U udaljenom području, mješavina geofizičkih metoda identificira prijenos magme ispod morskog dna kao uzrok.
Čak i uz obalu Antarktika mogu se naći vulkani. Slijed od više od 85,000 potresa zabilježen je 2020. na podmorskom vulkanu Orca, koji je dugo bio neaktivan, potres roja koji je dosegao razmjere koji dosad nisu zabilježeni za ovu regiju. Činjenicu da se takvi događaji mogu proučavati i opisati do izvanrednih detalja čak i u tako udaljenim, a time i slabo instrumentiranim područjima, sada pokazuje studija međunarodnog tima objavljena u časopisu Komunikacije Zemlja i okoliš.
Istraživači iz Njemačke, Italije, Poljske i Sjedinjenih Država bili su uključeni u studiju koju je vodila Simone Cesca iz njemačkog istraživačkog centra za geoznanosti (GFZ) Potsdam. Uspjeli su kombinirati seizmološke, geodetske i tehnike daljinskog istraživanja kako bi utvrdili kako je brzi prijenos magme iz Zemljinog plašta blizu granice kora-plašt do gotovo površine uzrokovao potres roja.
Vulkan Orca između vrha Južne Amerike i Antarktika
Potresi rojeva uglavnom se javljaju u vulkanski aktivnim regijama. Stoga se kao uzrok sumnja kretanje tekućina u Zemljinoj kori. Podmorska planina Orca je veliki podmorski štitni vulkan s visinom od oko 900 metara iznad morskog dna i promjerom baze od oko 11 kilometara. Nalazi se u tjesnacu Bransfield, oceanskom kanalu između Antarktičkog poluotoka i Južnih Shetlandskih otoka, jugozapadno od južnog vrha Argentine.
“U prošlosti je seizmičnost u ovoj regiji bila umjerena. Međutim, u kolovozu 2020. tamo je počeo intenzivan seizmički roj s više od 85,000 potresa unutar pola godine. To predstavlja najveći seizmički nemir ikad zabilježen tamo”, izvještava Simone Cesca, znanstvenica u GFZ-ovom odjelu 2.1 fizike potresa i vulkana i vodeći autor sada objavljene studije. Istodobno s rojem zabilježen je bočni pomak tla veći od deset centimetara i malo uzdizanje od oko jedan centimetar na susjednom otoku King George.
Izazovi istraživanja u udaljenom području
Cesca je proučavala ove događaje s kolegama s Nacionalnog instituta za oceanografiju i primijenjenu geofiziku - OGS i Sveučilišta u Bologni (Italija), Poljske akademije znanosti, Sveučilišta Leibniz u Hannoveru, Njemačkog centra za aerospace (DLR) i Sveučilišta u Potsdamu. Izazov je bio što u udaljenom području postoji malo konvencionalnih seizmoloških instrumenata, odnosno samo dvije seizmičke i dvije GNSS stanice (zemaljske stanice Globalni Nnavigacija Satelita Ssustav koji mjeri pomak tla). Kako bi rekonstruirao kronologiju i razvoj nemira te utvrdio njegov uzrok, tim je stoga dodatno analizirao podatke s udaljenijih seizmičkih postaja i podatke sa satelita InSAR, koji koriste radarsku interferometriju za mjerenje pomaka tla. Važan korak bilo je modeliranje događaja nizom geofizičkih metoda kako bi se podaci ispravno interpretirali.
Rekonstrukcija seizmičkih događaja
Istraživači su datirali početak nemira unatrag na 10. kolovoza 2020. i proširili izvorni globalni seizmički katalog, koji sadrži samo 128 potresa, na više od 85,000 događaja. Roj je dostigao vrhunac s dva velika potresa 2. listopada (Mw 5.9) i 6. studenog (Mw 6.0) 2020. prije nego što se smirio. Do veljače 2021. seizmička aktivnost značajno se smanjila.
Znanstvenici identificiraju intruziju magme, migraciju većeg volumena magme, kao glavni uzrok potresa roja, jer seizmički procesi sami po sebi ne mogu objasniti uočenu jaku deformaciju površine na otoku King George. Prisutnost volumetrijske intruzije magme može se potvrditi neovisno na temelju geodetskih podataka.
Počevši od svog nastanka, seizmičnost je prvo migrirala prema gore, a zatim i bočno: dublji, skupljeni potresi tumače se kao odgovor na vertikalno širenje magme iz rezervoara u gornjem plaštu ili na granici kora-plašt, dok se plići potresi kore protežu na SI-JZ pokrenut na vrhu bočno rastućeg nasipa magme, koji doseže duljinu od oko 20 kilometara.
Seizmičnost je naglo opala do sredine studenog, nakon otprilike tri mjeseca kontinuirane aktivnosti, u skladu s pojavom najvećih potresa serije, magnitude Mw 6.0. Kraj roja može se objasniti gubitkom tlaka u nasipu magme, koji prati klizanje velikog rasjeda, i mogao bi označiti vrijeme erupcije morskog dna što se, međutim, još nije moglo potvrditi drugim podacima.
Modeliranjem GNSS i InSAR podataka, znanstvenici su procijenili da je volumen magmatske intruzije Bransfielda u rasponu od 0.26-0.56 km³. To ovu epizodu čini i najvećim magmatskim nemirima ikad geofizički praćenim na Antarktiku.
Zaključak
Simone Cesca zaključuje: “Naša studija predstavlja novo uspješno istraživanje seizmo-vulkanskih nemira na udaljenoj lokaciji na Zemlji, gdje se kombinirana primjena seizmologije, geodezije i tehnika daljinskog otkrivanja koristi za razumijevanje procesa potresa i transporta magme u slabo instrumentiranim područja. Ovo je jedan od rijetkih slučajeva u kojima možemo koristiti geofizičke alate za promatranje prodora magme iz gornjeg plašta ili granice kora-plašt u plitku koru – brz prijenos magme s plašta na gotovo površinu koji traje samo nekoliko dana .”
Referenca: „Masivni roj potresa izazvan magmatskim upadom u tjesnac Bransfield, Antarktika” od Simone Cesca, Monica Sugan, Łukasz Rudzinski, Sanaz Vajedian, Peter Niemz, Simon Plank, Gesa Petersen, Zhiguo Deng, Eleonora Rivalta, Alessandro V. Plasencia Linares, Sebastian Heimann i Torsten Dahm, 11. travnja 2022., Komunikacije Zemlja i okoliš.
DOI: 10.1038/s43247-022-00418-5
