A global set of present plate boundaries on the Earth is presented in digital form. Most come from sources in the literature. A few boundaries are newly interpreted from topography, volcanism, and/or seismicity, taking into account relative plate velocities from magnetic anomalies, moment tensor solutions, and/or geodesy. In addition to the 14 large plates whose motion was described by the NUVEL‐1A poles (Africa, Antarctica, Arabia, Australia, Caribbean, Cocos, Eurasia, India, Juan de Fuca, Nazca, North America, Pacific, Philippine Sea, South America), model PB2002 includes 38 small plates (Okhotsk, Amur, Yangtze, Okinawa, Sunda, Burma, Molucca Sea, Banda Sea, Timor, Birds Head, Maoke, Caroline, Mariana, North Bismarck, Manus, South Bismarck, Solomon Sea, Woodlark, New Hebrides, Conway Reef, Balmoral Reef, Futuna, Niuafo'ou, Tonga, Kermadec, Rivera, Galapagos, Easter, Juan Fernandez, Panama, North Andes, Altiplano, Shetland, Scotia, Sandwich, Aegean Sea, Anatolia, Somalia), for a total of 52 plates. No attempt is made to divide the Alps‐Persia‐Tibet mountain belt, the Philippine Islands, the Peruvian Andes, the Sierras Pampeanas, or the California‐Nevada zone of dextral transtension into plates; instead, they are designated as “orogens” in which this plate model is not expected to be accurate. The cumulative‐number/area distribution for this model follows a power law for plates with areas between 0.002 and 1 steradian. Departure from this scaling at the small‐plate end suggests that future work is very likely to define more very small plates within the orogens. The model is presented in four digital files: a set of plate boundary segments; a set of plate outlines; a set of outlines of the orogens; and a table of characteristics of each digitization step along plate boundaries, including estimated relative velocity vector and classification into one of 7 types (continental convergence zone, continental transform fault, continental rift, oceanic spreading ridge, oceanic transform fault, oceanic convergent boundary, subduction zone). Total length, mean velocity, and total rate of area production/destruction are computed for each class; the global rate of area production and destruction is 0.108 m 2 /s, which is higher than in previous models because of the incorporation of back‐arc spreading.

Continental lithosphere is in unstable mechanical equilibrium because its mantle layer is denser than the asthenosphere. If any process such as cracking, slumping, or plume erosion initially provided an elongated conduit connecting the underlying asthenosphere with the base of the continental crust, the dense lithospheric boundary layer could peel away from the crust and sink. An analytic model for sinking velocities at the critical initial time shows that instability occurs if the effective viscosities of the lower continental crust and the rising asthenosphere are no more than 10 19 P. Analogies to subduction suggest that the mature instability would grow laterally at plate tectonic velocities; however, it would be almost aseismic. Loss of the cold mantle boundary layer would cause uplift, increased heat flow, reduced seismic velocities, and perhaps emplacement of basalt flows, mantle diatremes, and granodiorite sills. A one‐dimensional thermal model of the formation of a new boundary layer predicts a half life of about 3×10 7 years for this thermal anomaly and uplift. As an example, the geologic and geophysical data from the Colorado Plateau are shown to be consistent with the hypothesis that it was uplifted by a delamination event 30 m.y. ago and perhaps a second event about 5 m.y. ago.

The 2014 Working Group on California Earthquake Probabilities (WGCEP14) present the time‐independent component of the Uniform California Earthquake Rupture Forecast, Version 3 (UCERF3), which provides authoritative estimates of the magnitude, location, and time‐averaged frequency of potentially damaging earthquakes in California. The primary achievements have been to relax fault segmentation and include multifault ruptures, both limitations of UCERF2. The rates of all earthquakes are solved for simultaneously and from a broader range of data, using a system‐level inversion that is both conceptually simple and extensible. The inverse problem is large and underdetermined, so a range of models is sampled using an efficient simulated annealing algorithm. The approach is more derivative than prescriptive (e.g., magnitude–frequency distributions are no longer assumed), so new analysis tools were developed for exploring solutions. Epistemic uncertainties were also accounted for using 1440 alternative logic‐tree branches, necessitating access to supercomputers. The most influential uncertainties include alternative deformation models (fault slip rates), a new smoothed seismicity algorithm, alternative values for the total rate of M w≥5 events, and different scaling relationships, virtually all of which are new. As a notable first, three deformation models are based on kinematically consistent inversions of geodetic and geologic data, also providing slip‐rate constraints on faults previously excluded due to lack of geologic data. The grand inversion constitutes a system‐level framework for testing hypotheses and balancing the influence of different experts. For example, we demonstrate serious challenges with the Gutenberg–Richter hypothesis for individual faults. UCERF3 is still an approximation of the system, however, and the range of models is limited (e.g., constrained to stay close to UCERF2). Nevertheless, UCERF3 removes the apparent UCERF2 overprediction of M 6.5–7 earthquake rates and also includes types of multifault ruptures seen in nature. Although UCERF3 fits the data better than UCERF2 overall, there may be areas that warrant further site‐specific investigation. Supporting products may be of general interest, and we list key assumptions and avenues for future model improvements.

