Ở một khu vực xa xôi, sự kết hợp của các phương pháp địa vật lý xác định nguyên nhân là do magma di chuyển dưới đáy biển.
Ngay cả ngoài khơi Nam Cực, người ta vẫn có thể tìm thấy núi lửa. Một chuỗi hơn 85,000 trận động đất đã được ghi nhận vào năm 2020 tại núi lửa tàu ngầm Orca, vốn đã không hoạt động trong một thời gian dài, một trận động đất mạnh đạt đến mức độ chưa từng được quan sát trước đây ở khu vực này. Thực tế là những sự kiện như vậy có thể được nghiên cứu và mô tả một cách chi tiết đáng chú ý ngay cả ở những khu vực xa xôi và do đó có thiết bị kém như vậy, hiện đã được chứng minh qua nghiên cứu của một nhóm quốc tế công bố trên tạp chí. Truyền thông Trái đất và Môi trường.
Các nhà nghiên cứu từ Đức, Ý, Ba Lan và Hoa Kỳ đã tham gia vào nghiên cứu này, do Simone Cesca thuộc Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Địa chất Đức (GFZ) Potsdam dẫn đầu. Họ có thể kết hợp các kỹ thuật địa chấn, trắc địa và viễn thám để xác định xem sự di chuyển nhanh chóng của magma từ lớp phủ Trái đất gần ranh giới lớp vỏ-lớp phủ đến gần bề mặt đã gây ra trận động đất như thế nào.
Núi lửa Orca giữa mũi Nam Mỹ và Nam Cực
Các trận động đất mạnh chủ yếu xảy ra ở các vùng có hoạt động núi lửa. Do đó, sự chuyển động của chất lỏng trong lớp vỏ Trái đất được cho là nguyên nhân. Seamount Orca là một ngọn núi lửa hình khiên tàu ngầm lớn với độ cao khoảng 900 mét so với đáy biển và đường kính đáy khoảng 11 km. Nó nằm ở eo biển Bransfield, một kênh đại dương giữa Bán đảo Nam Cực và Quần đảo Nam Shetland, phía tây nam mũi phía nam của Argentina.
“Trước đây, địa chấn ở khu vực này ở mức vừa phải. Tuy nhiên, vào tháng 2020 năm 85,000, một đợt địa chấn dữ dội đã bắt đầu ở đó, với hơn 2.1 trận động đất trong vòng nửa năm. Nó đại diện cho tình trạng bất ổn địa chấn lớn nhất từng được ghi nhận ở đó,” Simone Cesca, một nhà khoa học trong Mục XNUMX Vật lý Động đất và Núi lửa của GFZ và là tác giả chính của nghiên cứu hiện đã được công bố, cho biết. Cùng lúc với bầy đàn, một sự dịch chuyển ngang của mặt đất hơn XNUMX cm và một sự nâng lên nhỏ khoảng XNUMX cm đã được ghi nhận trên Đảo King George lân cận.
Những thách thức của nghiên cứu ở vùng sâu vùng xa
Cesca đã nghiên cứu những sự kiện này cùng với các đồng nghiệp từ Viện Hải dương học và Địa vật lý ứng dụng Quốc gia - OGS và Đại học Bologna (Ý), Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan, Đại học Leibniz Hannover, Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức (DLR) và Đại học Potsdam. Thách thức là có rất ít thiết bị đo địa chấn thông thường ở vùng sâu vùng xa, cụ thể là chỉ có hai trạm địa chấn và hai trạm GNSS (trạm mặt đất của Gthùy Nhàng không Svệ tinh System đo chuyển vị mặt đất). Do đó, để xây dựng lại trình tự thời gian và diễn biến của tình trạng bất ổn cũng như xác định nguyên nhân của nó, nhóm nghiên cứu đã phân tích bổ sung dữ liệu từ các trạm địa chấn ở xa hơn và dữ liệu từ các vệ tinh InSAR sử dụng phép đo giao thoa radar để đo chuyển vị của mặt đất. Một bước quan trọng là mô hình hóa các sự kiện bằng một số phương pháp địa vật lý để diễn giải dữ liệu một cách chính xác.
