ในพื้นที่ห่างไกล วิธีการทางธรณีฟิสิกส์ผสมผสานกันเพื่อระบุการเคลื่อนตัวของแมกมาใต้พื้นทะเลว่าเป็นสาเหตุ
แม้แต่นอกชายฝั่งแอนตาร์กติกา ภูเขาไฟก็ยังสามารถพบได้ ในปี 85,000 มีการบันทึกลำดับการเกิดแผ่นดินไหวมากกว่า 2020 ครั้ง ที่ภูเขาไฟใต้น้ำ Orca ซึ่งไม่มีการเคลื่อนไหวมาเป็นเวลานาน ซึ่งเป็นแผ่นดินไหวแบบหมู่ซึ่งมีสัดส่วนถึงระดับที่ไม่เคยพบเห็นมาก่อนในภูมิภาคนี้ ความจริงที่ว่าเหตุการณ์ดังกล่าวสามารถศึกษาและอธิบายในรายละเอียดที่น่าทึ่งแม้ในพื้นที่ห่างไกลและดังนั้นจึงมีเครื่องมือที่ไม่ดี ได้แสดงให้เห็นโดยการศึกษาของทีมนานาชาติที่ตีพิมพ์ในวารสาร การสื่อสารโลกและสิ่งแวดล้อม.
นักวิจัยจากเยอรมนี อิตาลี โปแลนด์ และสหรัฐอเมริกามีส่วนร่วมในการศึกษาครั้งนี้ ซึ่งนำโดยซีโมน เชสกา จากศูนย์วิจัยธรณีวิทยาแห่งเยอรมนี (GFZ) พอทสดัม พวกเขาสามารถรวมเทคนิคเกี่ยวกับแผ่นดินไหว จีโอเดติก และการสำรวจระยะไกลเพื่อกำหนดว่าการเคลื่อนตัวอย่างรวดเร็วของแมกมาจากเสื้อคลุมของโลกใกล้กับขอบเขตของเปลือกโลก-เปลือกโลกไปสู่พื้นผิวที่เกือบจะทำให้เกิดแผ่นดินไหวเป็นฝูง
ภูเขาไฟ Orca ระหว่างปลายทวีปอเมริกาใต้กับทวีปแอนตาร์กติกา
แผ่นดินไหวเป็นฝูงส่วนใหญ่เกิดขึ้นในบริเวณที่มีภูเขาไฟปะทุ การเคลื่อนที่ของของเหลวในเปลือกโลกจึงถูกสงสัยว่าเป็นสาเหตุ ภูเขาไฟออร์กาใต้ทะเลเป็นภูเขาไฟโล่ใต้น้ำขนาดใหญ่ มีความสูงจากพื้นทะเลประมาณ 900 เมตร และมีเส้นผ่านศูนย์กลางฐานประมาณ 11 กิโลเมตร ตั้งอยู่ในช่องแคบ Bransfield ซึ่งเป็นช่องทางมหาสมุทรระหว่างคาบสมุทรแอนตาร์กติกและหมู่เกาะ South Shetland ทางตะวันตกเฉียงใต้ของตอนใต้สุดของอาร์เจนตินา
“ในอดีต แผ่นดินไหวในภูมิภาคนี้อยู่ในระดับปานกลาง อย่างไรก็ตาม ในเดือนสิงหาคม 2020 เกิดแผ่นดินไหวจำนวนมากขึ้นที่นั่น โดยมีแผ่นดินไหวมากกว่า 85,000 ครั้งภายในครึ่งปี มันแสดงถึงความไม่สงบจากแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ที่สุดที่เคยบันทึกไว้ที่นั่น” ซิโมน เชสกา นักวิทยาศาสตร์ในหมวด 2.1 แผ่นดินไหวและฟิสิกส์ภูเขาไฟของ GFZ และผู้เขียนนำของการศึกษาที่ตีพิมพ์ในตอนนี้ รายงาน ในเวลาเดียวกันกับฝูงนั้น มีการบันทึกการเคลื่อนตัวของพื้นดินด้านข้างมากกว่าสิบเซนติเมตรและการยกตัวเล็กน้อยประมาณหนึ่งเซนติเมตรบนเกาะคิงจอร์จที่อยู่ใกล้เคียง
ความท้าทายของการวิจัยในพื้นที่ห่างไกล
Cesca ศึกษาเหตุการณ์เหล่านี้กับเพื่อนร่วมงานจาก National Institute of Oceanography and Applied Geophysics - OGS และ University of Bologna (อิตาลี), สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งโปแลนด์, Leibniz University Hannover, German Aerospace Center (DLR) และ University of Potsdam ความท้าทายคือมีเครื่องมือวัดคลื่นไหวสะเทือนแบบธรรมดาเพียงไม่กี่เครื่องในพื้นที่ห่างไกล กล่าวคือมีสถานีแผ่นดินไหวเพียงสองแห่งและสถานี GNSS สองแห่ง (สถานีภาคพื้นดินของ Gโลบอล Navigation Sดาวเทียม System ซึ่งวัดการเคลื่อนที่ของพื้นดิน) ทีมงานจึงวิเคราะห์ข้อมูลจากสถานีแผ่นดินไหวที่อยู่ไกลออกไปและข้อมูลจากดาวเทียม InSAR ซึ่งใช้เรดาร์อินเตอร์เฟอโรเมตรีเพื่อวัดการเคลื่อนที่ของพื้นดิน ขั้นตอนสำคัญคือการสร้างแบบจำลองเหตุการณ์ด้วยวิธีธรณีฟิสิกส์จำนวนหนึ่งเพื่อตีความข้อมูลอย่างถูกต้อง
