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Research Interests

Marine Hydrogeology

在海洋地壳中，流体在玄武岩基底含水层和上覆层之间流动 海洋是热输运、溶质输运和蚀变的重要控制因素 of the crust. 随着沉积物逐渐积聚在海洋地壳上，它们改变了 基底含水层流体循环的性质. My interests in marine hydrogeology 包括海洋地壳流体和热循环模式，渗透率演化 海洋地壳，流体和热量通过海底沉积物流动. I have studied 流体和热量在不同的环境中流动，包括大洋中脊的侧翼， subduction zones (e.g.、哥斯达黎加、南开海槽、卡斯卡迪亚和智利南部)， and estuaries.

 

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点击此链接了解正在进行的热液循环研究项目的信息 在靠近卡斯卡迪亚俯冲带的洋壳中 CHINOoK (Cascadia)深海热液环流(K).

下图:部署AUV哨兵的照片，用于绘制俄勒冈州近海的一个渗漏点.

 

随着洋壳的俯冲，洋壳内部的流体循环是控制洋壳俯冲的重要因素 zone temperature. 与现在和以前的学生，我研究的演变 俯冲地壳中的热液循环. 在这些研究中，我们检查了一些一般的 俯冲地壳中流体和热循环的各个方面-例如，进入多深 一个俯冲带可以使海洋地壳含水层的流体循环持续，以及什么 是这种循环的热后果吗?  We have examined fluid and heat 南开海槽(日本南部)、卡斯卡迪亚、智利南部、墨西哥的环流; and northern Japan subduction zones.  我们发现流体循环的热效应 在俯冲地壳中可能延伸出板块边界断层的发震部分 比先前估计的更靠近海岸线和人口稠密地区.

我也对从矿物质脱水反应中提取的水如何影响感兴趣 俯冲带流体压力分布.  In the subduction zone offshore 在哥斯达黎加，我研究了矿物质中水分的释放是如何影响分布的 板块边界断层上的流体超压(因此是有效应力).  那项研究的重点是在相当低的温度下沉积物中的脱水反应 (<150 ˚C).  在正在进行的项目中，我正在研究如何从水的释放 温度较高的洋壳基底岩可能影响其分布 俯冲带的超流体压力，以及流体是如何从俯冲中产生的 板块连接与地幔楔蚀变和熔融作用.  这对理解有影响 俯冲带的整个“管道系统”.

 

Fault zone permeability

在与我们部门的地质学家和水文地质学家的合作下，我正在工作 野外尺度断裂带胶结作用的地质、地球物理和水文研究 and permeability. 地质断层通常只有在它们产生时才会成为新闻 damaging earthquakes.  然而，缺点也悄悄地对社会产生了重要影响 大多数人从来没有想过——他们控制着地下水和石油的流动 in aquifers and oil fields.  事实上，断层作为流体的屏障可以使 高产水井或油井与糟糕油井之间的区别.   This is 格兰德河含水层系统就是如此，在这个系统中，地下水位可以变化数百倍 of feet as fault zones are crossed. 通过这项研究，我们将解决困难 天然胶结物在控制其易患性方面所起的作用 fluids pass through faults. 

 下图:洛马布兰卡断层的坚固胶结部分.

水泥是由数千年来从地下水中沉淀的矿物质组成的 of years or more.  当矿物质沉淀时，它们会填满岩石的孔隙，造成堵塞 使液体难以流动. However, determining the distribution of fault-zone cements is difficult.  因此，断裂带胶结作用是典型的 在估计断层对流体流动的影响时未考虑. In our study, 我们正在利用天然水泥独特的电学特性来绘制地图 它们的三维分布在北部几英里处异常暴露的断裂带 of Socorro, NM.  然后，我们将直接测量水泥对地下水的影响 通过从断层附近的井中取水来流动.

下图为Loma Blanca断层取心和安装井作业.

 

沉积学/沉积物物理性质

沉积物类型和孔隙度的变化会导致沉积物的巨大差异 permeability. 我以前的沉积物导向研究范围从确定沉积 从反射地震资料到实验室资料的加利福尼亚北部边缘的模式 旧金山湾、胡安河沉积物的固结和渗透性测试 de Fuca Ridge flank, and the Congo Fan.

我在这个领域的一些工作考察了热、成岩和固结史 靠近日本外海南开海槽俯冲带的沉积物. I have examined 南开边缘半深海沉积物的硅胶结作用. I sailed on an IODP 考察接近和进入沉积物的胶结/变形 the Nankai Trough subduction zone.  我也在描述热状态 the Nankai Trough subduction zone.

Publications

*表示学生第一作者，Spinelli的主要指导老师

*Norvell, B., *T. Kyritz, G.A. Spinelli, R.N. Harris, K. Dickerson, A.M. Tréhu, S. Carbotte, S. Han, B. Boston, M. Lee, and CHINOoK项目科学派对，2023年. 热显著流体渗流通过 胡安德富卡板块上的厚沉积物进入卡斯卡迪亚俯冲带， Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 24, e2023GC010868, http://doi.org/10.1029/2023GC010868.

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