Di kawasan terpencil, gabungan kaedah geofizik mengenal pasti pemindahan magma di bawah dasar laut sebagai punca.
Malah di luar pantai Antartika, gunung berapi boleh ditemui. Urutan lebih daripada 85,000 gempa bumi direkodkan pada tahun 2020 di gunung berapi dasar laut Orca, yang tidak aktif sejak sekian lama, gempa bumi yang mencapai perkadaran yang tidak pernah diperhatikan sebelum ini untuk wilayah ini. Hakikat bahawa peristiwa sedemikian boleh dikaji dan diterangkan dengan terperinci yang luar biasa walaupun di kawasan terpencil, dan oleh itu kurang instrumentasi, kini ditunjukkan oleh kajian pasukan antarabangsa yang diterbitkan dalam jurnal Komunikasi Bumi dan Alam Sekitar.
Penyelidik dari Jerman, Itali, Poland, dan Amerika Syarikat terlibat dalam kajian itu, yang diketuai oleh Simone Cesca dari Pusat Penyelidikan Jerman untuk Geosains (GFZ) Potsdam. Mereka dapat menggabungkan teknik seismologi, geodetik dan penderiaan jauh untuk menentukan bagaimana pemindahan pantas magma dari mantel Bumi berhampiran sempadan mantel kerak ke hampir permukaan menyebabkan gegaran kawanan.
Gunung berapi Orca di antara hujung Amerika Selatan dan Antartika
Gempa kawanan terutamanya berlaku di kawasan aktif gunung berapi. Oleh itu pergerakan bendalir dalam kerak bumi disyaki sebagai puncanya. Gunung laut Orca ialah gunung berapi perisai dasar laut yang besar dengan ketinggian kira-kira 900 meter di atas dasar laut dan diameter dasar kira-kira 11 kilometer. Ia terletak di Selat Bransfield, saluran lautan antara Semenanjung Antartika dan Kepulauan Shetland Selatan, barat daya hujung selatan Argentina.
“Pada masa lalu, seismik di rantau ini adalah sederhana. Walau bagaimanapun, pada Ogos 2020, kumpulan seismik yang kuat bermula di sana, dengan lebih daripada 85,000 gempa bumi dalam tempoh setengah tahun. Ia mewakili pergolakan seismik terbesar yang pernah direkodkan di sana, "lapor Simone Cesca, seorang saintis dalam Gempa Bumi dan Fizik Gunung Berapi Bahagian 2.1 GFZ dan pengarang utama kajian yang kini diterbitkan. Pada masa yang sama dengan kawanan itu, anjakan tanah sisi lebih daripada sepuluh sentimeter dan angkat kecil kira-kira satu sentimeter telah direkodkan di Pulau King George yang bersebelahan.
Cabaran penyelidikan di kawasan terpencil
Cesca mempelajari acara ini dengan rakan sekerja dari Institut Oseanografi dan Geofizik Gunaan Kebangsaan — OGS dan Universiti Bologna (Itali), Akademi Sains Poland, Universiti Leibniz Hannover, Pusat Aeroangkasa Jerman (DLR) dan Universiti Potsdam. Cabarannya ialah terdapat beberapa alat seismologi konvensional di kawasan terpencil, iaitu hanya dua stesen seismik dan dua stesen GNSS (stesen tanah Gglobal Navigation Ssatelit System yang mengukur anjakan tanah). Untuk membina semula kronologi dan perkembangan pergolakan dan untuk menentukan puncanya, oleh itu pasukan itu juga menganalisis data dari stesen seismik yang lebih jauh dan data daripada satelit InSAR, yang menggunakan interferometri radar untuk mengukur anjakan tanah. Langkah penting ialah pemodelan peristiwa dengan beberapa kaedah geofizik untuk mentafsir data dengan betul.
Membina semula kejadian seismik
Para penyelidik menyandarkan permulaan pergolakan kepada 10 Ogos 2020 dan melanjutkan katalog seismik global asal, yang mengandungi hanya 128 gempa bumi, kepada lebih daripada 85,000 kejadian. Kawanan itu memuncak dengan dua gempa bumi besar pada 2 Oktober (Mw 5.9) dan 6 November (Mw 6.0) 2020 sebelum reda. Menjelang Februari 2021, aktiviti seismik telah menurun dengan ketara.
Para saintis mengenal pasti pencerobohan magma, penghijrahan volum magma yang lebih besar, sebagai punca utama gempa bumi, kerana proses seismik sahaja tidak dapat menjelaskan ubah bentuk permukaan kuat yang diperhatikan di Pulau King George. Kehadiran pencerobohan magma volumetrik boleh disahkan secara bebas berdasarkan data geodetik.
Bermula dari asalnya, seismicity mula-mula berhijrah ke atas dan kemudian ke sisi: gempa bumi yang lebih dalam, berkelompok ditafsirkan sebagai tindak balas kepada perambatan magma menegak dari takungan di mantel atas atau di sempadan kerak-mantel, manakala gempa bumi kerak yang lebih cetek memanjangkan NE-SW. dicetuskan di atas daik magma yang tumbuh secara lateral, yang mencapai panjang kira-kira 20 kilometer.
Kegempaan menurun secara mendadak menjelang pertengahan November, selepas kira-kira tiga bulan aktiviti berterusan, sejajar dengan kejadian gempa bumi terbesar dalam siri ini, dengan magnitud Mw 6.0. Penghujung kawanan itu boleh dijelaskan oleh kehilangan tekanan dalam daik magma, yang mengiringi gelinciran sesar besar, dan boleh menandakan masa letusan dasar laut yang, bagaimanapun, belum dapat disahkan oleh data lain.
Dengan memodelkan data GNSS dan InSAR, saintis menganggarkan bahawa jumlah pencerobohan magmatik Bransfield berada dalam julat 0.26-0.56 km³. Itu menjadikan episod ini juga pergolakan magmatik terbesar yang pernah dipantau secara geofizik di Antartika.
Kesimpulan
Simone Cesca menyimpulkan: "Kajian kami mewakili penyiasatan baru yang berjaya tentang pergolakan seismo-gunung berapi di lokasi terpencil di Bumi, di mana gabungan aplikasi teknik seismologi, geodesi, dan penderiaan jauh digunakan untuk memahami proses gempa bumi dan pengangkutan magma dalam instrumen yang lemah. kawasan-kawasan. Ini adalah salah satu daripada beberapa kes di mana kita boleh menggunakan alat geofizik untuk memerhati pencerobohan magma dari mantel atas atau sempadan mantel kerak ke dalam kerak cetek — pemindahan magma yang pantas dari mantel ke hampir permukaan yang mengambil masa beberapa hari sahaja .”
Rujukan: “Kawanan gempa bumi besar yang didorong oleh pencerobohan magmatik di Selat Bransfield, Antartika” oleh Simone Cesca, Monica Sugan, Łukasz Rudzinski, Sanaz Vajedian, Peter Niemz, Simon Plank, Gesa Petersen, Zhiguo Deng, Eleonora Rivalta, Alessandro Vuan, Milton Plasencia Linares, Sebastian Heimann dan Torsten Dahm, 11 April 2022, Komunikasi Bumi & Alam Sekitar.
DOI: 10.1038/s43247-022-00418-5
