跳到主要内容

感谢您访问nature.com。您使用的浏览器版本对CSS的支持有限。为了获得最佳体验,我们建议您使用更最新的浏览器(或关闭Internet Explorer的兼容性模式)。与此同时,为了确保继续支持,我们在显示站点时不使用样式和JavaScript。

三维磁条需要在快速扩散的下层海洋地壳中缓慢冷却

摘要

当海洋地壳冷却时,地球磁场被记录下来,产生线状磁异常,提供了过去1.6亿年的极性逆转模式1.在下部(辉长岩)地壳中,极性区间边界是限制冷却和地壳吸积的等温线的代表。地震观测23.4, geospeedometry567以及热模型8910关于快速扩散的地壳,人们对海脊附近的热量在哪里以及如何流失产生了相互矛盾的解释。海脊是地壳内熔体运输和结晶过程的一个敏感指标。在这里我们表明,岩浆健壮的快速扩散地壳的磁性结构要求在岩脉-辉长岩转变附近的地壳温度保持在大约500摄氏度10万年。在相隔约8公里的两个区域的近底磁化解决方案突出了岩脉-辉长岩过渡带200米内的亚水平极性边界,距轴外延伸7-8公里。具有多极性成分的定向样品可以直接确认在约一公里宽的区域内对应的水平极性边界,并表明在三个极性区间内缓慢冷却。我们的结果与距离地轴几公里内的深海热液冷却不一致27取而代之的是一个广阔的,炎热的轴带,延伸到离轴约8公里的岩浆强健的快速扩散的海洋地壳。

这是订阅内容的预览,通过你的机构获取

访问选项

买条

在ReadCube上获得时间限制或全文访问权限。

32.00美元

所有价格均为净价格。

图1:覆盖在皮托深海阴影测深上的海面磁化溶液。
图2:Pito Deep的海底磁化和样品位置。
图3定向辉长岩样品的磁极(n= 229)。
图4:根据我们的数据,在3.330 Ma Pito Deep暴露前,山脊轴上快速扩展的地壳形成的热结构。

数据可用性

近底磁数据可在https://www.ngdc.noaa.gov/trackline/request/?surveyTypes=All%20Parameters&surveyIds=SENTRY418,SENTRY419,SENTRY420,SENTRY421,SENTRY422,SENTRY423,SENTRY424,SENTRY425,SENTRY428水深测量数据在https://www.ngdc.noaa.gov/auvs/sentry/AT37-08_sentry_mb.html。样品的热消磁数据存档在https://doi.org/10.7288/V4/MAGIC/17051.东太平洋隆起的高分辨率水深测量来自https://doi.org/10.26022/IEDA/329855源数据都提供了这张纸。

代码的可用性

代码可根据通信作者的要求提供。

参考文献

  1. 奥格,j.g.地质年表85-113 (Elsevier, 2012)。

  2. 邓恩,R. A.,图米,D. R.和所罗门,S. C.东太平洋隆起9°30′n下地壳和浅地幔的三维地震结构和物理性质。j .地球物理学。Res。105, 23537-23555(2000)。

    文章广告谷歌学者

  3. 韩,S.等。EPR 9°37 - 40′n上下轴岩浆体的构型及其对海洋地壳吸积的意义。地球的星球。科学。列托人。390, 31-44(2014)。

    文章中科院广告谷歌学者

  4. Carbotte, S., Canales, J. P, Neimovic, M., Carton, H. & Mutter, J.东太平洋隆起8°20 ' -10°10'N和奋进段最近的地震研究:对洋中脊热液和岩浆过程的洞察。海洋学25, 100-112(2012)。

