Gunung berapi bawah laut Orca Antartika dihancurkan oleh segerombolan 85.000 gempa bumi

Di daerah terpencil, campuran metode geofisika mengidentifikasi transfer magma di bawah dasar laut sebagai penyebabnya.

Gunung berapi juga dapat ditemukan di lepas pantai Antartika. Pada tahun 2020, serangkaian lebih dari 85.000 gempa bumi tercatat di gunung berapi laut dalam yang lama tidak aktif Orca, segerombolan gempa bumi yang mencapai proporsi yang belum pernah terjadi sebelumnya di wilayah ini. Studi oleh tim internasional yang diterbitkan dalam jurnal menunjukkan bahwa peristiwa semacam itu juga dapat diperiksa dan dijelaskan dengan cara yang sangat rinci di daerah terpencil dan dengan instrumen yang buruk. Komunikasi bumi dan lingkungan.

Peneliti dari Jerman, Italia, Polandia dan Amerika Serikat terlibat dalam penelitian yang dipimpin oleh Simone Cesca dari German Research Center for Geosciences (GFZ) Potsdam. Mereka mampu menggabungkan teknik seismologi, geodesi dan penginderaan jauh untuk menentukan bagaimana transportasi cepat magma dari mantel dekat antarmuka kerak-mantel ke hampir permukaan menyebabkan segerombolan gempa.

Gunung berapi Orca antara ujung Amerika Selatan dan Antartika

Gempa swarm terutama terjadi di daerah vulkanik aktif. Penyebabnya diduga karena pergerakan cairan di kerak bumi. The Orca Seamount adalah gunung berapi perisai bawah laut besar dengan ketinggian sekitar 900 meter di atas dasar laut dan diameter dasar sekitar 11 kilometer. Itu terletak di Selat Bransfield, saluran laut antara Semenanjung Antartika dan Kepulauan Shetland Selatan, barat daya ujung selatan Argentina.

Penggambaran zona seismik aktif di depan Antartika. Kredit foto: Cesca dkk. 2022; alam Lingkungan Bumi Persekutuan 3, 89 (2022); doi.org/10.1038/s43247-022-00418-5 (CC BY 4.0)

“Secara historis, kegempaan di wilayah ini tergolong sedang. Namun, pada bulan Agustus 2020, segerombolan gempa bumi yang hebat dimulai di sana dengan lebih dari 85.000 gempa bumi dalam waktu setengah tahun. Ini mewakili kerusuhan seismik terbesar yang pernah diukur di sana,” lapor Simone Cesca, ilmuwan di Bagian 2.1 Gempa dan Fisika Gunung Berapi di GFZ dan penulis pertama dari studi yang sekarang diterbitkan. Bertepatan dengan kawanan itu, terjadi pergeseran tanah ke samping lebih dari sepuluh sentimeter dan pengangkatan kecil sekitar satu sentimeter di Pulau King George yang berdekatan.

Tantangan penelitian di daerah terpencil

Cesca mempelajari peristiwa ini dengan rekan-rekannya dari Institut Nasional Oseanografi dan Geofisika Terapan – OGS dan Universitas Bologna (Italia), Akademi Ilmu Pengetahuan Polandia, Leibniz Universität Hannover, Pusat Dirgantara Jerman (DLR) dan Universitas Potsdam . Tantangannya adalah instrumen seismologi tradisional di daerah terpencil hanya sedikit, yaitu hanya dua stasiun seismik dan dua stasiun GNSS. Gglobal Npenerbangan Ssatelit Ssistem yang mengukur perpindahan tanah). Oleh karena itu, untuk merekonstruksi kronologi dan perkembangan kerusuhan serta menentukan penyebabnya, tim juga menganalisis data dari stasiun seismik yang lebih jauh dan data dari satelit InSAR, yang mengukur pergerakan tanah menggunakan interferometri radar. Langkah penting adalah memodelkan kejadian menggunakan berbagai metode geofisika untuk menginterpretasikan data dengan benar.

Rekonstruksi peristiwa seismik

Para peneliti memundurkan awal kerusuhan hingga 10 Agustus 2020, memperluas katalog seismik global asli, yang hanya mencakup 128 gempa bumi, menjadi lebih dari 85.000 peristiwa. Kawanan itu memuncak dengan dua gempa bumi besar pada 2 Oktober (Mw 5,9) dan 6 November (Mw 6,0) 2020 sebelum mereda. Hingga Februari 2021, aktivitas seismik telah menurun secara signifikan.

Para ilmuwan mengidentifikasi intrusi magma, migrasi magma dalam jumlah besar, sebagai penyebab utama gempa swarm, karena proses seismik saja tidak dapat menjelaskan deformasi permukaan yang kuat yang diamati di Pulau King George. Kehadiran intrusi magma volumetrik dapat dikonfirmasi secara independen menggunakan data geodetik.

Seismisitas bermigrasi pertama ke atas dan kemudian ke lateral dari asalnya: gempa bumi cluster yang lebih dalam ditafsirkan sebagai respons terhadap magma vertikal yang menyebar dari reservoir di mantel atas atau di batas mantel kerak, sementara gempa bumi kerak yang lebih dangkal meluas dari NE ke SW dipicu di atas dari tanggul magma yang tumbuh secara lateral, yang panjangnya mencapai sekitar 20 kilometer.

Kegempaan tiba-tiba menurun pada pertengahan November, setelah sekitar tiga bulan aktivitas berkelanjutan, konsisten dengan terjadinya gempa bumi terbesar dalam seri, berkekuatan 6.0 Mw. Akhir dari swarm dapat dijelaskan dengan hilangnya tekanan dalam urat magma yang menyertai slip patahan besar dan dapat menandai waktu letusan dasar laut yang belum dikonfirmasi oleh data lain.

Dengan memodelkan data GNSS dan InSAR, para ilmuwan memperkirakan bahwa volume intrusi magmatik Bransfield berada pada kisaran 0,26 hingga 0,56 km³. Ini juga menjadikan episode ini sebagai gejolak magmatik terbesar yang pernah diamati secara geofisika di Antartika.

Kesimpulan

Simone Cesca menyimpulkan: “Studi kami mewakili investigasi baru yang sukses tentang kerusuhan seismo-vulkanik di lokasi terpencil di Bumi, menggunakan aplikasi gabungan teknik seismologi, geodesi, dan penginderaan jauh untuk memahami proses seismik dan transportasi magma di area yang tidak memiliki instrumen yang memadai. Ini adalah salah satu dari sedikit kasus di mana kita dapat mengamati, dengan alat geofisika, intrusi magma dari mantel atas atau antarmuka kerak-mantel ke dalam kerak dangkal – transfer magma yang cepat dari mantel hampir ke permukaan, yang berlangsung lama. hanya beberapa hari.”

Referensi: “Gempa gempa besar yang didorong oleh intrusi magmatik di Selat Bransfield, Antartika” oleh Simone Cesca, Monica Sugan, ukasz Rudzinski, Sanaz Vajedian, Peter Niemz, Simon Plank, Gesa Petersen, Zhiguo Deng, Eleonora Rivalta, Alessandro Vuan, Milton Percy Plasencia Linares , Sebastian Heimann dan Torsten Dahm, 11 April 2022, Komunikasi Bumi & Lingkungan.
DOI: 10.1038/s43247-022-00418-5