Where there is isostasy, the rocks of the lower continental crust are subject to an effective lateral pressure gradient equal to the gradient of topographic load, whether compensation is in crustal roots or in the mantle. The result is a Poiseuille flow (planar channel flow) in the weak lower crust, which removes crust from under mountains and smooths and levels the topography. Assuming cubic power law creep, the flux of crust is proportional to the third power of the topographic gradient, to the usual Arrhenius term, to the tenth power of the absolute temperature of the lower crust, and to the negative fifth power of the geothermal gradient. The result is that any initial condition with an isolated high tends eventually toward a state where the topography is pancake shaped, with a flat central plateau and steeper flanks spreading outward. When adjacent “pancakes” merge, most of the relief is eliminated. Flow may either roughen or smooth the Moho, depending on whether there are lateral density contrasts in the mantle lithosphere or not. Although it is difficult to find analytic solutions for this evolution, it is easily simulated numerically. Using various published flow laws for plausible lower crustal rocks, lateral extrusion is shown to be insignificant under the oceans, marginally significant under shields and platforms, important under elevated plains, and dominant beneath high plateaus and/or hot, delaminated regions. In particular, the Basin and Range province of the western United States cannot maintain short‐wavelength (100 km) Moho relief of more than 1 km for times greater than 10–20 m.y. at most. If the Tibetan Plateau of China has been delaminated, as recently suggested, then it may flatten even faster, reducing 100‐km‐wavelength topographic features to 200 m relief in no more than 0.03–0.13 m.y., and leaving only features with wavelengths over 400 km at the present. Therefore the lower crust of Tibet may resemble a hydraulic reservoir, as previously suggested. Because the flatness of the Moho is self‐maintained in these regions, information on past tectonics is continually lost, and the present Moho shape cannot be used to balance cross sections for times in the past. The flatness of the Moho today is not a constraint on the mechanisms of extension or shortening in these regions, nor is it evidence for underplating by intrusions. It also follows that very intense and inhomogeneous dilational strains may have occurred locally, as in the metamorphic core complexes of the Basin and Range province.

Independent arguments based on topographic stress and crustal strength give upper limits of 200 bars and 300 bars, respectively, for the average shear stress on the intracontinental thrust fault that formed the Himalaya. According to either a one‐dimensional or a two‐dimensional fault model, such stresses could not have produced the Himalayan granites by friction, unless overthrusting velocity exceeded 30 cm/yr. More probably, Himalayan metamorphism was caused by exposure of continental crust to hot asthenosphere prior to the formation of the intracontinental thrust. Crust was exposed by peeling away of Indian subcrustal lithosphere in response to the force and moment exerted by the Tethyan slab. This detachment of buoyant crust from dense lithosphere better explains the metamorphic pattern and also explains why the distributed crustal shortening at the beginning of the collision orogeny was replaced by localized thrusting or intracontinental subduction.

One hypothesis for the information of the Rocky Mountain structures in late Cretaceous through Eocene time is that plate of oceanic lithosphere was underthrust horizontally along the base of the North American lithosphere. The horizontal components of the motion of this plate are known from paleomagnetism, and the edge of the region of flat slab can estimated from reconstructed patterns of volcanism. New techniques of finite-element modeling allow prediction of the thermal and mechanical effects of horizontal subduction on the North American plate. A model that has a realistic temperature-dependent rheology and a simple plane-layered initial condition is used to compute the consequences of horizontal underthrusting in the time interval 75 million to 30 million years before present. Successful prediction of this model include (i) the location, amount, and direction of horizontal shortening that has been inferred from Laramide structures; (ii) massive transport of lower crust from southwest to northeast; (iii) the location and timing of the subsequent extension in metamorphic core complexes and the Rio Grande rift; and (iv) the total area eventually involved in Basin-and-Range style extension. In a broad sense, this model has predicted the belt of Laramide structures, the transport of crust from the coastal region to the continental interior, the subsequent extension in metamorphic core complexes and the Rio Grande rift, and the geographic region of late Tertiary Basin-and-Range extension. Its principal defects are that (i) many events are predicted about 5 million to 10 million years too late and (ii) the wave of crustal thickening does not travel far enough to the east. Reasonable modifications to the oceanic plate kinematics and rheologies that were assumed may correct these defects. The correspondence of model predictions to actual geology is already sufficiently close to show that the hypothesis that horizontal subduction caused the Laramide orogeny is probably correct. The Rocky Mountain thrust and reverse faults formed in an environment of east-west to northeast-southwest compressive stress that was caused by the viscous coupling between the oceanic plate and the base of the North American crust. Nonuniform crustal thickening by simple-shear transport also caused relative uplifts; therefore, this model is consistent with both of the range-forming mechanisms that have been inferred (1). A new proposal that arises from this simulation is that horizontal subduction also caused the subsequent extensional Basin-and-Range taphrogeny by stripping away the mantle lithosphere so that the crust was exposed to hot asthenosphere after the oceanic slab dropped away.

