Atokioje vietovėje geofizinių metodų derinys nustato magmos judėjimą po jūros dugnu kaip priežastį.

Net prie Antarktidos krantų galima rasti ugnikalnių. Daugiau nei 85 000 žemės drebėjimų seka 2020 m. buvo užfiksuota ilgą laiką neveikiančiame giliavandeniame Orkos ugnikalnyje – spiečiaus žemės drebėjimas, pasiekęs anksčiau šiame regione nepastebėtus mastus. Tai, kad tokius įvykius galima nepaprastai išsamiai ištirti ir aprašyti net tokiose atokiose ir todėl menkai turinčiose srityse, dabar rodo žurnale paskelbtas tarptautinės komandos tyrimas. Žemės ir aplinkos komunikacijos.

Tyrėjai iš Vokietijos, Italijos, Lenkijos ir JAV dalyvavo tyrime, kuriam vadovavo Simonas Siska iš Potsdamo Vokietijos geomokslų tyrimų centro (GFZ). Jie sugebėjo derinti seisminius, geodezinius ir nuotolinio stebėjimo metodus, kad nustatytų, kaip greitas magmos perkėlimas iš Žemės mantijos netoli plutos ir mantijos ribos beveik iki paviršiaus sukėlė spiečių žemės drebėjimą.

Orkos ugnikalnis tarp Pietų Amerikos viršūnės ir Antarktidos

Spiečius žemės drebėjimai dažniausiai vyksta vulkaniškai aktyviose vietovėse. Todėl įtariama, kad priežastis yra skysčių judėjimas Žemės plutoje. Orca Marine yra didelis povandeninis skydas ugnikalnis, iškilęs apie 900 metrų virš jūros dugno, o jo bazės skersmuo yra apie 11 kilometrų. Jis yra Bransfield sąsiauryje, vandenyno kanale tarp Antarkties pusiasalio ir Pietų Šetlando salų, į pietvakarius nuo pietinio Argentinos galo.

Seismiškai aktyvaus regiono prie Antarktidos iliustracija. Kreditas: Cesca ir kt. 2022 m.; Nature Commun Earth Environ 3, 89 (2022); doi.org/10.1038/s43247-022-00418-5 (CC BY 4.0)

Anksčiau žemės drebėjimai šiame regione buvo vidutinio stiprumo. Tačiau 2020 metų rugpjūtį ten prasidėjo intensyvus seisminis spiečius – per pusmetį įvyko daugiau nei 85 000 žemės drebėjimų. Tai yra didžiausias kada nors ten užfiksuotas seisminis trikdymas“, – praneša Simone Cesca, GFZ Seisminės ir vulkaninės fizikos 2.1 skyriaus mokslininkė ir pagrindinis dabar paskelbto tyrimo autorius. buvo užfiksuotas daugiau nei dešimties centimetrų. Ir nedidelis maždaug vieno centimetro keltuvas kaimyninėje Karaliaus Džordžo saloje.

Tyrimų iššūkiai atokioje vietovėje

Šiuos įvykius Siska tyrė su kolegomis iš Nacionalinio okeanografijos ir taikomosios geofizikos instituto – OGS ir Bolonijos universiteto (Italija), Lenkijos mokslų akademijos, Hanoverio Leibnizo universiteto, Vokietijos aerokosminio centro (DLR) ir Potsdamo universiteto. Iššūkis buvo tas, kad atokioje vietovėje buvo nedaug įprastinių seismografų, ty tik dvi seisminės stotys ir dvi GNSS stotys (žemės stotys m. JLopal nSkrydis sPalydovai ssistema, kuri matuoja Žemės poslinkį). Siekdama atkurti trikdžių chronologiją ir jų raidą bei nustatyti jų priežastį, komanda išanalizavo duomenis iš tolimų seisminių stočių ir duomenis iš InSAR palydovų, kurie naudoja radaro interferometriją žemės poslinkiui matuoti. Svarbus žingsnis buvo modeliuoti įvykius įvairiais geofiziniais metodais, kad būtų galima teisingai interpretuoti duomenis.

