Na oddaljenem območju kombinacija geofizičnih metod identificira prenos magme pod morskim dnom kot vzrok.
Tudi ob obali Antarktike je mogoče najti vulkane. Zaporedje več kot 85,000 potresov je bilo leta 2020 zabeleženo na podmorskem vulkanu Orca, ki je bil dolgo časa neaktiven, rojev potres, ki je dosegel razsežnosti, ki jih za to regijo prej niso opazili. Da je tovrstne dogodke mogoče preučiti in opisati izjemno podrobno tudi na tako oddaljenih in zato slabo opremljenih območjih, zdaj kaže študija mednarodne ekipe, objavljena v reviji Komunikacije Zemlja in okolje.
V študijo, ki jo je vodila Simone Cesca iz Nemškega raziskovalnega centra za geoznanosti (GFZ) Potsdam, so sodelovali raziskovalci iz Nemčije, Italije, Poljske in Združenih držav Amerike. Uspeli so združiti seizmološke, geodetske in daljinske tehnike zaznavanja, da bi ugotovili, kako je hiter prenos magme iz zemeljskega plašča blizu meje skorje in plašča na skoraj površje povzročil potres roja.
Vulkan Orca med vrhom Južne Amerike in Antarktiko
Potresi se pojavljajo predvsem v vulkansko aktivnih regijah. Kot vzrok se zato sumi gibanje tekočin v zemeljski skorji. Podmorska gora Orca je velik podmorski ščitni vulkan z višino približno 900 metrov nad morskim dnom in premerom baze približno 11 kilometrov. Nahaja se v ožini Bransfield, oceanskem kanalu med Antarktičnim polotokom in Južnimi Shetlandskimi otoki, jugozahodno od južne konice Argentine.
»V preteklosti je bila seizmičnost na tem območju zmerna. Toda avgusta 2020 se je tam začel intenziven potresni roj z več kot 85,000 potresi v pol leta. Predstavlja največje potresne nemire, ki so jih kdaj zabeležili tam,« poroča Simone Cesca, znanstvenica v oddelku 2.1 fizike potresov in vulkanov GFZ ter glavni avtor zdaj objavljene študije. Hkrati z rojem je bil na sosednjem otoku King George zabeležen tudi bočni premik tal za več kot deset centimetrov in manjši dvig za približno en centimeter.
Izzivi raziskovanja na oddaljenem območju
Cesca je te dogodke preučevala s kolegi iz Nacionalnega inštituta za oceanografijo in uporabno geofiziko - OGS in Univerze v Bologni (Italija), Poljske akademije znanosti, Univerze Leibniz v Hannovru, Nemškega letalskega centra (DLR) in Univerze v Potsdamu. Izziv je bil, da je na oddaljenem območju malo običajnih seizmoloških instrumentov, in sicer le dve seizmični in dve GNSS postaji (zemeljske postaje Globalni Navigacija Ssatelit Ssistem, ki meri premik tal). Da bi rekonstruirali kronologijo in razvoj nemirov ter ugotovili njihov vzrok, je ekipa zato dodatno analizirala podatke z oddaljenih seizmičnih postaj in podatke satelitov InSAR, ki uporabljajo radarsko interferometrijo za merjenje premikov tal. Pomemben korak je bilo modeliranje dogodkov s številnimi geofizikalnimi metodami za pravilno interpretacijo podatkov.
Rekonstrukcija potresnih dogodkov
Raziskovalci so začetek nemirov datirali nazaj na 10. avgust 2020 in razširili prvotni globalni potresni katalog, ki vsebuje le 128 potresov, na več kot 85,000 dogodkov. Roj je dosegel vrhunec z dvema velikima potresoma 2. oktobra (Mw 5.9) in 6. novembra (Mw 6.0) 2020, preden se je umiril. Do februarja 2021 se je potresna aktivnost znatno zmanjšala.
Znanstveniki prepoznajo vdor magme, migracijo večje količine magme, kot glavni vzrok potresa rojev, saj sami potresni procesi ne morejo razložiti opažene močne deformacije površine na otoku King George. Prisotnost volumetričnega vdora magme lahko potrdimo neodvisno na podlagi geodetskih podatkov.
Od svojega nastanka se je potresnost najprej selila navzgor in nato bočno: globlji, gručasti potresi se razlagajo kot odziv na vertikalno širjenje magme iz rezervoarja v zgornjem plašču ali na meji skorje-plašček, medtem ko se plitvi potresi v skorji raztezajo SV-JZ sproži na vrhu bočno rastočega nasipa magme, ki doseže dolžino približno 20 kilometrov.
Seizmičnost se je do sredine novembra po približno treh mesecih trajne aktivnosti nenadoma zmanjšala, v skladu s pojavom največjih potresov serije z magnitudo Mw 6.0. Konec roja je mogoče razložiti z izgubo tlaka v nasipu magme, ki spremlja zdrs velikega preloma, in bi lahko označil čas izbruha morskega dna, ki pa ga drugi podatki še niso mogli potrditi.
Z modeliranjem podatkov GNSS in InSAR so znanstveniki ocenili, da je obseg magmatskega vdora Bransfield v območju 0.26-0.56 km³. Zaradi tega je ta epizoda tudi največji magmatski nemir, ki so ga geofizično spremljali na Antarktiki.
zaključek
Simone Cesca zaključuje: »Naša študija predstavlja novo uspešno raziskavo seizmo-vulkanskih nemirov na oddaljeni lokaciji na Zemlji, kjer se kombinirana uporaba seizmologije, geodezije in tehnik daljinskega zaznavanja uporablja za razumevanje potresnih procesov in transporta magme v slabo opremljenih napravah. območja. To je eden redkih primerov, ko lahko z geofizičnimi orodji opazujemo vdor magme iz zgornjega plašča ali meje skorja-plašček v plitvo skorjo – hiter prenos magme iz plašča na skoraj površje, ki traja le nekaj dni. .”
Referenca: »Ogromen potresni roj, ki ga je povzročil magmatski vdor v ožino Bransfield, Antarktika« avtorja Simone Cesca, Monica Sugan, Łukasz Rudzinski, Sanaz Vajedian, Peter Niemz, Simon Plank, Gesa Petersen, Zhiguo Deng, Eleonora Rivalta, Alessan Milton V. Plasencia Linares, Sebastian Heimann in Torsten Dahm, 11. aprila 2022, Komunikacije Zemlja in okolje.
DOI: 10.1038/s43247-022-00418-5
