У віддаленому районі поєднання геофізичних методів визначає перенесення магми під морське дно як причину.
Навіть біля берегів Антарктиди можна знайти вулкани. Послідовність понад 85,000 2020 землетрусів була зафіксована в XNUMX році на підводному вулкані Орка, який був неактивний протягом тривалого часу, рійовий землетрус, який досяг масштабів, раніше не спостерігалися для цього регіону. Те, що подібні події можна вивчати й описувати надзвичайно детально навіть у таких віддалених, а тому погано обладнаних районах, зараз показує дослідження міжнародної команди, опубліковане в журналі. Комунікації Земля та навколишнє середовище.
У дослідженні були залучені дослідники з Німеччини, Італії, Польщі та США, яким керувала Сімона Ческа з Німецького дослідницького центру геонаук (GFZ) Потсдам. Їм вдалося поєднати сейсмологічні, геодезичні та дистанційні методи, щоб визначити, як швидкий перенесення магми з мантії Землі поблизу кордону кора-мантія майже на поверхню викликав рійовий землетрус.
Вулкан Орка між кінчиком Південної Америки та Антарктиди
Ройові землетруси в основному відбуваються в вулканічно активних регіонах. Тому підозрюють, що причиною цього є рух рідин у земній корі. Підводна гора Орка — це великий підводний щитовий вулкан висотою близько 900 метрів над дном моря і діаметром основи близько 11 кілометрів. Він розташований у протоці Брансфілд, океанському каналі між Антарктичним півостровом і Південними Шетландськими островами, на південний захід від південного краю Аргентини.
«У минулому сейсмічність у цьому регіоні була помірною. Однак у серпні 2020 року там почався інтенсивний сейсмічний рій, протягом півроку зафіксувавши понад 85,000 2.1 землетрусів. Це найбільша сейсмічна хвиля, коли-небудь зареєстрована там», – повідомляє Сімона Сеска, науковець із розділу XNUMX «Фізика землетрусів і вулканів» GFZ і провідний автор опублікованого дослідження. У той же час, що і рій, на сусідньому острові Кінг-Джордж зафіксовано бічний зсув грунту понад десять сантиметрів і невелике підняття близько одного сантиметра.
Проблеми дослідження у віддаленому районі
Сеска вивчав ці події з колегами з Національного інституту океанографії та прикладної геофізики — OGS та Університету Болоньї (Італія), Польської академії наук, університету Лейбніца Ганновера, Німецького аерокосмічного центру (DLR) та Потсдамського університету. Проблема полягала в тому, що у віддаленому районі є мало звичайних сейсмологічних приладів, а саме дві сейсмічні та дві станції GNSS (наземні станції Gлобальні Nаеронавігація Sателіт Sсистема, яка вимірює зміщення грунту). Щоб відновити хронологію та розвиток заворушень, а також визначити їх причину, команда додатково проаналізувала дані з більш віддалених сейсмічних станцій та дані із супутників InSAR, які використовують радіолокаційну інтерферометрію для вимірювання зсувів землі. Важливим кроком стало моделювання подій низкою геофізичних методів для правильної інтерпретації даних.
Реконструкція сейсмічних подій
Дослідники віднесли початок заворушень до 10 серпня 2020 року і розширили оригінальний глобальний сейсмічний каталог, який містить лише 128 землетрусів, до понад 85,000 2 подій. Рой досяг свого піку двома великими землетрусами 5.9 жовтня (Mw 6) та 6.0 листопада (Mw 2020) 2021 року, перш ніж затихнути. До лютого XNUMX року сейсмічна активність значно знизилася.
Вчені виділяють вторгнення магми, міграцію більшого об’єму магми, як головну причину ройового землетрусу, оскільки самі по собі сейсмічні процеси не можуть пояснити спостережувану сильну деформацію поверхні на острові Кінг Джордж. Наявність об’ємної інтрузії магми можна підтвердити самостійно на підставі геодезичних даних.
Починаючи від свого походження, сейсмічність спочатку мігрувала вгору, а потім убік: глибші, груповані землетруси інтерпретуються як відповідь на вертикальне поширення магми з резервуара у верхній мантії або на кордоні кора-мантія, тоді як мілкі землетруси земної кори поширюються на північний-південний захід. спрацьовує на вершині зростаючої з боків магматичної дамби, яка досягає в довжину близько 20 кілометрів.
Сейсмічність різко знизилася до середини листопада, приблизно після трьох місяців тривалої активності, відповідно до виникнення найбільших землетрусів серії з магнітудою Mw 6.0. Кінець рою можна пояснити втратою тиску в дамці магми, що супроводжує зсув великого розлому, і може позначити час виверження морського дна, яке, однак, поки не може бути підтверджено іншими даними.
Моделюючи дані GNSS та InSAR, вчені підрахували, що обсяг магматичної інтрузії Брансфілд знаходиться в діапазоні 0.26-0.56 км³. Це робить цей епізод також найбільшим магматичним заворушенням, коли-небудь геофізичним моніторингом в Антарктиді.
Висновок
Сімона Ческа робить висновок: «Наше дослідження являє собою нове успішне дослідження сейсмовулканічних хвилювань у віддаленому місці на Землі, де комбіноване застосування сейсмології, геодезії та методів дистанційного зондування використовується для розуміння процесів землетрусу та транспортування магми в погано обладнаних приладах. області. Це один з небагатьох випадків, коли ми можемо використовувати геофізичні інструменти для спостереження за вторгненням магми з верхньої мантії або кордону кора-мантія в мілку кору — швидкий перенесення магми з мантії майже на поверхню, що займає всього кілька днів. ».
Довідка: «Потужний рій землетрусів, викликаний магматичним вторгненням у протоку Брансфілд, Антарктида» Симона Ческа, Моніка Суган, Лукаш Рудзінскі, Саназ Ваджедіан, Пітер Німз, Саймон Планк, Геза Петерсен, Жигуо Денг, Елеонора Рівалта, Алессан В. Персі. Пласенсія Лінарес, Себастьян Хейманн і Торстен Дам, 11 квітня 2022 року, Зв'язок Земля та навколишнє середовище.
DOI: 10.1038/s43247-022-00418-5
