ABSTRACT
Las zonas de subducción presentan procesos fuertemente acoplados y de múltiples escalas, en los que la estructura térmica, la reología, el calentamiento por fricción y la deshidratación metamórfica controlan conjuntamente los fenómenos sísmicos y magmáticos. En esta charla presentaré dos estudios termomecánicos 3D relacionados, realizados en el sur de Chile, utilizando una versión mejorada del marco Stag3D con fuentes de calor que incluyen disipación viscosa, compresión adiabática, calor radiogénico y calentamiento por cizalla, y con deshidratación estimada a partir de equilibrios de fases específicos por capas.
(1) Megafalla del sur de Chile (Maule 2010; Valdivia 1960)
Construimos un modelo 3D calibrado con flujo de calor que abarca las zonas de ruptura de los terremotos de Maule 2010 (Mw 8.8) y Valdivia 1960 (Mw 9.5), así como la Zona Volcánica del Sur. La solución que mejor encaja apunta a una megafalla muy débil (coeficiente de fricción efectivo reducido) y sin una cuña rígida del manto. Estimamos las temperaturas límite de ruptura a lo largo de la interfaz de placas y destacamos por qué el límite en profundidad del evento de Valdivia de 1960 es sistemáticamente más caliente, en consonancia con su ruptura más profunda y con el efecto térmico de una losa entrante más joven. A continuación mostramos que los máximos en los gradientes de deshidratación a lo largo del buzamiento —más reveladores que el contenido absoluto de agua— se agrupan bajo el arco volcánico, lo que respalda una liberación de fluidos concentrada que favorece la fusión en la cuña del manto y el volcanismo.
(2) Triple Unión de Chile (CTJ): ventana de losa, tremores y volcanes
Nos trasladamos después a la CTJ, donde la subducción de la dorsal genera una ventana de losa y fuertes contrastes térmicos a lo largo del rumbo entre las losas de Nazca y Antártica. Utilizando restricciones basadas en la profundidad del punto de Curie (isoterma de ∼550 °C) y pruebas de sensibilidad sobre la migración de la dorsal, el calentamiento por cizalla y la rigidez de la cuña del manto, reproducimos la huella térmica de la ventana de losa y mostramos que la superficie de la losa Antártica es más caliente que la de Nazca a igual profundidad. Los gradientes de deshidratación siguen siendo un posible predictor de primer orden del volcanismo bajo la cadena, mientras que la distribución observada de tremores no puede explicarse únicamente por la deshidratación, lo que apunta a controles adicionales como las vías de transporte de fluidos y/o las condiciones de esfuerzo.
En conjunto, estos dos casos ilustran cómo un enfoque termomecánico 3D unificado puede conectar los límites de ruptura en la interfaz, la liberación de volátiles y la dinámica de la ventana de losa, proporcionando vínculos físicamente fundamentados entre los procesos profundos y los patrones sísmicos y volcánicos observables.
SPEAKER
Shoichi Yoshioka es profesor de Geofísica de la Tierra Sólida en la Universidad de Kobe (Research Center for Urban Safety and Security; Graduate School of Science), Japón. Su investigación se centra principalmente en la física de las zonas de subducción, con especial atención a cómo la estructura térmica tridimensional y la deshidratación metamórfica —cuantificada mediante diagramas de fases específicos por capas— controlan la distribución espacial y las características de los terremotos interplaca y del volcanismo de arco.
Mediante modelos numéricos termomecánicos 3D, investiga la evolución de la temperatura, la reología y la liberación de fluidos dentro de las losas en subducción y en la cuña del manto, y analiza cómo estos procesos regulan los límites de ruptura de las megafallas, las rutas de los fluidos y la localización del arco volcánico. Un aspecto clave de su trabajo es la identificación de gradientes de deshidratación a lo largo del buzamiento como indicadores físicamente significativos que conectan los procesos de la losa con los patrones sísmicos y volcánicos observables. Paralelamente, el Prof. Yoshioka también realiza análisis de inversión basados en GNSS para estimar la distribución espacio-temporal del deslizamiento asociado a eventos de deslizamiento lento de larga duración (SSEs) y a variaciones en el acoplamiento interplaca. Estas restricciones geodésicas complementan sus estudios termomecánicos al aportar una visión independiente, basada en observaciones, del comportamiento del deslizamiento en la falla a escalas de meses a años.
Mediante la integración de modelización térmica, cálculos de equilibrio de fases y técnicas de inversión geodésica, su investigación aspira a establecer un marco coherente y basado en la física para comprender la dinámica de las zonas de subducción y sus implicaciones para los riesgos sísmicos y volcánicos.