Rift zone reorganization through flank instability in ocean island volcanoes: an example from Tenerife, Canary Islands

Abstract

The relationship between rift zones and flank instability in ocean island volcanoes is often inferred but rarely documented. Our field data, aerial image analysis, and 40 Ar/ 39 Ar chronology from Anaga basaltic shield volcano on Tenerife, Canary Islands, support a rift zoneflank instability relationship. A single rift zone dominated the early stage of the Anaga edifice (~6-4.5 Ma). Destabilization of the northern sector led to partial seaward collapse at about~4.5 Ma, resulting in a giant landslide. The remnant highly fractured northern flank is part of the destabilized sector. A curved rift zone developed within and around this unstable sector between 4.5 and 3.5 Ma. Induced by the dilatation of the curved rift, a further rift-arm developed to the south, generating a threearmed rift system. This evolutionary sequence is supported by elastic dislocation models that illustrate how a curved rift zone accelerates flank instability on one side of a rift, and facilitates dike intrusions on the opposite side. Our study demonstrates a feedback relationship between flank instability and intrusive development, a scenario probably common in ocean island volcanoes. We therefore propose that ocean island rift zones represent geologically unsteady structures that migrate and reorganize in response to volcano flank instability.

La dorsal NE de Tenerife: hacia un modelo del origen y evolución de los rifts de islas oceánicas

“…ED, esfuerzos distensivos. mientos -por ejemplo los descritos en Teno (Walter & Schmincke, 2002), y Anaga (Walter et al, 2005). Sin embargo, estos edificios volcánicos se asientan ya sobre una fractura previa (la fractura primordial), que favorecería inicialmente la captura de diques y la concentración de centros eruptivos necesarias para alcanzar el nivel de inestabilidad y la aparición de los esfuerzos gravitatorios que permiten continuar el proceso.…”

“…El caso de Taganana ilustra esta suposición, ya que las formaciones de relleno de la cuenca de colapso han sido casi totalmente desmanteladas por la erosión, pero permanecen intrusiones (diques y domos) fonolíticos en el interior de la cuenca de colapso de Taganana, además de coladas de la misma naturaleza en inversión de relieve en los flancos del escudo de Anaga (Fúster et al, 1968;Carracedo, 1975). En este caso serían estos restos félsicos, que con toda probabilidad corresponden a un volcanismo diferenciado extenso, el marcador del colapso lateral de Taganana (Walter et al, 2005).…”

“…Aunque estudiados inicialmente en las Islas Hawaii (Walker, 1986(Walker, , 1987(Walker, , 1992Dieterich, 1988;Swanson et al, 1976), buena parte de los avances en el conocimiento de su génesis y estructura se han logrado a través de su estudio en las Islas Canarias (Carracedo, 1975(Carracedo, , 1994(Carracedo, , 1999Carracedo et al, 1992Carracedo et al, , 1998Carracedo et al, , 2001Carracedo et al, , 2007Walter & Schmincke, 2002;Walter & Troll, 2003;Walter et al, 2005). Comparados con los de las Islas Hawaii, los rifts de las Canarias son considerablemente más persistentes, ejercen un mayor control general en la construcción de las islas y son elementos más conspicuos en el relieve.…”

“…Éstos han de propagarse en una dirección preferente, paralela al rift, dando lugar a un sistema autosostenido al progresar el rift y su propia inestabilidad gravitatoria. Esta idea se fundamenta en experimentos con modelos de análogos en gelatina (Fiske & Jackson, 1972;Walter & Troll, 2003;Walter et al, 2005Walter et al, , 2006. No explican, sin embargo, cómo el volcán adquiere la configuración alargada de las zonas de rift y llega a alcanzar los niveles críticos de inestabilidad necesarios para iniciar y mantener el mecanismo de concentración de diques y la persistencia observada en estas estructuras volcánicas.…”

Orientation of the Eruption Fissures Controlled by a Shallow Magma Chamber in Miyakejima

“…However, the distribution of dikes and eruption fissures in volcanoes display radial, circumferential, and curvature patterns reflecting the local stress in the volcanic edifice (e.g., Chadwick and Howard, 1991). Local disturbances in the stress field of a volcano are caused by the prominent topography of a volcanic edifice (e.g., Tibaldi et al, 2014), flank instability (e.g., Walter et al, 2005), unloading by collapse (Corbi et al, 2015), active faults near the volcanic system (e.g., Seebeck and Nicol, 2009), mechanical heterogeneity in the volcanic edifice and basement (e.g., Letourneur et al, 2008), and the magmatic activity within the volcano (e.g., Chadwick and Dieterich, 1995;Takada, 1997). Recent observations of the dike intrusion events reveal that the stress field in the host rock is affected by the emplacement of intrusions, and consequently feedbacks to the growth of the next dikes (e.g., Bagnardi et al, 2013;Falsaperla and Neri, 2015).…”