Tái hiện các sự kiện địa chấn
Các nhà nghiên cứu đã lùi thời điểm bắt đầu tình trạng bất ổn đến ngày 10 tháng 2020 năm 128 và mở rộng danh mục địa chấn toàn cầu ban đầu, chỉ bao gồm 85,000 trận động đất, lên hơn 2 sự kiện. Đàn đạt đỉnh điểm với hai trận động đất lớn vào ngày 5.9 tháng 6 (Mw 6.0) và ngày 2020 tháng 2021 (Mw XNUMX) năm XNUMX trước khi lắng xuống. Đến tháng XNUMX năm XNUMX, hoạt động địa chấn đã giảm đáng kể.
Các nhà khoa học xác định sự xâm nhập của magma, sự di chuyển của một khối lượng magma lớn hơn, là nguyên nhân chính gây ra trận động đất bầy đàn, bởi vì chỉ riêng các quá trình địa chấn không thể giải thích được sự biến dạng bề mặt mạnh mẽ quan sát được trên Đảo King George. Sự hiện diện của sự xâm nhập magma thể tích có thể được xác nhận một cách độc lập trên cơ sở dữ liệu trắc địa.
Bắt đầu từ nguồn gốc của nó, địa chấn đầu tiên di chuyển lên trên và sau đó theo chiều ngang: các trận động đất tập trung, sâu hơn được hiểu là phản ứng đối với sự lan truyền magma theo chiều dọc từ một hồ chứa ở lớp phủ trên hoặc ở ranh giới lớp vỏ-lớp phủ, trong khi các trận động đất ở lớp vỏ nông hơn kéo dài NE-SW được kích hoạt trên đỉnh đê magma đang phát triển theo chiều ngang, đạt chiều dài khoảng 20 km.
Độ chấn động giảm đột ngột vào giữa tháng 6.0, sau khoảng ba tháng hoạt động kéo dài, tương ứng với sự xuất hiện của các trận động đất lớn nhất trong chuỗi, với cường độ Mw XNUMX. Sự kết thúc của đàn có thể được giải thích là do sự mất áp suất trong đê magma, kèm theo sự trượt của một đứt gãy lớn và có thể đánh dấu thời điểm xảy ra vụ phun trào dưới đáy biển, tuy nhiên, dữ liệu khác vẫn chưa thể xác nhận.
Bằng cách mô hình hóa dữ liệu GNSS và InSAR, các nhà khoa học ước tính rằng khối lượng của vụ xâm nhập magma Bransfield nằm trong khoảng 0.26-0.56 km³. Điều đó làm cho giai đoạn này trở thành tình trạng bất ổn magma lớn nhất từng được theo dõi về mặt địa vật lý ở Nam Cực.
Kết luận
Simone Cesca kết luận: “Nghiên cứu của chúng tôi thể hiện một cuộc điều tra thành công mới về tình trạng bất ổn địa chấn-núi lửa tại một địa điểm xa xôi trên Trái đất, nơi ứng dụng kết hợp của địa chấn, trắc địa và kỹ thuật viễn thám được sử dụng để hiểu các quá trình động đất và vận chuyển magma trong các thiết bị kém. khu vực. Đây là một trong số ít trường hợp chúng ta có thể sử dụng các công cụ địa vật lý để quan sát sự xâm nhập của magma từ ranh giới lớp phủ trên hoặc ranh giới lớp vỏ-lớp phủ vào lớp vỏ nông - sự chuyển giao nhanh chóng của magma từ lớp phủ đến gần như bề mặt chỉ mất vài ngày .”
Tham khảo: “Đợt động đất lớn do magma xâm nhập tại eo biển Bransfield, Nam Cực” của Simone Cesca, Monica SUgan, Łukasz Rudzinski, Sanaz Vajedian, Peter Niemz, Simon Plank, Gesa Petersen, Zhiguo Deng, Eleonora Rivalta, Alessandro Vuan, Milton Percy Plasencia Linares, Sebastian Heimann và Torsten Dahm, ngày 11 tháng 2022 năm XNUMX, Truyền thông Trái đất & Môi trường.
DOI: 10.1038/s43247-022-00418-5
