Descrizione del progetto
Metodi rivoluzionari di imaging sismico con una risoluzione nitida per visualizzare il flusso del mantello verso l’alto
Mentre il flusso del mantello verso il basso (subduzione) è ben controllato, la comprensione del flusso profondo verso l’alto, che non può essere spiegato dalla tettonica a placche, rappresenta una grossa sfida per le scienze della Terra. Il progetto UPFLOW, finanziato dall’UE, sta elaborando un nuovo approccio di imaging sismico per catturare le fuoriuscite verso l’alto del mantello a una risoluzione senza precedenti. La sismologia ha fatto molta strada utilizzando informazioni sul tempo di percorrenza e sulla forma d’onda (fase), ma ha per lo più ignorato le informazioni sull’ampiezza. I pennacchi del mantello hanno appena iniziato a essere oggetto di una rappresentazione solida, ma la risoluzione è bassa e non è possibile quantificare l’incertezza. I nuovi metodi di imaging sismico basati su megadati relativi all’ampiezza mostreranno la loro risoluzione dettagliata, portando un salto di qualità nella sismologia osservativa. Esplorare l’intera ricchezza dei dati contribuirà a progettare osservabili in grado di fornire vincoli ottimali sulla struttura della Terra.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-COG - Consolidator GrantIstituzione ospitante
WC1E 6BT London
Regno Unito