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海洋软流圈流动动力学的高分辨率地震约束

自然体积535，页面538 - 541 (2016）引用本文

主题

摘要

地幔的对流流动和构造板块的运动使地球内部产生变形，而这种变形所产生的岩石组构可以通过地震波速的各向异性来识别1，2，3.．这种变形通常被推断为在海洋下面最上层地幔的岩石圈边界附近，包括在海底扩展中心附近，因为新板块通过角流形成4在弱软流圈中，润滑了大规模的板块驱动流，并容纳了小规模的对流5，6．海洋上地幔的地震模型在这些变形过程的相对重要性上有所不同:在相对局部的尺度上，地壳-地幔边界(莫霍罗维维奇不连续面或莫霍面)以下的海底扩张结构非常强烈7，8但在全球和海盆尺度上，海洋岩石圈相对于软流圈表现出弱的各向异性9，10．在这里，我们使用了在太平洋中部海底地震仪阵列(NoMelt实验)上记录的瑞利波，为板块中部海洋岩石圈-软流圈系统内的地震各向异性提供了独特的局部约束。研究发现，在高地震速度盖层内，方位各向异性最强，快速方向与海底扩张相一致。方位各向异性的最小值出现在地震低速带的中间，然后在软流圈最弱部分以下随深度增加。在任何深度，快速方向都与板块的表观运动无关。结果表明，浅海地幔最大的应变变形发生在脊轴上的角流，以及软流圈内的压力驱动或浮力驱动的流动。与板块在下面软流圈上的运动有关的剪切，如果存在的话，与这些其他过程相比是微弱的。

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图1:NoMelt在太平洋中部水深地图上的布局，海底年龄(以数百万年为单位)以白色等高线显示。
图2:2θ不同时期相速度测量的方位变化。
图3:NoMelt下上地幔剪切速度和方位各向异性模型。
图4:NoMelt实验下提出的方位各向异性模型示意图。

参考文献

  1. 海下最上层地幔的地震各向异性。自然203， 629-631 (1964)

    文章广告谷歌学者

  2. 海洋上地幔早期结构演化与各向异性。地球物理学。j . Int。43， 103-162 (1975)

    文章广告谷歌学者

  3. 太平洋板块下上地幔低各向异性通道。地球的星球。科学。列托人。202， 263-274 (2002)

    文章中科院广告谷歌学者

  4. 刘国强，刘国强，刘国强，等。上地幔地震各向异性研究当前板块边界流模型的预测。Geochem。地球物理学。Geosyst。3.， 8602 (2002)

    广告谷歌学者

  5. 费普斯·摩根，摩根文杰，张玉生。羽流供养的海底软流圈及其在地幔对流中的作用的观测提示。j .地球物理学。Res。One hundred.， 12753-12767 (1995)

    文章广告谷歌学者

  6. Agrusta, R.等人。移动板下羽流供养低粘度层的小尺度对流。地球物理学。j . Int。194， 591-610 (2013)

    文章广告谷歌学者

  7. 雷特，肖尔，G. G.，弗朗西斯，T. J. G. &莫里斯，G. B.太平洋上地幔的各向异性。j .地球物理学。固体地球74， 3095-3109 (1969)

    文章谷歌学者

  8. Gaherty, J. B.， Lizarralde, D.， Collins, J. A.， Hirth, G. & Kim, S.受西大西洋地震各向异性观测约束的海底缓慢扩张过程中的地幔变形。地球的星球。科学。列托人。228， 255-265 (2004)

    文章中科院广告谷歌学者

  9. Beghein C.， Yuan K.， Schmerr N.，邢哲。地震各向异性的变化揭示了古腾堡不连续的本质。科学343， 1237-1240 (2014)

    文章中科院广告PubMed谷歌学者

  10. 布尔戈斯，G.等。海洋岩石圈-软流圈边界的面波弥散数据。j .地球物理学。固体地球119， 1079-1093 (2014)

    文章广告谷歌学者

  11. montagne:, j。&纳塔夫，h . c。矢量tomography-I。理论。地球物理学。j . Int。94， 295-307 (1988)

    文章广告数学谷歌学者

  12. 谭永华，陈志强，陈志强。跨太平洋上地幔剪切速度结构。j .地球物理学。Res。112， b08301 (2007)

    广告谷歌学者

  13. 西村，C. E. & Forsyth, D. W.太平洋上地幔的各向异性结构。地球物理学。j . Int。96， 203-229 (1989)

    文章广告谷歌学者

  14. 萨拉菲安，E.等。NoMelt实验约束的中太平洋上地幔电性结构。Geochem。地球物理学。Geosyst。16， 1115-1132 (2015)

