85,000 次地震席卷南极洲的逆戟鲸海底火山

在偏远地区，地球物理方法的组合确定了海底下岩浆的运动是原因。

即使在南极洲海岸外，也可以找到火山。 2020 年，在长期不活跃的深海火山 Orca 上记录了超过 85,000 次地震的序列，这是一场在该地区达到以前未观测到的比例的群地震。 发表在该期刊上的一项国际团队研究表明，即使在如此偏远且因此工具不足的地区，也可以对此类事件进行非常详细的研究和描述。 地球与环境通讯.

来自德国、意大利、波兰和美国的研究人员参与了这项由德国波茨坦地球科学研究中心 (GFZ) 的西蒙·西斯卡领导的研究。 他们能够结合地震、大地测量和遥感技术来确定岩浆从靠近地壳-地幔边界的地幔快速转移到地表是如何引起群地震的。

南美洲和南极洲之间的逆戟鲸火山

群地震主要发生在火山活跃地区。 因此，怀疑地壳中的流体运动是原因。 Orca Marine 是一座大型海底盾状火山，高出海床约 900 米，底部直径约 11 公里。 它位于布兰斯菲尔德海峡，是南极半岛和南设得兰群岛之间的海洋通道，阿根廷南端西南部。

南极洲附近地震活跃区的插图。 信用：塞斯卡等人。 2022; Nature Commune Earth Environ 3, 89 (2022); doi.org/10.1038/s43247-022-00418-5（抄送 4.0）

过去，该地区的地震是温和的。 然而，2020 年 8 月，那里开始发生强烈的地震群，半年内发生了 85,000 多次地震。 它代表了那里有记录以来最大的地震扰动，”GFZ 地震和火山物理学第 2.1 节的科学家、现已发表的研究的主要作者 Simone Cesca 报告说。与蜂群同时，横向地面位移在邻近的乔治王岛记录了十多个。厘米和大约一厘米的小升降机。

偏远地区的研究挑战

Siska 与来自国家海洋学和应用地球物理研究所 – OGS 和博洛尼亚大学（意大利）、波兰科学院、汉诺威莱布尼茨大学、德国航空航天中心 (DLR) 和波茨坦大学的同事一起研究了这些事件。 挑战在于偏远地区的常规地震仪很少，即只有两个地震台站和两个 GNSS 台站（在 Ĵ洛帕尔 n航班 s卫星 s系统，测量地球的位移）。 为了重建扰动的年表及其演变并确定其原因，该团队因此分析了来自遥远地震台站的数据和来自 InSAR 卫星的数据，这些卫星使用雷达干涉测量法来测量地面位移。 一个重要的步骤是使用多种地球物理方法对事件进行建模，以便正确解释数据。

地震事件的重建

研究人员将干扰的发生日期定为 2020 年 8 月 10 日，并将仅包含 128 次地震的原始全球地震目录扩大到 85,000 多个事件。 该群在 2020 年 10 月 2 日（Mw 5.9）和 11 月 6 日（MW 6.0）两次大地震达到顶峰，然后消退。 到 2021 年 2 月，地震活动显着减少。

科学家们已经确定岩浆渗透和大量岩浆的迁移是群地震的主要原因，因为仅地震过程无法解释在乔治王岛观察到的强烈地表变形。 体积岩浆侵入的存在可以根据大地测量数据独立确认。

从震源开始，地震先向上后横向迁移：深震群地震被解释为对从上地幔储层或地壳-地幔边界处的垂直岩浆扩散的响应，而地表地壳地震则向东北部和地壳-地幔边界延伸。跑在一个不断扩大的岩浆坝顶部。横向，长度约为 20 公里。

经过大约三个月的连续活动，地震在 11 月中旬突然减弱，与该系列中最大的地震发生一致，震级为 6.0 兆瓦。 蜂群的结束可以用岩浆坝中的压力损失来解释，伴随着大的断层滑动，并且可以指示海底喷发的时间，但其他数据无法证实。

通过对 GNSS 和 InSAR 数据进行建模，科学家们估计布兰斯菲尔德的岩浆侵入量在 0.26-0.56 立方千米之间。 这也使这一事件成为南极洲地球物理观测到的最大的岩浆爆发。

结论

Simon Siska 总结道：“我们的研究代表了对地球偏远地区地震火山扰动的成功新调查，其中地震、大地测量学和遥感技术的综合应用被用于了解工具不良地区的地震过程和岩浆输送。这是我们可以使用地球物理仪器监测从上地幔或地幔边界到浅地壳的岩浆渗透的少数情况之一——岩浆从地幔到近地表的快速转变只需要几天时间。”

参考文献：“南极布兰斯菲尔德海峡熔岩侵入引发的大规模地震群” 作者：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 和 Thorsten Dahme，2022 年 4 月 11 日，在此处提供。 地球与环境通讯.
DOI: 10.1038 / s43247-022-00418-5