    文章谷歌学者

  5. VanTongeren, J. A., Kelemen, P. B. & Hanghøj .阿曼蛇绿岩下地壳的冷却速率:橄榄石中的钙,重新考察。地球的星球。科学。列托人。267, 69-82(2008)。

    文章中科院广告谷歌学者

  6. 快速扩散的东太平洋隆起的最下层海洋地壳的缓慢冷却。地质44, 115-118(2016)。

    文章中科院广告谷歌学者

  7. 一种新的Mg-REE耦合地质测速计揭示的快速扩张的大洋下地壳的形成。地球的星球。科学。列托人。487, 165-178(2018)。

    文章中科院广告谷歌学者

  8. 海中脊热模型:轴向水热通量的体积限制。j .地球物理学。Res。90, 11,345-11,353(1985)。

    文章广告谷歌学者

  9. Maclennan, J., Hulme, T. & Singh, S. C.海洋地壳吸积的热模型:连接地球物理、地质和岩石学观测。Geochem。地球物理学。Geosyst。5, q02f25(2004)。

    文章谷歌学者

  10. Hasenclever, J.等。在快速伸展的山脊处,浅轴上和深轴外的混合热液循环。自然508, 508-512(2014)。

    文章中科院PubMed广告谷歌学者

  11. 西顿等人。当今海洋地壳年龄和海底扩张参数的全球数据集。Geochem。地球物理学。Geosyst。21, 1-15(2020)。

    文章广告谷歌学者

  12. 徐志强,张志强,张志强,等。蛇绿岩中延性变形与层状辉长岩的成因。j .地球物理学。Res。98, 14,015-14,027(1993)。

    文章广告谷歌学者

  13. 陈友军,陈建平。洋壳的成因:岩浆注入、热液循环和地壳流动。j .地球物理学。Res。98, 6283-6297(1993)。

    文章广告谷歌学者

  14. Boudier, F, Nicolas, A. & Ildefonse, B.阿曼蛇绿岩中的岩浆房:从上到下的供给。地球的星球。科学。列托人。144, 239-250(1996)。

    文章中科院广告谷歌学者

  15. 郭永荣,郭志强,张志刚,等。熔体在海洋下地壳中的运移:基于有限固体扩散的熔体渗流模型的约束。地球的星球。科学。列托人。156, 1-11(1998)。

    文章中科院广告谷歌学者

  16. 马扬诺维奇等人。东太平洋隆起轴下的多基岩岩浆管道系统。Geosci Nat。7, 825-829(2014)。

    文章广告谷歌学者

  17. Canales, j.p .等。东太平洋隆起的离轴熔融体网络。Geosci Nat。5, 279-283(2012)。

    文章中科院广告谷歌学者

  18. 库根,詹金,G. R. T.威尔逊,R. N.约束大洋下地壳冷却速率:应用于阿曼蛇绿岩的新方法。地球的星球。科学。列托人。199, 127-146(2002)。

    文章中科院广告谷歌学者

  19. 从近底磁场测量确定的海洋地壳垂直磁场结构。j .地球物理学。Res。101, 20275-20296(1996)。

    文章广告谷歌学者

  20. 麦克唐纳,K. C.,米勒,S. P.,卢恩迪克,B. P.,阿特沃特,T. M.和舒尔,L.潜水器中温-马修斯磁线的研究:海洋磁异常的来源和特征。j .地球物理学。Res。88, 3403-3418(1983)。

    文章广告谷歌学者

  21. 坎德,S. C. &肯特,D. V.海洋磁异常形状对磁源的约束。j .地球物理学。Res。81, 4157-4162(1976)。

    文章广告谷歌学者

  22. 威尔逊,D. S. & Hey, R. N.加拉帕戈斯轴向磁异常:布鲁内皇帝事件和两层磁源的证据。地球物理学。卷。8, 1051-1054(1981)。

    文章广告谷歌学者

  23. 马希尔,吉,杰,多兰,a.k,钱德尔,M. J.和约翰,B. E.皮托深部快速扩散洋壳的磁结构。Geochem。地球物理学。Geosyst。21, 1-18(2020)。

    文章谷歌学者

  24. 纳尔。德。福。嘿。R. N.复活节微板块的构造演化。j .地球物理学。Res。96, 7961-7993(1991)。

    文章广告谷歌学者

  25. 纳尔,D. F.,马丁内斯,F.,嘿,R. N.,里德,T. B., IV和斯坦,S.皮托裂谷:大偏置裂谷如何传播。3月“。Res。13, 287-309(1991)。

