Descripción del proyecto
Métodos rupturistas de obtención de imágenes sísmicas de gran resolución para observar el flujo ascendente del manto
Si bien el flujo descendente del manto (subducción) está bien definido, uno de los principales retos de las ciencias de la Tierra es comprender el flujo ascendente profundo del manto que no puede explicarse mediante la tectónica de placas. El equipo del proyecto UPFLOW, financiado con fondos europeos, está desarrollando un nuevo método de imagen sísmica para acotar los afloramientos del manto en forma de pluma con una resolución sin precedentes. La sismología ha avanzado mucho al utilizar información sobre la velocidad y forma de onda (fase), pero apenas ha aprovechado la información sobre la amplitud de onda. Hace poco, se han empezado a obtener imágenes estables de las plumas mantélicas, pero su resolución es baja y es necesario caracterizar la incertidumbre asociada a las mismas. Los nuevos métodos de imagen sísmica basados en datos de gran amplitud proporcionarán una mayor resolución, lo que conllevará un cambio radical en la sismología observacional. El análisis de toda la riqueza de los datos ayudará a diseñar variables observables que permitan realizar acotaciones óptimas de la estructura de la Tierra.
Objetivo
While downward mantle flow (subduction) is well constrained, a grand challenge in Earth sciences is to understand deep upward flow that cannot be explained by plate tectonics. The aim of UPFLOW is to develop an entirely new seismic imaging approach and to use it to constrain plume-like mantle upwellings at unprecendented resolution. Upward flow is critical for continental growth, for returning volatiles to the atmosphere and for producing Earth's largest melting events. These events coincide with major extinctions, supercontinent breakups and with changes in geodynamo behaviour.
Seismology has come far by using travel-time and waveform (phase) information but has mostly ignored the amplitude information. Mantle plumes have just started to be robustly imaged, yet resolution is low and uncertainty quantification is lacking. I developed breakthrough seismic imaging methods based on big amplitude data, showing their strong resolution. With recent computing resources and explosion in datasets, it is now timely to use this unique expertise to lead a step change in observational seismology: rather than relying on pre-defined observables (e.g. travel-times), objective statistical techniques exploring the full richness of the data will be used to design observables that provide optimal constraints on Earth structure.
I will lead a new off-shore experiment in the Azores-Madeira-Canary islands region, which is an under-studied natural laboratory comprising significant mantle upwellings that are poorly understood in general. The imaging technique to be developed will be applied to these new data and to existing data (Hawaii, Reunion) to obtain the sharpest ever images of mantle plumes along with their interdisciplinary interpretation. These results will have a major impact far beyond the study regions and across Earth Sciences (e.g. geology, geochemistry, geodynamics) since they will reveal ubiquitous, fundamental phenomena that control the global evolution of the planet.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-COG - Consolidator GrantInstitución de acogida
WC1E 6BT London
Reino Unido