85 000 földrengés söpört végig az Orca tengeralattjáró vulkánon az Antarktiszon

Egy távoli területen a geofizikai módszerek kombinációja a magma tengerfenék alatti mozgását azonosítja okként.

Még az Antarktisz partjainál is találhatók vulkánok. A 2020-ban több mint 85 000 földrengés sorozatát a régóta inaktív mélytengeri vulkánnál, az Orca-nál rögzítették, egy rajföldrengést, amely korábban nem észlelt méreteket öltött ebben a régióban. Azt a tényt, hogy az ilyen események még az ilyen távoli, és ezért rosszul felszerelt területeken is figyelemreméltó részletességgel tanulmányozhatók és leírhatók, most a folyóiratban megjelent nemzetközi csapattanulmány mutatja. Föld és környezeti kommunikáció.

Németországból, Olaszországból, Lengyelországból és az Egyesült Államokból származó kutatók vettek részt a vizsgálatban, amelyet Simon Siska, a német geotudományi kutatóközpont (GFZ) potsdami munkatársa vezetett. Sikerült a szeizmikus, geodéziai és távérzékelési technikák kombinálásával meghatározniuk, hogy a földköpenyből a földkéreg-köpeny határa közelében lévő magma gyors átvitele majdnem a felszínig miként okozott rajföldrengést.

Orca vulkán Dél-Amerika csúcsa és az Antarktisz között

A rajföldrengések főként vulkanikusan aktív területeken fordulnak elő. Ezért azt gyanítják, hogy a folyadékok mozgása a földkéregben az oka. Az Orca Marine egy nagy, tenger alatti pajzsvulkán, amely körülbelül 900 méterrel a tengerfenék fölé emelkedik, alapátmérője pedig körülbelül 11 kilométer. A Bransfield-szorosban, az Antarktiszi-félsziget és a Déli-Shetland-szigetek közötti óceáni csatornában található, Argentína déli csücskétől délnyugatra.

Az Antarktisz melletti szeizmikusan aktív régió illusztrációja. Köszönetnyilvánítás: Cesca et al. 2022; Nature Commun Earth Environ 3, 89 (2022); doi.org/10.1038/s43247-022-00418-5 (CC BY 4.0)

A múltban ezen a területen mérsékelt földrengések voltak. 2020 augusztusában azonban intenzív szeizmikus raj kezdődött ott, fél éven belül több mint 85 000 földrengéssel. Ez a valaha feljegyzett legnagyobb szeizmikus zavar” – számol be Simone Cesca, a GFZ szeizmikus és vulkáni fizika 2.1-es szakaszának tudósa és a most megjelent tanulmány vezető szerzője. több mint tíz centimétert és egy kis, körülbelül egy centiméteres emelést a szomszédos King George-szigeten.

Kutatási kihívások egy távoli területen

Siska ezeket az eseményeket tanulmányozta az Országos Oceanográfiai és Alkalmazott Geofizikai Intézet – OGS és a Bolognai Egyetem (Olaszország), a Lengyel Tudományos Akadémia, a Hannoveri Leibniz Egyetem, a Német Repülési Központ (DLR) és a Potsdami Egyetem munkatársaival. A kihívást az jelentette, hogy a távoli területen kevés hagyományos szeizmográf volt, azaz csak két szeizmikus állomás és két GNSS állomás (földi állomások JLopal nRepülési sMűholdak srendszer, amely a Föld elmozdulását méri). A zavarok kronológiájának és fejlődésének rekonstrukciója, valamint okuk megállapítása érdekében a csapat így elemezte a távoli szeizmikus állomások adatait, valamint az InSAR műholdak adatait, amelyek radarinterferometriát használnak a talajelmozdulás mérésére. Fontos lépés volt az események számos geofizikai módszerrel történő modellezése az adatok helyes értelmezése érdekében.

Szeizmikus események rekonstrukciója

A kutatók a zavarok kezdetét 2020. augusztus 10-re datálták, és az eredeti, mindössze 128 földrengést tartalmazó globális földrengés-katalógust több mint 85 000 eseményre bővítették. A raj két nagy földrengéssel tetőzött 2020. október 2-án (Mw 5,9) és november 6-án (MW 6,0), mielőtt alábbhagyott volna. 2021 februárjára a szeizmikus aktivitás jelentősen csökkent.

A tudósok a magma behatolását, illetve a nagyobb mennyiségű magma vándorlását jelölték meg a rajföldrengés fő okaként, mivel a szeizmikus folyamatok önmagukban nem magyarázhatják meg a King George-szigeten megfigyelhető erős felszíni deformációt. A volumetrikus magma behatolás jelenléte geodéziai adatok alapján függetlenül igazolható.

A földrengések eredetüktől kezdve először felfelé, majd oldalirányban vándoroltak: a mélyhalmazos földrengések a felső köpenyben vagy a földkéreg-köpeny határán lévő tározóból terjedő függőleges magmára adott válaszként értelmezhetők, míg a felszíni kéregrengések északkeletre, ill. egy növekvő magma gát tetején fut, oldalirányban, amely eléri a körülbelül 20 kilométeres hosszt.

A földrengések november közepére, mintegy három hónapos folyamatos tevékenység után hirtelen csökkentek, egybeesve a sorozat legnagyobb, 6,0 MW erősségű földrengéseinek előfordulásával. A raj végét a magma gátban bekövetkezett nyomásveszteség magyarázhatja, amely egy nagy hibacsúszást kísért, és jelezheti a tengerfenék kitörésének időpontját, amelyet azonban más adatokkal még nem lehet megerősíteni.

A GNSS és az InSAR adatok modellezésével a tudósok úgy becsülték, hogy a magma Bransfield behatolási térfogata 0,26-0,56 köbkilométer között mozog. Emiatt ez az epizód a valaha megfigyelt legnagyobb sziklás kitörés az Antarktiszon.

Következtetés

Simon Siska így zárja: „Tanulmányunk egy sikeres új vizsgálatot mutat be szeizmikus vulkáni zavarokkal kapcsolatban a Föld egy távoli helyén, ahol a szeizmikus, geodéziai és távérzékelési technikák együttes alkalmazását használják a földrengési folyamatok és a magma szállításának megértésére a rosszul felszerelt területeken. Ez azon kevés esetek egyike, amikor megtehetjük, hogy geofizikai eszközökkel figyeljük a magma behatolását a köpeny felső részétől vagy a kéregköpeny határától a sekély kéregig – a magma gyors átmenete a köpenyből majdnem a felszínre, mindössze néhány napig tart.”

Hivatkozás: „Tömeges földrengésraj, amelyet olvadt behatolás okoz a Bransfieldi-szorosban, Antarktiszon” Simon Cesca, Monica Sugan, Okasz Rodzinski, Sanaz Fagidian, Peter Nimes, Simon Blanc, Jessa Petersen, Zigo Deng, Eleonora Rivalta, Alessandro Burke-Van Placencia Linartica , Sebastian Hyman és Thorsten Dahme, 2022. április 11., Elérhető itt. Föld és környezeti kommunikáció.
DOI: 10.1038 / s43247-022-00418-5