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雷尼尔山下从俯冲板到地表熔体和流体的路径

自然体积511，页面338 - 340 (2014）引用本文

主题

摘要

收敛边缘火山活动起源于部分熔融，主要是上地幔的熔融，俯冲板下降到其中1，2．这种材料的熔化有两种方式。平板在地幔中引起的流动通过绝热减压导致上升流和熔融1，3.．另一种情况是，通过脱水反应从下降的板块中释放出的流体可以迁移到热的地幔楔中，通过降低固相温度来诱导熔融2，4．这两种机制并不相互排斥1．在这两种情况下，有浮力的熔体会向地表移动，停留在地壳中或以熔岩的形式被挤压出来。在这里，我们使用在美国华盛顿州中部收集的大地电磁数据，对流体-熔融相的完整路径进行成像。通过结合来自一组地震研究的约束条件5在大地电磁反演过程中，我们获得了俯冲环境下流体和熔体的优越约束条件。具体来说，我们能够识别和联系在板块顶部或附近的流体释放，流体迁移到上覆的地幔楔中，在楔中熔化，以及熔融/流体相运输到雷尼尔山下面地壳中的储层。

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图1:美国华盛顿州中部CAFE地震和大地电磁站点(宽带和长周期)的站点位置图。
图2:主要地震(a)和大地电磁(b)模型。
图3:在1150°C温度下，给定熔体分数和水含量(熔体内)橄榄岩的电阻率。

参考文献

  1. 斯特恩，R. J.俯冲带。启“。40, 1012,http://dx.doi.org/10.1029/2001RG000108(2002)

  2. 李志强，李志强，李志强，等。俯冲带火山岩源区物理模型研究。j .地球物理学。Res。97(B2)。2037 - 2070 (1992)

    文章广告谷歌学者

  3. 霍尔，P. S. &金凯德，C.俯冲带底辟流:快速运移的配方。科学292， 2472-2475 (2001)

    文章中科院广告谷歌学者

  4. 格罗夫，查特吉，N，帕尔曼，S. W. &梅达德，E.水对地幔楔状熔化的影响。地球的星球。科学。列托人。249， 74-89 (2006)

    文章中科院广告谷歌学者

  5. CAFE实验:卡斯卡迪亚俯冲系统的联合地震和MT调查。博士论文，MIT/WHOI联合项目。(2013)

  6. Schurr, B.， Asch, G.， Rietbrock, A.， Trumbull, R. & Haberland, C.衰减层析成像揭示安第斯中部俯冲带流体和熔体运移的复杂模式。地球的星球。科学。列托人。215， 105-119 (2003)

    文章中科院广告谷歌学者

  7. Marschall, H. R. & Schumacher, J. C.来自mélange俯冲带底辟的弧岩浆。Geosci性质。5， 862-867 (2012)

    文章中科院广告谷歌学者

  8. 皮尔斯，J. A. & Peate, D. W.火山弧岩浆组成的构造意义。为基础。地球行星。科学。23， 251-285 (1995)

    文章中科院广告谷歌学者

  9. Navon, O. & Stolper, E.熔融渗透的地球化学结果:上地幔作为色谱柱。j .青烟。95， 285-307 (1987)

    文章中科院广告谷歌学者

  10. 戴恩斯，M. J. & Kohlstedt, D. L.熔体迁移过程中由于熔体/岩石反应从多孔流到通道化流的转变。地球物理学。卷。21， 145-148 (1994)

    文章中科院广告谷歌学者

  11. 英格兰，P. C. & Katz, R. F.在无水固体之上的熔化控制着火山弧的位置。自然467， 700-703 (2010)

    文章中科院广告谷歌学者

  12. Mibe, K.， Yoshino, T.， Ono, S.， Yasuda, A. & Fujii, T.榴辉岩中含水流体的连通性及其对地球内部流体运移的意义。j .地球物理学。Res。108(B6)。2295http://dx.doi.org/10.1029/2002JB001960(2003)

    文章广告谷歌学者

  13. 格罗夫，T. L.，提尔，C. B.，列夫，E.，查特吉，N. &梅达德，E.运动变量和水的输送控制弧火山的形成和位置。自然459， 694-697 (2009);勘误表。460， 1044 (2009)

