Vulcanul submarin Orca din Antarctica a fost măturat de un roi de 85.000 de cutremure

Într-o zonă îndepărtată, o combinație de metode geofizice identifică mișcarea magmei sub fundul mării drept cauză.

Chiar și în largul coastei Antarcticii, pot fi găsiți vulcani. Secvența a peste 85.000 de cutremure din 2020 a fost înregistrată la vulcanul inactiv de lungă durată Orca, un cutremur cu roi care a atins proporții neobservate anterior în această regiune. Faptul că astfel de evenimente pot fi studiate și descrise în detaliu remarcabil chiar și în zone atât de îndepărtate și, prin urmare, slab echipate, este demonstrat acum de un studiu de echipă internațional publicat în jurnal. Comunicarea Pământului și Mediului.

La studiu au participat cercetători din Germania, Italia, Polonia și Statele Unite, care a fost condus de Simon Siska de la Centrul German de Cercetare pentru Geoștiințe (GFZ) Potsdam. Ei au reușit să combine tehnici seismice, geodezice și de teledetecție pentru a determina modul în care transferul rapid al magmei de pe mantaua Pământului în apropierea graniței crustă-manta aproape la suprafață a provocat un cutremur cu roi.

Vulcanul Orca între vârful Americii de Sud și Antarctica

Cutremurele de roi au loc în principal în zone vulcanice active. Prin urmare, se suspectează că mișcarea fluidelor din scoarța terestră este cauza. Orca Marine este un vulcan scut submarin mare care se ridică la aproximativ 900 de metri deasupra fundului mării și are un diametru de bază de aproximativ 11 kilometri. Este situat în strâmtoarea Bransfield, un canal oceanic între Peninsula Antarctică și Insulele Shetland de Sud, la sud-vest de vârful sudic al Argentinei.

Ilustrație a regiunii active din punct de vedere seismic de lângă Antarctica. Credit: Cesca et al. 2022; Nature Commun Earth Environ 3, 89 (2022); doi.org/10.1038/s43247-022-00418-5 (CC BY 4.0)

În trecut, cutremurele din această regiune au fost moderate. Cu toate acestea, în august 2020, acolo a început un roi seismic intens, cu peste 85.000 de cutremure într-o jumătate de an. Reprezintă cea mai mare perturbare seismică înregistrată vreodată acolo”, relatează Simone Cesca, om de știință în Secțiunea 2.1 de fizică seismică și vulcanică de la GFZ și autor principal al studiului publicat acum. În același timp cu roiul, o deplasare laterală a solului a fost înregistrată mai mult de o duzină.centimetri şi o mică ascensiune de aproximativ un centimetru pe insula vecină King George.

Cercetarea provocărilor într-o zonă îndepărtată

Siska a studiat aceste evenimente cu colegii de la Institutul Național de Oceanografie și Geofizică Aplicată – OGS și Universitatea din Bologna (Italia), Academia Poloneză de Științe, Universitatea Leibniz din Hanovra, Centrul Aerospațial German (DLR) și Universitatea din Potsdam. Provocarea a fost că existau puține seismografe convenționale în zona îndepărtată, adică doar două stații seismice și două stații GNSS (stații terestre din JLopal nZbor sSateliți ssistem, care măsoară deplasarea Pământului). Pentru a reconstitui cronologia perturbațiilor și a evoluției lor și a determina cauza acestora, echipa a analizat astfel date de la stații seismice îndepărtate și date de la sateliții InSAR, care folosesc interferometria radar pentru a măsura deplasarea solului. Un pas important a fost modelarea evenimentelor cu o serie de metode geofizice pentru a interpreta corect datele.

Reconstituirea evenimentelor seismice

Cercetătorii au datat debutul perturbărilor la 10 august 2020 și au extins catalogul original de cutremur global, care conține doar 128 de cutremure, la peste 85.000 de evenimente. Roiul a atins apogeul cu două cutremure mari pe 2 octombrie (Mw 5,9) și 6 noiembrie (MW 6,0) 2020 înainte de a se diminua. Până în februarie 2021, activitatea seismică a scăzut semnificativ.

Oamenii de știință au identificat pătrunderea magmei și migrarea unui volum mai mare de magmă, drept principala cauză a cutremurului de roi, deoarece procesele seismice singure nu pot explica deformarea puternică a suprafeței observată pe insula King George. Prezența intruziunii de magmă volumetrică poate fi confirmată independent pe baza datelor geodezice.

Începând de la origine, cutremurele au migrat mai întâi în sus și apoi lateral: cutremurele adânci în cluster sunt interpretate ca un răspuns la magma verticală răspândită dintr-un rezervor din mantaua superioară sau la limita crustă-manta, în timp ce cutremurele de suprafață se extind spre nord-est și rulează deasupra unui baraj de magmă în creștere.Lateral, care atinge o lungime de aproximativ 20 de kilometri.

Cutremurele au scăzut brusc până la jumătatea lunii noiembrie, după aproximativ trei luni de activitate continuă, coincizând cu apariția celui mai mare din serie, cu o magnitudine de 6,0 MW. Sfârșitul roiului ar putea fi explicat prin pierderea de presiune în barajul de magmă, care însoțește o alunecare mare de falie și ar putea indica momentul erupției fundului mării, care, totuși, nu a putut fi confirmat de alte date.

Prin modelarea datelor GNSS și InSAR, oamenii de știință au estimat că volumul de intruziune al magmei Bransfield a variat între 0,26-0,56 kilometri cubi. Acest lucru face, de asemenea, acest episod cel mai mare izbucnire magmatică observată vreodată geofizic în Antarctica.

Concluzie

Simon Siska concluzionează: „Studiul nostru reprezintă o nouă investigație de succes asupra perturbațiilor vulcanice seismice într-o locație îndepărtată de pe Pământ, unde aplicarea combinată a tehnicilor seismice, geodezie și teledetecție este utilizată pentru a înțelege procesele de cutremur și transportul magmei în zonele slab echipate. Acesta este unul dintre puținele cazuri în care putem. Folosirea instrumentelor geofizice pentru a monitoriza penetrarea magmei de la limita mantalei superioare sau a crustei până la crusta de mică adâncime — o tranziție rapidă a magmei de la manta și aproape de suprafață durând doar câteva zile.

Referință: „Roi de cutremur masiv condus de intruziunea topită în strâmtoarea Bransfield, Antarctica” De Simon Cesca, Monica Sugan, Okasz Rodzinski, Sanaz Fagidian, Peter Nimes, Simon Blanc, Jessa Petersen, Zigo Deng, Eleonora Rivalta, Alessandro Burke-Van Placencia Linares , Sebastian Hyman și Thorsten Dahme, 11 apr 2022, disponibil aici. Comunicarea Pământului și Mediului.
DOI: 10.1038 / s43247-022-00418-5