Attālā apgabalā ģeofizikālo metožu kombinācija kā cēloni identificē magmas pārnešanu zem jūras dibena.
Pat pie Antarktīdas krastiem var atrast vulkānus. Vairāk nekā 85,000 2020 zemestrīču secība tika reģistrēta XNUMX. gadā pie Orkas zemūdens vulkāna, kas ilgu laiku ir bijis neaktīvs, spieta zemestrīce, kas sasniedza šim reģionam iepriekš nepieredzētus apmērus. Fakts, ka šādus notikumus var izpētīt un aprakstīt ļoti detalizēti pat tik attālos un tāpēc slikti instrumentētos apgabalos, tagad liecina žurnālā publicētais starptautiskas komandas pētījums. Sakari Zeme un vide.
Pētnieki no Vācijas, Itālijas, Polijas un Amerikas Savienotajām Valstīm tika iesaistīti pētījumā, kuru vadīja Simone Cesca no Vācijas ģeozinātņu pētniecības centra (GFZ) Potsdamas. Viņi spēja apvienot seismoloģiskās, ģeodēziskās un attālās uzrādes metodes, lai noteiktu, kā strauja magmas pārnešana no Zemes apvalka garozas un mantijas robežas tuvumā līdz gandrīz virsmai izraisīja spieta zemestrīci.
Orkas vulkāns starp Dienvidamerikas galu un Antarktīdu
Spietu zemestrīces galvenokārt notiek vulkāniski aktīvos reģionos. Tāpēc tiek uzskatīts, ka cēlonis ir šķidrumu kustība Zemes garozā. Orca seamount ir liels zemūdens vairoga vulkāns, kura augstums ir aptuveni 900 metri virs jūras dibena un pamatnes diametrs ir aptuveni 11 kilometri. Tas atrodas Brensfīldas šaurumā, okeāna kanālā starp Antarktikas pussalu un Dienvidšetlendas salām, uz dienvidrietumiem no Argentīnas dienvidu gala.
"Agrāk seismiskums šajā reģionā bija mērens. Tomēr 2020. gada augustā tur sākās intensīvs seismiskais spiets, pusgada laikā piedzīvojot vairāk nekā 85,000 2.1 zemestrīču. Tas atspoguļo lielākos seismiskos nemierus, kas jebkad tur reģistrēti, ”ziņo Simone Cesca, zinātniece no GFZ XNUMX. sadaļas Zemestrīces un vulkānu fizikas un tagad publicētā pētījuma vadošā autore. Vienlaikus ar spietu kaimiņos esošajā Karaļa Džordža salā tika reģistrēts vairāk nekā desmit centimetru liels sānu zemes nobīde un neliels pacēlums aptuveni viena centimetra apmērā.
Izaicinājumi pētniecībā attālā vietā
Cesca pētīja šos notikumus ar kolēģiem no Nacionālā okeanogrāfijas un lietišķās ģeofizikas institūta — OGS un Boloņas universitātes (Itālija), Polijas Zinātņu akadēmijas, Hannoveres Leibnicas universitātes, Vācijas Aviācijas un kosmosa centra (DLR) un Potsdamas universitātes. Izaicinājums bija tas, ka attālajā apgabalā ir maz parasto seismoloģisko instrumentu, proti, tikai divas seismiskās un divas GNSS stacijas (zemes stacijas Globāls Naeronavigācija Satelīts Ssistēmas, kas mēra zemes nobīdi). Lai rekonstruētu nemieru hronoloģiju un attīstību un noteiktu to cēloni, komanda papildus analizēja datus no tālākām seismiskām stacijām un datus no InSAR satelītiem, kuri izmanto radara interferometriju, lai mērītu zemes nobīdes. Svarīgs solis bija notikumu modelēšana ar vairākām ģeofizikālām metodēm, lai pareizi interpretētu datus.
Seismisko notikumu rekonstrukcija
Pētnieki nemieru sākumu datēja ar 10. gada 2020. augustu un paplašina sākotnējo globālo seismisko katalogu, kurā bija tikai 128 zemestrīces, līdz vairāk nekā 85,000 2 notikumu. Bars sasniedza maksimumu ar divām lielām zemestrīcēm 5.9. gada 6. oktobrī (Mw 6.0) un 2020, novembrī (Mw 2021), pirms tas norima. Līdz XNUMX. gada februārim seismiskā aktivitāte bija ievērojami samazinājusies.
Zinātnieki par galveno bara zemestrīces cēloni identificē magmas iekļūšanu, lielāka magmas apjoma migrāciju, jo seismiski procesi vien nevar izskaidrot novēroto spēcīgo virsmas deformāciju Karaļa Džordža salā. Tilpuma magmas ielaušanās esamību var apstiprināt neatkarīgi, pamatojoties uz ģeodēziskajiem datiem.
Sākot ar tās izcelsmi, seismiskums vispirms migrēja uz augšu un pēc tam uz sāniem: dziļākas, kopu zemestrīces tiek interpretētas kā reakcija uz vertikālu magmas izplatīšanos no rezervuāra augšējā apvalkā vai garozas-mantijas robežas, savukārt seklākas, garozas zemestrīces sniedzas ZA-DR. iedarbināts virs sāniski augošā magmas aizsprosta, kura garums sasniedz aptuveni 20 kilometrus.
Seismiskums strauji samazinājās līdz novembra vidum pēc aptuveni trīs mēnešus ilgas ilgstošas aktivitātes, kas atbilst sērijas lielākajām zemestrīcēm ar magnitūdu Mw 6.0. Bara beigas var izskaidrot ar spiediena samazināšanos magmas aizsprostā, ko pavada liela bojājuma slīdēšana, un tas varētu iezīmēt jūras dibena izvirduma laiku, ko tomēr vēl nevarēja apstiprināt ar citiem datiem.
Modelējot GNSS un InSAR datus, zinātnieki aprēķināja, ka Brensfīldas magmatiskā ielaušanās apjoms ir diapazonā no 0.26 līdz 0.56 km³. Tas padara šo epizodi arī par lielāko magmatisko nemieru, kāds jebkad ģeofiziski novērots Antarktīdā.
Secinājumi
Simone Cesca secina: "Mūsu pētījums atspoguļo jaunu veiksmīgu seismovulkānisko nemieru izmeklēšanu attālā vietā uz Zemes, kur kombinēta seismoloģijas, ģeodēzijas un attālās uzrādes tehnikas pielietošana tiek izmantota, lai izprastu zemestrīču procesus un magmas transportēšanu slikti aprīkotos apstākļos. teritorijas. Šis ir viens no retajiem gadījumiem, kad mēs varam izmantot ģeofizikālos rīkus, lai novērotu magmas iekļūšanu no mantijas augšējās daļas vai garozas-mantijas robežas seklā garozā — ātra magmas pārnešana no mantijas uz gandrīz virsmu, kas aizņem tikai dažas dienas. .
Atsauce: “Massive zemestrīces spiets, ko izraisīja magmatisks iebrukums Brensfīldas šaurumā, Antarktīdā”, Simona Česka, Monika Sugana, Lūkass Rudzinskis, Sanazs Vadedjans, Pīters Niemzs, Saimons Planks, Gesa Petersena, Žiguo Dens, Eleonora Perdrosjauana, A, A. Plasencia Linares, Sebastian Heimann un Torsten Dahm, 11. gada 2022. aprīlis, Sakari Zeme un vide.
DOI: 10.1038/s43247-022-00418-5
