بركان أوركا الغواصة في أنتاركتيكا اجتاحه سرب من 85000 زلزال

في منطقة نائية ، يحدد مزيج من الطرق الجيوفيزيائية انتقال الصهارة تحت قاع البحر على أنه السبب.

حتى قبالة سواحل القارة القطبية الجنوبية ، يمكن العثور على البراكين. تم تسجيل تسلسل أكثر من 85000 زلزال في عام 2020 في بركان أعماق البحار Orca ، والذي ظل غير نشط لفترة طويلة ، وهو زلزال سرب وصل إلى أبعاد لم يتم ملاحظتها من قبل في هذه المنطقة. حقيقة أن مثل هذه الأحداث يمكن دراستها ووصفها بتفاصيل ملحوظة حتى في مثل هذه المناطق النائية ، وبالتالي سيئة الأدوات ، تظهر الآن من خلال دراسة فريق دولي نُشر في المجلة. اتصالات الأرض والبيئة.

شارك باحثون من ألمانيا وإيطاليا وبولندا والولايات المتحدة في الدراسة ، التي قادها سيمون سيسكا من مركز الأبحاث الألماني لعلوم الأرض (GFZ) بوتسدام. كانوا قادرين على الجمع بين تقنيات الزلازل والجيوديسية والاستشعار عن بعد لتحديد كيف تسبب الانتقال السريع للصهارة من وشاح الأرض بالقرب من حدود الوشاح القشري إلى السطح تقريبًا في حدوث زلزال سرب.

بركان Orca بين طرف أمريكا الجنوبية والقارة القطبية الجنوبية

تحدث زلازل السرب بشكل رئيسي في المناطق النشطة بركانيًا. لذلك يُشتبه في أن حركة السوائل في القشرة الأرضية هي السبب. جبل أوركا البحري هو بركان درعي كبير تحت سطح البحر يبلغ ارتفاعه حوالي 900 متر فوق قاع البحر ويبلغ قطر قاعدته حوالي 11 كيلومترًا. تقع في مضيق برانسفيلد ، وهي قناة محيطية بين شبه جزيرة أنتاركتيكا وجزر شيتلاند الجنوبية ، جنوب غرب الطرف الجنوبي للأرجنتين.

رسم توضيحي للمنطقة النشطة زلزاليًا قبالة القارة القطبية الجنوبية. الائتمان: سيسكا وآخرون. 2022 ؛ الطبيعة Commun Earth Environ 3 ، 89 (2022) ؛ doi.org/10.1038/s43247-022-00418-5 (CC BY 4.0)

في الماضي ، كانت الزلازل في هذه المنطقة معتدلة. ومع ذلك ، في أغسطس 2020 ، بدأ سرب زلزالي مكثف هناك ، مع أكثر من 85000 زلزال في غضون نصف عام. إنه يمثل أكبر اضطراب زلزالي تم تسجيله هناك على الإطلاق “، وفقًا لتقارير Simone Cesca ، العالم في القسم 2.1 من فيزياء الزلازل والبركان من GFZ والمؤلف الرئيسي للدراسة المنشورة الآن. في نفس الوقت الذي حدث فيه السرب ، تم تسجيل إزاحة أرضية جانبية لأكثر من عشرة سنتيمترات ورفع صغير بحوالي سنتيمتر واحد في جزيرة الملك جورج المجاورة.

تحديات البحث في منطقة نائية

درس سيسكا هذه الأحداث مع زملائه من المعهد الوطني لعلوم المحيطات والجيوفيزياء التطبيقية – OGS وجامعة بولونيا (إيطاليا) ، والأكاديمية البولندية للعلوم ، وجامعة لايبنيز في هانوفر ، والمركز الألماني للفضاء (DLR) وجامعة بوتسدام. كان التحدي يتمثل في وجود عدد قليل من أدوات قياس الزلازل التقليدية في المنطقة النائية ، أي محطتان فقط لرصد الزلازل ومحطتان للنظام العالمي لسواتل الملاحة (المحطات الأرضية في جيلوبال نطيران سالأقمار الصناعية سystem التي تقيس إزاحة الأرض). من أجل إعادة بناء التسلسل الزمني للاضطرابات وتطورها وتحديد سببها ، قام الفريق بالتالي بتحليل البيانات من محطات الزلازل البعيدة وبيانات من أقمار InSAR الصناعية ، والتي تستخدم قياس التداخل بالرادار لقياس النزوح الأرضي. كانت إحدى الخطوات المهمة هي نمذجة الأحداث بعدد من الأساليب الجيوفيزيائية من أجل تفسير البيانات بشكل صحيح.

