Підводний човен косатка в Антарктиді захворів 85 000 землетрусів

У віддаленому районі комбінація геофізичних методів визначає переміщення магми під дном моря як причину.

Навіть біля берегів Антарктиди можна знайти вулкани. Послідовність понад 85 000 землетрусів у 2020 році була зафіксована на давно недіючому глибоководному вулкані Орка, ройовому землетрусу, який досяг раніше неспостережуваних розмірів у цьому регіоні. Той факт, що подібні події можна вивчати й описувати надзвичайно детально навіть у таких віддалених і, отже, погано обладнаних областях, тепер показує дослідження міжнародної групи, опубліковане в журналі. Земля та зв’язок навколишнього середовища.

Дослідники з Німеччини, Італії, Польщі та США взяли участь у дослідженні, яке очолив Саймон Сіска з Німецького дослідницького центру геонаук (GFZ) Потсдам. Вони змогли поєднати методи сейсмічного, геодезичного та дистанційного зондування, щоб визначити, як швидке перенесення магми з мантії Землі поблизу кордону земної кори та мантії майже до поверхні спричинило рійовий землетрус.

Вулкан косатка між кінчиком Південної Америки та Антарктиди

Ройові землетруси в основному відбуваються в вулканічно активних районах. Тому є підозра, що причиною є рух рідин у земній корі. Orca Marine — це великий підводний щитовий вулкан, який височіє приблизно на 900 метрів над дном моря і має діаметр основи близько 11 кілометрів. Він розташований у протоці Брансфілд, океанічному каналі між Антарктичним півостровом і Південними Шетландськими островами, на південний захід від південного краю Аргентини.

Ілюстрація сейсмічно активного регіону біля Антарктиди. Авторство: Cesca et al. 2022 рік; Nature Commun Earth Environ 3, 89 (2022); doi.org/10.1038/s43247-022-00418-5 (CC BY 4.0)

Раніше землетруси в цьому регіоні були помірними. Однак у серпні 2020 року там почався інтенсивний сейсмічний рій, протягом півроку зафіксувавши понад 85 000 землетрусів. Це є найбільшим сейсмічним збуренням, коли-небудь зареєстрованим там”, – повідомляє Сімона Ческа, науковець з розділу 2.1 сейсмічної та вулканічної фізики GFZ і провідний автор тепер опублікованого дослідження. Одночасно з роєм, бічний зсув грунту було зафіксовано більше десяти сантиметрів і невеликий підйом близько одного сантиметра на сусідньому острові Кінг-Джордж.

Проблеми дослідження у віддаленому районі

Сіска вивчав ці події з колегами з Національного інституту океанографії та прикладної геофізики – OGS та Університету Болоньї (Італія), Польської академії наук, університету Лейбніца в Ганновері, Німецького аерокосмічного центру (DLR) та Потсдамського університету. Проблема полягала в тому, що у віддаленому районі було мало звичайних сейсмографів, тобто лише дві сейсмічні станції та дві станції GNSS (наземні станції в ДжЛопал пПоліт ссупутники ссистема, яка вимірює зміщення Землі). Щоб відновити хронологію збурень та їх еволюцію та визначити їх причину, команда проаналізувала дані від далеких сейсмічних станцій та дані супутників InSAR, які використовують радіолокаційну інтерферометрію для вимірювання зсуву землі. Важливим кроком було моделювання подій низкою геофізичних методів для правильної інтерпретації даних.

Реконструкція сейсмічних подій

Дослідники датували початок заворушень 10 серпня 2020 року і розширили оригінальний глобальний каталог землетрусів, який містить лише 128 землетрусів, до понад 85 000 подій. Рой досяг піку двома великими землетрусами 2 жовтня (Mw 5,9) і 6 листопада (MW 6,0) 2020 року, перш ніж затихнути. До лютого 2021 року сейсмічна активність значно знизилася.

Вчені визначили проникнення магми та міграцію більшого об’єму магми як головну причину ройового землетрусу, оскільки самі по собі сейсмічні процеси не можуть пояснити сильну деформацію поверхні, що спостерігається на острові Кінг Джордж. Наявність об’ємної інтрузії магми може бути незалежно підтверджена на підставі геодезичних даних.

Починаючи з моменту свого виникнення, землетруси мігрували спочатку вгору, а потім убік: глибокі скупчення землетруси інтерпретуються як відповідь на вертикальне поширення магми з резервуара у верхній мантії або на кордоні кора-мантія, тоді як землетруси на поверхні кори поширюються на північний схід і пролягають на вершині зростаючої магматичної дамби збоку, яка досягає в довжину близько 20 кілометрів.

Землетруси різко зменшилися до середини листопада, приблизно через три місяці безперервної діяльності, що збіглося з появою найбільшого в серії, магнітудою 6,0 МВт. Кінець рою можна пояснити втратою тиску в дамбі магми, що супроводжує великий розлом, і може вказувати на час виверження морського дна, що, однак, поки не може бути підтверджено іншими даними.

Моделюючи дані GNSS та InSAR, вчені підрахували, що об’єм інтрузії магми в Брансфілді коливався в межах 0,26-0,56 кубічних кілометрів. Це також робить цей епізод найбільшим скелястим вибухом, який коли-небудь спостерігався в Антарктиді.

Висновок

Саймон Сіска робить висновок: «Наше дослідження являє собою успішне нове дослідження сейсмічних вулканічних збурень у віддаленому місці на Землі, де комбіноване застосування сейсмічних, геодезичних і дистанційних методів використовується для розуміння процесів землетрусів і транспортування магми в погано обладнаних районах. Це один з небагатьох випадків, коли ми можемо за допомогою геофізичних інструментів контролювати проникнення магми від верхньої мантії або кордону мантії земної кори до мілководної кори — швидкий перехід магми з мантії майже на поверхню займає всього кілька днів».

Довідка: «Потужний рій землетрусів, викликаний розплавленим вторгненням у протоку Брансфілд, Антарктида» Саймон Сеска, Моніка Суган, Окаш Родзінскі, Саназ Фагідіан, Пітер Німес, Саймон Блан, Джесса Петерсен, Зіго Денг, Елеонора Рівальта, Алессандро Берк-Ван Пласенсі , Себастьян Хайман і Торстен Даме, 11 квітня 2022 року, доступно тут. Земля та зв’язок навколишнього середовища.
DOI: 10.1038 / s43247-022-00418-5