Υποθαλάσσιο ηφαίστειο Όρκας στην Ανταρκτική σάρωσε από ένα σμήνος 85.000 σεισμών

Η βάση Carlini στο νησί King George, που φιλοξενεί το σεισμόμετρο που βρίσκεται πιο κοντά στη σεισμική ζώνη, και το στενό Bransfield. Credit: Milton Percy Placencia Linares

Σε μια απομακρυσμένη περιοχή, ένας συνδυασμός γεωφυσικών μεθόδων προσδιορίζει την κίνηση του μάγματος κάτω από τον πυθμένα της θάλασσας ως αιτία.

Ακόμα και στις ακτές της Ανταρκτικής, μπορούν να βρεθούν ηφαίστεια. Η αλληλουχία περισσότερων από 85.000 σεισμών το 2020 καταγράφηκε στο μακροχρόνιο ανενεργό ηφαίστειο των βαθέων υδάτων Όρκα, ένα σμήνος σεισμό που έχει λάβει μέχρι τώρα απαρατήρητες διαστάσεις σε αυτήν την περιοχή. Το γεγονός ότι τέτοια γεγονότα μπορούν να μελετηθούν και να περιγραφούν με αξιοσημείωτη λεπτομέρεια ακόμη και σε τόσο απομακρυσμένες, και ως εκ τούτου ανεπαρκώς εξοπλισμένες, περιοχές φαίνεται τώρα από μια διεθνή ομαδική μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό. Επικοινωνίες Γης και Περιβάλλοντος.

Ερευνητές από τη Γερμανία, την Ιταλία, την Πολωνία και τις Ηνωμένες Πολιτείες συμμετείχαν στη μελέτη, της οποίας ηγήθηκε ο Simon Siska του Γερμανικού Ερευνητικού Κέντρου Γεωεπιστημών (GFZ) του Πότσνταμ. Κατάφεραν να συνδυάσουν τεχνικές σεισμικής, γεωδαιτικής και τηλεπισκόπησης για να προσδιορίσουν πώς η ταχεία μεταφορά μάγματος από τον μανδύα της Γης κοντά στο όριο του φλοιού-μανδύα σχεδόν στην επιφάνεια προκάλεσε σεισμό σμήνος.

Ηφαίστειο Όρκας μεταξύ της άκρης της Νότιας Αμερικής και της Ανταρκτικής

Οι σεισμοί σμήνους συμβαίνουν κυρίως σε ηφαιστειακά ενεργές περιοχές. Ως εκ τούτου, υπάρχει η υποψία ότι η κίνηση των υγρών στον φλοιό της Γης είναι η αιτία. Το Orca Marine είναι ένα μεγάλο υποθαλάσσιο ηφαίστειο ασπίδας που υψώνεται περίπου 900 μέτρα πάνω από τον πυθμένα της θάλασσας και έχει διάμετρο βάσης περίπου 11 χιλιόμετρα. Βρίσκεται στο στενό Bransfield, ένα ωκεάνιο κανάλι μεταξύ της Ανταρκτικής Χερσονήσου και των Νήσων Σέτλαντ, νοτιοδυτικά του νότιου άκρου της Αργεντινής.

Απεικόνιση της σεισμικά ενεργής περιοχής ανοιχτά της Ανταρκτικής. Πίστωση: Cesca et al. 2022; Nature Commun Earth Environ 3, 89 (2022); doi.org/10.1038/s43247-022-00418-5 (CC BY 4.0)

Στο παρελθόν, οι σεισμοί στην περιοχή αυτή ήταν μέτριοι. Ωστόσο, τον Αύγουστο του 2020 ξεκίνησε εκεί ένα έντονο σεισμικό σμήνος, με περισσότερους από 85.000 σεισμούς μέσα σε μισό χρόνο. Αντιπροσωπεύει τη μεγαλύτερη σεισμική διαταραχή που έχει καταγραφεί ποτέ εκεί», αναφέρει η Simone Cesca, επιστήμονας στην Ενότητα 2.1 της Σεισμικής και Ηφαιστειακής Φυσικής στο GFZ και επικεφαλής συγγραφέας της τώρα δημοσιευμένης μελέτης. Ταυτόχρονα με το σμήνος, μια πλευρική μετατόπιση του εδάφους καταγράφηκαν περισσότερα από δέκα εκατοστά Και μια μικρή ανύψωση περίπου ενός εκατοστού στο γειτονικό νησί King George.

Ερευνητικές προκλήσεις σε μια απομακρυσμένη περιοχή

Ο Siska μελέτησε αυτά τα γεγονότα με συναδέλφους από το Εθνικό Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας και Εφαρμοσμένης Γεωφυσικής – OGS και το Πανεπιστήμιο της Μπολόνια (Ιταλία), την Πολωνική Ακαδημία Επιστημών, το Πανεπιστήμιο Leibniz στο Ανόβερο, το Γερμανικό Αεροδιαστημικό Κέντρο (DLR) και το Πανεπιστήμιο του Πότσνταμ. Η πρόκληση ήταν ότι υπήρχαν λίγοι συμβατικοί σεισμογράφοι στην απομακρυσμένη περιοχή, δηλαδή μόνο δύο σεισμικοί σταθμοί και δύο σταθμοί GNSS (σταθμοί εδάφους στην JLopal nΠτήση μικρόΔορυφόροι μικρόσύστημα, το οποίο μετρά τη μετατόπιση της Γης). Προκειμένου να ανακατασκευάσει τη χρονολογία των διαταραχών και την εξέλιξή τους και να καθορίσει την αιτία τους, η ομάδα ανέλυσε δεδομένα από μακρινούς σεισμικούς σταθμούς και δεδομένα από δορυφόρους InSAR, οι οποίοι χρησιμοποιούν παρεμβολομετρία ραντάρ για τη μέτρηση της μετατόπισης του εδάφους. Ένα σημαντικό βήμα ήταν η μοντελοποίηση των γεγονότων με μια σειρά γεωφυσικών μεθόδων προκειμένου να ερμηνευτούν σωστά τα δεδομένα.