The 2014 Working Group on California Earthquake Probabilities (WGCEP 2014) presents time-dependent earthquake probabilities for the third Uniform California Earthquake Rupture Forecast (UCERF3). Building on the UCERF3 time-in- dependent model published previously, renewal models are utilized to represent elastic- rebound-implied probabilities. A new methodology has been developed that solves applicability issues in the previous approach for unsegmented models. The new meth- odology also supports magnitude-dependent aperiodicity and accounts for the historic open interval on faults that lack a date-of-last-event constraint. Epistemic uncertainties are represented with a logic tree, producing 5760 different forecasts. Results for a variety of evaluation metrics are presented, including logic-tree sensitivity analyses and comparisons to the previous model (UCERF2). For 30 yr M ! 6:7 probabilities, the most significant changes from UCERF2 are a threefold increase on the Calaveras fault and a threefold decrease on the San Jacinto fault. Such changes are due mostly to differences in the time-independent models (e.g., fault-slip rates), with relaxation of segmentation and inclusion of multifault ruptures being particularly influential. In fact, some UCERF2 faults were simply too long to produce M 6.7 size events given the segmentation assumptions in that study. Probability model differences are also influential, with the implied gains (relative to a Poisson model) being generally higher in UCERF3. Accounting for the historic open interval is one reason. Another is an effective 27% increase in the total elastic-rebound-model weight. The exact factors influencing differences between UCERF2 and UCERF3, as well as the relative im- portance of logic-tree branches, vary throughout the region and depend on the evalu- ation metric of interest. For example, M ! 6:7 probabilities may not be a good proxy for other hazard or loss measures. This sensitivity, coupled with the approximate nature of the model and known limitations, means the applicability of UCERF3 should be evaluated on a case-by-case basis.

In this report we present the time-independent component of the Uniform California Earthquake Rupture Forecast, Version 3 (UCERF3), which provides authoritative estimates of the magnitude, location, and time-averaged frequency of potentially damaging earthquakes in California. The primary achievements have been to relax fault segmentation assumptions and to include multifault ruptures, both limitations of the previous model (UCERF2). The rates of all earthquakes are solved for simultaneously, and from a broader range of data, using a system-level "grand inversion" that is both conceptually simple and extensible. The inverse problem is large and underdetermined, so a range of models is sampled using an efficient simulated annealing algorithm. The approach is more derivative than prescriptive (for example, magnitude-frequency distributions are no longer assumed), so new analysis tools were developed for exploring solutions. Epistemic uncertainties were also accounted for using 1,440 alternative logic tree branches, necessitating access to supercomputers. The most influential uncertainties include alternative deformation models (fault slip rates), a new smoothed seismicity algorithm, alternative values for the total rate of M≥5 events, and different scaling relationships, virtually all of which are new. As a notable first, three deformation models are based on kinematically consistent inversions of geodetic and geologic data, also providing slip-rate constraints on faults previously excluded because of lack of geologic data. The grand inversion constitutes a system-level framework for testing hypotheses and balancing the influence of different experts. For example, we demonstrate serious challenges with the Gutenberg-Richter hypothesis for individual faults. UCERF3 is still an approximation of the system, however, and the range of models is limited (for example, constrained to stay close to UCERF2). Nevertheless, UCERF3 removes the apparent UCERF2 overprediction of M6.5–7 earthquake rates and also includes types of multifault ruptures seen in nature. Although UCERF3 fits the data better than UCERF2 overall, there may be areas that warrant further site-specific investigation. Supporting products may be of general interest, and we list key assumptions and avenues for future model improvements.

Abstract The five Mw≥7.8 continental transform earthquakes since 2000 all nucleated on branch faults. This includes the 2001 Mw 7.8 Kokoxili, 2002 Mw 7.9 Denali, 2008 Mw 7.9 Wenchuan, 2016 Mw 7.8 Kaikōura, and 2023 Mw 7.8 Pazarcık events. A branch or splay is typically an immature fault that connects to the transform at an oblique angle and can have a different rake and dip than the transform. The branch faults ruptured for at least 25 km before they joined the transforms, which then ruptured an additional 250–450 km, in all but one case (Pazarcık) unilaterally. Branch fault nucleation is also likely for the 1939 M 7.8 Erzincan earthquake, possible for the 1906 Mw∼7.8 and 1857 Mw∼7.9 San Andreas earthquakes, but not for the 1990 Mw 7.7 Luzon, 2013 Mw 7.7 Balochistan, and 2023 Mw 7.7 Elbistan events. Here, we argue that because fault continuity and cataclastite within the fault damage zone develop through cumulative fault slip, mature transforms are pathways for dynamic rupture. Once a rupture enters the transform from the branch fault, flash shear heating causes pore fluid pressurization and sudden weakening in the cataclastite, resulting in very low dynamic friction. But the static friction on transforms is high, and so they are usually far from failure, which could be why they tend to be aseismic between, or at least for centuries after, great events. This could explain why the largest continental transform earthquakes either begin on a branch fault or nucleate along the transform at locations where the damage zone is absent or the fault continuity is disrupted by bends or echelons, as in the 1999 Mw 7.6 İzmit earthquake. Recognition of branch fault nucleation could be used to strengthen earthquake early warning in regions such as California, New Zealand, and Türkiye with transform faults.