Într-o zonă îndepărtată, un amestec de metode geofizice identifică transferul de magmă sub fundul mării drept cauză.
Chiar și în largul coastei Antarcticii, pot fi găsiți vulcani. O secvență de peste 85,000 de cutremure a fost înregistrată în 2020 la vulcanul submarin Orca, care este inactiv de mult timp, un cutremur de roi care a atins proporții neobservate anterior pentru această regiune. Faptul că astfel de evenimente pot fi studiate și descrise în detaliu remarcabil chiar și în zone atât de îndepărtate și, prin urmare, slab instrumentate, este demonstrat acum de studiul unei echipe internaționale publicat în jurnal. Comunicații Pământ și Mediu.
Cercetători din Germania, Italia, Polonia și Statele Unite au fost implicați în studiu, care a fost condus de Simone Cesca de la Centrul German de Cercetare pentru Geoștiințe (GFZ) Potsdam. Ei au reușit să combine tehnici seismologice, geodezice și de teledetecție pentru a determina modul în care transferul rapid al magmei de pe mantaua Pământului, în apropierea graniței scoarță-manta, până aproape de suprafață a provocat cutremurul roiului.
Vulcanul Orca între vârful Americii de Sud și Antarctica
Cutremurele de roi au loc în principal în regiunile active din punct de vedere vulcanic. De aceea, mișcarea fluidelor în scoarța terestră este suspectată drept cauză. Muntele submarin Orca este un vulcan scut submarin mare, cu o înălțime de aproximativ 900 de metri deasupra fundului mării și un diametru de bază de aproximativ 11 kilometri. Este situat în strâmtoarea Bransfield, un canal oceanic între Peninsula Antarctică și Insulele Shetland de Sud, la sud-vest de vârful sudic al Argentinei.
„În trecut, seismicitatea în această regiune era moderată. Cu toate acestea, în august 2020, acolo a început un roi seismic intens, cu peste 85,000 de cutremure într-o jumătate de an. Reprezintă cea mai mare tulburare seismică înregistrată vreodată acolo”, raportează Simone Cesca, om de știință în Secțiunea 2.1 Fizica cutremurelor și vulcanilor a GFZ și autorul principal al studiului publicat acum. În același timp cu roiul, pe insula vecină King George a fost înregistrată o deplasare laterală a solului de peste zece centimetri și o mică ridicare de aproximativ un centimetru.
Provocările cercetării într-o zonă îndepărtată
Cesca a studiat aceste evenimente cu colegii de la Institutul Național de Oceanografie și Geofizică Aplicată — OGS și Universitatea din Bologna (Italia), Academia Poloneză de Științe, Universitatea Leibniz din Hanovra, Centrul Aerospațial German (DLR) și Universitatea din Potsdam. Provocarea a fost că există puține instrumente seismologice convenționale în zona îndepărtată, și anume doar două stații seismice și două stații GNSS (stații terestre ale Globală Navigation Satelite Ssistem care măsoară deplasarea solului). Pentru a reconstrui cronologia și dezvoltarea tulburărilor și pentru a determina cauza acesteia, echipa a analizat în plus datele de la stații seismice mai îndepărtate și date de la sateliții InSAR, care folosesc interferometria radar pentru a măsura deplasările la sol. Un pas important a fost modelarea evenimentelor cu o serie de metode geofizice pentru a interpreta corect datele.
Reconstituirea evenimentelor seismice
Cercetătorii au retrodatat începutul tulburărilor la 10 august 2020 și extind catalogul seismic global original, care conține doar 128 de cutremure, la peste 85,000 de evenimente. Roiul a atins apogeul cu două cutremure mari pe 2 octombrie (Mw 5.9) și 6 noiembrie (Mw 6.0) 2020 înainte de a se diminua. Până în februarie 2021, activitatea seismică a scăzut semnificativ.
Oamenii de știință identifică o intruziune de magmă, migrarea unui volum mai mare de magmă, ca principală cauză a cutremurului roiului, deoarece procesele seismice singure nu pot explica deformarea puternică a suprafeței observată pe insula King George. Prezența unei intruziuni de magmă volumetrice poate fi confirmată independent pe baza datelor geodezice.
Pornind de la origine, seismicitatea a migrat mai întâi în sus și apoi lateral: cutremurele mai profunde, grupate sunt interpretate ca răspuns la propagarea magmei verticale dintr-un rezervor din mantaua superioară sau la limita crustă-manta, în timp ce cutremurele mai puțin adânci, crustale se extind NE-SV. declanșat deasupra digului de magmă care crește lateral, care atinge o lungime de aproximativ 20 de kilometri.
Seismicitatea a scăzut brusc până la jumătatea lunii noiembrie, după aproximativ trei luni de activitate susținută, în corespondență cu producerea celor mai mari cutremure din serie, cu magnitudinea Mw 6.0. Sfârșitul roiului poate fi explicat prin pierderea presiunii în digul de magmă, care însoțește alunecarea unei falii mari și ar putea marca momentul unei erupții a fundului mării care, totuși, nu a putut fi încă confirmată de alte date.
Prin modelarea datelor GNSS și InSAR, oamenii de știință au estimat că volumul intruziunii magmatice Bransfield este în intervalul 0.26-0.56 km³. Acest lucru face din acest episod și cea mai mare tulburare magmatică monitorizată geofizic vreodată în Antarctica.
Concluzie
Simone Cesca concluzionează: „Studiul nostru reprezintă o nouă investigație de succes a unei tulburări seismo-vulcanice într-o locație îndepărtată de pe Pământ, unde aplicarea combinată a seismologiei, geodeziei și tehnicilor de teledetecție sunt folosite pentru a înțelege procesele cutremurelor și transportul magmei în condiții slab instrumentate. zone. Acesta este unul dintre puținele cazuri în care putem folosi instrumente geofizice pentru a observa pătrunderea magmei din mantaua superioară sau de la limita crustă-mantașă în scoarța de mică adâncime - un transfer rapid al magmei de la manta aproape la suprafață care durează doar câteva zile. .”
Referință: „Massive earthquake storm driven magmatic intrusion at the Bransfield Strait, Antarctica” de Simone Cesca, Monica Sugan, Łukasz Rudzinski, Sanaz Vajedian, Peter Niemz, Simon Plank, Gesa Petersen, Zhiguo Deng, Eleonora Rivalta, Alessandro Percy Vuan, Milton Plasencia Linares, Sebastian Heimann și Torsten Dahm, 11 aprilie 2022, Comunicații Pământ și Mediu.
DOI: 10.1038/s43247-022-00418-5
