در یک منطقه دورافتاده، ترکیبی از روش‌های ژئوفیزیکی انتقال ماگما به زیر بستر دریا را به عنوان علت شناسایی می‌کند.
حتی در سواحل قطب جنوب، آتشفشان ها را می توان یافت. توالی بیش از 85,000 زمین لرزه در سال 2020 در آتشفشان زیردریایی اورکا ثبت شد که برای مدت طولانی غیرفعال بوده است، زمین لرزه ای ازدحامی که به ابعادی رسیده است که قبلا برای این منطقه مشاهده نشده بود. این واقعیت که چنین رویدادهایی را می توان با جزئیات قابل توجهی حتی در چنین مناطق دورافتاده و در نتیجه ابزار ضعیفی مطالعه و توصیف کرد، اکنون توسط مطالعه یک تیم بین المللی منتشر شده در مجله نشان داده شده است. ارتباطات زمین و محیط زیست.
محققانی از آلمان، ایتالیا، لهستان و ایالات متحده در این مطالعه شرکت داشتند که توسط سیمون سسکا از مرکز تحقیقات آلمان برای علوم زمین (GFZ) پوتسدام هدایت شد. آنها توانستند تکنیک‌های لرزه‌شناسی، زمین‌شناسی و سنجش از دور را ترکیب کنند تا تعیین کنند چگونه انتقال سریع ماگما از گوشته زمین در نزدیکی مرز پوسته و گوشته به تقریباً سطح باعث ایجاد زلزله ازدحام شده است.
آتشفشان اورکا بین نوک آمریکای جنوبی و قطب جنوب
زمین لرزه های گروهی عمدتاً در مناطق فعال آتشفشانی رخ می دهد. بنابراین حرکت مایعات در پوسته زمین به عنوان علت مشکوک است. Orca seamount یک آتشفشان سپر زیردریایی بزرگ با ارتفاع حدود 900 متر از کف دریا و قطر پایه حدود 11 کیلومتر است. در تنگه برانسفیلد، یک کانال اقیانوسی بین شبه جزیره قطب جنوب و جزایر شتلند جنوبی، در جنوب غربی نوک جنوبی آرژانتین واقع شده است.
در گذشته لرزه خیزی در این منطقه متوسط بود. با این حال، در آگوست 2020، یک ازدحام لرزه‌ای شدید در آنجا شروع شد و بیش از 85,000 زمین‌لرزه در طی نیم سال رخ داد. این بزرگترین ناآرامی لرزه‌ای است که تاکنون در آنجا ثبت شده است. همزمان با این ازدحام، جابجایی جانبی زمین بیش از ده سانتی‌متر و یک برآمدگی کوچک در حدود یک سانتی‌متر در جزیره کینگ جورج همسایه ثبت شد.
چالش های تحقیق در یک منطقه دور افتاده
سسکا این رویدادها را با همکاران موسسه ملی اقیانوس شناسی و ژئوفیزیک کاربردی - OGS و دانشگاه بولونیا (ایتالیا)، آکادمی علوم لهستان، دانشگاه لایبنیتس هانوفر، مرکز هوافضای آلمان (DLR) و دانشگاه پوتسدام مورد مطالعه قرار داد. چالش این بود که ابزارهای لرزه‌شناسی مرسوم کمی در منطقه دور افتاده وجود دارد، یعنی فقط دو ایستگاه لرزه‌نگاری و دو ایستگاه GNSS (ایستگاه‌های زمینی Gلوبال Nهوانوردی Sماهواره ای Sسیستمی که جابجایی زمین را اندازه گیری می کند). به منظور بازسازی گاه‌شماری و توسعه ناآرامی‌ها و تعیین علت آن، تیم به علاوه داده‌های ایستگاه‌های لرزه‌ای دورتر و داده‌های ماهواره‌های InSAR را که از تداخل سنجی راداری برای اندازه‌گیری جابجایی زمین استفاده می‌کنند، تجزیه و تحلیل کرد. یک گام مهم، مدل‌سازی رویدادها با تعدادی روش ژئوفیزیکی به منظور تفسیر صحیح داده‌ها بود.
