Coupled Mineral-Mechanical Changes During Plate Interface Cooling May Explain Catastrophic Subduction Initiation
Notice bibliographique
Résumé
Subduction initiation often begins with slow, forced convergence, switches ‘on’ catastrophically as the slab collapses into the mantle, and then evolves to steady-state, self-sustained sinking that drives global plate movements. Numerical models suggest that the collapse phase implies sudden weakening of the plate interface. However, geological records of subduction infancy preserved as metamorphosed oceanic crust accreted beneath ophiolites (i.e., metamorphic soles) present a paradox. During the pre-collapse period that may last 2–15 million years, the nascent plate interface is hot, whereas during collapse, shear zone temperatures plummet, which typically strengthens rocks. So, how does cooling cause weakening? Here, we show microstructures of metamorphic sole rocks from Mont Albert (Québec, Canada) that demonstrate that upon cooling, metamorphic mineralogy became more heterogeneous, average grain size decreased, and deformation mechanisms shifted from dislocation-accommodated to fluid-assisted and grain size sensitive, which culminated in drastic rheological weakening. Quartz piezometry indicates that flow stress increased with cooling, but flow laws indicate that the colder rocks exhibited lower viscosity, and therefore could localize strain. Interface viscosity initially rose with cooling, but upon reaching a threshold where major metamorphic minerals changed, dropped from >10 18 to <10 17 Pa-s. Cooling-induced mineral-mechanical changes thus drove rheological weakening, and provide a general mechanism explaining slab collapse and the transition to self-sustaining subduction. This implies that strain localization is inherent to modern metamorphosed oceanic lithosphere, and does not require a ‘stress drop’. The next step to understanding subduction initiation is identifying causes of high temperatures and incipient cooling during the pre-collapse phase.
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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 | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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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 ».