2019-09-09 20:53:01
为中美洲的海洋板块提供了更好的视角

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地球地幔中的对流是“发动机”驱动板块构造。热材料从行星的核心和地幔之间的边界上升到地球表面,深度约为3000公里。由于海洋构造板块在地球表面的俯冲带下沉入地幔,因此冷材料向下流动。

长期以来,地震学家一直试图通过对俯冲板块进行成像来了解这种对流循环,因为它们下降到海洋深处的地球深处。为此,他们使用了一种称为地震层析成像技术,这种技术类似于医学超声波扫描。

AGU的地球物理研究杂志:Solid Earth中的一项新研究使用了一种新的,更高分辨率的断层扫描技术,称为波形反演,对中美洲Cocos板下俯冲的海洋板块进行成像。这允许解决比以前的工作更精细的细节。

这些新发现有助于提高我们对板块动力学的理解,因为它们到达地幔底部约670公里深处的上地幔底部,有助于科学家更好地理解驱动板块构造的对流循环。

这项新研究使用了美国中部地震发生的S波(地震剪切波)三次重复记录,这些记录发生在2004年至2015年在美国毗邻地区部署的大量地震接收器USArray。当几个沿着略微不同路径行进的S波几乎同时到达天文台时,就会发生波形三次重复。使用传统的旅行时层析成像难以解释复杂波形,但可以通过波形反演轻松分析,以提取670公里深度周围结构的所有可用信息。

中美洲是一个具有地质意义的地区,因为壕沟中的科科斯板块的年龄变化很大,从大约200万年到北方,大约在墨西哥城的纬度,到南方大约3000万年。在哥斯达黎加的纬度附近,在墨西哥南部的一个名为Tehuantepec Ridge的过去断裂带上,年龄跃升了大约1000万年。

地球表面的海洋板块随着年龄的增长而降温,这意味着较旧的板块在进入海洋沟槽时更密集,粘度更高;因此,它们比年轻的板块更容易沉入地幔。通过该研究获得的三维S-速度模型显示,沿着沟槽的板的年龄的变化与深度处的板的形状的变化很好地相关,这表明在Cocos的密度和粘度存在局部变化。由于年龄的变化导致的深度板。

该研究还发现了可能上升的温暖物质,称为“羽状物”,从Cocos板块北部下方的下地幔上升,这也可能影响Cocos板块如何沉入上地幔。

此外,推断的图像显示,沿着特万特佩克山脊,Cocos板块可能在约400公里的深度处撕裂。这可能是由于Tehuantepec岭北部和南部的Cocos板块的密度差异,以及Tehuantepec岭可能是板块中的弱区,这应该有助于撕裂。与地表地质证据的比较也表明,这种撕裂发生在大约1000万年前,这意味着上地幔的平均下沉率约为每年4厘米。这可用于限制该区域中上地幔的粘度。

以前的研究表明,当板块到达上地幔底部时,板块动力学的区域变化很大。在不久的将来,应该可以将这项研究的方法应用于其他俯冲带,以便更好地了解俯冲变化背后的物理原因。

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