Á afskekktum svæðum er blanda af jarðeðlisfræðilegum aðferðum greint frá kvikuflutningi undir hafsbotni sem orsök.
Jafnvel undan strönd Suðurskautslandsins má finna eldfjöll. Rúmlega 85,000 jarðskjálftar mældust árið 2020 við Orca neðansjávareldfjallið, sem hefur verið óvirkt í langan tíma, kvikskjálfta sem náði hlutföllum sem ekki hafa sést áður á þessu svæði. Sú staðreynd að hægt er að rannsaka og lýsa slíkum atburðum í ótrúlegum smáatriðum jafnvel á svo afskekktum, og þar af leiðandi illa tækjum, svæðum, sýnir nú rannsókn alþjóðlegs teymis sem birt var í tímaritinu Samskipti Jörð og umhverfi.
Vísindamenn frá Þýskalandi, Ítalíu, Póllandi og Bandaríkjunum tóku þátt í rannsókninni, sem var stýrt af Simone Cesca frá þýsku rannsóknarmiðstöðinni í jarðvísindum (GFZ) Potsdam. Þeir gátu sameinað jarðskjálftafræði, landmælingar og fjarkönnunartækni til að ákvarða hvernig hraður flutningur kviku frá möttli jarðar nálægt mörkum jarðskorpu og möttuls til næstum yfirborðs olli kvikskjálftanum.
Orca eldfjallið á milli odda Suður-Ameríku og Suðurskautslandsins
Sveimaskjálftar eiga sér stað aðallega á eldvirkum svæðum. Það er því grunur leikur á að hreyfing vökva í jarðskorpunni sé orsökin. Orca seamount er stórt neðansjávarskjaldeldfjall með um 900 metra hæð yfir hafsbotni og grunnþvermál um 11 kílómetra. Það er staðsett í Bransfield-sundi, hafrás milli Suðurskautslandsins og Suður-Heltlandseyja, suðvestur af suðurodda Argentínu.
„Áður fyrr var skjálftavirkni á þessu svæði í meðallagi. Hins vegar, í ágúst 2020, hófst mikill skjálftahrina þar, með meira en 85,000 jarðskjálftum innan hálfs árs. Það táknar mestu jarðskjálftaóróann sem hefur mælst þar,“ segir Simone Cesca, vísindamaður í kafla 2.1 jarðskjálfta- og eldfjallaeðlisfræði GFZ og aðalhöfundur rannsóknarinnar sem nú hefur verið birt. Á sama tíma og kvikurinn mældist meira en tíu sentímetra hliðarfærsla á jörðu niðri og um einn sentímetra lítil hækkun á nágrannaeyjunni King George.
Áskoranir rannsókna á afskekktu svæði
Cesca rannsakaði þessa atburði með samstarfsfólki frá National Institute of Oceanography and Applied Geophysics - OGS og háskólanum í Bologna (Ítalíu), pólsku vísindaakademíunni, Leibniz háskólanum í Hannover, þýsku loftrýmismiðstöðinni (DLR) og háskólanum í Potsdam. Áskorunin var sú að það eru fá hefðbundin jarðskjálftafræðitæki á afskekktum svæðinu, nefnilega aðeins tvær jarðskjálftastöðvar og tvær GNSS stöðvar (jarðstöðvar Galþjóðlegt Nflug Satellite Skerfi sem mæla tilfærslu jarðar). Til að endurreisa tímaröð og þróun óeirðanna og til að ákvarða orsök hans greindi teymið þess vegna gögn frá fjarlægari jarðskjálftastöðvum og gögn frá InSAR gervihnöttum, sem nota ratsjártruflanir til að mæla tilfærslur á jörðu niðri. Mikilvægt skref var líkangerð atburðanna með fjölda jarðeðlisfræðilegra aðferða til að túlka gögnin rétt.
Endurgerð jarðskjálftaatburðanna
Vísindamennirnir færðu upphaf óeirðanna aftur til 10. ágúst 2020 og stækkuðu upprunalega alþjóðlega jarðskjálftaskrána, sem inniheldur aðeins 128 jarðskjálfta, í meira en 85,000 atburði. Sveimurinn náði hámarki með tveimur stórum skjálftum 2. október (Mw 5.9) og 6. nóvember (Mw 6.0) 2020 áður en hún dró úr. Í febrúar 2021 hafði dregið verulega úr skjálftavirkni.
Vísindamennirnir bera kennsl á kvikuinnskot, flæði stærra rúmmáls kviku, sem aðalorsök kvikskjálftans, vegna þess að jarðskjálftaferli einir og sér geta ekki útskýrt þá sterku aflögun yfirborðs sem sést á King George Island. Tilvist rúmmáls kvikuinnskots er hægt að staðfesta sjálfstætt á grundvelli landmælinga.
Frá uppruna sínum fluttist skjálftahrina fyrst upp á við og síðan til hliðar: dýpri, þyrpandi skjálftar eru túlkaðir sem viðbrögð við lóðréttri kvikuútbreiðslu úr lóni í efri möttlinum eða á mörkum jarðskorpunnar, á meðan grynnri jarðskorpuskjálftar ná NE-SV af stað ofan á hliðarvaxandi kvikudjörk, sem nær um 20 kílómetra lengd.
Skjálftavirknin minnkaði skyndilega um miðjan nóvember, eftir um þriggja mánaða viðvarandi virkni, í samræmi við stærstu skjálftana í röðinni, Mw 6.0 að stærð. Enda kviksins má skýra með þrýstingsfalli í kvikuganginum sem fylgir skriði stór misgengis og gæti markað tímasetningu hafsbotngoss sem þó er ekki hægt að staðfesta með öðrum gögnum.
Með því að búa til líkan af GNSS og InSAR gögnum áætluðu vísindamennirnir að rúmmál Bransfield kvikuinnskotsins væri á bilinu 0.26-0.56 km³. Það gerir þennan þátt líka mesta kvikuóróa sem mælst hefur jarðeðlisfræðilega á Suðurskautslandinu.
Niðurstaða
Simone Cesca segir að lokum: „Rannsókn okkar táknar nýja árangursríka rannsókn á jarðskjálfta-eldfjallaóeirðum á afskekktum stað á jörðinni, þar sem sameinuð beiting jarðskjálftafræði, jarðfræði og fjarkönnunartækni er notuð til að skilja jarðskjálftaferla og kvikuflutninga í illa tækjum. svæði. Þetta er eitt af fáum tilfellum þar sem við getum notað jarðeðlisfræðileg verkfæri til að fylgjast með ágangi kviku frá efri möttli eða mörkum skorpu-möttuls inn í grunnu skorpuna - hröð flutningur kviku frá möttlinum til nánast yfirborðsins sem tekur aðeins nokkra daga .”
Tilvísun: „Stífur jarðskjálftasveim knúinn áfram af kvikuinngangi við Bransfield-sundið á Suðurskautslandinu“ eftir Simone Cesca, Monica Sugan, Łukasz Rudzinski, Sanaz Vajedian, Peter Niemz, Simon Plank, Gesa Petersen, Zhiguo Deng, Eleonora Rivalta, Alessandro Peruan, A. Plasencia Linares, Sebastian Heimann og Torsten Dahm, 11. apríl 2022, Samskipti Jörð og umhverfi.
DOI: 10.1038/s43247-022-00418-5