إعادة بناء الأحداث الزلزالية

قام الباحثون بتأريخ بداية الاضطرابات حتى 10 أغسطس 2020 ووسعوا كتالوج الزلازل العالمي الأصلي ، الذي يحتوي على 128 زلزالًا فقط ، إلى أكثر من 85000 حدث. بلغ السرب ذروته مع زلزالين كبيرين في 2 أكتوبر (Mw 5.9) و 6 نوفمبر (MW 6.0) 2020 قبل أن ينحسر. بحلول فبراير 2021 ، انخفض النشاط الزلزالي بشكل ملحوظ.

حدد العلماء اختراق الصهارة ، وهجرة حجم أكبر من الصهارة ، باعتباره السبب الرئيسي لزلزال السرب ، لأن العمليات الزلزالية وحدها لا يمكنها تفسير التشوه السطحي القوي الملحوظ في جزيرة الملك جورج. يمكن تأكيد وجود اقتحام الصهارة الحجمي بشكل مستقل على أساس البيانات الجيوديسية.

بدءًا من أصلها ، هاجرت الزلازل أولاً إلى أعلى ثم بشكل جانبي: يتم تفسير الزلازل العنقودية العميقة على أنها استجابة لانتشار الصهارة الرأسية من خزان في الوشاح العلوي أو عند حدود الوشاح القشري ، بينما تمتد الزلازل القشرية السطحية إلى شمال شرق يتم تشغيله على قمة سد الصهارة المتنامي بشكل جانبي ، والذي يصل طوله إلى حوالي 20 كيلومترًا.

انخفضت الزلازل بشكل مفاجئ بحلول منتصف نوفمبر ، بعد حوالي ثلاثة أشهر من النشاط المستمر ، بالتزامن مع حدوث أكبر الزلازل في السلسلة ، حيث بلغت قوتها 6.0 ميغاواط. يمكن تفسير نهاية السرب بفقدان الضغط في سد الصهارة ، المصاحب لانزلاق صدع كبير ، ويمكن أن يشير إلى توقيت انفجار قاع البحر والذي ، مع ذلك ، لا يمكن تأكيده بعد من خلال البيانات الأخرى.

من خلال نمذجة بيانات GNSS و InSAR ، قدر العلماء أن حجم اقتحام برانسفيلد للصهارة يتراوح بين 0.26-0.56 كيلومتر مكعب. وهذا يجعل هذه الحلقة أيضًا أكبر اضطرابات صخرية تم رصدها على الإطلاق من الناحية الجيوفيزيائية في القارة القطبية الجنوبية.

خاتمة

يستنتج سيمون سيسكا: “تمثل دراستنا تحقيقًا جديدًا ناجحًا في الاضطرابات البركانية الزلزالية في مكان بعيد على الأرض ، حيث يتم استخدام التطبيق المشترك لتقنيات علم الزلازل والجيوديسيا والاستشعار عن بُعد لفهم عمليات الزلازل ونقل الصهارة في أدوات سيئة. المناطق. هذه إحدى الحالات القليلة التي يمكننا فيها استخدام الأدوات الجيوفيزيائية لمراقبة تغلغل الصهارة من الوشاح العلوي أو حدود الوشاح القشري إلى القشرة الضحلة – انتقال سريع للصهارة من الوشاح إلى السطح تقريبًا يستغرق بضعة أيام فقط . “

المرجع: “سرب زلزال هائل مدفوع بالتسلل المنصهر في مضيق برانسفيلد ، أنتاركتيكا” بقلم سيمون سيسكا ، مونيكا سوغان ، أوكاسز رودزينسكي ، ساناز فاجيديان ، بيتر نيمز ، سيمون بلانك ، جيسا بيترسن ، زيجو دينغ ، إليونورا ريفالتا ، أليساندرو بيرك فوان بلاسينسيا ليناريس ، سيباستيان هايمان وتورستن دهم ، 11 أبريل 2022 ، اتصالات الأرض والبيئة.
DOI: 10.1038 / s43247-022-00418-5