Ανακατασκευή σεισμικών γεγονότων

Οι ερευνητές χρονολόγησαν την έναρξη των αναταραχών στις 10 Αυγούστου 2020 και επέκτειναν τον αρχικό παγκόσμιο κατάλογο σεισμών, που περιείχε μόλις 128 σεισμούς, σε περισσότερα από 85.000 συμβάντα. Το σμήνος κορυφώθηκε με δύο μεγάλους σεισμούς στις 2 Οκτωβρίου (Mw 5,9) και στις 6 Νοεμβρίου (MW 6,0) 2020 πριν υποχωρήσει. Μέχρι τον Φεβρουάριο του 2021, η σεισμική δραστηριότητα είχε μειωθεί σημαντικά.

Οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει τη διείσδυση του μάγματος και τη μετανάστευση μεγαλύτερου όγκου μάγματος, ως την κύρια αιτία του σεισμού σμήνους, επειδή οι σεισμικές διεργασίες από μόνες τους δεν μπορούν να εξηγήσουν την ισχυρή επιφανειακή παραμόρφωση που παρατηρείται στο νησί King George. Η παρουσία ογκομετρικής διείσδυσης μάγματος μπορεί να επιβεβαιωθεί ανεξάρτητα με βάση γεωδαιτικά δεδομένα.

Ξεκινώντας από την προέλευσή τους, οι σεισμοί μετανάστευσαν πρώτα προς τα πάνω και μετά πλευρικά: οι βαθείς σεισμοί σμήνος ερμηνεύονται ως απόκριση στο κατακόρυφο μάγμα που εξαπλώνεται από μια δεξαμενή στον ανώτερο μανδύα ή στο όριο φλοιού-μανδύα, ενώ οι επιφανειακοί σεισμοί φλοιού εκτείνονται στα βορειοανατολικά και τρέχουν στην κορυφή ενός αναπτυσσόμενου φράγματος μάγματος Πλευρικά, το οποίο φτάνει σε μήκος περίπου 20 χιλιόμετρα.

Οι σεισμοί μειώθηκαν απότομα μέχρι τα μέσα Νοεμβρίου, μετά από περίπου τρεις μήνες συνεχούς δραστηριότητας, που συμπίπτουν με την εκδήλωση του μεγαλύτερου της σειράς, με μέγεθος 6,0 MW. Το τέλος του σμήνους θα μπορούσε να εξηγηθεί από την απώλεια πίεσης στο φράγμα μάγματος, που συνοδεύει μια μεγάλη ολίσθηση ρήγματος, και θα μπορούσε να υποδεικνύει το χρονοδιάγραμμα της έκρηξης του πυθμένα της θάλασσας, το οποίο, ωστόσο, δεν μπορούσε να επιβεβαιωθεί από άλλα δεδομένα.

Με τη μοντελοποίηση των δεδομένων GNSS και InSAR, οι επιστήμονες υπολόγισαν ότι ο όγκος εισβολής του μάγματος στο Bransfield κυμαινόταν μεταξύ 0,26-0,56 κυβικών χιλιομέτρων. Αυτό καθιστά επίσης αυτό το επεισόδιο το μεγαλύτερο μαγματικό ξέσπασμα που έχει παρατηρηθεί ποτέ γεωφυσικά στην Ανταρκτική.

συμπέρασμα

Ο Simon Cesca καταλήγει: «Η μελέτη μας αντιπροσωπεύει μια επιτυχημένη νέα έρευνα σεισμικών ηφαιστειακών διαταραχών σε μια απομακρυσμένη τοποθεσία στη Γη, όπου η συνδυασμένη εφαρμογή σεισμικών, γεωδαισίων και τεχνικών τηλεπισκόπησης χρησιμοποιείται για την κατανόηση των σεισμικών διεργασιών και της μεταφοράς μάγματος σε περιοχές με φτωχά εργαλεία. Αυτή είναι μια από τις λίγες περιπτώσεις όπου μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε Γεωφυσικά όργανα για να παρακολουθήσουμε τη διείσδυση μάγματος από τον ανώτερο μανδύα ή το όριο του μανδύα του φλοιού στον ρηχό φλοιό – μια γρήγορη μετάβαση του μάγματος από τον μανδύα σχεδόν στην επιφάνεια που διαρκεί μόνο λίγες ημέρες.

Παραπομπή: «Μαζικό σμήνος σεισμών που οδηγείται από λιωμένη εισβολή στο Στενό Μπράνσφιλντ, Ανταρκτική» Από Simon Cesca, Monica Sugan, Okasz Rudzinski, Sanaz Fagidian, Peter Nimes, Simon Blanc, Jessa Petersen, Zigo Deng, Eleonora Rivalta, Alessandro Placen Burke-V. , Sebastian Hyman and Thorsten Dahme, 11 Απριλίου 2022, Διαθέσιμο εδώ. Επικοινωνίες Γης και Περιβάλλοντος.
DOI: 10.1038 / s43247-022-00418-5