I et avsidesliggende område identifiserer en blanding av geofysiske metoder magmaoverføring under havbunnen som årsaken.
Selv utenfor kysten av Antarktis kan vulkaner bli funnet. En sekvens på mer enn 85,000 2020 jordskjelv ble registrert i XNUMX ved den undersjøiske vulkanen Orca, som har vært inaktiv i lang tid, et svermskjelv som nådde proporsjoner som ikke tidligere er observert for denne regionen. Det faktum at slike hendelser kan studeres og beskrives i bemerkelsesverdig detalj selv i slike avsidesliggende, og derfor dårlig instrumenterte områder, er nå vist ved studiet av et internasjonalt team publisert i tidsskriftet Kommunikasjon Jord og miljø.
Forskere fra Tyskland, Italia, Polen og USA var involvert i studien, som ble ledet av Simone Cesca fra det tyske forskningssenteret for geovitenskap (GFZ) Potsdam. De var i stand til å kombinere seismologiske, geodetiske og fjernmålingsteknikker for å finne ut hvordan den raske overføringen av magma fra jordens mantel nær jordskorpe-mantel-grensen til nesten overflaten forårsaket svermskjelvet.
Orca-vulkanen mellom spissen av Sør-Amerika og Antarktis
Svermskjelv forekommer hovedsakelig i vulkansk aktive områder. Flytting av væsker i jordskorpen er derfor mistenkt som årsak. Orca seamount er en stor ubåtskjoldvulkan med en høyde på rundt 900 meter over havbunnen og en basediameter på rundt 11 kilometer. Den ligger i Bransfieldstredet, en havkanal mellom den antarktiske halvøya og Sør-Shetlandsøyene, sørvest for den sørlige spissen av Argentina.
"Tidligere var seismisiteten i denne regionen moderat. Men i august 2020 begynte en intens seismisk sverm der, med mer enn 85,000 2.1 jordskjelv i løpet av et halvt år. Det representerer den største seismiske uroen som noen gang er registrert der,” rapporterer Simone Cesca, en forsker i GFZs Seksjon XNUMX Earthquake and Volcano Physics og hovedforfatter av den nå publiserte studien. Samtidig med svermen ble det registrert en sideveis grunnforskyvning på mer enn ti centimeter og en liten stigning på rundt én centimeter på nabolandet King George Island.
Utfordringer ved forskning i et avsidesliggende område
Cesca studerte disse hendelsene med kolleger fra National Institute of Oceanography and Applied Geophysics — OGS og University of Bologna (Italia), Polish Academy of Sciences, Leibniz University Hannover, German Aerospace Center (DLR) og University of Potsdam. Utfordringen var at det er få konvensjonelle seismologiske instrumenter i det avsidesliggende området, nemlig bare to seismiske og to GNSS-stasjoner (bakkestasjoner i Gglobal Navigasjonskontroller Satellitt Ssystem som måler grunnforskyvning). For å rekonstruere kronologien og utviklingen av urolighetene og for å fastslå årsaken, analyserte teamet derfor i tillegg data fra andre seismiske stasjoner og data fra InSAR-satellitter, som bruker radarinterferometri for å måle bakkeforskyvninger. Et viktig steg var modelleringen av hendelsene med en rekke geofysiske metoder for å tolke dataene riktig.
Rekonstruere de seismiske hendelsene
Forskerne tilbakedaterte starten av urolighetene til 10. august 2020 og utvider den originale globale seismiske katalogen, som inneholder bare 128 jordskjelv, til mer enn 85,000 2 hendelser. Svermen toppet seg med to store jordskjelv 5.9. oktober (Mw 6) og 6.0. november (Mw 2020) 2021 før den avtok. I februar XNUMX hadde den seismiske aktiviteten redusert betydelig.
Forskerne identifiserer et magmainntrenging, migrasjonen av et større volum magma, som hovedårsaken til svermskjelvet, fordi seismiske prosesser alene ikke kan forklare den observerte sterke overflatedeformasjonen på King George Island. Tilstedeværelsen av en volumetrisk magma-inntrengning kan bekreftes uavhengig på grunnlag av geodetiske data.
Med utgangspunkt i opprinnelsen migrerte seismisiteten først oppover og deretter sideveis: dypere, grupperte jordskjelv tolkes som responsen på vertikal magmautbredelse fra et reservoar i den øvre mantelen eller ved jordskorpe-mantelens grense, mens grunnere jordskjelv med jordskorpe strekker seg NØ-SV utløst på toppen av den sidelengs voksende magmadiket, som når en lengde på rundt 20 kilometer.
Seismisiteten avtok brått i midten av november, etter omtrent tre måneder med vedvarende aktivitet, i samsvar med forekomsten av de største jordskjelvene i serien, med en styrke Mw 6.0. Slutten på svermen kan forklares med tap av trykk i magmadiket, som fulgte med utglidningen av en stor forkastning, og kan markere tidspunktet for et havbunnsutbrudd som imidlertid ennå ikke kunne bekreftes av andre data.
Ved å modellere GNSS- og InSAR-data, estimerte forskerne at volumet av den magmatiske Bransfield-inntrengningen er i området 0.26-0.56 km³. Det gjør denne episoden også til den største magmatiske uroligheten som noen gang er geofysisk overvåket i Antarktis.
konklusjonen
Simone Cesca konkluderer: «Vår studie representerer en ny vellykket undersøkelse av en seismo-vulkanisk uro på et avsidesliggende sted på jorden, der den kombinerte anvendelsen av seismologi, geodesi og fjernmålingsteknikker brukes til å forstå jordskjelvprosesser og magmatransport i dårlig instrumentert områder. Dette er et av de få tilfellene hvor vi kan bruke geofysiske verktøy for å observere inntrengning av magma fra øvre mantel eller jordskorpe-grense inn i den grunne skorpen - en rask overføring av magma fra mantelen til nesten overflaten som tar bare noen få dager ."
Referanse: "Massiv jordskjelvsverm drevet av magmatisk inntrenging ved Bransfieldstredet, Antarktis" av 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. april 2022, Kommunikasjon Jord og miljø.
DOI: 10.1038/s43247-022-00418-5
