Dense melt residues drive mid-ocean-ridge “hotspots”
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT The geodynamic origin of melting anomalies found at the surface, often referred to as “hotspots,” is classically attributed to a mantle plume process. The distribution of hotspots along mid-ocean-ridge spreading systems around the globe, however, questions the universal validity of this concept. Here, the preferential association of hotspots with slow- to intermediate-spreading centers and not fast-spreading centers, an observation contrary to the expected effect of ridge suction forces on upwelling mantle plumes, is explained by a new mechanism for producing melting anomalies at shallow (<2.3 GPa) depths. By combining the effects of both chemical and thermal density changes during partial melting of the mantle (using appropriate latent heat and depth-dependent thermal expansivity parameters), we find that mantle residues experience an overall instantaneous increase in density when melting occurs at <2.3 GPa. This controversial finding is due to thermal contraction of material during melting, which outweighs the chemical buoyancy due to melting at shallow pressures (where thermal expansivities are highest). These dense mantle residues are likely to locally sink beneath spreading centers if ridge suction forces are modest, thus driving an increase in the flow of fertile mantle through the melting window and increasing magmatic production. This leads us to question our understanding of sub–spreading center dynamics, where we now suggest a portion of locally inverted mantle flow results in hotspots. Such inverted flow presents an alternative mechanism to upwelling hot mantle plumes for the generation of excess melt at near-ridge hotspots, i.e., dense downwelling of mantle residue locally increasing the flow of fertile mantle through the melting window. Near-ridge hotspots, therefore, may not require the elevated temperatures commonly invoked to account for excess melting. The proposed mechanism also satisfies counterintuitive observations of ridge-bound hotspots at slow- to intermediate-spreading centers, yet not at fast-spreading centers, where large dynamic ridge suction forces likely overwhelm density-driven downwelling. The lack of observations of such downwelling in numerical modeling studies to date reflects the generally high chemical depletion buoyancy and/or low thermal expansivity parameter values employed in simulations, which we find to be unrepresentative for melting at <2.3 GPa. We therefore invite future studies to review the values used for parameters affecting density changes during melting (e.g., depletion buoyancy, latent heat of melting, specific heat capacity, thermal expansivity), which quite literally have the potential to turn our understanding of mantle dynamics upside down.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».