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ridge-transform intersection处,inside corner为什么比outside corner高?

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JixinWang 发表于 2012-2-9 19:40:40 | 显示全部楼层 |阅读模式



Sketch of spreading segments separated by ridge-axis discontinuities in slow-spreading ocean crust. The crust at inside corners (IC) differs significantly from that at outside corners (OC) in that it is more elevated, thinner, and faulted into a blockier fabric. This asymmetry is thought to be caused by consistent dip of faults from inside corners to beneath outside corners, so that lower crust and upper mantle are commonly exhumed in the IC footwalls of the faults. Near a segment center on the front face of the diagram, hot, upwelling mantle decompresses and partially melts, supplying magma that is intruded and extruded to form the ocean crust.

请问红字处该怎么理解?

来源:http://www.whoi.edu/oceanus/view ... &sortBy=printed

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jlinwhoi 发表于 2012-2-9 21:00:44 | 显示全部楼层
本帖最后由 jlinwhoi 于 2012-2-10 03:53 编辑

内角(inside corner)总是处在洋中脊的正断层的下盘(foot wall),而外角(outside corner)处在正断层的上盘(hanging wall)。拉张时,正断层的下盘(foot wall)总是被往上拉,因此比上盘(hanging wall)的位置要高,这时由弹性体变形的性质决定的。

请读:
关于inside/outside corner形成的地质背景:
Tucholke, B.E., and J. Lin, A geological model for the structure of ridge segments in slow-spreading ocean crust, Journal of Geophysical Research, 99, pp. 11,937-11,958, 1994.


关于ridge-transform intersection的三维结构和不对称性质:
Chen, J. Y., and J. Lin, Mechanisms for the formation of ridge-axis topography at slow spreading ridges: A lithospheric plate flexure model, Geophysical Journal International, 136, pp. 8-18, 1999 (下载:http://www.whoi.edu/science/GG/p ... en_Lin_GJI_1999.pdf

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 楼主| JixinWang 发表于 2012-2-9 21:46:32 | 显示全部楼层
回复 2# jlinwhoi


    谢谢你!
三个月前就是从第一篇文献摘要中接触到IC、OC,当时一直没能弄到全文,不理解至今。原来要将IC、OC与detachment fault联系在一起,这样就明白多了。
徐敏 发表于 2012-2-9 22:38:53 | 显示全部楼层
本帖最后由 minxu 于 2012-2-9 22:42 编辑

关于更多这方面的研究以及最新的detachment faulting的研究,请参考专题:http://www.joyocean.org/viewthread.php?tid=634&extra=page%3D1
关于你的红字部分,我刚画了画,但愿能解决的疑惑,如不然参考林老师推荐的文章。

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 楼主| JixinWang 发表于 2012-2-10 09:36:58 | 显示全部楼层
回复 4# 徐敏


    谢谢!看到图画,和我理解的一致。Chapman2010的PPT我之前看过,但里面没有提到IC、OC。IC、OC这两个术语的使用情况是当拆离断层的断层线和洋脊重合的时候是吧?
jlinwhoi 发表于 2012-2-10 11:57:45 | 显示全部楼层
本帖最后由 jlinwhoi 于 2012-2-10 16:39 编辑

回复 5# JixinWang

分享一个小故事:

1. 内角(IC)和外角(OC)原来只是一个纯粹的几何概念。内角为扩张中脊(spreading axis)与活动的转换断层(active transform fault)之间的地区。外角为洋中脊与非活动的转换断层(inactive transform fault,也叫fossile fracture zone)之间的地区。该定义来源于Severinghaus and Macdonald (1988)。我在布朗大学念研究生时,已经知道内角比外角高,但为什么高不清楚,也没把断层与内、外角联系起来。

2. 1990年代初,通过在大西洋的几个航次,我对海底无所不在的正断层有了深刻印象。从剩余重力异常(residual mantle Bouguer anomaly)中我开始感觉到内角的地壳普遍比外角地壳薄。我同时带领当时的MIT/WHOI学生William Shaw和Javier Escartin研究海底正断层发育的力学机制。同一时期,WHOI地质学家Brian Tucholke开始从海洋地质和露表海底的岩石成分的角度来研究这一问题。

3. 1994年,Brian Tucholke教授和我第一次将IC和OC与拆离断层(detachment fault)的概念联系以来,画出了以下的示意彩图,见Tucholke and Lin (1994)文章的Plate 3。我们从各种综合数据(地形、地形梯度、重力、岩石种类等)推测出内角的地壳变薄和地形增高可能与海洋拆离断层(detachement faults)的存在有关。但当时我们还没见到海洋拆离断层的详细结构。


4. 1996年在北大西洋的两个航次中,两个工作小组从海底的多波束地形中第一次看到了海洋拆离断层的滑动摩擦面 (Cann et al., 1997;Tucholke, Lin, and Kleinorck, 1998)。

5. 后来的十几年中,慢速洋中脊的许多内角处被发现存在拆离断层,而且认为可成为热液喷口的通道 (de Martin et al., 2007)。西南印度洋A区的热液喷口也可能与大西洋的TAG类似,与拆离断层有关。

从以上例子中可见,科学之路就是这么一步一步走过来的,包括分头研究、合作、深入思考、分析、多学科综合、上升到新概念、推测、找新证据、巧遇、找经费等等。其实1994年写文章时,我们想不到后来能这么清晰地直接观测到海底拆离断层的滑动摩擦面,也没想到同行们现在能有共识认为拆离断层是慢速扩张洋壳的最基本单元,等等。

