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即使在南極洲的海岸，也能發(fā)現(xiàn)火山。2020年，研究人員在長(zhǎng)期休眠的海底火山Orca記錄了超過(guò)85000次地震 ，這種群震達(dá)到了這個(gè)地區(qū)以前沒(méi)有觀察到的比例。現(xiàn)在，一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)在《地球與環(huán)境通訊》雜志上發(fā)表的研究報(bào)告顯示，即使在這樣偏遠(yuǎn)的、缺乏儀器的地區(qū)，也可以對(duì)此類事件進(jìn)行顯著的研究和描述。

來(lái)自德國(guó)、意大利、波蘭和美國(guó)的研究人員參與了這項(xiàng)研究，該研究由德國(guó)波茨坦地學(xué)中心(GFZ)的Simone Cesca領(lǐng)導(dǎo)。他們能夠結(jié)合地震學(xué)、大地測(cè)量學(xué)和遙感技術(shù)來(lái)確定巖漿如何從地殼-地幔邊界附近的地幔快速轉(zhuǎn)移到幾乎是地表的地方引起群震。

群震主要發(fā)生在火山活躍地區(qū)。因此，地殼中的流體運(yùn)動(dòng)被懷疑是其原因。Orca火山是一個(gè)大型海底盾狀火山，離海底約900米高，底部直徑約11公里。它位于布蘭斯菲爾德海峽，這是南極半島和南設(shè)得蘭群島之間的一條海洋通道，位于阿根廷南端的西南方。

“在過(guò)去，這個(gè)地區(qū)的地震活動(dòng)是溫和的。然而，在2020年8月，那里開始了強(qiáng)烈的群震，在半年內(nèi)發(fā)生了超過(guò)85000次地震。它代表了那里有史以來(lái)最大的地震動(dòng)蕩，”GFZ 2.1地震和火山物理學(xué)部門的科學(xué)家、現(xiàn)已發(fā)表的研究報(bào)告的主要作者Simone Cesca說(shuō)。在群震發(fā)生的同時(shí)，鄰近的喬治王島也記錄到了超過(guò)10厘米的橫向地面位移和大約1厘米的小幅度隆起。

Cesca與來(lái)自意大利國(guó)家海洋與地球物理研究所和博洛尼亞大學(xué)（意大利）、波蘭科學(xué)院、漢諾威大學(xué)、德國(guó)航空航天中心（DLR）和波茨坦大學(xué)的同事一起研究這些事件。研究人員面臨的挑戰(zhàn)是，在這個(gè)偏遠(yuǎn)地區(qū)幾乎沒(méi)有常規(guī)的地震學(xué)儀器，即只有兩個(gè)地震臺(tái)和兩個(gè)GNSS臺(tái)（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的地面站，測(cè)量地面位移）。為了重建動(dòng)亂的時(shí)間順序和發(fā)展，并確定其原因，該小組因此額外分析了來(lái)自更遠(yuǎn)的地震站的數(shù)據(jù)和InSAR衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，后者使用雷達(dá)干涉測(cè)量法來(lái)測(cè)量地面位移。一個(gè)重要的步驟是用一些地球物理方法對(duì)這些事件進(jìn)行建模，以便正確解釋數(shù)據(jù)。

重建地震事件

研究人員將動(dòng)亂的開始時(shí)間追溯到2020年8月10日，并將原來(lái)只包含128次地震的全球地震目錄擴(kuò)展到85,000多個(gè)事件。群震在2020年10月2日（Mw 5.9）和11月6日（Mw 6.0）發(fā)生了兩次大地震，達(dá)到了頂峰，然后消退。到2021年2月，地震活動(dòng)已明顯減少。

科學(xué)家們認(rèn)為，巖漿侵入，即更大體積的巖漿遷移，是群震的主要原因，因?yàn)閮H靠地震過(guò)程不能解釋喬治王島上觀察到的強(qiáng)烈表面變形。在大地測(cè)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可以獨(dú)立確認(rèn)體積巖漿侵入的存在。

從其起源開始，地震活動(dòng)首先向上移動(dòng)，然后橫向移動(dòng)：較深的群震被解釋為對(duì)來(lái)自上地?；虻貧?地幔邊界的儲(chǔ)層的垂直巖漿傳播的反應(yīng)，而較淺的、地殼地震在橫向增長(zhǎng)的巖漿堤頂觸發(fā)的NE-SW延伸，其長(zhǎng)度達(dá)到約20千米。

到11月中旬，在持續(xù)活動(dòng)約三個(gè)月后，地震活動(dòng)突然減少，與該系列最大地震的發(fā)生相對(duì)應(yīng)，其震級(jí)為Mw 6.0。群震的結(jié)束可以解釋為巖漿堤的壓力損失，伴隨著一個(gè)大斷層的滑動(dòng)，并可能標(biāo)志著海底噴發(fā)的時(shí)間，然而，這還不能被其他數(shù)據(jù)所證實(shí)。

通過(guò)對(duì)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)和InSAR數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，科學(xué)家們估計(jì)布蘭斯菲爾德巖漿侵入體的體積在0.26-0.56平方公里之間。這使這一事件也成為南極洲有史以來(lái)地球物理監(jiān)測(cè)的最大巖漿動(dòng)蕩。

Simone Cesca總結(jié)說(shuō)：“我們的研究代表了對(duì)地球上一個(gè)偏遠(yuǎn)地區(qū)的地震-火山動(dòng)蕩的新的成功調(diào)查，在那里，地震學(xué)、大地測(cè)量學(xué)和遙感技術(shù)的綜合應(yīng)用被用來(lái)理解地震過(guò)程和巖漿運(yùn)輸在缺乏儀器的地區(qū)。這是我們可以利用地球物理工具觀察巖漿從上層地幔或地殼-地幔邊界侵入淺層地殼的少數(shù)情況之一--巖漿從地?？焖俎D(zhuǎn)移到幾乎是地表，只需要幾天時(shí)間?！?/p>