Seisminių įvykių rekonstrukcija

Tyrėjai nustatė, kad trikdžiai prasidėjo 2020 m. rugpjūčio 10 d., o pradinį pasaulinį žemės drebėjimų katalogą, kuriame yra tik 128 žemės drebėjimai, išplėtė iki daugiau nei 85 000 įvykių. Spiečių piką pasiekė du dideli žemės drebėjimai 2020 m. spalio 2 d. (Mw 5,9) ir lapkričio 6 d. (MW 6,0), o vėliau nurimo. Iki 2021 m. vasario mėn. seisminis aktyvumas gerokai sumažėjo.

Mokslininkai nustatė magmos prasiskverbimą ir didesnio magmos tūrio migraciją kaip pagrindinę spiečiaus žemės drebėjimo priežastį, nes vien seisminiai procesai negali paaiškinti stiprios paviršiaus deformacijos, pastebėtos Karaliaus Džordžo saloje. Tūrinės magmos įsiskverbimo buvimas gali būti nepriklausomai patvirtintas remiantis geodeziniais duomenimis.

Iš pradžių žemės drebėjimai migravo į viršų, o paskui į šonus: giluminiai žemės drebėjimai interpretuojami kaip atsakas į vertikalią magmą, sklindančią iš rezervuaro viršutinėje mantijos dalyje arba ties plutos ir mantijos riba, o paviršiaus plutos žemės drebėjimai tęsiasi į šiaurės rytus ir bėgti ant augančios magmos užtvankos.. iš šono, kurios ilgis siekia apie 20 kilometrų.

Žemės drebėjimai staiga sumažėjo iki lapkričio vidurio, po maždaug trijų mėnesių nepertraukiamo aktyvumo, sutapo su didžiausiu iš serijos 6,0 MW galios drebėjimu. Spiečio pabaiga gali būti paaiškinta slėgio praradimu magmos užtvankoje, lydinčiu didelį gedimo slydimą, ir gali rodyti jūros dugno išsiveržimo laiką, tačiau dar negali būti patvirtintas kitais duomenimis.

Modeliuodami GNSS ir InSAR duomenis, mokslininkai apskaičiavo, kad Bransfieldo magmos įsiskverbimo tūris svyravo tarp 0,26–0,56 kubinio kilometro. Dėl to šis epizodas taip pat yra didžiausias uolų protrūkis, kada nors pastebėtas Antarktidoje.

Išvada

Simonas Siska daro išvadą: „Mūsų tyrimas yra sėkmingas naujas seisminių vulkaninių trikdžių tyrimas atokioje Žemės vietoje, kur kartu naudojami seisminiai, geodezijos ir nuotolinio stebėjimo metodai, siekiant suprasti žemės drebėjimo procesus ir magmos pernešimą prastai aprūpintose vietose. Tai vienas iš nedaugelio atvejų, kai galime Naudodami geofizinius instrumentus stebėti magmos prasiskverbimą nuo viršutinės mantijos arba plutos mantijos ribos iki seklios plutos – greitą magmos perėjimą iš mantijos į beveik paviršių, trunkantį tik kelias dienas.

Nuoroda: „Masyvus žemės drebėjimo spiečius, sukeltas išlydyto įsiskverbimo į Bransfildo sąsiaurį, Antarktidą“, Simonas Cesca, Monica Sugan, Okasz Rodzinski, Sanaz Fagidian, Peter Nimes, Simon Blanc, Jessa Petersen, Zigo Deng, Eleonora Rivalta, Alessandro Burke-Van Placencia Linares , Sebastian Hyman ir Thorsten Dahme, 2022 m. balandžio 11 d., pasiekiama čia. Žemės ir aplinkos komunikacijos.
DOI: 10.1038 / s43247-022-00418-5