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 楼主| JixinWang 发表于 2012-2-10 21:51:56 | 显示全部楼层
本帖最后由 JixinWang 于 2012-2-10 23:18 编辑

回复 6# jlinwhoi


    这条路上充满意想不到的东西,不论是将来的发现还是发现的过程。好在这段故事时间跨度没有几十年,也没有发生那种与真相擦肩而过的遗憾,哈哈。谢您的分享与心得。

然后我发现老师您编辑过评论,Severinghaus and Macdonald的文章之前标注的是1998,而我昨天才看的1996年Jaroslow, Hirth and Dick的文章 Abyssal peridotite mylonites: implications for grain-size sensitive flow and strain localization in the oceanic lithosphere里fig3注解中就已经提到IC和OC的定义。原来如此。

   作为比较新的人,我对您亲历的发现故事有几个提问:
1. 您在布朗大学读研的时候,接触到内角和外角的概念,而且知道内角比外角高的来龙去脉是怎样的?那该是1988年以前了。

2. 老师您在大西洋认识到的正断层,应该不全是拆离断层吧,不然也会有无所不在的megamullion和OCC了。或者说那些正断层还在继续拉,以后会有深部岩石上来的。

3. 现在即使通过摄像设备也很难看到大部分海底,老师您对那些正断层的认识都是通过地球物理数据得到的么?这样的话,大洋中有些新区域,由于探测尚少,不了解区域的构造特点,以至于对区域演化的概念会比较模糊,若只凭借精微的地球化学手段而不知细微的地质构造背景得出的演化结果是不是很弱呢?

4. 将IC和OC与detachment fault联系起来,个人觉得确实使IC和OC的意义变重。但是有些拆离断层不是正处于洋脊裂谷处的,慢速洋脊中detachment fault比IC和OC更普遍,所以IC和OC没有detachment fault的前路广了,似乎有detachment fault后浪推IC和OC前浪的意味。可否这么理解?

5.虽说从ICOC到detachment fault甚至至今,经历20多年,相比于以往几次地球革命的几十年来说短得多,但对于人来说还是很长的。老师您从研究生开始一直到Severinghaus and Macdonald给出ICOC的定义这段时间,这些概念是一直萦绕于心的么?

老师您要抽空回答哦!

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jlinwhoi 发表于 2012-2-11 11:45:20 | 显示全部楼层
本帖最后由 jlinwhoi 于 2012-2-11 11:54 编辑
1. 您在布朗大学读研的时候,接触到内角和外角的概念,而且知道内角比外角高的来龙去脉是怎样的?那该是1988年以前了。


是的,1982-1988年在布朗读研究生。

2. 老师您在大西洋认识到的正断层,应该不全是拆离断层吧,不然也会有无所不在的megamullion和OCC了。或者说那些正断层还在继续拉,以后会有深部岩石上来的。


只有一小部分的正断层能演化成拆离断层。形成拆离断层需要“岩浆指数(M factor)”为0.3-0.5左右。见Tucholke et al. (Geology, 2008). http://www.whoi.edu/fileserver.do?id=75903&pt=2&p=68128

现在即使通过摄像设备也很难看到大部分海底,老师您对那些正断层的认识都是通过地球物理数据得到的么?这样的话,大洋中有些新区域,由于探测尚少,不了解区域的构造特点,以至于对区域演化的概念会比较模糊,若只凭借精微的地球化学手段而不知细微的地质构造背景得出的演化结果是不是很弱呢?


因为大洋中脊的沉积层很薄,海底的大的地质构造,比如大断层,直接用船载多波束声纳得到的地形资料就能看出。再细一点的结构可以用装在AUV或深拖上的近海底声纳观测。

慢速洋脊中detachment fault比IC和OC更普遍


不见的。IC和OC非常普遍。现在还不能断定说所有的IC/OC的不对称都与拆离断层有关。

虽说从ICOC到detachment fault甚至至今,经历20多年,相比于以往几次地球革命的几十年来说短得多,但对于人来说还是很长的。老师您从研究生开始一直到Severinghaus and Macdonald给出ICOC的定义这段时间,这些概念是一直萦绕于心的么?


IC/OC的形成只是我们关心的众多问题之一。我和同事、学生们对地幔上涌、岩浆聚集、地壳形成、热点、地震相互作用等科学问题同样感兴趣。而且海底的断层、火山问题是密切联系在一起的,不可分割。

WHOI地质与地球物理系的科学家们有几十年的研究海洋地壳形成与演化的传统和特长。这是吸引我来WHOI的主要原因之一。
 楼主| JixinWang 发表于 2012-2-11 12:43:22 | 显示全部楼层
回复 8# jlinwhoi

M factor这个影响因子按照模型来说是产生拆离断层的必要条件,拆离断层的时候M值在0.3-0.5间。我一向很难把文章跟平时其他的想法联系起来。。
今年末去印度洋的航次会用AUV和深拖上的近海底声纳观测印度洋1新区(Kingkong Area)么?真的很期待地球物理的结果,虽然我现在是做地球化学的。
好开心!我也很喜欢洋壳形成、岩浆活动、地幔上涌、热点这些问题,见到这些敏感词我就兴奋。既然海底断层和火山运动联系在一起,看来我在学习中还要涉及些火山问题。谢林老师指点!
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