Preferential Orthopyroxene Serpentinization and Implications for Seismic Velocity Interpretation in the Fore‐Arc Mantle
Preferential Orthopyroxene Serpentinization and Implications for Seismic Velocity Interpretation in the Fore‐Arc Mantle
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弧前地幔优先斜方辉石蛇纹石化及其对地震速度解释的意义
DOI：
10.1029/2018jb016853
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Nakamura M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Nakatani T.;Nakamura M.
为了更好地解释水合弧前地幔的地震层析成像数据，我们研究了先前实验研究报告的橄榄岩非化学计量水合的条件（即，在500-580 °C和0.8- 1.8GPa下，优选斜方辉石（Opx）蛇纹石化和由此产生的滑石形成。考虑滑石的产出，计算了相应的地震速度。在所有实验条件下形成滑石，甚至在橄榄石占主导地位的系统中，其中橄榄石与Opx的重量比为7：3。在高温和低压下产生的滑石的量与蛇纹石的量相当，并且由于橄榄石在反应中的贡献减少而随着温度的升高和压力的降低而增加。我们还提出了一个自然的情况下，优先Opx反应的Horoman橄榄岩复杂，日本，在纹理和矿物相的基础上，我们的实验产品在0.8-1.3 GPa。用Voigt-Reuss-Hill平均法计算了水化辉橄榄岩的地震速度，结果表明，滑石沿着与叶蛇纹石形成，使P波速度（Vp）和S波速度（Vs）降低，但由于滑石的Vp/Vs值（~1.60）比叶蛇纹石的Vp/Vs值（~1.77）低，Vp/Vs值没有明显增加。这样的地震异常已被观察到在浅地幔楔南部西阿尔卑斯俯冲带，在那里抑制水供应的俯冲大陆岩石圈可能允许的滑石的持久性产生的优惠Opx反应。
For better interpretation of seismic tomography data of the hydrated fore‐arc mantle, we examined conditions of nonstoichiometric hydration of peridotite reported by a previous experimental study (i.e., preferential orthopyroxene (Opx) serpentinization and resultant talc formation) at 500–580 °C and under 0.8–1.8 GPa. The corresponding seismic velocity was calculated by considering the talc production. Talc formed under all the experimental conditions even in the olivine‐dominated system, in which the olivine to Opx ratio was 7:3 by weight. The amount of talc produced was comparable to that of serpentine at high temperature and low pressure and increased with increasing temperature and decreasing pressure due to decreasing contribution of olivine in the reaction. We also present a natural case of preferential Opx reaction in the Horoman peridotite complex, Japan, on the basis of its strong similarity in textures and mineral phases to our experimental products obtained at 0.8–1.3 GPa. Calculations on seismic velocities of hydrated harzburgite using the Voigt‐Reuss‐Hill averaging scheme showed that the formation of talc along with antigorite leads to a decrease inPwave (Vp) andSwave velocities (Vs) but no remarkable increase inVp/Vsdue to the lowerVp/Vsvalue of talc (~1.60) compared with that of antigorite (~1.77). Such a seismic anomaly has been observed in the shallow mantle wedge of the southern Western Alps subduction zone, where suppressed water supply from the subducted continental lithosphere might allow the persistence of talc produced by the preferential Opx reaction.
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