ABSTRACT
Les zones de subducció presenten processos fortament acoblats i multiescalars, en què l’estructura tèrmica, la reologia, l’escalfament per fricció i la deshidratació metamòrfica controlen conjuntament els fenòmens sísmics i magmàtics. En aquesta xerrada presentaré dos estudis termomecànics 3D relacionats, realitzats al sud de Xile, utilitzant una versió millorada del marc Stag3D amb fonts de calor que inclouen dissipació viscosa, compressió adiabàtica, calor radiogènic i escalfament per cisalla, i amb la deshidratació estimada a partir d’equilibris de fases específics per capes.
(1) Megafalla del sud de Xile (Maule 2010; Valdivia 1960)
Construïm un model 3D calibrat amb flux de calor que abasta les zones de ruptura dels terratrèmols de Maule 2010 (Mw 8.8) i Valdivia 1960 (Mw 9.5), així com la Zona Volcànica del Sud. La solució que millor s’ajusta apunta a una megafalla molt feble (coeficient de fricció efectiu baix) i sense una falca rígida del mantell. Estimem les temperatures límit de ruptura al llarg de la interfície de plaques i destaquem per què el límit en profunditat de l’esdeveniment de Valdivia de 1960 és sistemàticament més calent, en coherència amb la seva ruptura més profunda i amb l’efecte tèrmic d’una llosa entrant més jove. Tot seguit mostrem que els màxims en els gradients de deshidratació al llarg del busament —més indicatius que el contingut absolut d’aigua— es concentren sota l’arc volcànic, fet que dona suport a una alliberació de fluids focalitzada que afavoreix la fusió a la falca del mantell i el volcanisme.
(2) Triple Unió de Xile (CTJ): finestra de llosa, tremolors i volcans
A continuació ens desplacem a la CTJ, on la subducció de la dorsal genera una finestra de llosa i forts contrastos tèrmics al llarg de l’eix entre les llosses de Nazca i l’Antàrtida. Utilitzant restriccions basades en la profunditat del punt de Curie (isoterma d’uns 550 °C) i proves de sensibilitat sobre la migració de la dorsal, l’escalfament per cisalla i la rigidesa de la falca del mantell, reproduïm la petjada tèrmica de la finestra de llosa i mostrem que la superfície de la llosa Antàrtica és més calenta que la de Nazca a la mateixa profunditat. Els gradients de deshidratació continuen essent un possible predictor de primer ordre del volcanisme sota la cadena, mentre que la distribució observada de tremolors no es pot explicar només per la deshidratació, cosa que apunta a controls addicionals com ara les vies de transport de fluids i/o les condicions d’esforç.
En conjunt, aquests dos casos il·lustren com un enfocament termomecànic 3D unificat pot connectar els límits de ruptura a la interfície, l’alliberament de volàtils i la dinàmica de la finestra de llosa, proporcionant vincles físicament fonamentats entre els processos profunds i els patrons sísmics i volcànics observables.
SPEAKER
Shoichi Yoshioka és professor de Geofísica de la Terra Sòlida a la Universitat de Kobe (Research Center for Urban Safety and Security; Graduate School of Science), al Japó. La seva recerca se centra principalment en la física de les zones de subducció, amb especial èmfasi en com l’estructura tèrmica tridimensional i la deshidratació metamòrfica —quantificada mitjançant diagrames de fases específics per capes— controlen la distribució espacial i les característiques dels terratrèmols interplaca i del volcanisme d’arc.
Mitjançant models numèrics termomecànics 3D, investiga l’evolució de la temperatura, la reologia i l’alliberament de fluids dins de les llosses en subducció i a la falca del mantell, i analitza com aquests processos regulen els límits de ruptura de les megafalles, les rutes dels fluids i la localització de l’arc volcànic. Un aspecte clau del seu treball és la identificació de gradients de deshidratació al llarg del busament com a indicadors físicament significatius que connecten els processos de la llosa amb els patrons sísmics i volcànics observables. Paral·lelament, el Prof. Yoshioka també duu a terme anàlisis d’inversió basades en GNSS per estimar la distribució espaciotemporal del lliscament associat a esdeveniments de lliscament lent de llarga durada (SSEs) i a variacions en l’acoblament interplaca. Aquestes restriccions geodèsiques complementen els seus estudis termomecànics aportant una visió independent, basada en observacions, del comportament del lliscament a l’escala de mesos a anys.
Mitjançant la integració de la modelització tèrmica, els càlculs d’equilibri de fases i les tècniques d’inversió geodèsica, la seva recerca aspira a establir un marc coherent i basat en la física per comprendre la dinàmica de les zones de subducció i les seves implicacions per als riscos sísmics i volcànics.