Project

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The influence of subduction zone concavity on coastal uplift, erosion and seismicity

Applicant Madella Andrea
Number 178460
Funding scheme Early Postdoc.Mobility
Research institution Institut für Geologie und Geodynamik Eberhard-Karls-Universität
Institution of higher education Institution abroad - IACH
Main discipline Geology
Start/End 01.01.2018 - 30.06.2019
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All Disciplines (2)

Discipline
Geology
Other disciplines of Earth Sciences

Keywords (4)

landscape evolution; Seaward-concave margins; Subduction zone seismicity; coastal uplift

Lay Summary (Italian)

Lead
Titolo del progetto: L’influenza della concavità delle zone di subduzione sulla sismicità, il sollevamento costiero e l’erosioneIn sintesi: Le zone di subduzione sono aree della Terra dove due placche tettoniche convergono, forzando la più densa a piegarsi e scorrere sotto l’altra. Queste zone sono di particolare interesse per via di sismicità, vulcanismo e orogenesi loro associate. Un margine di subduzione può essere più o meno curvo, ma raramente concavo verso la placca oceanica. Qui, non è chiaro come tale geometria si formi né se tale geometria di subduzione è in grado di condizionare la topografia, l’erosione e la sismicità del margine continentale. Nel corso del mio progetto compirò analisi geomorfologiche e tettoniche di diversi orogeni adiacenti a zone di subduzione concave, individuando i fattori che esse hanno in comune e chiarendo come la loro geometria influenza l’andamento dei relativi processi endogeni (terremoti) ed esogeni (clima ed erosione).
Lay summary

Soggetto e obiettivo

In questo progetto studierò le zone di subduzione situate nelle Ande centrali, in Giappone, al confine occidentale fra Stati Uniti e Canada, in Alaska e nelle Isole Salomone. Nel punto di massima concavità di questi margini, simulazioni numeriche predicono la presenza di un’area ad alta elevazione ed erosione, sebbene in natura si osservi subsidenza e sedimentazione. L'obiettivo del progetto è quello di risolvere questa controversia scientifica: la discrepanza fra le simulazioni numeriche e le osservazioni naturali.

Contesto socio-scientifico

La studio quantitativo dei processi di subduzione è di fondamentale importanza per capirne i parametri fondamentali e meccanismi geofisici che regolano lo sviluppo a lungo termine del territorio adiacente ad esse, e interessano le popolazioni che lo abitano. Questo studio fornirà una nuova prospettiva, determinando se e come una geometria tettonica a concavità verso l’oceano possa influenzare l’andamento dei processi erosivi di superficie, la sismicità dell’interfaccia di subduzione, la distribuzione del sollevamento costiero. Inoltre, si tratta del primo progetto in cui tale problematica viene finora affontata.

Parole chiave

Zone di subduzione, sismicità, sollevamento costiero, erosione fluviale, sviluppo a lungo termine della superficie terrestre.

Direct link to Lay Summary Last update: 14.12.2017

Responsible applicant and co-applicants

Publications

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
DRT 2019 - Deformation Mechanisms, Rheology and Tectonics Talk given at a conference Linking along-strike variations of taper angles to the distribution of background seismicity in curved subduction margins 11.06.2019 University of Tübingen, Germany Madella Andrea;
European Geosciences Meeting 2019 Poster Permanent deformation in seaward-concave forearcs: insights from Coulomb-wedge theory and forearc seismicity 07.04.2019 Vienna International Center, Austria Madella Andrea;
Swiss Geosciences Meeting 2018 Poster Understanding seaward-concave subduction zones: insights from critical taper theory and forearc seismicity 30.11.2018 University of Bern, Switzerland Madella Andrea;


Abstract

Model-based studies predict that subduction processes along seaward-concave coastal margins are expected to force the overriding plate to uplift. However, this is not consistent with own field-based investigations from the concave coastal margin of northernmost Chile and southernmost Peru, where no uplift over several million years has been documented. Here, I will expand these preliminary observations and focus at a larger scale on seaward-concave plate boundaries, a tectonic geometry that has been receiving little attention from geoscientists so far.Throughout the course of this project I will evaluate the overarching hypothesis that subduction zone concavity induces low rates of coastal uplift, focused erosion and anomalous seismicity at the curvature apex. In the process of evaluating this hypothesis, the following scientific questions will be addressed:a)What are the large scale tectonic parameters that characterize seaward-concave margins?b)What is the Earth’s response to subduction in seaward-concave margins?c)What is the geomorphic signature of seaward-concave margins?d)How do tectono-geomorphic patterns of seaward-concave margins compare to modeling results?I propose to start from a compilation of existing geomorphological and structural data, at both short- and long-term, from various seaward-concave margins. I will fill the gaps of the existing datasets through new mapping on remote-sensed datasets and infer information on the tectono-geomorphic state of the target forearcs from digital topography analyses. Finally, I will compare and interpret the results of these investigations with the results from numerical thermomechanical modeling performed by other members of the host research group. The scientific output of this study will be a global synthesis of seaward-concave margins, which will be key to solve the incongruence between modeling results and natural observations.
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