    文章中科院广告谷歌学者

  14. Abers, G. A.等。卡斯卡迪亚地震和中深度地震震源区域成像。地质37， 1119-1122 (2009)

    文章广告谷歌学者

  15. McNeice, G. W. & Jones, A. G.多点，多频率张量分解大地电磁数据。地球物理学66， 158-173 (2001)

    文章广告谷歌学者

  16. 马夫，R. W. &贝利，R. C.在局部三维电畸变存在下的大地电磁阻抗张量分解。j .地球物理学。Res。94， 1913-1925 (1989)

    文章广告谷歌学者

  17. 罗迪，马凯，马凯。二维大地电磁反演的非线性共轭梯度算法。地球物理学66， 174-187 (2001)

    文章广告谷歌学者

  18. Wannamaker, p.e.等人。胡安-德-富卡俯冲体系电阻率剖面及其构造意义j .地球物理学。Res。94， 14127-14144 (1989)

    文章广告谷歌学者

  19. 索耶尔，W. & Unsworth, M.北卡斯卡迪亚(加拿大不列颠哥伦比亚省)俯冲带深部电性结构:流体分布的意义。地质34， 53-56 (2006)

    文章广告谷歌学者

  20. 埃文斯，R. L.， Wannamaker, P.， McGary, R. S. & Elsenbeck, J.中央卡斯卡迪亚俯冲带的电气结构:EMSLAB林肯线重访。地球的星球。科学。列托语http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2013.04.021(媒体报道)

  21. Meqbel, N. M.， Egbert, G. D.， Wannamaker, P. E.， Kelbert, A. & Schultz, A.基于USArray大地电磁数据三维反演的美国西北部深部电阻率结构。地球的星球。科学。列托人。http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2013.12.026(媒体报道)

  22. John, T. & Schenk, V.前寒武纪晚期俯冲带(赞比亚)辉长岩的部分榴辉岩化:由流体渗透引发的进变质作用。普通发布版。矿物。汽油。146， 174-191 (2003)

    文章中科院广告谷歌学者

  23. McCrory, P. A.， Blair, J. L.， Waldhauser, F. & Oppenheimer, D. H. Juan de Fuca平板几何结构及其与Wadati-Benioff带地震活动性的关系。j .地球物理学。Res。117， b09306 (2012)

    文章广告谷歌学者

  24. Ni, H.， Keppler, H. & Behrens, H.含水玄武岩熔体的电导率:对上地幔部分熔融的影响。普通发布版。矿物。汽油。162， 637-650 (2011)

    文章中科院广告谷歌学者

  25. 范凯肯，p.e.，哈克，b.r.，锡拉丘兹，e.m. &阿伯斯，g.a.俯冲工厂:4。全球俯冲板块水通量与深度的关系。j .地球物理学。Res。116， b01401 (2011)

    文章广告谷歌学者

  26. 朱伟，盖塔尼，朱伟，傅斯华，孟德西，吕国杰。地幔橄榄岩中熔融体三维分布的显微层析成像。科学332， 88-91 (2011)

    文章中科院广告谷歌学者

  27. 德凡特，M. J. &德拉蒙德，M. S.通过熔化年轻俯冲岩石圈衍生一些现代弧岩浆。自然347， 662-665 (1990)

    文章中科院广告谷歌学者

  28. 斯托克斯蒂尔，K. R.沃格尔，T. a .和西森，T. W.巴勒斯山安山岩的起源和就位，这是美国华盛顿雷尼尔山的一个分区，大容量熔岩流。j . Volcanol。地热。Res。119， 275-296 (2003)

    文章中科院广告谷歌学者

  29. Egbert, g.d. & Booker, j.r.用小型磁强计阵列成像华盛顿西南部的地壳结构。j .地球物理学。Res。98(B9)。15967 - 15985 (1993)

    文章广告谷歌学者

  30. Worzewski, T.， Jegen, M.， Kopp, H.， Brasse, H. & Castillo, W. T.哥斯达黎加俯冲带流体循环的大地电磁图像。Geosci性质。4， 108-111 (2011)

    文章中科院广告谷歌学者

  31. 有界影响大地电磁响应函数估计。地球物理学。j . Int。157， 988-1006 (2004)

    文章广告谷歌学者

  32. 鲁棒多站大地电磁数据处理。地球物理学。j . Int。130， 475-496 (1997)

