Imagistica centurii vulcanice trans-mexicane din est cu zgomot seismic ambiental Dovezi pentru o lacrimă a plăcii
Laborator seismologic, Departamentul de Pământ și Științe Planetare, California Institute of Technology, Pasadena, CA, SUA
Corespondență către: J. C. Castellanos,
Laborator seismologic, Departamentul de Pământ și Științe Planetare, California Institute of Technology, Pasadena, CA, SUA
Instituto de Geofísica, Universidad Nacional Autónoma de México, Mexico City, Mexic
Laborator Seismologic, Departamentul de Pământ și Științe Planetare, California Institute of Technology, Pasadena, CA, SUA
Corespondență către: J. C. Castellanos,
Laborator Seismologic, Departamentul de Pământ și Științe Planetare, California Institute of Technology, Pasadena, CA, SUA
Instituto de Geofísica, Universidad Nacional Autónoma de México, Mexico City, Mexic
Abstract
Rezumatul limbajului simplu
Centura vulcanică trans-mexicană (TMVB) este o caracteristică proeminentă și enigmatică a sistemului de subducție din Mexic. Diversitatea stilului său vulcanic și orientarea oblică spre șanț sunt explicate de variațiile mari de-a lungul grevei în parametrii de subducție ai plăcilor Rivera și Cocos. Cu toate acestea, încetarea bruscă a TMVB la capătul său estic cu vulcanul Pico de Orizaba este nedumeritoare, deoarece actualul model de placă sugerează că tranziția geometriei plăcii Cocos la subducția normală este lină prin această regiune. Există dovezi care sugerează că s-ar putea dezvolta o ruptură în cei slabi, dar nu este clar cum această caracteristică poate susține gradientul topografic neobișnuit de mare care leagă vârfurile înalte vulcanice de bazinul Veracruz, chiar la sud de frontul vulcanic. Pentru a oferi o perspectivă suplimentară asupra anatomiei de tranziție a acestei porțiuni a plăcii subductate și a relației sale cu topografia de suprafață, prezentăm un model detaliat și unificat al structurii de viteză a crustei și a mantalei superioare din centrul Mexicului.
1. Introducere
Centura vulcanică trans-mexicană (TMVB) este una dintre cele mai mari arcuri vulcanice de pe placa Americii de Nord. Acest arc continental neogen crește peste marginea mexicană centrală a plăcii nord-americane, ca rezultat al subducției plăcilor Rivera și Cocos de-a lungul tranșei Americii Centrale (MAT) și este compus din aproape 8.000 de structuri magmatice care se extind de pe coasta Jalisco în Golful Mexic în Veracruz (Demant, 1978; Figura 1). Remarcabila variabilitate compozițională a TMVB și lipsa neobișnuită de paralelism cu șanțul sunt aspecte unice ale tectonicii din America Centrală care au fost dezbătute pe larg de-a lungul anilor. Astăzi, însă, dovezile geofizice indică faptul că plăcile oceanice Rivera și Cocos sunt subductate cu unghiuri de scufundare foarte variabile care explică oblicitatea arcului vulcanic (Gómez - Tuena și colab., 2006).
Între experimentele MASE și VEOX, aproape de tranziția de la subducția superficială la cea normală, TMVB se termină brusc cu Pico de Orizaba. Acest stratovulcan este cel mai înalt punct din Mexic și se află în partea din față a unui lanț de vulcani activ care este orientat aproape perpendicular pe șanț. Împreună cu această caracteristică este un gradient topografic extrem de ascuțit care leagă vârfurile înalte ale arcului vulcanic cu bazinul Veracruz (altitudinea scade ∼5.000 m pe o distanță orizontală de doar 120 km; Figura 2). Măsurătorile grosimii crustei derivate din datele gravitaționale (Molina - Garza & Urrutia - Fucugauchi, 1993; Urrutia - Fucugauchi & Flores - Ruiz, 1996) și funcțiile receptorului (Espíndola și colab., 2017) indică faptul că un model simplu de compensare a isostaziei este insuficient pentru a explica diferența de grosime între aceste două regiuni. Mai mult, prezența complexului vulcanic submarin Miocen Anegada târziu din apropiere (Ferrari și colab., 2005) și câmpul vulcanic activ Los Tuxtlas (LTVF) (Nelson și colab., 1995) marchează o întrerupere a vulcanismului cu arc despre care se crede că să fie asociată cu mișcarea de înclinare și revenire a plăcii. Cu toate acestea, mecanismele originii lor rămân neclare.
2 Date și metodă
Datele utilizate în acest studiu constau în semnale de undă de suprafață obținute din corelația încrucișată cu trei componente a zgomotului de fond înregistrat la peste 2.000 de stații de bandă largă. Acest set de date rezultă din combinarea fiecărei rețele seismice disponibile care a funcționat în Mexic și împrejurimile sale (de la 5 ° la 40 ° N și -125 ° la -60 ° E) din ianuarie 2006 până în decembrie 2016. Pentru o descriere detaliată a stațiilor implicate în acest studiu, consultați Tabelul S1 din informațiile justificative. Cititorul este menționat și la Pérez - Campos și colab. (2018) și Córdoba - Montiel și colab. (2018) pentru un rezumat al stațiilor permanente din această zonă.
2.1 Corelații de zgomot ambiental
2.2 Măsurători de dispersie
2.3 Inversiunea tomografică
Pentru a evalua capacitatea diferitelor geometrii raypath de a rezolva pentru distribuții de încetinire contrastante, urmăm Ma și Clayton (2014) și folosim matricea de rezoluție R = (unde G este operatorul general invers sau invers pe modelul de încetinire, C este matricea de covarianță a datelor și Î este matricea de regularizare) din inversiunea tomografică pentru a genera hărți de rezoluție standard în tablă de șah. Pentru acest test, am creat modele de intrare care conțin perturbații de ± 1 km/s și evaluăm cât de precis este tomografia capabilă să recupereze distribuția anomaliei. Pentru a caracteriza eroarea modelului, folosim elementele diagonale ale matricei de covarianță a modelului Cmm =; care reflectă varianța modelului supus varianței datelor (Ma & Clayton, 2014).
De exemplu, Figura 4 prezintă hărțile vitezei, hărțile de rezoluție a tablelor de damă și hărțile modelului de eroare la perioada de 34 s atât pentru undele de suprafață Rayleigh, cât și pentru Love. Poate că cea mai importantă caracteristică a acestor hărți este că distribuția vitezei variază pentru toate cele patru tipuri de viteză, chiar dacă măsurătorile sunt luate în aceeași perioadă. Acest lucru poate fi explicat prin diferențele lor în sensibilitatea la adâncime și este principalul motiv pentru care analiza lor comună oferă constrângeri mai bune asupra structurii radiale a crustei și a litosferei (de exemplu, Spica și colab., 2017). Cu toate acestea, toate modelele prezintă un model similar și dezvăluie viteze mici sub TMVB (Figura 5). Pe baza hărților de rezoluție, constatăm că structura din tablă de șah este reprodusă în mod satisfăcător în toate inversiunile, cu excepția sectorului sud-estic al zonei de studiu. Așa cum era de așteptat, eroarea de-a lungul coastei este mare, dar scade la valori mai mici de 0,1 km/s pe măsură ce ne apropiem de centrul Mexicului, unde acoperirea căii este mai densă.