Control of forearc density structure on megathrust shear strength along the Chilean subduction zone Andrés Tassara (2010)

Introducción

Objetivos Ofrecer una hipótesis alternativa: “Las variaciones laterales en el esfuerzo de cizalle son, al menos parcialmente debido a cambios espaciales del stress vertical sobre la falla megathrust (no sólo a las variaciones laterales de la fricción), controlado por la estructura de densidades del antearco suprayacente”

Ambiente geotectónico del margen chileno

 NEIC ( ; Mw 4-8) y EVC ( ; Mw )  Segmentos sísmicos frente a los Andes Central concentran la mayor parte de la sismicidad debajo del antearco chileno.  La mayoría de la sismicidad registrada bajo el antearco de los Andes Sur está concentrada en la Península de Arauco (37° - 38° S)

Método  Distribución espacial del stress vertical usando el modelo de densidad del margen Andino (T06, Tassara et al. 2006)  La geometría de la Discontinuidad Intracortical (ICD) es un proxy de primer orden para la distribución heterogénea de las masas dentro de la corteza continental Andina.  La Anomalía de Stress Vertical (VSA) puede ser vista como una sobrecarga litostática, debida exclusivamente a la estructura interna de densidades de la corteza continental.

Positivo/Negativo VSA Somero/profundo ICD Altos/Bajos gravimétricos Máfica/Félsica corteza continental principalmente Positivo/Negativo VSA Somero/profundo ICD Altos/Bajos gravimétricos Máfica/Félsica corteza continental principalmente

Resultados

 La máxima incertidumbre de VSA es del orden de 10 MPa.  Rango de VSA: MPa.  Casos especiales: - Costa de Iquique, Antofagasta y Norte de Copiapó. - Valparaíso - Península de Arauco

 Comparación grilla continua y discreta. Andes Central (azul)  En general, VSA>0  Peak: MPa.  VSA negativos (offshore) Andes Sur (rojo)  VSA principalmente positivos (offshore)  Peak: Mpa.

 Variaciones laterales de VSA relacionadas espacialmente con cambios en la geología superficial. Ej.: Andes Central Arco volcánico La Negra Andes Sur  Análisis de modelos sísmicos de velocidad (costa afuera) Alta/baja Vp -- Máfica/Félsica -- Positivos/Negativos VSA

 La gran mayoría de los terremotos chilenos “nuclearon” en áreas donde el VSA es positivo.  Epicentros localizados principalmente a lo largo del antearco de Andes Central

 Variaciones laterales y su control sobre el comportamiento sismogénico, por lo tanto, de la distribución del esfuerzo de cizalle.  VSA está correlacionado con el % de terremotos y la máxima magnitud a niveles estadísticos significativos.

Discusión  No existe necesariamente una correlación entre grandes desplazamientos cosísmicos y altos niveles de esfuerzos de cizalle (1960 Valdivia) a diferencia de lo establecido por trabajos anteriores. (Wells et al, 2003; Llenos and McGuire, 2007; Song and Simons,2003)  Posible causa: Debilidad de la falla bajo el antearco de Andes Sur (Valdivia 1960): Canal de subducción húmedo y ligera columna antearco.

 ¿ Contradicción? Incorrecta equivalencia entre aspereza y área completa de deslizamiento. Valdivia 1960  Áreas de grandes desplazamientos cosísmicos se relacionan con bajas anomalías gravimétricas simplemente porque el antearco está formado por rocas de baja densidad (no por mayor acoplamiento, generado por una mayor fricción) Bajos stresses verticales Fácil propagación de la ruptura Antofagasta 1995  Momento sísmico liberado, asperezas altos gravimétricos! Valdivia 1960  Áreas de grandes desplazamientos cosísmicos se relacionan con bajas anomalías gravimétricas simplemente porque el antearco está formado por rocas de baja densidad (no por mayor acoplamiento, generado por una mayor fricción) Bajos stresses verticales Fácil propagación de la ruptura Antofagasta 1995  Momento sísmico liberado, asperezas altos gravimétricos!

  Esfuerzo de cizalle a lo largo de la falla está controlado por la estructura a largo plazo del antearco.  Zonas de alto VSA Mayor acoplamiento Mayores eventos sísmicos  Otras zonas de VSA alto: barreras para la propagación; antearcos de baja densidad la propician y pueden absorber altos desplazamientos cosísmicos.  Esfuerzo de cizalle a lo largo de la falla está controlado por la estructura a largo plazo del antearco.  Zonas de alto VSA Mayor acoplamiento Mayores eventos sísmicos  Otras zonas de VSA alto: barreras para la propagación; antearcos de baja densidad la propician y pueden absorber altos desplazamientos cosísmicos.  La vieja estructura geológica del antearco: Factor fundamental sobre tectónica del margen y elevación de la Cordillera. Topografía VSA Espesor cortical Ej.: Andes Sur. (Compensación/debilidad del antearco)  La vieja estructura geológica del antearco: Factor fundamental sobre tectónica del margen y elevación de la Cordillera. Topografía VSA Espesor cortical Ej.: Andes Sur. (Compensación/debilidad del antearco)

Conclusiones  Control significativo de la estructura de densidad de la zona de antearco (geológicamente dominada) sobre la magnitud y la distribución del esfuerzo de cizalle sobre la falla megathrust.  El momento sísmico liberado está correlacionado con bajos esfuerzos de cizalle.  La estructura de densidades del antearco también rige el acoplamiento mecánico de largo plazo entre las placas convergentes y junto a las fuerzas tectónicas y la reología de la región de tras-arco prescribe la posible estructura orogénica.

Gracias por la atención… ¿Preguntas?