Modelo flexural de la placa subductante

Abstract

El presente trabajo tiene como objetivo estudiar y comparar distintos modelos de la flexión de la litósfera oceánica en un ambiente de subducción o margen convergente. Dichos modelos provienen del estudio de la elasticidad para el equilibrio de placas y/o barras delgadas. Además se han incorporado las fuerzas involucradas como el \emph{Slab-pull} y \emph{Ridge-push}, siendo estas las más dominantes en un proceso de subducción. En segunda instancia se modeló el contacto entre dicha placa y la litósfera continental, al introducir una restricción al problema, que es que la litósfera oceánica no se traslape con otra función que se encarga de simular el continente. Este problema es matemáticamente conocido como el problema del obstáculo.\\ Inicialmente se exploran los modelos unidimensionales clásicos encontrados en la literatura, para variar de ellos las condiciones de borde usadas proponiendo a partir de esto un modelo para las fuerzas involucradas. Al hacer esto y comparar la flexión con perfiles batimétricos se pueden analizar los modelos y su analizar su alcance para describir observaciones relevantes en un ambiente de subducción, además de inferir valores para los parámetros utilizados. Esto es comparado con trabajos similares dentro del estudio flexural de la litósfera oceánica.\\ Por otro lado, la investigación hecha con el obstáculo genera soluciones interesantes desde el punto de vista tectónico, entregando estas un conjunto de máximos y mínimos en los esfuerzos, interpretados estos cómo zonas donde la placa está propensa a fracturamiento. El modelar mecánicamente la zona interplaca es nuevo y abre la puerta a nuevos modelos que puedan dar cuenta de la fenomenología esperada. Además, como variante se ha hecho esta modelación usando fuerzas de contacto, incorporando así una interacción proveniente del estudio de la elasticidad, hecho por primera vez por Hertz en 1882. La modelación 2D de este problema es hecha usando el método de elementos finitos, siendo este método capaz de, a partir de la formulación variacional del problema, entregar la solución. Este resultado no muestra demasiada variación con los resultados obtenidos de modelos de obstáculo 1D, pero muestra mayor versatibilidad a la hora de escoger distintos dominios y condiciones de borde.\\ Cómo resultado de este trabajo se llega a que los distintos modelos 1D pueden modelar no de manera única la flexión de la litósfera oceánica con un error de las decenas de metros. Se propone una solución mixta donde es permitida la reducción de la rigidez en la cercanía de la fosa y además la incorporación de fuerzas oblícuas para modelar el \emph{Slab-pull}, permitiendo así que los esfuerzos no se sobrevaloren y no perder la dinámica de la interacción.