بازسازی رخدادهای لرزه ای
محققان شروع ناآرامی ها را به 10 آگوست 2020 عقب انداختند و فهرست اولیه لرزه نگاری جهانی را که تنها حاوی 128 زمین لرزه است، به بیش از 85,000 رویداد گسترش دادند. این ازدحام با دو زمین لرزه بزرگ در 2 اکتبر (Mw 5.9) و 6 نوامبر (Mw 6.0) 2020 قبل از فروکش کردن به اوج خود رسید. تا فوریه 2021، فعالیت لرزه ای به طور قابل توجهی کاهش یافته بود.
دانشمندان یک نفوذ ماگما، مهاجرت حجم بیشتری از ماگما را به عنوان عامل اصلی زلزله ازدحام شناسایی می کنند، زیرا فرآیندهای لرزه ای به تنهایی نمی توانند تغییر شکل شدید سطح مشاهده شده در جزیره کینگ جورج را توضیح دهند. وجود یک نفوذ ماگمای حجمی را می توان به طور مستقل بر اساس داده های ژئودتیک تایید کرد.
لرزه خیزی با شروع از مبدأ خود، ابتدا به سمت بالا و سپس به سمت جانبی مهاجرت کرد: زمین لرزه های عمیق تر و خوشه ای به عنوان پاسخ به انتشار ماگمای عمودی از مخزنی در گوشته بالایی یا در مرز پوسته-گوشته تفسیر می شوند، در حالی که زمین لرزه های پوسته ای کم عمق تر به سمت شمال غربی-جنوبی گسترش می یابند. در بالای دایک ماگمایی در حال رشد جانبی ایجاد می شود که طول آن به حدود 20 کیلومتر می رسد.
لرزه خیزی به طور ناگهانی تا اواسط نوامبر، پس از حدود سه ماه فعالیت پایدار، مطابق با وقوع بزرگترین زمین لرزه های سری، با بزرگی Mw 6.0 کاهش یافت. پایان ازدحام را می توان با از دست دادن فشار در دایک ماگمایی، همراه با لغزش یک گسل بزرگ توضیح داد، و می تواند زمان فوران بستر دریا را مشخص کند که با این حال، هنوز با داده های دیگر نمی توان آن را تأیید کرد.
با مدل‌سازی داده‌های GNSS و InSAR، دانشمندان تخمین زدند که حجم نفوذ ماگمایی برانسفیلد در محدوده 0.26-0.56 کیلومتر مربع است. این باعث می‌شود که این قسمت بزرگترین ناآرامی ماگمایی باشد که از نظر ژئوفیزیکی در قطب جنوب رصد شده است.
نتیجه
Simone Cesca نتیجه گیری می کند: "مطالعه ما نشان دهنده یک بررسی موفق جدید از یک ناآرامی لرزه ای-آتشفشانی در یک مکان دور از زمین است، جایی که کاربرد ترکیبی لرزه شناسی، ژئودزی، و تکنیک های سنجش از دور برای درک فرآیندهای زلزله و انتقال ماگما در ابزارهای ضعیف استفاده می شود. مناطق. این یکی از معدود مواردی است که می‌توانیم از ابزارهای ژئوفیزیکی برای مشاهده نفوذ ماگما از گوشته بالایی یا مرز پوسته گوشته به پوسته کم عمق استفاده کنیم - انتقال سریع ماگما از گوشته به تقریبا سطح که تنها چند روز طول می‌کشد. "
مرجع: «ازدحام زمین لرزه عظیم که توسط نفوذ ماگمایی در تنگه برانسفیلد، قطب جنوب هدایت می شود» توسط سیمون سسکا، مونیکا سوگان، لوکاس رودزینسکی، ساناز وجدیان، پیتر نیمز، سیمون پلانک، گسا پترسن، ژیگو دنگ، الئونورا ریوالتا، میلسون، میلسون Plasencia Linares، Sebastian Heimann و Torsten Dahm، 11 آوریل 2022، ارتباطات زمین و محیط زیست.
DOI: 10.1038/s43247-022-00418-5