    文章谷歌学者

  26. Schouten, H., Klitgord, K. D. & Gallo, D. G.边缘驱动微板运动学。j .地球物理学。Res。98, 6689-6701(1993)。

    文章广告谷歌学者

  27. 卡尔森,J. A.等。东南太平洋复活节微板块皮托深裂谷超快速扩张地壳构造窗口的嵌套尺度研究。InterRidge新闻145-8(2005)。

    谷歌学者

  28. 霍斯特,瓦尔加,R. J.,吉,J. S.和卡森,J. A.皮托深裂谷暴露的超快速扩张海洋地壳变形的古地磁约束。j .地球物理学。Res。116, b12103(2011)。

    文章广告谷歌学者

  29. Perk, n.w, Coogan, l.a, Karson, j.a, Klein, E. M. & Hanna, h.d.皮托深海原始下洋地壳的岩石学和地球化学:对南东太平洋隆起下地壳吸积的意义。普通发布版。矿物。汽油。154, 575-590(2007)。

    文章中科院广告谷歌学者

  30. 钱德尔,M. J.等。快速扩散的海洋下层地壳比传统认为的要复杂得多:来自皮托深海地壳的洞见。在AGU秋季会议(AGU的,2019);<https://agu.confex.com/agu/fm19/meetingapp.cgi/Paper/542504>

  31. 从凯恩断裂带(MARK)以南中大西洋海脊辉长岩的多组分磁化推断中、下部海洋地壳的缓慢冷却。j .地球物理学。Res。107, epm 3-1-1 epm 3-18(2002)。

    文章谷歌学者

  32. Pullaiah, G., Irving, E., Buchan, K. L.和Dunlop, D. J.埋藏和隆起引起的磁化变化。地球的星球。科学。列托人。28, 133-143(1975)。

    文章广告谷歌学者

  33. Benjamin, S. B. & Haymon, R. M.,来自快速扩张的东太平洋隆起侧翼一个年轻的(0.1 Ma)深海山的热液矿床和生物化石群:脉冲热液流和轴向热和流体的构造敲击的证据。Geochem。地球物理学。Geosyst7,(2006)。

  34. 维奥莱等人。海洋地壳压力和温度条件下玄武岩脆韧转变的实验研究。j .地球物理学。固体地球117, b03213(2012)。

    文章广告谷歌学者

  35. 布朗,t.c.等。皮托深海辉长岩的结构特征:在快速扩张的洋中脊的岩浆过程和上深成地壳成因的记录。j .汽油。60, 997-1026(2019)。

    文章中科院广告谷歌学者

  36. 洛杉矶丘塔斯上洋地壳结构:来自皮托深海和冰岛的观点(杜克大学,2007)。

  37. Tauxe, L., Kylstra, N. & Constable, C.古磁学数据的Bootstrap统计。j .地球物理学。Res。96, 11723-11740(1991)。

    文章广告谷歌学者

  38. 朗格万分布的大样本理论。J.计划。推断。8, 245-256(1983)。

    文章MathSciNet数学广告谷歌学者

  39. 奥尔森,N.等。校正Ørsted矢量磁强计。地球行星空间55, 11-18(2003)。

    文章广告谷歌学者

  40. 最小二乘线、平面与古地磁资料分析。地球物理学。j . Int。62, 699-718(1980)。

    文章广告谷歌学者

  41. Gee, J., Staudigel, H., Tauxe, L., Pick, T. & Gallet, Y.拉帕尔马海山系列的磁化作用:对海山古极点的启示。j .地球物理学。Res。98, 11743-11767(1993)。

    文章广告谷歌学者

  42. Néel, L. Théorie du traînage magnétique des ferromagnétiques en grain fins avec application aux terres cuites。安。地球物理学。5, 99-136(1949)。

