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通过构造和深部地幔流动的相互作用，热点运动的快速爆发

自然体积533，页面239 - 242 (2016）引用本文

主题

摘要

火山活动时代呈线性推进的火山热点轨迹，是地幔内热物质狭窄羽流顶部板块构造运动的典型地表表现1．地震成像显示，这些羽状物可能来自深部2-可能源于下地幔的热化学结构3.，4，5，6．尽管古地磁和辐射年龄资料表明地幔流动可以横向平流羽流导管7，8在美国，只发生在太平洋夏威夷-皇帝热点轨道上的急转弯的形成背后的流动动力学仍然是谜。在这里，我们提出了受古地理约束的热化学对流数值模型，并证明了北太平洋下深层下地幔的流动在1亿年前至5000万年前异常活跃，这是长期俯冲系统的结果，与南太平洋不同。这些模型显示了夏威夷-皇帝热点轨迹的急剧弯曲，这是由羽流倾斜和羽流源的横向平流相互作用引起的。夏威夷和路易斯维尔热点轨迹的不同轨迹是由1亿年前到5000万年前太平洋下热化学结构的不对称变形引起的。这种不对称变形在夏威夷-皇帝弯形成之前逐渐减弱，这是由于与南北太平洋板块下降有关的最深下地幔的流动。

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图1:热化学对流模型中模式羽流轨迹的时间演化。
图2:纵向截面。
图3:预测热点轨道。

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下载参考

确认

M.G.得到了美国国家科学基金会的支持(授予EAR-1161046和EAR-1247022)。rd.m.和N.F.由ARC资助(IH130200012)。这项研究是在澳大利亚政府支持的国家计算基础设施(NCI)的资源协助下进行的。

作者信息

作者及隶属关系

  1. EarthByte小组，悉尼大学地球科学学院，悉尼，新南威尔士，2006年，澳大利亚

    拉基布·哈桑，r·迪特马尔Müller，西蒙·e·威廉姆斯和尼古拉斯·弗拉蒙特

  2. 加州理工学院地震实验室，美国加州帕萨迪纳91125

    迈克尔格尼斯

作者
  1. Rakib哈桑
    查看作者出版物

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  2. R.迪特马尔Müller
    查看作者出版物

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  3. 迈克尔格尼斯
    查看作者出版物

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  4. 西蒙·e·威廉姆斯
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  5. 尼古拉斯Flament
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贡献

R.H.和R.D.M.提出了这项研究的概念。R.H.和M.G.设计了数值实验，并发展了这项研究的技术方面。所有的作者在智力和写作上都做出了贡献。

相应的作者

对应到Rakib哈桑．

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

图1模型LLSVPs与层析成像的比较

的Savani断层模型41，表示剪切速度(v年代)在水深2,818公里处的扰动。75%化学浓度等值面的轮廓，在CMB上方的标记高度，显示了在M3情况下模型llsvp的当前形状(扩展数据表2)．红色三角形和紫色十字符号分别标记了夏威夷羽毛的实际位置和模型。

图2平均极向流的演变。

在每个面板中，在CMB上方300公里厚的外壳中，平均极向速度的大小以灰色阴影显示，对应的流动方向以标记年龄的黑色箭头显示，对于案例M3 (扩展数据表2)．模型LLSVPs的边缘由75%化学浓度等值面的等高线标记，在CMB以上的标记高度处。俯冲带以黄色显示，白色矩形区域标志着三维图的范围扩展数据图3．在每个面板的底部，沿太平洋LLSVP的青色剖面的横截面显示了俯冲诱导流驱动其边缘的演化。这些横截面上的速度矢量已被剪辑为6厘米/年−1黑色等高线表示75%的化学浓度。

图3夏威夷羽流模型轨迹。

三维(球形几何的笛卡尔投影)视角显示夏威夷对应的模式羽流的南向运动和倾斜演变(H米)在个案M3 (扩展数据表2)．黑色等高线标志着CMB上方100公里处75%化学浓度的等值面。层上温度场平均δT，等面值为0.1，可圈定羽流导管。为了避免视觉上的混乱，域的前200公里没有被渲染。

扩展数据图4模型间比较。

一个，对于情况M1 (扩展数据表2)，所显示的背景阴影、速度矢量及俯冲带见图1一个．夏威夷羽流轨迹模型(H米)在350公里深的海底，以年龄的不同而呈现颜色。b，对于情况M2。c，对于M4案例。d，对于案例M5。e，用于机箱M6。f，对于案例M7。

扩展数据表1物理参数和常数
全尺寸表
扩展数据表2模型案例
全尺寸表

补充信息

下地幔深部平均极向流的演化。

该视频显示了过去1.4亿年间，在核心地幔边界上方300公里厚的壳层中平均极向流的演变。沿着太平洋LLSVP剖面的横截面显示了俯冲诱导流驱动其边缘的演化。(mp410037 kb)

模拟夏威夷羽流的轨迹。

视频显示了模拟夏威夷烟羽的南向运动及其倾斜的演变。黑色等高线标志着在核幔边界上方100 km处75%化学浓度的等值面。(mp44316kb)

幻灯片

权利和权限

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引用本文

哈桑，R.， Müller, R.，格尼斯，M。et al。通过构造和深部地幔流动的相互作用，热点运动的快速爆发。自然533， 239-242(2016)。https://doi.org/10.1038/nature17422

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