Подводният вулкан Orca в Антарктида помете рояк от 85 000 земетресения

В отдалечен район комбинация от геофизични методи идентифицира движението на магма под морското дъно като причина.

Дори край бреговете на Антарктида могат да се намерят вулкани. Последователността от повече от 85 000 земетресения през 2020 г. е регистрирана при дългогодишния неактивен дълбоководен вулкан Орка, роево земетресение, което е достигнало ненаблюдавани досега размери в този регион. Фактът, че подобни събития могат да бъдат проучени и описани в забележителни детайли дори в такива отдалечени и следователно лошо оборудвани области, сега е показано от международно екипно проучване, публикувано в списанието. Комуникации за Земята и околната среда.

Изследователи от Германия, Италия, Полша и Съединените щати взеха участие в изследването, ръководено от Симон Сиска от Германския изследователски център за геонауки (GFZ) Потсдам. Те успяха да комбинират сеизмични, геодезични и дистанционни техники, за да определят как бързото пренасяне на магма от мантията на Земята близо до границата между кората и мантията почти до повърхността причинява роево земетресение.

Вулкан Orca между върха на Южна Америка и Антарктида

Роеви земетресения се случват главно във вулканично активни зони. Поради това се подозира, че причината е движението на течности в земната кора. Orca Marine е голям подводен щит вулкан, който се издига на около 900 метра над морското дъно и има основен диаметър от около 11 километра. Намира се в протока Брансфийлд, океански канал между Антарктическия полуостров и Южните Шетландски острови, югозападно от южния край на Аржентина.

Илюстрация на сеизмично активния регион край Антарктида. Кредит: Cesca et al. 2022 г.; Nature Commun Earth Environ 3, 89 (2022); doi.org/10.1038/s43247-022-00418-5 (CC BY 4.0)

В миналото земетресенията в този район са били умерени. Въпреки това през август 2020 г. там започна интензивен сеизмичен рояк с повече от 85 000 земетресения в рамките на половин година. Това представлява най-голямото сеизмично смущение, регистрирано някога там“, съобщава Симон Ческа, учен в раздел 2.1 на сеизмичната и вулканична физика в GFZ и водещ автор на сега публикуваното изследване. Едновременно с рояка, странично изместване на земята на регистрирани са повече от десет сантиметра и малък лифт от около един сантиметър на съседния остров Кинг Джордж.

Изследователски предизвикателства в отдалечен район

Сиска изучава тези събития с колеги от Националния институт по океанография и приложна геофизика – OGS и Университета в Болоня (Италия), Полската академия на науките, университета Лайбниц в Хановер, Германския аерокосмически център (DLR) и Университета в Потсдам. Предизвикателството беше, че имаше малко конвенционални сеизмографи в отдалечения район, т.е. само две сеизмични станции и две GNSS станции (наземни станции в ДжЛопал нПолет ссателити ссистема, която измерва изместването на Земята). За да възстанови хронологията на смущенията и тяхната еволюция и да определи тяхната причина, екипът анализира данни от далечни сеизмични станции и данни от спътниците InSAR, които използват радарна интерферометрия за измерване на изместването на земята. Важна стъпка беше моделирането на събитията с редица геофизични методи, за да се интерпретират правилно данните.

Реконструкция на сеизмични събития

Изследователите датират началото на смущенията до 10 август 2020 г. и разшириха оригиналния глобален каталог на земетресенията, съдържащ само 128 земетресения, до повече от 85 000 събития. Роякът достигна своя връх с две големи земетресения на 2 октомври (Mw 5,9) и 6 ноември (MW 6,0) 2020 г., преди да утихне. До февруари 2021 г. сеизмичната активност намаля значително.

Учените идентифицират проникването на магма и миграцията на по-голям обем магма като основна причина за роево земетресение, тъй като сеизмичните процеси сами по себе си не могат да обяснят силната повърхностна деформация, наблюдавана на остров Кинг Джордж. Наличието на обемно проникване на магма може да бъде независимо потвърдено въз основа на геодезически данни.

Започвайки от началото си, земетресенията мигрираха първо нагоре и след това странично: дълбоките клъстерни земетресения се тълкуват като отговор на вертикалната магма, разпространяваща се от резервоар в горната мантия или на границата на кората-мантията, докато земетресенията на повърхностната кора се простират на североизток и текат на върха на растящ магма язовир.Странично, който достига дължина от около 20 километра.

Земетресенията рязко намаляват до средата на ноември, след около три месеца непрекъсната активност, съвпадайки с появата на най-голямото от поредицата, с магнитуд 6,0 MW. Краят на рояка може да се обясни със загубата на налягане в язовира на магмата, придружаваща голям разлом, и може да посочи времето на изригването на морското дъно, което обаче не може да бъде потвърдено от други данни.

Чрез моделиране на GNSS и InSAR данни, учените изчислиха, че обемът на проникване на магма в Брансфийлд варира между 0,26-0,56 кубически километра. Това също прави този епизод най-големият магматичен изблик, наблюдаван някога геофизично в Антарктида.

Заключение

Саймън Ческа заключава: „Нашето проучване представлява успешно ново изследване на сеизмичните вулканични смущения в отдалечено място на Земята, където се използва комбинираното приложение на сеизмични, геодезични и дистанционни техники за разбиране на земетресенията и транспортирането на магма в райони с лошо оборудване. Това е един от малкото случаи, в които можем да използваме геофизични инструменти, за да наблюдаваме проникването на магма от горната мантия или границата на земната мантия към плитката кора – бърз преход на магма от мантията до почти повърхността, отнемащ само няколко дни.

Справка: „Масивно земетресение, предизвикано от разтопено проникване в протока Брансфийлд, Антарктида“ От Саймън Сеска, Моника Суган, Окас Рудзински, Санас Фагидиан, Питър Нимес, Саймън Блан, Джеса Петерсен, Зиго Денг, Елеонора Ривалта, Алесандро Бърк-Ван Плейс , Себастиан Хайман и Торстен Даме, 11 април 2022 г., достъпно тук. Комуникации за Земята и околната среда.
DOI: 10.1038 / s43247-022-00418-5