摘要
板块构造要求岩石圈-软流圈边界(LAB)下有一个低粘度层,但这种韧性转变的起源仍有争议1,2.解释包括温度升高的减弱效应3.,4矿物水合作用5或部分熔化6.电阻率对这三种效应都很敏感7,包括熔体挥发物含量8,但以前的实验室约束来自大地电磁测深没有同时考虑推断的熔体量的热力学稳定性和估计电阻率的不确定性的影响8,9,10,11,12,13,14.在这里,我们耦合了在挥发物存在下地幔熔融的实验约束参数化15,16采用贝叶斯电阻率反演17并将其应用于对Cocos板块下的LAB通道敏感的大地电磁数据9.矛盾的是,我们发现导电通道需要异常大的熔体分数和中等挥发物含量,或者中等熔体分数和异常大的挥发物含量,这取决于假定的地幔温度。大的熔体组分不太可能具有机械稳定性,并且与熔体迁移模型相冲突18.由于挥发分含量大需要高度富集的地幔源,这与大洋中脊的估计不一致19,结果表明地幔柱侵位了富挥发物熔体。这就要求附近存在以前未被探测到的羽流,或者远处Galápagos热点的影响。流进薄而含水的熔体通道的羽状物9,14,20.可能是全球LAB异常的一个未被认识的来源。
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数据可用性
本研究中反演和分析的大地电磁数据可在以下地址找到:https://doi.org/10.5281/zenodo.5510673.源数据提供了这篇论文。
代码的可用性
跨维贝叶斯反演代码可在https://bayesian1dem.bitbucket.io/.用于模拟部分熔融过程和两相地幔体电阻率的一套代码将根据要求发布。源数据提供了这篇论文。
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确认
我们感谢A. Malinverno和K. Kelley的富有成效的对话和有用的建议,以及D. Hasterok分享他的融化参数化的MATLAB脚本。大地电磁数据的收集由美国国家科学基金会OCE-0841114和OCE-0840894资助。这项工作得到了哥伦比亚大学电磁方法研究联盟的支持。A.R.在澳大利亚地球科学首席执行官的许可下出版。
作者信息
作者及隶属关系
贡献
S.N.和K.K.收集和处理大地电磁数据。D.B.和S.N.编写了部分熔融和体电阻率模型代码。A.R.和D.B.编写了贝叶斯反演代码。d.b., S.N.和K.K.建立了大地电磁数据模型并给出了这些数字。所有作者都参与了手稿的撰写。
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。
同行评审
同行评审信息
自然感谢匿名审稿人对本工作的同行评议所作的贡献。同行评审报告是可用的。
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3
熔体分数和熔体CO的概率分布2内容(一个)或散装产地来源证2(b),为由蒙特卡罗方法估计的MT联合测深。虚线表示等温线。散装水保持在240 ppm不变。几乎所有的(T,ρ)拉伸需要大的熔体分数和/或高体积CO2浓度
扩展数据图8 CO的影响2含水熔体电阻率的研究T= 1400°C(参考。8).为作比较,所示为纯含水熔体的关系51(蓝色实线)。
碳对熔体电阻率的影响直到熔体中碳的浓度超过约6%时才会显现出来
图9温度、体水化、熔体分数和熔体挥发分含量对地幔体电阻率的影响。
一个对于没有熔融的潮湿地幔,温度和体水化作用都会降低体电阻率。所有三个图中的线条样式都与中温度一致一个.曲线一个在固相物到达的地方被截断,从而产生熔体。b含有含水熔体的干地幔的阻性相当低,即使熔体水浓度很小。cco2对熔体电阻率有较大影响,但仅在高熔体CO时2浓度。在无二氧化碳的情况下计算体电阻率b如果没有水c.地幔成分假设为60%橄榄石,40%辉石
图10利用体电阻率和温度约束岩石稳定熔体分数和熔体H2O浓度。
对于稳定的熔体,熔体分数和熔体水浓度都作为总地幔水化作用的函数而增加(一个),主要控制体电阻率(b).熔体分数和熔体含水量的恒电阻率组合(c(彩色曲线)与稳定的恒温组合一起绘制一个(c,黑色曲线)。对已知的T而且ρ时,可准确地知道稳定熔体分数和熔体含水量(d,蓝点)。如果不确定性T或ρ,则熔体分数与熔体含水量的稳定组合沿一条直线(d、红线或绿线)。如果两个T而且ρ为不确定,岩石稳定组合位于二维区域(d,灰色区域)。虚线(蓝色、橙色或黑色)表示整个图中温度恒定的曲线
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布拉特,D,奈夫,S, Key, K。et al。岩石圈-软流圈边界含水熔融的羽流成因。自然604, 491-494(2022)。https://doi.org/10.1038/s41586-022-04483-w
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