    谷歌学者

  43. 纳吉,L.等。等维伪单畴磁铁矿十亿年时间尺度的稳定性研究。美国国家科学院学报。美国114, 10356-10360(2017)。

    文章中科院PubMed公共医学中心广告谷歌学者

  44. 下地壳岩石记录了地球磁场的逆转吗?海洋钻探计划735B井海洋辉长岩的磁性岩石学。j .地球物理学。Res。98, 16013-16032(1993)。

    文章广告谷歌学者

下载参考

确认

我们感谢AUV哨兵和ROV杰森车队,房车的工作人员亚特兰提斯M. Gess、S. Slead和M. Mijjum对样本处理的帮助。对这项工作的支持由NSF资助号OCE-1459387 (J.S.G.)和OCE-1459462 (M.J.C.和B.E.J.)提供。

作者信息

作者和隶属关系

作者

贡献

实验由j.s.g.、M.J.C.和B.E.J.设计,所有作者进行样本和数据的收集。S.M.和J.S.G.完成了数据处理和分析。S.M.M。,J.S.G M.J.C.和B.E.J.写道。

相应的作者

对应到萨拉·m·马赫

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有竞争利益。

额外的信息

同行评审信息自然感谢Suzanne Carbotte和其他匿名审稿人对这项工作的同行评审所做的贡献。同行评审报告可用。

出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构附属的管辖权要求保持中立。

扩展的数据图和表

图1东太平洋隆起的地形剖面。

a)在Pito Deep附近的地图视图中显示的剖面(白色框)。b)从扩散中心距离(0公里)的函数绘制的流线剖面。灰色箭头表示较大偏移断层的位置。下两个剖面来自于海面带状测深;其余剖面显示近底测量的高分辨率水深

源数据

图2 A区近底磁化溶液和岩样详图。

黑线虚线表示4050 mbsl高程,黑线粗体表示样品定义的脉岩/辉长岩过渡带解释位置23

源数据

图3 B区近底磁反演及岩样详图。

黑体线表示岩脉/辉长岩边界的位置,由Brown等人推导。35.虚线表示下拉块的位置。深色和浅灰色线分别勾勒出3475和3800 mbsl的轮廓

源数据

图4交叉校正的海面异常数据。

背景(灰色)显示Pito Deep附近的水深,黑色框突出显示了图中所示的区域。1.交叉校正的异常数据具有29.7 nT的均方根失配,并被用于根据Maher等人在《辅助信息》中概述的过程生成海面磁反演。23

源数据

图5确定走向和倾角的定向方法。

APS 544微型定向传感器紧贴岩石表面,以确定走向和倾角。样品收集篮安装在前面水下机器人杰森II垂直于它的航向,当与岩面平齐时,有助于视频估计撞击。图片来源:版权归伍兹霍尔海洋研究所所有,由怀俄明大学的迈克·钱德尔提供。

图6显示代表性蒙特卡罗分布的等面积图(n= 280)说明了方向不确定性对040°/−20°均匀初始剩磁方向的影响。

黑色圆圈表示样品剩余物方向,走向和倾角不确定度为20°。开(闭)号为上(下)半球。半径为24°的红色圆表示平均方向的1 σ不确定度。

源数据

补充信息

源数据

权利与权限

转载及权限

关于本文

通过CrossMark验证货币和真实性

引用本文

马赫,s.m.,吉,j.s.,钱德尔,M.J.et al。三维磁条需要在快速扩散的下层海洋地壳中缓慢冷却。自然597, 511-515(2021)。https://doi.org/10.1038/s41586-021-03831-6

下载引用

  • 收到了

  • 接受

  • 发表

  • 发行日期

  • DOIhttps://doi.org/10.1038/s41586-021-03831-6

评论

通过提交评论,您同意遵守我们的条款而且社区指导原则.如果您发现一些滥用或不符合我们的条款或指导方针,请标记为不适当。

搜索

快速链接

自然简报

报名参加自然简报时事通讯——关于科学的重要信息,每天免费发送到您的收件箱。

在你的收件箱里免费获取每日最重要的科学报道。 注册《自然简报》
Baidu
map