    文章中科院广告谷歌学者

  15. Jackson, I. & Faul, U. H.橄榄石中粒度敏感的粘弹性松弛:面向地震应用的稳健的基于实验室的模型。理论物理。地球的星球。国际米兰。183， 151-163 (2010)

    文章广告谷歌学者

  16. Hirth, G. & Kohlstedt, D. L.海洋上地幔中的水:对流变性、熔体提取和岩石圈演化的影响。地球的星球。科学。列托人。144， 93-108 (1996)

    文章中科院广告谷歌学者

  17. Nicolas, A.， Ceuleneer, G.， Boudier, F. & Misseri, M.阿曼蛇绿岩的构造映射:沿着海洋脊的地幔底辟作用。构造物理学151， 27-56 (1988)

    文章广告谷歌学者

  18. Ismaïl, W. B. & Mainprice, D.一个橄榄石组构数据库:上地幔组构和地震各向异性的概述。构造物理学296， 145-157 (1998)

    文章广告谷歌学者

  19. 希勒，P. & Orcutt, J.海洋岩石圈的各向异性——西南太平洋Ngendei地震折射实验的理论和观测。地球物理学。j·r·阿斯特伦。Soc．80， 493-526 (1985)

    文章广告谷歌学者

  20. 马吉，A.德拜利，E.普利斯特利，K. &巴若尔，G.太平洋地区的方位各向异性。地球的星球。科学。列托人。250， 53-71 (2006)

    文章中科院广告谷歌学者

  21. 德拜勒，E. & Ricard, Y.快速移动板块底部大尺度变形的地震观测。地球的星球。科学。列托人。376， 165-177 (2013)

    文章中科院广告谷歌学者

  22. 康拉德，c.p. & Behn, m.d.从全球地幔流动模型和地震各向异性对岩石圈净旋转和软流圈粘度的约束。Geochem。地球物理学。Geosyst。11， q05w05 (2010)

    文章谷歌学者

  23. 贝克尔，康拉德，夏斐，谢斐，等。大洋板块和地幔方位地震各向异性的起源。地球的星球。科学。列托人。401， 236-250 (2014)

    文章中科院广告谷歌学者

  24. 谢晓华，李志强，李志强。北美西部地幔流场研究。科学295， 1054-1057 (2002)

    文章中科院广告PubMed谷歌学者

  25. 温度和应变速率依赖黏度对全球地幔流动、净旋转和板块驱动力的影响。地球物理学。j . Int。167， 943-957 (2006)

    文章广告谷歌学者

  26. 巴克，W. R.， Small, C. & Ryan, W. B. F.海洋扩散中心对软流圈流动的约束:东太平洋隆起和澳大利亚-南极不协调。Geochem。地球物理学。Geosyst。10， q09007 (2009)

    文章广告谷歌学者

  27. Höink, T.， Lenardic, A. & Richards, M.深度依赖的粘度和地幔应力放大:软流圈在维持板块构造中的作用的含义。地球物理学。j . Int。191， 30-41 (2012)

    文章广告谷歌学者

  28. 帕森斯，B. &麦肯齐，D.地幔对流和板块热结构。j .地球物理学。固体地球83， 4485-4496 (1978)

    文章谷歌学者

  29. Haxby, W. F. & Weissel, J. K.从海地高度计数据的小尺度地幔对流的证据。j .地球物理学。固体地球91， 3507-3520 (1986)

    文章谷歌学者

  30. 里希特，F. M. &帕森斯，B.关于地幔中对流的两个尺度的相互作用。j .地球物理学。固体地球80， 2529-2541 (1975)

    文章谷歌学者

  31. French, S.， Lekic, V. & Romanowicz, B.波形断层扫描显示海洋软流圈底部的通道流。科学342， 227-230 (2013)

    文章中科院广告PubMed谷歌学者

  32. Sandwell, d.t, Müller, r.d.， Smith, W. H. F, Garcia, E. & Francis, R.新的全球海洋重力模型来自CryoSat-2和Jason-1揭示了埋藏的构造结构。科学346， 65-67 (2014)

    文章中科院广告PubMed谷歌学者

  33. 阿古斯，D. F. &戈登，R. G.结合板块运动模型NUVEL-1的当前板块速度的无净旋转模型。地球物理学。卷。18， 2039-2042 (1991)

    文章广告谷歌学者

  34. 韦布，S. C. &克劳福德，W. C.长周期海底地震学和海浪下的变形。公牛。Seismol。Soc。点。89， 1535-1542 (1999)

    谷歌学者

  35. Crawford, W. C. & Webb, S. C.从低频(<0.1 Hz)海底垂直地震数据中识别和去除倾斜噪声。公牛。Seismol。Soc。点。90， 952-963 (2000)

    文章谷歌学者

  36. Bell, s.w.， Forsyth, d.w. & Ruan, Y.从海底地震仪的垂直分量记录中去除噪声:卡斯卡迪亚计划第一年的结果。公牛。Seismol。Soc。点。105， 300-313 (2015)

    文章谷歌学者

  37. 金国强，李志强，李志强。基于多通道互相关的表面波相速层析成像。地球物理学。j . Int。201， 1383-1398 (2015)

