des magmas, du El Salvador jusqu’au Costa Rica, sont lies a des variations localisees de la profondeur de la plaque en subduction de Cocos, et donc, a la segmentation du front volcanique. Des phases mineures, probablement amphibole et rutile, determinent ces appauvrissements variables. Les magmas siliceux ejectes le long du meme front volcanique montrent les memes variations geochimiques le long de l’arc que leur contrepartie mafique. De plus, les compositions radiogeniques de leurs contreparties manteliques evoquent la production d’une croute continentale juvenile le long de la zone de subduction de l’Amerique centrale. Des episodes d’accroissements ponctuels des intrants magmatiques du manteau peuvent contribuer au developpement d’une croute.