Defesa de Tese de Doutorado
Estudante: Jamison Faustino Gomes de Assunção
Programa: Geofísica
Título: “Análise de Sensibilidade da Velocidade de Convergência Litosférica em Simulações Numéricas de Subducção Autossustentada do Tipo Andino”
Orientador: Prof. Dr. Victor Sacek - IAG/USP
Comissão Julgadora:
- Prof. Dr. Victor Sacek – Presidente e Orientador
- Prof. Dr. Claudio Alejandro Salazar Mora - IGc/USP
- Dr. Andrea Piccolo - University of Leeds
- Dr. Nicolas Riel - Johannes Gutenberg-Universität Mainz
- Dr. Rafael Monteiro da Silva - IAG/USP (Pós-Doc)
Resumo:
Em um sistema de subducção do tipo Andino, onde uma litosfera oceânica mergulha sob uma litosfera continental, a velocidade de convergência é predominantemente governada pelas forças de empurrão da dorsal (ridge push) e pela força gravitacional exercida pela alta densidade da placa oceânica em subducção (slab pull ). No entanto, modelos numéricos demonstraram que o padrão de subducção é significativamente sensı́vel à geometria e à reologia do manto. Esta tese tem como objetivo estudar como a dinâmica da subducção é afetada por mudanças tanto na geometria quanto na reologia, além de explorar uma abordagem para simular a subducção incorporando uma zona efetiva de fusão parcial (PMZ). Para isso, o código numérico de diferenças finitas LaMEM foi utilizado, que permite a simulação da evolução termo-mecânica da crosta e do manto na escala de tempo geológica. Vários conjuntos de simulações com diferentes extensões da placa oceânica na superfı́cie (OPLS ) foram realizados, variando de 1000 a 5000 km. O padrão geral da subducção mostrou uma aceleração relativamente rápida da placa em subdução, seguida por uma desaceleração de aproximadamente a mesma duração até que a placa atingisse o manto inferior. Em seguida, ocorreu uma fase estável, com variação mı́nima na velocidade de convergência entre a litosfera descendente e a litosfera continental sobrejacente. Uma relação linear entre a OPLS e a velocidade média de convergência foi encontrada após as placas atingirem a descontinuidade de 660 km. A velocidade média de convergência diminuiu a uma taxa de aproximadamente 1.3 cm/ano para cada 1000 km adicionais de OPLS. Além disso, foi observado que as velocidades de convergência permaneceram consistentemente estáveis ao longo do tempo, o que dá suporte à hipótese de taxas de convergência constantes por dezenas de milhões de anos. A sensibilidade da velocidade média de convergência a variações na viscosidade do manto inferior também foi testada e encontrou-seque a redução da viscosidade de 1.5 × 10^22 para 0.5 × 10^22 Pa·s aumentou a velocidade de convergência da placa em subducção—após atingir a descontinuidade de 660 km—em até um fator de três, dificultando a estabilidade da convergência. O efeito de uma PMZ na velocidade de convergência e na cinemática da subducção também foi testado. Os resultados indicaram que a introdução de uma PMZ, modelada por meio da escalonagem da reologia astenosférica, não altera significativamente a estabilidade da velocidade de convergência nem afeta a cinemática. Em vez disso, a PMZ essencialmente simula o comportamento de um cenário com uma placa oceânica menor. Por fim, as simulações reproduziram um sistema de subducção do tipo Andino, capturando o inı́cio do soerguimento de uma cordilheira com aproximadamente 3 km de altitude, a subsidência regional no interior do continente e a amplitude das dorsais mesooceânicas, de forma consistente com os padrões de elevação observados nas regiões de subducção normal e com flat-slab.
Palavras-chave: subducção, modelo numérico, método de diferenças finitas, subducção do tipo Andino, zona de baixa viscosidade.