    文章广告谷歌学者

  33. 考德威尔，t.g.，毕比，H. M. &布朗，C.大地电磁相位张量。地球物理学。j . Int。158， 457-469 (2004)

    文章中科院广告谷歌学者

  34. 辛普森，F. & Bahr, K。实际大地电磁学93-98(剑桥大学出版社，2005)

    书谷歌学者

  35. Patro, P. K. & Egbert, G. D. Cascadia区域电导率结构:USArray可移动阵列大地电磁数据三维反演的初步结果。地球物理学。卷。35， l20311 (2008)

    文章广告谷歌学者

  36. 松野，T.等人。马里亚纳中部俯冲体系下上地幔电阻率结构。Geochem。地球物理学。Geosyst。11， q09003 (2010)

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下载参考

确认

我们感谢V. Maris, M. Brown, A. Kelbert和Quantec Geoscience, Inc.在数据采集方面所做的工作。我们也感谢A. Pommier、D. Lizarralde、A. Malcolm、A. Shaw、H. Marschall和J. P. Canales对手稿早期版本的批判性讨论和投入。最后，我们感谢P. van Keken在大地电磁图中使用了他的热叠加层。这项工作得到了美国国家科学基金会拨款EAR08-44041(首席研究员R.L.E.)和美国国家科学基金会拨款EAR08-43725(首席研究员P.E.W.)的支持，两者都通过地球镜计划。R.S.M.得到了国防科学与工程研究生(NDSEG)奖学金的支持。

作者信息

作者及隶属关系

  1. 伍兹霍尔海洋研究所地质与地球物理系m# 22，美国马萨诸塞州伍兹霍尔路360号，02543

    肖恩·麦加里，罗伯·l·埃文斯，吉米·埃尔森贝克

  2. 犹他大学能源与地球科学研究所，美国犹他州盐湖城瓦卡拉路423号300套房，84108

    菲利普·e·万纳梅克

  3. 卑尔根大学地球科学系，Allegaten 41,5007卑尔根，挪威

    Stephane Rondenay

作者
  1. 沙恩·麦加里
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  2. 罗伯·埃文斯
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  3. 菲利普·e·万纳梅克
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  4. 吉米Elsenbeck
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  5. Stephane Rondenay
    查看作者出版物

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贡献

r.l.e和p.e.w构想了这个实验。R.S.M.参与数据采集，主要负责处理反演工作和分析。R.L.E.参与了大地电磁模型开发的各个方面。P.E.W.协调和领导了数据收集工作，并对宽带数据进行了一些处理和分析。J.E.协助数据缩减和处理。S.R.参与了地震图像的制作。所有作者都对结果的理解和手稿的编辑做出了贡献。

相应的作者

对应到沙恩·麦加里．

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有相互竞争的经济利益。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1显示总体走向方向的玫瑰图。

颜色代码反映了使用STRIKE算法确定的Bahr倾斜15为CAFE数据集。

图2 CAFE数据的主要标准反演图像。

生成这些大地电磁图像时，没有在板的顶部合并撕裂区，也没有设置板的初始电阻率。上面的图像是使用TM模式和tippper的组合生成的，而下面的图像是使用TM和TE模式以及tippper生成的。

图3 CAFE大地电磁数据的TM (a)和TE (b)伪剖面

上面的两块嵌板一个上面的两个面板b为数据显示视电阻率和相位。下面的两块嵌板一个下面的两个面板b显示模型的视电阻率和相位。这两个模型都是水平受限的，以对应于CAFE大地电磁阵列覆盖的表面。

扩展数据图4 TM/TE/tipper模型与60个CAFE大地电磁站的均方根失配图。

蓝线显示了半空间模型的均方根失配(没有撕裂或上部板的初始电阻率设置)，绿线显示了增强模型的相同情况(在板的顶部使用撕裂，并对板的上部施加初始电阻率)。半空间模型的总体均方根失配值为3.08，增强模型为1.89。

幻灯片

权利和权限

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关于本文

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引用本文

麦加里，R.，埃文斯，R.， Wannamaker, P.。et al。雷尼尔山下从俯冲板到地表熔体和流体的路径。自然511， 338-340(2014)。https://doi.org/10.1038/nature13493

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