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俯冲驱动的大陆边缘岩石圈再循环

自然体积515，页面253 - 256 (2014）引用本文

主题

摘要

虽然海洋岩石圈的俯冲再循环是板块构造学的中心主题之一，但大陆岩石圈的再循环似乎要复杂得多，也不太为人所知1．拆层作用和对流下沉作用是两个被广泛认可的过程，用来解释造山带下或附近岩石圈地幔的移动2，3.，4，5．在这里，我们将大洋板块俯冲与某些板块构造背景下邻近大陆岩石圈的移动联系起来。我们从密集的宽带地震实验中开发了远震体波图像，显示出与南美洲东北部俯冲的大西洋板块和直布罗陀弧区下方的Alboran板块相关的异常快速地幔的体积比预期的要大6，7;这些异常位于深度超过200公里的大陆边缘之下，并与之对齐。瑞利波分析8，9发现大陆边缘下的岩石圈地幔明显比预期薄，薄的岩石圈从靠近俯冲带的造山带延伸到附近的克拉通岩心边缘。综合这些数据，我们在这里描述了一个可能导致大陆岩石圈在俯冲带附近消失的过程。俯冲的大洋板块可以粘性地夹带并将大陆热边界层岩石圈底部从邻近的大陆边缘移走。这推动了地表构造，并通过沿着岩石圈-软流圈边界形成地形，为进一步变形的边缘提供了先决条件。这可能导致大陆内部，可能是南美洲和直布罗陀弧线下的二次下沉8，10以及整个岩石圈地幔的分层，比如在直布罗陀岛弧周围11．这个过程调和了许多，有时是相互排斥的，用来解释这些俯冲带复杂的海洋-大陆构造的地球动力学模型12，13，14，15，16，17．

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图1:加勒比东南部的彩色地形和水深测量显示了板块边界和重要的构造特征。
图2:大西洋板块和南美岩石圈的三维合成地震图像。
图3:南美洲东北部岩石圈厚度图和大西洋板块p波异常恢复到地表。
图4直布罗陀弧区构造特征、岩石圈厚度、正p波层析异常、地表恢复p波异常。

参考文献

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    文章谷歌学者

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致谢

我们感谢R. Govers的建议，他提高了手稿的清晰度和质量，感谢E. Engquist在使用Rice DAVinCI可视化实验室时提供的帮助。我们特别感谢哈纳菲先生和拉巴特科学研究所对该项目的贡献。本研究得到了美国国家科学基金会资助EAR 0003572、0607801和0808939 (A.L.)、EAR 0808931 (E.D.H.)、EAR 0809023和1054638 (M.S.M.)、委内瑞拉国家科学、技术和创新基金资助G-2002000478和PDVSA-INTEVEP-FUNVISIS合作协议2004-141 (M.S.)、西班牙科学和创新部资助CSD2006-00041、CGL2009-09727和CGL2010-15146 (J.G.和R.C.)以及A. v. Humboldt基金会研究奖(A.L.)的支持。

作者信息

作者及单位

  1. 美国莱斯大学地球科学系，休斯敦，77005-1892

    A. Levander, F. Niu, I. Palomeras, S. M. Thurner & J. Masy

  2. 美国俄勒冈大学地质科学系，美国俄勒冈州尤金97043

    M. J. Bezada和E. D. Humphreys

  3. 美国明尼苏达大学地球科学系，明尼阿波利斯55455-0231

    m.j.贝扎达

  4. 石油大学(北京)油气资源与勘探国家重点实验室暨非常规天然气研究所，北京102249

    f .妞妞

  5. Fundación Venezolana de Investigaciones Sismológicas，委内瑞拉加拉加斯1073，

    m .施密茨

  6. CSIC阿尔梅拉地球科学研究所，西班牙巴塞罗那08028;

    J. Gallart & R. Carbonell

  7. 美国南加州大学地球科学系，洛杉矶90089-0740

    米勒先生

作者
  1. 答:Levander
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  2. m.j.贝扎达
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  3. f .妞妞
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  4. e·d·汉弗莱斯
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  5. 即Palomeras
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  6. s·m·瑟纳
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  7. j . Masy
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  8. m .施密茨
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  9. j . Gallart
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  10. r . Carbonell)
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  11. 米勒先生
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贡献

m.s.， j.g.， r.c.， e.d.h.， f.n.， M.S.M.和A.L.负责现场数据采集的不同方面。a.l.， f.n.， s.m.t.， j.m.， M.S.和R.C.对接收函数数据分析有贡献。i.p.， f.n.， j.m.， m.s.m.， J.G.和A.L.参与了瑞利层析分析。M.J.B, E.D.H.和A.L.参与了体波断层扫描分析。m.s.、R.C.和J.G.提供了地质、构造和地球物理背景资料，使A.L.和E.D.H.能够提出岩石圈移除假说进行测试。M.J.B, I.P, S.M.T, J.M.和A.L.构建并解释了3D图像。a.l.主要撰写了这份手稿，e.d.h.、M.J.B.和F.N.提供了大量的意见，所有的共同作者也提供了额外的意见。

相应的作者

对应到答:Levander．

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有与之竞争的经济利益。

扩展数据图和表

图1 Alboran板块顶部和直布罗陀弧下岩石圈的合成地震图像。

一个顶部面板是从东北偏东的角度俯瞰。地形显示在面板的顶部。面板的底部是p体波断层成像的合成图像，显示板(洋红色)，等值面包围着dlnVP≥1.5%)，以及显示板块和岩石圈顶部的瑞利波层析成像(蓝色，等值面包围)V年代> 4.5公里s−1)。黑色虚线勾勒出岩石圈的底部。注意，这些线并不表示透视图中的深度。b，方位角与一个但从下面看。黑色和白色虚线勾勒出岩石圈的底部。

扩展数据图2摩洛哥北部的面波层析成像模型和接收函数图像。

上图，沿35°N的瑞利波层析成像模型。中图和底图，沿35°N(中)和34.75°N(下)的2hz Ps接收函数CCP叠加，显示摩洛哥裂谷下方的下地壳顶部(黑色虚线)、莫霍(黑色实线)和Alboran板块顶部(白色虚线)。在两个接收函数图像中，Moho和Alboran板的顶部合并在∼深度50公里，在- 4.5°，向东发散。未发表的折射剖面的莫霍深度用粗灰线表示。地震活动性，显示为白色钻石，集中在跨alboran剪切带(TASZ)。地震图像显示没有垂直夸张。

图3西班牙南部的面波层析成像模型和接收函数图像。

上图，沿37°N的瑞利波层析成像模型。中图和底图，沿37°N(中)和36.75°N(下)的2 Hz Ps接收函数CCP叠加，显示了下地壳顶部(黑色虚线)，莫霍(黑色实线)和Betics下方的Alboran slab顶部(白色粗虚线)。在两个接收函数图像中，Moho和Alboran板的顶部合并在∼50-55公里深度在- 4°，并在任何方向上发散。地震活动性，用白色钻石表示，发生在上地壳和伊比利亚地壳底部和阿尔博兰板块顶部附近的拆离带。

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引用本文

levender, A.， Bezada, M.， Niu, F.。et al。俯冲驱动的大陆边缘岩石圈再循环。自然515， 253-256(2014)。https://doi.org/10.1038/nature13878

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