การสร้างเหตุการณ์แผ่นดินไหวขึ้นใหม่
นักวิจัยได้ย้อนวันที่เริ่มต้นเหตุการณ์ความไม่สงบจนถึงวันที่ 10 สิงหาคม 2020 และขยายรายการแผ่นดินไหวทั่วโลกเดิมที่มีแผ่นดินไหวเพียง 128 ครั้ง เป็นมากกว่า 85,000 เหตุการณ์ ฝูงใหญ่ถึงยอดด้วยแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ 2 ครั้งในวันที่ 5.9 ตุลาคม (Mw 6) และ 6.0 พฤศจิกายน (Mw 2020) 2021 ก่อนจะลดลง ภายในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. XNUMX แผ่นดินไหวลดลงอย่างมีนัยสำคัญ
นักวิทยาศาสตร์ระบุการบุกรุกของแมกมา การอพยพของแมกมาปริมาณมาก เป็นสาเหตุหลักของแผ่นดินไหวครั้งนี้ เนื่องจากกระบวนการไหวสะเทือนเพียงอย่างเดียวไม่สามารถอธิบายการเสียรูปของพื้นผิวที่รุนแรงที่สังเกตได้บนเกาะคิงจอร์จ การมีอยู่ของการบุกรุกของแมกมาเชิงปริมาตรสามารถยืนยันได้โดยอิสระบนพื้นฐานของข้อมูลจีโอเดติก
เริ่มจากจุดกำเนิด แผ่นดินไหวเคลื่อนตัวขึ้นไปด้านบนก่อน จากนั้นจึงค่อยเคลื่อนตัวไปทางด้านข้าง: แผ่นดินไหวแบบคลัสเตอร์ที่ลึกกว่านั้นถูกตีความว่าเป็นการตอบสนองต่อการแพร่กระจายของแมกมาในแนวดิ่งจากแหล่งกักเก็บในชั้นบนหรือที่ขอบเปลือกโลก ขณะที่แผ่นดินไหวที่บริเวณเปลือกโลกที่ตื้นกว่าขยายออกไป NE-SW เกิดขึ้นบนเขื่อนแมกมาที่เติบโตด้านข้าง ซึ่งมีความยาวประมาณ 20 กิโลเมตร
แผ่นดินไหวลดลงอย่างกะทันหันในช่วงกลางเดือนพฤศจิกายน หลังจากผ่านไปประมาณสามเดือนของกิจกรรมที่ยั่งยืน ซึ่งสอดคล้องกับการเกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ที่สุดในซีรีส์ด้วยขนาด 6.0 เมกะวัตต์ จุดสิ้นสุดของฝูงสามารถอธิบายได้ด้วยการสูญเสียแรงดันในเขื่อนแมกมา ประกอบกับการลื่นของรอยเลื่อนขนาดใหญ่ และอาจบ่งบอกถึงจังหวะเวลาของการปะทุของก้นทะเล ซึ่งอย่างไรก็ตาม ข้อมูลอื่นยังไม่สามารถยืนยันได้
โดยการสร้างแบบจำลองข้อมูล GNSS และ InSAR นักวิทยาศาสตร์ได้ประมาณการว่าปริมาตรของการบุกรุกด้วยแมกมาติกใน Bransfield นั้นอยู่ในช่วง 0.26-0.56 กม.³ นั่นทำให้เหตุการณ์นี้เป็นเหตุการณ์ความไม่สงบที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีการตรวจสอบทางธรณีฟิสิกส์ในทวีปแอนตาร์กติกา
สรุป
ซีโมน เชสกา สรุปว่า "การศึกษาของเราแสดงให้เห็นถึงความสำเร็จครั้งใหม่ในการสืบสวนเหตุการณ์ความไม่สงบจากแผ่นดินไหว-ภูเขาไฟในสถานที่ห่างไกลบนโลก ซึ่งใช้เทคนิคแผ่นดินไหว มาตร และการสำรวจระยะไกลเพื่อทำความเข้าใจกระบวนการแผ่นดินไหวและการขนส่งแมกมาโดยใช้เครื่องมือที่ไม่ค่อยดี พื้นที่ นี่เป็นหนึ่งในไม่กี่กรณีที่เราใช้เครื่องมือธรณีฟิสิกส์เพื่อสังเกตการบุกรุกของแมกมาจากขอบบนหรือขอบของเปลือกโลกไปยังเปลือกโลกตื้น การถ่ายโอนแมกมาอย่างรวดเร็วจากชั้นปกคลุมไปยังพื้นผิวเกือบนั้นใช้เวลาเพียงไม่กี่วัน ”
ข้อมูลอ้างอิง: “ฝูงแผ่นดินไหวขนาดมหึมาที่เกิดจากการบุกรุกของสนามแม่เหล็กที่ช่องแคบ Bransfield แอนตาร์กติกา” โดย Simone Cesca, Monica Sugan, Łukasz Rudzinski, Sanaz Vajedian, Peter Niemz, Simon Plank, Gesa Petersen, Zhiguo Deng, Eleonora Rivalta, Milton Percy Vuan Plasencia Linares, Sebastian Heimann และ Torsten Dahm, 11 เมษายน 2022, การสื่อสารโลกและสิ่งแวดล้อม.
DOI: 10.1038/s43247-022-00418-5
