Dynamics of subducting slabs and origin of deep-focus earthquakes
Project goals
Earthquakes occur mainly in subduction zones. While the mechanism of shallow earthquakes (up to 70 km) is identified as frictional faulting at the contact of subducting and overriding plates, the origin of deep-focus earthquakes (300 - 600 km) remains enigmatic. The frictional faulting is impossible at such depths, and therefore alternative mechanisms have been proposed - dehydration embrittlement, adiabatic shear instability or faulting induced by phase transformations in the subducting slab. While earthquakes occur on very short time scales, they reflect thermal conditions and stress state attained in the subducted slab during its evolution. Here we propose a unique combination of geodynamic and seismological modeling that will bring a deeper insight into this problem. By inverting seismic data we will construct dynamic source models of deep earthquakes in the Nazca plate, obtaining major rupture parameters including rupture velocity and radiation efficiency. Geodynamic models of the long-term tectonic evolution of this subduction will provide the temperature, stress, and water content of the slab. By comparing these outputs we will discriminate between possible physical mechanisms of deep earthquakes.
Keywords
Lithosphere subductionDeep earthquakesGeodynamic modelingDynamic earthquake models
Public support
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
Programme
—
Call for proposals
SMSM2022LU001
Main participants
Univerzita Karlova / Matematicko-fyzikální fakulta
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
MSMT-1942/2023-2
Alternative language
Project name in Czech
Dynamika subdukčních desek a původ zemětřesení s hlubokým ohniskem
Annotation in Czech
Většina zemětřesení na Zemi vzniká v subdukčních zónách. Zatímco původ mělkých zemětřesení (hloubky do 70 km) je poměrně dobře znám – vznikají při křehkém porušení na zlomových plochách v oblastech kontaktu litosférických desek – původ hlubokých zemětřesení (300 - 600 km) stále není plně vysvětlen. V teplotních a tlakových podmínkách v těchto hloubkách je již křehké porušení vyloučené, a bylo proto navrženo několik alternativních možných mechanismů – procesy spojené s dehydratací materiálu, termálně indukovaná smyková nestabilita nebo porušení díky fázovým přeměnám v materiálu pláště. Každý z těchto mechanismů vede na zemětřesení s jinými charakteristikami ovlivňujícími vyzařování seismických vln (rychlost šíření trhliny, pokles napětí či radiační účinnost). Zemětřesení se odehrávají na velmi krátkých časových škálách, odrážejí ale tepelné podmínky a stav napětí dosažený v subdukované desce během jejího miliony let trvajícího geologického vývoje. V tomto projektu navrhujeme unikátní kombinaci geodynamického a seismologického modelování, které osvětlí původ hlubokých zemětřesení. Inverzí seismických dat vytvoříme dynamické modely zdroje hlubokých zemětřesení v desce Nazca a získáme hlavní parametry trhliny včetně rychlosti šíření a radiační účinnosti. Z geodynamických modelů dlouhodobého vývoje této subdukce zjistíme teplotu, napětí a obsah vody v desce. Porovnání těchto výstupů nám umožní určit fyzikální mechanismus vzniku hlubokých zemětřesení.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Mar 1, 2023
Realization period - end
Jun 30, 2026
Project status
B - Running multi-year project
Latest support payment
Feb 7, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-MSM-LU-R
Data delivery date
Feb 20, 2025
Finance
Total approved costs
6,131 thou. CZK
Public financial support
6,131 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
6 131 CZK thou.
Public support
6 131 CZK thou.
100%
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
OECD FORD
Geology
Solution period
01. 03. 2023 - 30. 06. 2026