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洋中脊地震活动揭示了海洋岩石圈的极端类型

自然体积535，页面276 - 279 (2016）引用本文

主题

摘要

沿着海底构造板块缓慢漂移的极低扩散脊，传导冷却被认为可以限制地幔融化1熔体生产被推断为高度不连续的2，3.，4．沿着这些扩散的中心，没有任何火成岩地壳的长脊段与岩浆段交替存在，这些岩浆段承载着能够发生强烈地震的大型火山5．因此，熔体供应、岩石圈组成和构造结构似乎沿着扩张最慢的脊的轴线变化很大6．但由于地震资料的缺乏，超低脊的岩石圈结构约束较差。本文利用390公里的超低展脊轴上详细的地震活动调查，描述了两种大洋岩石圈端元类型的结构和吸积模式。我们观察到，在岩石圈上部15公里处的岩浆剖面缺乏浅层地震活动，但异常地包含35公里深的地震。这一观测表明岩石圈寒冷而厚实，上部地震带可能反映了大量的蛇纹岩化。我们发现岩浆岩石圈区域在火山中心下急剧变薄，并推断由此产生的岩石圈-软流圈边界地形可能允许沿轴熔融流动，这解释了在超低扩张脊上地壳生产的不均匀性。地震活动数据表明，海洋岩石圈的变化可能比以前认为的要深得多，这对海底变形和流体循环具有重要意义。

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图1:超低扩散脊的轴向地震活动性。
图2:Gakkel Ridge的岩浆剖面和岩浆剖面对比。
图3:Gakkel岭的两种岩石圈类型的概念草图。

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确认

本研究由德国科学基金会SCHL853/1-1和SCHL853/3-1赠款资助。我们感谢RV机组人员的努力极地斯特恩号巡游ANT-XXIX/2+8和ARK-XXIV/3, RV流星M101和RV马里恩·杜．

作者信息

作者及隶属关系

  1. 艾尔弗雷德·韦格纳研究所，亥姆霍兹极地和海洋研究中心，Am Alten Hafen 26，不莱梅黑文，27568，德国

    Vera Schlindwein和Florian Schmid

作者
  1. 维拉Schlindwein
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  2. Florian施密德
    查看作者出版物

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贡献

V.S.为site 3策划并进行调查，处理数据，撰写论文。消防局处理了一号站点的数据。两位作者讨论了结果并对手稿进行了评论。

相应的作者

对应到维拉Schlindwein．

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。

额外的信息

审核人信息自然感谢s . M. Carbotte和其他匿名审稿人对本工作的同行评审所作的贡献。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1调查地点1的地震位置，包括位置不佳的事件。

一个，震中(圆)以震源深度用颜色标记。地震未投影到横断面(白线)c用正方形表示。红色倒三角表示OBS的位置，蓝色虚线表示折射地震线的位置15用于约束最上层岩石圈的速度。b，用于地震定位的最终速度模型显示为红色，用于稳健性测试的速度模型显示为蓝色(快速端元表示下面有超镁铁质岩石的薄地壳)橙色(速度减少0.3 km s−1相对于最终模型)和紫色(速度增加0.3 km / s−1相对于最终模型)。速度7.0-7.6公里/秒−1(灰色条)被认为是岩石圈地幔异常低。直方图显示了不同速度模型得到的震源深度分布。更快的模型导致更少的正确定位的事件，但深度分布是相似的(见扩展数据表2）.c，投影到轴上的震心截面，并根据与剖面的距离用颜色标注。地震活动性带的地形并不是投影的人工产物，因为在所有深度间隔上，来自不同离轴距离的地震都存在。即使所有位置不佳的地震都显示出来，地震地区仍然没有地震活动。

扩展数据图2调查地点2的地震位置，包括位置不佳的事件。

一个，震中(圆)以震源深度用颜色标记。地震未投影到横断面(白线)c由方块表示。红色倒三角表示OBS的位置，蓝色虚线表示折射地震线的位置34用于约束最上层岩石圈的速度。b，用于地震定位的最终速度模型显示为红色，用于稳健性测试的速度模型显示为蓝色(快速端元表示下面有超镁铁质岩石的薄地壳)橙色(速度减少0.3 km s−1相对于最终模型)和紫色(速度增加0.3 km / s−1相对于最终模型)。速度7.0-7.6公里/秒−1(灰条)被认为是岩石圈地幔异常低。直方图显示了不同速度模型得到的震源深度分布。更快的模型会导致更少的定位事件，但深度分布是相似的(见扩展数据表2）.c，投影到轴上的震心截面，并根据与剖面的距离用颜色标注。地震活动性带的地形并不是投影的人工产物，因为在所有的深度区间内，都存在来自不同离轴距离的地震。即使所有位置不佳的地震都显示出来，地震地区仍然没有地震活动。

扩展数据图3调查地点3的地震位置包括位置不佳的事件。

一个，震中(圆)以震源深度用颜色标记。地震未投影到横断面(白线)c由方块表示。红色倒三角表示OBS的位置，蓝色虚线表示折射地震线的位置35用于约束最上层岩石圈的速度。b，用于地震定位的最终速度模型显示为红色，用于稳健性测试的速度模型显示为蓝色(快速端元表示下面有超镁铁质岩石的薄地壳)橙色(速度减少0.3 km s−1相对于最终模型)和紫色(速度增加0.3 km / s−1相对于最终模型)。速度7.0-7.6公里/秒−1(灰条)被认为是岩石圈地幔异常低。直方图显示了不同速度模型得到的震源深度分布。更快的模型导致更少的正确定位的事件，但深度分布是相似的(见扩展数据表2）.c，投影到轴上的震心截面，并根据与剖面的距离用颜色标注。地震活动性带的地形并不是投影的人工产物，因为在所有深度间隔上，来自不同离轴距离的地震都存在。即使所有位置不佳的地震都显示出来，地震地区仍然没有地震活动。

图4 SWIR西部岩浆剖面与岩浆剖面对比。

一个，测深上的远震地震活动(开圈，按震级缩放)。浅黄色的圆圈标志着在时间和空间上相关的两个或多个事件的地震群。数据来自ref。5．b，疏通岩性。数据来自ref。2．c，磁异常。数据来自ref。31．地震的一个由圆点表示。以岩浆为主的正交超段表现出较丰富且常成簇的远震地震和明显的磁异常。以岩浆为主的斜超段，地震活动较少，橄榄岩暴露较少。该段内的岩浆岩石圈和岩浆岩石圈区域由海底岩性和磁图确定。段内事件率的差异(参见图2)，由于地震位置有很大的不确定性，因此在这里不可见。

表1最终一维速度模型和端元模型的定位性能
全尺寸表
扩展数据表2震源深度对速度模型的依赖关系
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Schlindwein, V.， Schmid, F.洋中脊地震活动揭示了海洋岩石圈的极端类型。自然535， 276-279(2016)。https://doi.org/10.1038/nature18277

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