قاعدة كارليني في جزيرة الملك جورج ، موطن مقياس الزلازل الأقرب إلى المنطقة الزلزالية ، ومضيق برانسفيلد. الائتمان: ميلتون بيرسي بلاسينسيا ليناريس
في منطقة نائية ، هناك مزيج من الأساليب الجيوفيزيائية يحدد انتقال الصهارة تحت قاع البحر على أنه السبب.
حتى قبالة سواحل القارة القطبية الجنوبية ، يمكن العثور على البراكين. تم تسجيل سلسلة من أكثر من 85000 زلزال في عام 2020 في بركان Orca الغواصة طويلة الأمد ، وهو زلزال سرب بلغ أبعاد لم يسبق لها مثيل 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 ، بقيادة سيمون سيسكا من مركز أبحاث علوم الأرض الألماني (GFZ) في بوتسدام. كانوا قادرين على الجمع بين تقنيات الزلازل والجيوديسية والاستشعار عن بعد لتحديد كيف تسبب الانتقال السريع للصهارة من عباءة الأرض بالقرب من حدود الوشاح القشري إلى قرب السطح في حدوث الزلزال.
بركان Orca بين طرف أمريكا الجنوبية والقارة القطبية الجنوبية
تحدث زلازل السرب بشكل رئيسي في المناطق النشطة بركانيًا. لذلك يشتبه في أن تكون حركة السوائل في قشرة الأرض هي السبب. Seamount Orca عبارة عن 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 ؛ طبيعة الأرض المشتركة حوالي 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 هناك سرب من الزلازل الشديدة ، مع أكثر من 85000 زلزال في ستة أشهر. إنه يمثل أكبر اضطراب زلزالي تم تسجيله هناك على الإطلاق “، وفقًا لتقارير Simone Cesca ، GFZ Section 2.1 عالم فيزياء الزلازل والبراكين والمؤلف الرئيسي للدراسة المنشورة الآن. في نفس الوقت الذي حدث فيه السرب ، تم تسجيل إزاحة جانبية للأرض بأكثر من عشرة سنتيمترات وارتفاع طفيف بحوالي سنتيمتر واحد في جزيرة الملك جورج المجاورة.
تحديات البحث في المناطق النائية
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 لنظام GNSS (المحطات الأرضية في زعالمي ليسطيران سالأقمار الصناعية سنظام قياس إزاحة الأرض). من أجل إعادة بناء التسلسل الزمني للاضطرابات وتطورها ولتحديد السبب ، قام الفريق أيضًا 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 ، وقاموا بتوسيع الكتالوج الزلزالي 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.
يحدد العلماء اقتحام الصهارة ، وهجرة حجم أكبر من الصهارة ، باعتباره السبب الرئيسي لزلزال السرب ، حيث لا يمكن للعمليات الزلزالية وحدها أن تفسر التشوه السطحي القوي الذي لوحظ في جزيرة الملك جورج. يمكن تأكيد وجود اقتحام الصهارة الحجمي بشكل مستقل بناءً على البيانات الجيوديسية.
من أصلها ، هاجرت الزلازل أولاً إلى الأعلى ، ثم بشكل جانبي: يتم تفسير الزلازل العنقودية العميقة على أنها استجابة للانتشار الرأسي للصهارة من خزان في الوشاح العلوي أو عند حدود الوشاح القشري ، بينما تمتد الزلازل القشرية الضحلة إلى شمال شرق وجنوب غرب . يتم تشغيله في الجزء العلوي من سد الصهارة الجانبي ، والذي يصل طوله إلى حوالي 20 كيلومترًا.
انخفضت الزلازل بشكل حاد في 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 لحظة انفجار قاع البحر والتي ، مع ذلك ، لا يزال من غير الممكن تأكيدها من خلال البيانات الأخرى.
من خلال نمذجة بيانات GNSS و InSAR ، قدر العلماء حجم اقتحام برانسفيلد للصهارة بما يتراوح بين 0.26 و 0.56 كيلومتر مكعب. كما أنه يجعل هذه الحلقة أكبر اضطرابات صخرية تم رصدها على الإطلاق من الناحية الجيوفيزيائية في القارة القطبية الجنوبية.
خاتمة
يختتم Simone Cesca: “تمثل دراستنا تحقيقًا جديدًا ناجحًا في الاضطرابات السيزمية البركانية في مكان بعيد على الأرض ، حيث يتم استخدام التطبيق المشترك لتقنيات علم الزلازل والجيوديسيا والاستشعار عن بُعد لفهم العمليات الزلزالية ونقل الصهارة في البيئات سيئة التجهيز. . المناطق. هذه واحدة من 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 القريب والذي يستغرق بضعة أيام.”
المرجع: “سرب هائل من الزلازل مدفوعًا بالتسلل المنصهر في مضيق برانسفيلد ، أنتاركتيكا” بقلم سيمون سيسكا ، مونيكا سوغان ، أوكاسز رودزينسكي ، ساناز فاجديان ، 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
