摘要
氦同位素提供了一个重要的工具来追踪早期地球,在地球内部幸存下来的原始储层1,2,3..火山热点熔岩,就像那些在夏威夷和冰岛爆发的火山,可以容纳罕见的,高3.他/4氦同位素比值(高达50倍4当前大气比,Ra)较低3.他/4在海中脊玄武岩中发现了He比值,这些玄武岩是由融化上地幔形成的(约8Ra;ref。5).一个长期存在的假设认为,高3.他/4他的领地在地幔深处6,7,8在海中脊玄武岩取样的上地幔之下,从地幔深处浮力上涌的羽状物向高空运输3.他/4他将物质注入了羽流供养热点下的浅地幔。这个假设的一个问题是,尽管一些热点地区已经3.他/4他的值从低到高,其他热点只显示低3.他/4他的比率。在这里,我们表明,在热点中,建议覆盖地幔柱9,10,即最大值最高的那些3.他/4He比值具有较高的热点浮力通量和上地幔地震低速异常覆盖区域11,不同于只有较低最大值的羽流馈电热点3.他/4他的比率。我们解释之间的关系3.他/4他认为,热点浮力通量和上地幔横波速度意味着热羽——在200公里深处表现出地震低速异常——更有浮力,并夹带着两者3.他/4他和低——3.他/4他的材料。相比之下,较冷、浮力较弱的羽状物不会携带这种高3.他/4他的材料。这可以解释,如果高3.他/4He畴比low畴密度大3.他/4地幔成分以羽状形式存在,如果高度较高3.他/4只有最热、浮力最强的地幔柱才能将物质从地幔深处带走12.如此致密,深地幔高3.他/4该区域可以与对流地幔保持隔离13,14,这可能有助于解释早冥古宙(> 45亿年前)岩浆取样中地球化学异常的保存1,2,3..
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确认
R. G. Blotkamp启发并指导了基本发展。我们感谢C. Dalton, M. Edwards, S. Grand, S. Halldórsson, C. Ji, M. Manga, A. McNamara, A. Reinhard, J. Ritsema, B. Romanowicz, R. Rudnick, F. Spera, T. Tanimoto, P. van Keken, C. Williams和Q. Williams的讨论。2016年加州大学圣巴巴拉分校的CIDER项目被公认为提供了一个跨学科合作的场所。D. Graham和S. King的建设性意见改进了手稿。m.g.j感谢NSF对这项研究的资助(EAR-1347377和EAR-1624840)。T.W.B.得到EAR-1460479和EAR-1338329拨款的部分支持,而J.G.K.则得到了OCE-1538121拨款的支持。
作者信息
作者及隶属关系
贡献
所有作者对这份手稿的贡献相同。
相应的作者
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D. Graham和S. King对这项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显示最大值的地图3.他/4他关注全球热点。
最大值的大小3.他/4他对羽流馈送(红圈)和非羽流馈送(青色菱形)热点进行了数值计算,并根据符号的大小进行缩放(参见补充表1).刻度表示符号的大小如何随大小的变化而变化3.他/4他计算了5Ra、15Ra和25Ra的增量作为例子。参见该图的源数据补充表1,该网站引用了裁判的意见4,9,10,19,20.,24,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,45,47,48,49,50,51,52,53,55,57,58,69,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,One hundred.,101,102,103,104,105,106.热点地区图1(见补充表1)则以橙色符号表示。用三种不同的方法来确定一个热点是否与羽流有关:F&R羽流目录9(上图),Boschi-1羽流目录10使用SMEAN25(中间面板),以及Boschi-2羽流目录10它使用了五种不同的地震模型(底部面板)。根据地震异常(δv)为SMEAN2地震模型的200公里。三个面板使用相同的3.他/4数据库(见图1而且补充表1).中间的面板也显示为图3.
扩展数据图2最大值3.他/4他在热点地区与200公里处的地震速度异常进行了比较。
数据来自几个全球地震模型(smen2, GyPSum-S64, S40RTS63, SAVANI65, SEMUCB-WM19和SMEAN25)及参考文献提供的三种羽流分类方案9而且10.参见该图的源数据补充表1,该网站引用了裁判的意见4,9,10,19,20.,24,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,45,47,48,49,50,51,52,53,55,57,58,69,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,One hundred.,101,102,103,104,105,106.皮尔森酒店(r)及斯皮尔曼职级(r年代)图中提供了相关系数,这些系数是根据有羽流供养的热点(红色符号)、非羽流供养的热点(蓝色符号)和所有热点(红色和蓝色符号)的个别观测结果计算得出的;方框中的文本仅提供了羽流馈电热点(红色文本)、非羽流馈电热点(蓝色文本)和所有热点(黑色文本)的相关系数信息。斯皮尔曼相关系数在非线性关系存在时提供了更可靠的相关估计,但结果为r而且r年代基本一致。为了评估相关性的实际统计相关性,1σ提供了不确定性(使用自举法计算),以及相关系数的显著性水平;这Pvalue(括号中,以百分比表示)是用Student 's计算的t假设数据为正态分布。在每个面板中,羽流的存在与否取决于所使用的羽流目录图1而且补充表1):左边的图板使用F&R羽流目录9(图1);中间的面板使用Boschi-1羽流目录10,由SMEAN模型导出的归一化垂直范围值NVE≥0.5 (图1);右边的面板使用了Boschi-2羽流目录10,计算方法是根据五种不同的地震模型(图1),并将羽流定义为NVE≥0.5。Boschi-1、Boschi-2和F&R羽流目录的样本量如下:n= 23根羽毛,n= 9个非羽状),Boschi-2 (n= 21羽,n= 11个非羽状),F&R (n= 27根羽毛,n= 11个非羽状)。所有面板使用相同的3.他/4数据库(见补充表1).面板显示了Boschi-1和-2羽流目录在200公里处的SMEAN2地震异常10也显示为图3.
扩展数据图3最大值3.他/4他研究了热点和热点浮力通量。
相关值和烟羽选择扩展数据图2.参见该图的源数据补充表1,该网站引用了裁判的意见4,9,10,19,20.,24,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,45,47,48,49,50,51,52,53,55,57,58,69,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,One hundred.,101,102,103,104,105,106.热点浮力通量模型来自文献。24,包括“几何”热点浮力通量、“MiFil面积”浮力通量和“MiFil体积”浮力通量。由于马努斯盆地地区没有热点浮力通量,Boschi-1、Boschi-2和F&R羽流目录的样本量如下:n= 23根羽毛,n= 9个非羽状),Boschi-2 (n= 21羽,n= 11个非羽状),F&R (n= 26根羽毛,n= 11个非羽状)。显示Boschi-1和-2羽流目录的MiFil体积热点浮力通量的面板10也显示在图3.
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补充表
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杰克逊,M,康特,J. &贝克尔,T.由最热的地幔柱夹带的原始氦。自然542, 340-343(2017)。https://doi.org/10.1038/nature21023
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