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TitreOn the stability of talc in subduction zones: a possible control on the maximum depth of decoupling between the subducting plate and mantle wedge
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AuteurPeacock, S MORCID logo; Wang, KORCID logo
SourceGeophysical Research Letters vol. 48, issue 17, e2021GL094889, 2021 p. 1-8, https://doi.org/10.1029/2021GL094889
Image
Année2021
Séries alt.Ressources naturelles Canada, Contribution externe 20210179
ÉditeurAmerican Geophysical Union
Documentpublication en série
Lang.anglais
DOIhttps://doi.org/10.1029/2021GL094889
Mediapapier; en ligne; numérique
Formatspdf; html
Sujetsmilieux tectoniques; zones de subduction; panneau orienté vers le bas; manteau terrestre; talc; conditions de pression-température; rhéologie; flux thermique; thermodynamique; zones de cisaillement; roches ultramafiques; tectonique; minéralogie; géophysique; Sciences et technologie; Nature et environnement; Santé et sécurité
Illustrationscoupes schématiques transversales; diagrammes ternaires; diagrammes de phases; graphiques
ProgrammeGéoscience pour la sécurité publique Risques géologique du tremblement de terre
Diffusé2021 08 29
Résumé(disponible en anglais seulement)
Geophysical observations including surface heat flow data indicate the subducting slab becomes fully coupled to the overlying mantle wedge at ~70-80 km depth. This maximum depth of decoupling (MDD) separates cool, stagnant forearc mantle from warmer, convecting mantle capable of generating arc magmas. Thermodynamic calculations demonstrate that talc is stable in H2O-undersaturated parts of the mantle wedge where its stability is controlled by the pressure-dependent, fluid-absent reaction: talc + forsterite = antigorite + enstatite, which occurs at pressures ~2-2.5 GPa (~70-80 km depth) and temperatures <650°C. At shallower depths, H2O-undersaturated portions of the basal mantle wedge contain talc, which experimental studies show dramatically weakens rocks. At greater depths, talc is restricted to silica-rich portions of the mantle wedge. The common MDD in subduction zones may reflect the downdip transition from a talc-present decoupled shear zone to a talc-absent fully coupled interface along the base of the mantle wedge.
Sommaire(Résumé en langage clair et simple, non publié)
Dans plusieurs zones de subduction, la force relative de l'interface par rapport au manteau sus-jacent change radicalement à une profondeur de 70 à 80 km. Plus près de la surface, l'interface agit comme une zone de cisaillement faible qui dissocie la plaque plongeante du manteau sus-jacent, froid et stagnant. À une profondeur plus élevée, la force de la zone de cisaillement augmente de telle sorte que la plaque plongeante entraîne de la convection dans le manteau sus-jacent, créant ainsi les températures élevées nécessaires au magmatisme de type arc. Nous suggérons que le changement de la force de l'interface est lié à la stabilité du talc, un minéral très faible, dans le manteau d'avant-arc. Plus près de la surface, le talc conserve sa stabilité dans plusieurs compositions mantelliques qui se caractérisent par des conditions sous-saturées en H2O. À une profondeur plus élevée, le champ de stabilité du talc est considérablement réduit et limité aux régions riches en silice du manteau.
GEOSCAN ID328622

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Date de modification :
2021-03-02

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