Візуалізація східного трансмексиканського вулканічного поясу з оточуючими сейсмічними доказами шуму для розриву плити

Сейсмологічна лабораторія, Відділ наук про Землю і планет, Каліфорнійський технологічний інститут, Пасадена, Каліфорнія, США

Листування: J. C. Castellanos,

Інститут геофізики, Національний університет Мексики, Мехіко, Мексика

Листування: J. C. Castellanos,

Інститут геофізики, Національний університет Мексики, Мехіко, Мексика

Анотація

Зміст простої мови

Транс-мексиканський вулканічний пояс (TMVB) є яскравою та загадковою особливістю системи субдукції в Мексиці. Його різноманітність у вулканічному стилі та коса орієнтація на траншею пояснюються великими варіаціями параметрів субдукції на плитах Рівера та Кокос. Однак різке припинення ТМВБ на його східному кінці вулканом Піко де Орізаба викликає здивування, оскільки нинішня модель плити свідчить про те, що перехід геометрії плоских плит Кокоса до нормальної субдукції є плавним у цій області. Є дані, які свідчать про те, що розрив плити може розвиватися, але незрозуміло, як ця особливість може підтримувати незвично великий топографічний градієнт, який з'єднує вулканічні високі вершини з басейном Веракруса на південь від вулканічного фронту. Для подальшого розуміння анатомії переходу цієї частини заглибленої плити та її зв’язку з рельєфом поверхні ми представляємо детальну та уніфіковану модель структури швидкості кори та самої верхньої мантії центральної Мексики.

1. Вступ

Транс-мексиканський вулканічний пояс (TMVB) - одна з найбільших вулканічних дуг на Північній Америці. Ця неогенова континентальна дуга зростає над центральним мексиканським краєм Північноамериканської плити в результаті заглиблення плит Рівера і Кокос уздовж Середньоамериканської западини (МАТ) і складається з майже 8000 магматичних споруд, що тягнуться від узбережжя Халіско до Мексиканської затоки у Веракрусі (Demant, 1978; Рисунок 1). Дивовижна композиційна мінливість ТМВБ та її незвична відсутність паралельності траншеї - унікальні аспекти тектоніки Центральної Америки, про які багато років дискутували. Однак сьогодні геофізичні дані вказують на те, що океанічні плити Рівери та Кокоса піддаються дуже різним кутам занурення, що пояснює похилість вулканічної дуги (Gómez-Tuena et al., 2006).

Між експериментами MASE та VEOX, поблизу переходу від неглибокої до нормальної субдукції, TMVB різко закінчується Піко де Орізаба. Цей стратовулкан є найвищою точкою Мексики і знаходиться в передній частині діючого вулканічного ланцюга, який орієнтований майже перпендикулярно траншеї. У поєднанні з цією особливістю надзвичайно різкий топографічний градієнт, який з'єднує високі вершини вулканічної дуги з басейном Веракруса (падіння висоти ~ 5000 м на горизонтальній відстані всього 120 км; Рисунок 2). Вимірювання товщини кори, отримані на основі даних гравітації (Molina-Garza & Urrutia-Fucugauchi, 1993; Urrutia-Fucugauchi & Flores-Ruiz, 1996) та функції приймача (Espíndola et al., 2017) вказують на те, що проста модель компенсації ізостазії недостатня для пояснення різниця товщини між цими двома регіонами. Крім того, наявність підводного вулканічного комплексу пізнього пізнього міоцену Анегада (Ferrari et al., 2005) та активного вулканічного поля Лос Тукстлас (LTVF) (Nelson et al., 1995) знаменує переривання дугового вулканізму, що, як вважають, бути пов’язаними із рухом поглиблення та відкоту плити. Однак механізми їх виникнення залишаються незрозумілими.

2 Дані та метод

Дані, використані в цьому дослідженні, складаються з сигналів поверхневих хвиль, отриманих в результаті трикомпонентної перехресної кореляції фонового шуму, записаного на понад 2000 широкосмугових станцій. Цей набір даних є результатом поєднання всіх наявних сейсмічних мереж, які функціонували в Мексиці та її околицях (від 5 ° до 40 ° пн.ш. та −125 ° до −60 ° в.д.) з січня 2006 року по грудень 2016 року. Для детального опису задіяних станцій у цьому дослідженні зверніться до таблиці S1 в супровідній інформації. Читача також згадують Перес-Кампос та ін. (2018) та Córdoba ‐ Montiel et al. (2018) для короткого огляду постійних станцій у цій області.

2.1 Перехресні співвідношення навколишнього шуму

2.2 Вимірювання дисперсії

2.3 Томографічна інверсія

Щоб оцінити здатність різних геометрій райпату вирішувати контрастні розподіли повільності, ми дотримуємося Ма та Клейтона (2014) та використовуємо матрицю роздільної здатності Р. = (де G є узагальненим оберненим або прямим оператором на моделі повільності, C. - матриця коваріації даних, і Питання - матриця регуляризації) з томографічної інверсії для формування стандартних карт роздільної здатності шахової дошки. Для цього тесту ми створили вхідні моделі, що містять збурення ± 1 км/с, і оцінили, наскільки точно томографія може визначити розподіл аномалії. Для характеристики помилки моделі ми використовуємо діагональні елементи матриці коваріації моделі C.мм =; що відображає дисперсію моделі, що підлягає дисперсії даних (Ma & Clayton, 2014).

Як приклад, на малюнку 4 показані карти швидкості, карти роздільної здатності шашок та карти помилок моделей за період 34-х років як для поверхневих хвиль Релея, так і для Любові. Мабуть, найважливішою особливістю цих карт є те, що розподіл швидкості змінюється для всіх чотирьох типів швидкості, хоча вимірювання проводяться в один і той же період. Це можна пояснити різницею у глибинній чутливості і є основною причиною того, чому їх спільний аналіз забезпечує кращі обмеження на радіальну структуру кори та літосфери (наприклад, Spica et al., 2017). Тим не менше, всі моделі демонструють подібний малюнок і виявляють низькі швидкості руху під TMVB (рис. 5). На основі карт роздільної здатності ми виявляємо, що структура шашок задовільно відтворена у всіх інверсіях, за винятком південно-східного сектору досліджуваного району. Як і слід було очікувати, похибка вздовж узбережжя висока, але вона зменшується до значень менше 0,1 км/с, коли ми наближаємося до центральної Мексики, де покриття шляху щільніше.