V odľahlej oblasti kombinácia geofyzikálnych metód identifikuje ako príčinu pohyb magmy pod morským dnom.

Aj pri pobreží Antarktídy možno nájsť sopky. Sekvencia viac ako 85 000 zemetrasení v roku 2020 bola zaznamenaná na dlhotrvajúcej neaktívnej hlbokomorskej sopke Orca, zemetrasení roja, ktoré v tejto oblasti dosiahlo dovtedy nepozorované rozmery. Skutočnosť, že takéto udalosti možno študovať a opísať do pozoruhodných podrobností aj v takých odľahlých, a teda slabo vybavených oblastiach, teraz ukazuje medzinárodná tímová štúdia publikovaná v časopise. Zemská a environmentálna komunikácia.

Na štúdii, ktorú viedol Simon Siska z nemeckého výskumného centra pre geovedy (GFZ) Postupim, sa podieľali výskumníci z Nemecka, Talianska, Poľska a Spojených štátov amerických. Dokázali skombinovať seizmické, geodetické a diaľkové snímacie techniky, aby určili, ako rýchly presun magmy zo zemského plášťa blízko hranice zemského plášťa takmer na povrch spôsobil zemetrasenie rojom.

Sopka Orca medzi cípom Južnej Ameriky a Antarktídy

Rojové zemetrasenia sa vyskytujú najmä vo vulkanicky aktívnych oblastiach. Preto existuje podozrenie, že príčinou je pohyb tekutín v zemskej kôre. Orca Marine je veľká podmorská štítová sopka, ktorá sa týči asi 900 metrov nad morským dnom a má priemer základne asi 11 kilometrov. Nachádza sa v Bransfieldskom prielive, oceánskom kanáli medzi Antarktickým polostrovom a Južnými Shetlandskými ostrovmi, juhozápadne od južného cípu Argentíny.

Ilustrácia seizmicky aktívnej oblasti pri Antarktíde. Poďakovanie: Cesca et al. 2022; Nature Commun Earth Environ 3, 89 (2022); doi.org/10.1038/s43247-022-00418-5 (CC BY 4.0)

V minulosti boli zemetrasenia v tejto oblasti mierne. V auguste 2020 tam však začal intenzívny seizmický roj, ktorý za pol roka zaznamenal viac ako 85 000 zemetrasení. Predstavuje najväčšiu seizmickú poruchu, aká tam bola zaznamenaná,“ uvádza Simone Cesca, vedkyňa v sekcii 2.1 Seizmickej a sopečnej fyziky GFZ a hlavná autorka teraz publikovanej štúdie. bolo zaznamenané viac ako desať centimetrov a malý zdvih okolo jedného centimetra na susednom Ostrove kráľa Juraja.

Výskumné výzvy v odľahlej oblasti

Siska tieto udalosti študoval s kolegami z Národného inštitútu oceánografie a aplikovanej geofyziky – OGS a Univerzity v Bologni (Taliansko), Poľskej akadémie vied, Leibnizovej univerzity v Hannoveri, Nemeckého leteckého a kozmického centra (DLR) a Univerzity v Postupime. Výzvou bolo, že v odľahlej oblasti bolo málo konvenčných seizmografov, teda iba dve seizmické stanice a dve GNSS stanice (pozemné stanice v r. JLopal nLet sSatelity ssystém, ktorý meria posun Zeme). Aby bolo možné zrekonštruovať chronológiu porúch a ich vývoj a určiť ich príčinu, tím analyzoval údaje zo vzdialených seizmických staníc a údaje zo satelitov InSAR, ktoré využívajú radarovú interferometriu na meranie zemného posunu. Dôležitým krokom bolo modelovanie udalostí pomocou viacerých geofyzikálnych metód s cieľom správne interpretovať údaje.

Rekonštrukcia seizmických udalostí

Výskumníci datovali začiatok porúch na 10. august 2020 a rozšírili pôvodný globálny katalóg zemetrasení, ktorý obsahoval iba 128 zemetrasení, na viac ako 85 000 udalostí. Roj vyvrcholil dvoma veľkými zemetraseniami 2. októbra (Mw 5,9) a 6. novembra (MW 6,0) 2020 a potom utíchol. Do februára 2021 sa seizmická aktivita výrazne znížila.

Vedci identifikovali prenikanie magmy a migráciu väčšieho objemu magmy ako hlavnú príčinu zemetrasenia roja, pretože samotné seizmické procesy nedokážu vysvetliť silnú povrchovú deformáciu pozorovanú na Ostrove kráľa Juraja. Prítomnosť volumetrického vniknutia magmy možno nezávisle potvrdiť na základe geodetických údajov.

Od začiatku zemetrasenia migrovali najprv smerom nahor a potom laterálne: zemetrasenia v hlbokých zhlukoch sa interpretujú ako reakcia na vertikálnu magmu šíriacu sa z rezervoáru v hornom plášti alebo na hranici kôry a plášťa, zatiaľ čo zemetrasenia s povrchovou kôrou siahajú na severovýchod a bežať na vrchole rastúcej magmatickej priehrady.Bočne, ktorá dosahuje dĺžku asi 20 kilometrov.

Zemetrasenia sa do polovice novembra, po približne troch mesiacoch nepretržitej aktivity, náhle znížili, čo sa zhodovalo s výskytom najväčšieho v sérii s magnitúdou 6,0 MW. Koniec roja by sa dal vysvetliť stratou tlaku v magmatickej priehrade, ktorá sprevádzala veľký zlomový sklz, a mohol by naznačovať načasovanie erupcie na morskom dne, ktoré však zatiaľ nemožno potvrdiť inými údajmi.

Modelovaním údajov GNSS a InSAR vedci odhadli, že objem vniknutia magmy Bransfield sa pohyboval medzi 0,26 až 0,56 kubických kilometrov. Vďaka tomu je táto epizóda najväčším skalnatým výbuchom, aký bol kedy pozorovaný v Antarktíde.

Záver

Simon Siska uzatvára: „Naša štúdia predstavuje úspešné nové vyšetrovanie seizmických vulkanických porúch na odľahlom mieste na Zemi, kde sa kombinovaná aplikácia seizmických, geodéznych a diaľkových snímacích techník používa na pochopenie procesov zemetrasenia a transportu magmy v nedostatočne vybavených oblastiach. Toto je jeden z mála prípadov, v ktorých môžeme pomocou geofyzikálnych nástrojov monitorovať prenikanie magmy z hornej hranice plášťa alebo kôry do plytkej kôry – rýchly prechod magmy z plášťa na takmer povrch, ktorý trvá len niekoľko dní.

Referencia: „Masívny zemetrasný roj poháňaný roztaveným vniknutím do Bransfieldského prielivu, Antarktída“ Simon Cesca, Monica Sugan, Okasz Rodzinski, Sanaz Fagidian, Peter Nimes, Simon Blanc, Jessa Petersen, Zigo Deng, Eleonora Rivalta, Alessandro Burke-Van Placencia Linares , Sebastian Hyman a Thorsten Dahme, 11. apríla 2022, k dispozícii tu. Zemská a environmentálna komunikácia.
DOI: 10.1038 / s43247-022-00418-5