Dans une région éloignée, un mélange de méthodes géophysiques identifie le transfert de magma sous le fond marin comme cause.
Même au large des côtes de l'Antarctique, des volcans peuvent être trouvés. Une séquence de plus de 85,000 2020 tremblements de terre a été enregistrée en XNUMX au niveau du volcan sous-marin Orca, longtemps inactif, un séisme en essaim qui a atteint des proportions jamais observées auparavant pour cette région. Le fait que de tels événements puissent être étudiés et décrits avec des détails remarquables même dans des zones aussi éloignées, et donc mal instrumentées, est maintenant démontré par l'étude d'une équipe internationale publiée dans la revue Communications Terre et environnement.
Des chercheurs d'Allemagne, d'Italie, de Pologne et des États-Unis ont participé à l'étude, dirigée par Simone Cesca du Centre allemand de recherche en géosciences (GFZ) de Potsdam. Ils ont pu combiner des techniques sismologiques, géodésiques et de télédétection pour déterminer comment le transfert rapide de magma du manteau terrestre près de la limite croûte-manteau vers presque la surface a provoqué le tremblement de terre.
Le volcan Orca entre la pointe de l'Amérique du Sud et l'Antarctique
Les séismes d'essaims se produisent principalement dans les régions volcaniquement actives. Le mouvement des fluides dans la croûte terrestre est donc soupçonné d'en être la cause. Le mont sous-marin Orca est un grand volcan bouclier sous-marin d'une hauteur d'environ 900 mètres au-dessus du fond marin et d'un diamètre de base d'environ 11 kilomètres. Il est situé dans le détroit de Bransfield, un canal océanique entre la péninsule antarctique et les îles Shetland du Sud, au sud-ouest de la pointe sud de l'Argentine.
« Dans le passé, la sismicité dans cette région était modérée. Cependant, en août 2020, un essaim sismique intense y a commencé, avec plus de 85,000 2.1 tremblements de terre en six mois. Il représente la plus grande agitation sismique jamais enregistrée là-bas », rapporte Simone Cesca, scientifique de la section XNUMX Physique des tremblements de terre et des volcans du GFZ et auteur principal de l'étude maintenant publiée. En même temps que l'essaim, un déplacement latéral du sol de plus d'une dizaine de centimètres et un léger soulèvement d'environ un centimètre ont été enregistrés sur l'île King George voisine.
Les défis de la recherche en région éloignée
Cesca a étudié ces événements avec des collègues de l'Institut national d'océanographie et de géophysique appliquée - OGS et de l'Université de Bologne (Italie), de l'Académie polonaise des sciences, de l'Université Leibniz de Hanovre, du Centre aérospatial allemand (DLR) et de l'Université de Potsdam. Le défi était qu'il y a peu d'instruments sismologiques conventionnels dans la région éloignée, à savoir seulement deux stations sismiques et deux stations GNSS (stations au sol du Gglobal Nnavigation Ssatellite Ssystème de mesure du déplacement du sol). Afin de reconstituer la chronologie et l'évolution des troubles et d'en déterminer la cause, l'équipe a donc analysé en plus les données des stations sismiques plus éloignées et les données des satellites InSAR, qui utilisent l'interférométrie radar pour mesurer les déplacements du sol. Une étape importante a été la modélisation des événements avec un certain nombre de méthodes géophysiques afin d'interpréter correctement les données.
Reconstitution des événements sismiques
Les chercheurs ont antidaté le début des troubles au 10 août 2020 et étendent le catalogue sismique mondial original, contenant seulement 128 tremblements de terre, à plus de 85,000 2 événements. L'essaim a culminé avec deux grands tremblements de terre le 5.9 octobre (Mw 6) et le 6.0 novembre (Mw 2020) 2021 avant de se calmer. En février XNUMX, l'activité sismique avait considérablement diminué.
Les scientifiques identifient une intrusion de magma, la migration d'un plus grand volume de magma, comme la cause principale du séisme d'essaim, car les processus sismiques ne peuvent à eux seuls expliquer la forte déformation de surface observée sur l'île du Roi George. La présence d'une intrusion volumétrique de magma peut être confirmée indépendamment sur la base de données géodésiques.
À partir de son origine, la sismicité a d'abord migré vers le haut, puis latéralement : les tremblements de terre plus profonds et groupés sont interprétés comme la réponse à la propagation verticale du magma à partir d'un réservoir dans le manteau supérieur ou à la limite croûte-manteau, tandis que les tremblements de terre crustaux moins profonds s'étendent NE-SW. déclenché au sommet de la digue de magma à croissance latérale, qui atteint une longueur d'environ 20 kilomètres.
La sismicité a diminué brusquement à la mi-novembre, après environ trois mois d'activité soutenue, en correspondance avec la survenue des plus grands tremblements de terre de la série, d'une magnitude Mw 6.0. La fin de l'essaim peut s'expliquer par la perte de pression dans la digue de magma, accompagnant le glissement d'une grande faille, et pourrait marquer le moment d'une éruption du fond marin qui, cependant, n'a pas encore pu être confirmée par d'autres données.
En modélisant les données GNSS et InSAR, les scientifiques ont estimé que le volume de l'intrusion magmatique de Bransfield se situe entre 0.26 et 0.56 km³. Cela fait également de cet épisode la plus grande agitation magmatique jamais surveillée géophysiquement en Antarctique.
Conclusion
Simone Cesca conclut : « Notre étude représente une nouvelle enquête réussie sur une agitation sismo-volcanique dans un endroit éloigné de la Terre, où l'application combinée de techniques de sismologie, de géodésie et de télédétection est utilisée pour comprendre les processus sismiques et le transport du magma dans des environnements mal instrumentés. domaines. C'est l'un des rares cas où nous pouvons utiliser des outils géophysiques pour observer l'intrusion de magma du manteau supérieur ou de la limite croûte-manteau dans la croûte peu profonde - un transfert rapide de magma du manteau à presque la surface qui ne prend que quelques jours .”
Référence : "Essaim massif de tremblements de terre entraîné par une intrusion magmatique dans le détroit de Bransfield, Antarctique" par Simone Cesca, Monica Sugan, Łukasz Rudzinski, Sanaz Vajedian, Peter Niemz, Simon Plank, Gesa Petersen, Zhiguo Deng, Eleonora Rivalta, Alessandro Vuan, Milton Percy Plasencia Linares, Sebastian Heimann et Torsten Dahm, 11 avril 2022, Communications Terre et environnement.
DOI: 10.1038/s43247-022-00418-5
