| Titre | Metamorphism-facilitated faulting in deforming orthopyroxene: implications for global intermediate-depth seismicity |
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| Auteur | Shi, F; Wang, Y; Wen, J; Yu, T; Zhu, L; Huang, T; Wang, K |
| Source | Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America vol. 119, no. 11, e2112386119, 2022 p. 1-11, https://doi.org/10.1073/pnas.2112386119  Accès
ouvert |
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| Année | 2022 |
| Séries alt. | Ressources naturelles Canada, Contribution externe 20210495 |
| Éditeur | National Academy of Science |
| Document | publication en série |
| Lang. | anglais |
| DOI | https://doi.org/10.1073/pnas.2112386119 |
| Media | papier |
| Formats | pdf |
| Lat/Long OENS | -180.0000 180.0000 90.0000 -90.0000 |
| Sujets | Sciences et technologie |
| Illustrations | cartes de localisation; diagrammes; diagrammes; tableaux; photomicrographies |
| Programme | Géoscience pour la sécurité publique Risques géologique du tremblement de terre |
| Diffusé | 2022 03 07 |
| Résumé | (non publié)
Intermediate-depth earthquakes that occur between ~60 and 300 km depths in subducted oceanic slabs often form a double band of seismicity. The upper band of seismicity (UBS) is
predominantly within the basaltic crust and is thought to be facilitated by processes related to dehydration reactions. More controversial is the faulting mechanism of the lower band of seismicity (LBS), located within the subducted mantle
lithosphere which consists primarily of olivine and orthopyroxene (Opx). High-pressure petrological studies have shown that as the oceanic lithosphere subducts to below 60-70 km depth, the Opx component undergoes an exothermic metamorphic reaction,
characterized by continuous garnet exsolution to depths of ~250 km. Here, we simulate the mechanical behavior of syn-deformational metamorphosing Opx in oceanic lithosphere using controlled deformation experiments combined with acoustic emission
detection. We show that deforming Opx under the pressure and temperature conditions corresponding to those of LBS fail consistently by macroscopic faulting, accompanied with numerous acoustic emission events which are laboratory analogs of
earthquakes. Microstructural analysis shows that syn-deformational metamorphism proceeds by garnet exsolution both within Opx grains and along grain boundaries. Ultrafine-grained reaction product (grain size as small as 50 nm) facilitates strain
localization and weakening, triggering mechanical instability. An examination of thermal structures in 9 subduction zones shows that temperature conditions in these LBSs are consistent with the kinetic onset of brittle behavior observed in the
laboratory, considering the tradeoff between onset temperature and strain rate. These results suggest that metamorphosing Opx likely plays an important role in intraslab earthquake processes. |
| Sommaire | (Résumé en langage clair et simple, non publié)
Les séismes de profondeur intermédiaire qui se produisent dans la plaque subduite à une profondeur de plus de 50 km environ causent beaucoup de
dommages. Toutefois, les mécanismes physiques qui les régissent sont peu compris. Plus particulièrement, en présence d'une « double bande de sismicité » formée par ces séismes le long de la plaque, le processus responsable de la bande la plus
profonde demeure un mystère total. Aucune des hypothèses existantes ne peut expliquer ces séismes de façon cohérente et autonome. Dans le cadre de la présente étude, nous avons réalisé des expériences de laboratoire dans des conditions de pression et
de température semblables aux conditions in situ afin d'évaluer le rôle que joue le minéral orthopyroxène dans la facilitation de ces séismes. L'orthopyroxène occupe le deuxième rang (après lolivine) des minéraux les plus abondants dans le manteau de
la plaque plongeante et subit une gamme de changements métamorphiques à mesure que la plaque plonge en profondeur. Nos expériences montrent que ces processus métamorphiques causent des failles macroscopiques présentant un comportement cassant. Nous
suggérons que le métamorphisme de l'orthopyroxène est le principal responsable des séismes dans la bande inférieure de sismicité de la plaque. |
| GEOSCAN ID | 329355 |
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