Comparison of Different Methods for a Moho Modeling Under Oceans and Marginal Seas: A Case Study for the Indian Ocean

Abstract

Jelikož jsou mořské seismické studie relativně řídké a nerovnoměrně rozložené, podrobné tomografické snímky geometrie Moho pod velkými částmi světových oceánů a okrajových moří nejsou dosud k dispozici. Údaje o mořské gravitaci se proto často používají k detekci hloubky Moho v těchto oblastech. Alternativně lze pro tento účel použít izostatickou teorii dle Airyho. V této studii porovnáváme různé izostatické a gravimetrické metody pro rekonstrukci Moho pod oceánskou kůrou a kontinentálními okraji, zejména se zaměřením na numerickou přesnost Airy, Vening Meinesz – Moritz (VMM), přímé gravitační inverze a zobecněné (pro Zemi sférická aproximace) Parker – Oldenburgovy metody. K odhadu hloubky Moho pod Indickým oceánem jsou prováděny numerické experimenty. Výsledky ukazují, že mezi těmito zkoumanými metodami je model VMM pravděpodobně nejvhodnější pro gravimetrické získaní Moho pod oceánskou kůrou a kontinentálními okraji, když vezmeme v úvahu informace o hustotě litosférického pláště. Tato metoda mohla do jisté míry realisticky modelovat geometrii Moho pod rozprostírajícími se hřebeny oceánů, subdukcemi oceánů, většinou oceánských sopečných útvarů a mořskými sedimenty. Tento model nicméně stále nedokáže plně reprodukovat postupné prohlubování Moho způsobené vodivým ochlazováním a následnou izostatickou rovnováhou oceánské litosféry, kterou lze funkčně popsat prohlubováním Moho se zvyšujícím se věkem oceánského dna. Výsledky také naznačují, že metoda Airy typicky nadhodnocuje hloubku Moho pod oceánskými vulkanickými formacemi, zatímco přímá gravitační inverze a zobecněné Parker-Oldenburgovy metody nemohly reprodukovat podrobnější rysy Moho geometrie. Protože Prattova teorie lépe popisuje rozsáhlý izostatický mechanismus oceánské litosféry pomocí variací hustoty kompenzace, ale nezohledňuje další změny hloubky kompenzace (tj. Hloubku Moho), které jsou způsobeny těmito změnami hustoty, testovali jsme možnost kombinace Prattovy a Airyho izostatické teorie za účelem odhadu hloubky Moho pod oceánskou kůrou. Ani tento kombinovaný model nedokáže plně reprodukovat postupné prohlubování Moho s rostoucím věkem oceánského dna.