    文章广告谷歌学者

  38. 林,F.-C。，Ritzwoller, M. H. & Snieder, R. Eikonal tomography: surface wave tomography by phase front tracking across a regional broad-band seismic array.地球物理学。j . Int。177， 1091-1110 (2009)

    文章广告谷歌学者

  39. 史密斯，M. L. & Dahlen, F. a . Love和瑞利波在稍微各向异性介质中传播的方位依赖。j .地球物理学。固体地球78， 3321-3333 (1973)

    文章谷歌学者

  40. Menke, W. & Jin, G.交叉谱的波形拟合，以确定相速度使用Aki的公式。公牛。Seismol。Soc。点。105， 1619-1627 (2015)

    文章谷歌学者

  41. 地震学中的计算机程序:一种不断发展的教学和研究工具。Seismol。卷。84， 1081-1088 (2013)

    文章谷歌学者

  42. montagne:, j。&纳塔夫，h . c。一种反演面波方位各向异性的简便方法。j .地球物理学。固体地球91， 511-520 (1986)

    文章谷歌学者

  43. 朱，H. & Tromp, J.绘制地壳和上地幔在欧洲和北大西洋下的构造变形。科学341， 871-875 (2013)

    文章中科院广告PubMed谷歌学者

  44. 蒙塔格纳，J. P. &谷本，T.地震速度和各向异性的全球上地幔层析成像。j .地球物理学。Res。96， 20337-20351 (1991)

    文章广告谷歌学者

  45. 地震背景噪声的观测和建模。第93-322号公开档案报告(美国内部地质调查局，1993)

下载参考

确认

我们感谢科学团队、船长、船员和RV技术团队马库斯·g·朗塞斯和房车梅尔维尔让这项研究成为可能的工作。OBS由斯克里普斯海洋研究所的设施提供和支持，作为美国海底地震仪库的一部分(http://www.obsip.org)．这项工作由美国国家科学基金会资助。p.y.p.l.感谢台北市中央研究院地球科学研究所和台湾高雄国立中山大学海底技术研究所在完成这项工作期间的支持。

作者信息

作者指出

  1. 林佩英，约翰·a·柯林斯和丹尼尔·利扎拉尔德

    现地址:美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所地质与地球物理系

  2. 抢劫l·埃文斯

    现居地:†现居地:台湾海洋研究所，国家应用研究实验室，高雄市(p.y.p.l)

作者及隶属关系

  1. 哥伦比亚大学的Lamont-Doherty地球天文台，美国纽约帕利塞德

    林佩英，詹姆斯·b·加赫蒂，葛金

  2. 布朗大学地质科学系，普罗维登斯，罗德岛，美国

    格雷格Hirth

作者
  1. 林佩英
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  2. James B. Gaherty
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  3. 通用电气金
    查看作者出版物

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  4. 约翰·柯林斯
    查看作者出版物

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  5. 丹尼尔Lizarralde
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  6. 抢劫l·埃文斯
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  7. 格雷格Hirth
    查看作者出版物

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贡献

p.y.p.l.和J.B.G.合作提出了本文的概念并撰写了第一稿。所有作者都为科学讨论做出了贡献，包括结果的展示、解释和影响。

相应的作者

对应到林佩英．

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原始、倾斜和顺应性去噪地震图的功率谱密度(psd)。

PSD值是根据NoMelt站(B13，位于9.25°N, 145.55°W)记录的垂直数据计算的。黑色曲线显示了原始垂直分量的光谱。红色和蓝色曲线分别为去除倾斜噪声和顺应性噪声后的频谱。PSD以分贝(dB)报告，参考10log[AAS (m−2年代−4赫兹−1)]，其中AAS为加速度-振幅谱。提出了新的高噪声和低噪声模型。45， NHNM和NLNM(细虚线)作为参考。

扩展数据图2 NoMelt记录的瑞利波形。

一个，从西南太平洋的一个事件(绿圈)中过滤出20 - 100秒周期带的宽带垂直分量地震图(见插图图)。红色倒三角表示NoMelt位置。b，环境噪声互相关波形，时域滤波在10 s到25 s之间。

图3浅层远震事件分布。

NoMelt一年部署期间记录了19个高质量瑞利波事件(红星)。白线代表相应的大圆路径。灰色等高线以10°间隔显示震中距离。

扩展数据图4正向计算。

上面的面板显示了四个输入模型G参数(绿色实线、品红实线、橙色实线和蓝色虚线)。下面的面板显示了正向计算的峰峰间振幅一个快速方向ϕ作为四个模型中周期的函数。我们的观测结果显示为误差为1 s.d的蓝色圆圈符号。作为引用。黑色和灰色虚线表示FSD的方向和NoMelt位置的表观板块运动(APM)。

幻灯片

权利和权限

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关于本文

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引用本文

林,PY。，G一个herty, J., Jin, G.et al。海洋软流圈流动动力学的高分辨率地震约束。自然535， 538-541(2016)。https://doi.org/10.1038/nature18012

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