摘要
超过三分之一的大洋中脊每年的扩张速度不到20毫米1．深部成像数据的缺乏意味着控制熔融和地幔上涌的因素2，3.，岩石圈-软流圈边界深度(LAB)4，5，地壳厚度6，7，8，9而热液喷发对超低扩散脊线的理解也不是很好10，11．现代电磁数据极大地提高了我们对快速扩散脊的理解12，13，但还没有用于超低扩散脊。本文结合可控源电磁和大地电磁资料，提出了一个详细的超低扩散莫恩斯岭120 km深电磁联合反演模型。反演图像显示，地幔上升流集中在一个狭窄、倾斜和强烈不对称的区域，与不对称的地表隆起重合。虽然上升流模式显示出动力系统的几个特征3.，12，13，14，它可能反映了缓慢而不对称的板块运动所控制的被动上升流。上升流软流圈和熔体可以追溯到推断的莫霍罗维维奇不连续深度，并被表示为电学LAB (eLAB)的电阻率(100欧姆)等值线所包围。eLAB可以表示由最小熔体含量定义的流变边界。我们还发现，无论是熔融抑制模型7也不是抑制迁移模型15，这解释了扩张速率与地壳厚度之间的相关性6，16，17，18，19可以解释山脊下面的薄地壳。更有可能出现这样一种模式，即地壳厚度直接受分离板块所产生的产生熔融的岩石体积的控制。活跃的熔体侵入大约3公里厚的海洋地壳，在洛基城堡热液黑烟田散发的流体对流单元覆盖的推断地壳岩浆室中达到顶峰。流体对流延伸到较长的横向距离，在地壳中层利用高孔隙度。这种管道系统的规模和寿命长的性质可能会促进在超低扩散脊处的排放。
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代码的可用性
MARE2DEM20.是电磁地球物理二维正反演并行自适应有限元代码，用于本项目的数据建模和反演。MARE2DEM可在以下网址下载http://mare2dem.ucsd.edu/．本研究中使用的CSEM和MT处理软件可从EMGS ASA获得http://www.emgs.com/但是软件的可用性受到限制，这些软件是在当前研究的特别协议下使用的，因此它们不能公开使用。但是，如果有合理的要求并获得EMGS ASA的许可，可以从通讯作者那里获得该软件。
数据可用性
支持本研究结果的数据可从NTNU获得，但这些数据的可用性受到限制，这些数据是根据当前研究的特别协议使用的。然而，所有相关数据均可在合理要求和NTNU许可下从通讯作者处获得。
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确认
我们感谢工程学院，地球科学和石油系，NTNU海洋，ROSE财团(由挪威研究委员会资助，资助号228400)和挪威科技大学(NTNU)地球物理小组为调查提供资金。我们感谢EMGS ASA在非常具有挑战性的环境中收集了出色的数据。
审核人信息
自然感谢Steven Constable和Rob Evans对这项工作的同行评审所做的贡献。
作者信息
作者及隶属关系
贡献
s.e.j开发了这个项目，分析了数据，并撰写了手稿。h.e.f.a分析数据并与s.e.j一起撰写手稿，数据处理和方法部分由M.P.和R.M.准备，所有作者都参与了数据分析，讨论结果并对手稿进行评论。
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有利益竞争。
额外的信息
出版商的注意:施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。
扩展的数据图形和表格
扩展数据图1测深和电磁采集几何。
水深(黑色)、带有名称的接收器位置(黄色三角形)以及洛基城堡二维线的CSEM源轨迹(红色)。
扩展数据图2 CSEM数据示例。
测量的CSEM数据(点)和从CSEM数据反演(线)得到的模型的合成数据，用于两个选定的接收机在线位置(−3 km和+25 km)。电场的大小(上）显示频率为0.5 Hz(蓝色)、1.0 Hz(绿色)和2.0 Hz(红色)的相位数据(底部)。所得电阻率模型的总均方根误差为1.13。
扩展数据图3倒置测量MT数据。
图中显示了所有台站的横向磁模数据(圆)和反演结果的合成数据(实线)。总均方根失配为1.4。ρ一个为视电阻率。
图4二维CSEM数据反演的各向异性电阻率模型。
水平电阻率图像ρh(上)和垂直电阻率ρv(底部)。所得模型的均方根错配为1.13。电磁接收机的位置以白圈表示。
图5 CSEM和MT(横向磁模)数据同时联合反演的各向异性电阻率模型。
电阻率张量的三个分量ρx，ρy而且ρz-由于强的各向异性正则化，显示出很强的相似性。CSEM接收器位置绘制为圆形，联合反演中使用MT的接收器绘制为三角形。该模型拟合数据的均方根失配为1.4。
图6 Mohns Ridge下的温度、电导率和熔体含量随深度的变化。
一个， 3 Myr西部剖面温度与深度的关系。T马克斯，通过将测得的电导率反演为TSEO3(无花果。3)，显示为灰圈。由此产生的地热(粗黑线)与绝热上升流与3 Myr半空间冷却模型相一致。干固体为lherzolite39，40和方辉橄榄岩41供参考。b，温度随深度的轴向剖面，绝热上涌至eMoho深度，海底(洛基城堡)接近线性冷却趋势，接近320°C。T马克斯，通过将测得的电导率反演为TSEO3(无花果。3)，以橙色圆圈显示。c， 4 Myr东剖面温度与深度的关系。T马克斯，通过将测得的电导率反演为TSEO3(无花果。3)，以蓝色圆圈显示。由此产生的地热(粗黑线)反映了绝热上升流到eLAB深度，并结合海底以下约15公里处逐渐冷却到4 Myr半空间模型温度。d，电阻率随深度的变化以及计算出的熔体含量423密尔西部剖面。计算干DMM (SEO3)，玄武岩+ 1 wt% H的电阻率随深度的变化2以O和辉长岩为参考。e，电阻率随深度的变化以及计算出的熔体含量42用于轴向剖面。计算干DMM (SEO3)，玄武岩+ 1 wt% H的电阻率随深度剖面2以O和辉长岩为参考。f，电阻率随深度的变化以及计算出的熔体含量424 Myr东部剖面。计算干DMM (SEO3)，玄武岩+ 1 wt% H的电阻率随深度剖面2以O和辉长岩为参考。
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约翰森，s.e.，潘兹纳，M，米泰，R。et al。超低扩散莫恩斯岭的深层电成像。自然567， 379-383(2019)。https://doi.org/10.1038/s41586-019-1010-0
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