Base Carlini sull’isola di King George, che ospita il sismometro più vicino alla zona sismica, e lo Stretto di Bransfield. Credito: Milton Percy Placencia Linares
In un’area remota, una combinazione di metodi geofisici identifica come causa il movimento del magma sotto il fondale marino.
Anche al largo delle coste dell’Antartide si possono trovare vulcani. La sequenza di oltre 85.000 terremoti nel 2020 è stata registrata sul vulcano di acque profonde inattivo di lunga data Orca, uno sciame di terremoti che ha raggiunto proporzioni mai osservate in questa regione. Il fatto che tali eventi possano essere studiati e descritti con notevole dettaglio anche in aree così remote, e quindi scarsamente attrezzate, è ora dimostrato da uno studio di gruppo internazionale pubblicato sulla rivista. Comunicazione Terra e Ambiente.
Allo studio hanno preso parte ricercatori provenienti da Germania, Italia, Polonia e Stati Uniti, guidato da Simon Siska del Centro di ricerca tedesco per le geoscienze (GFZ) di Potsdam. Sono stati in grado di combinare tecniche sismiche, geodetiche e di telerilevamento per determinare come il rapido trasferimento di magma dal mantello terrestre vicino al confine crostale-mantello quasi alla superficie abbia causato uno sciame di terremoto.
Vulcano Orca tra la punta del Sud America e l’Antartide
I terremoti sciami si verificano principalmente in aree vulcanicamente attive. Pertanto, si sospetta che la causa sia il movimento dei fluidi nella crosta terrestre. Orca Marine è un grande vulcano a scudo sottomarino che si erge a circa 900 metri sul fondo del mare e ha un diametro di base di circa 11 chilometri. Si trova nello stretto di Bransfield, un canale oceanico tra la penisola antartica e le isole Shetland meridionali, a sud-ovest della punta meridionale dell’Argentina.
Illustrazione della regione sismicamente attiva al largo dell’Antartide. Credito: Cesca et al. 2022; Nature Commun Earth Environ 3, 89 (2022); doi.org/10.1038/s43247-022-00418-5 (CC DA 4.0)
In passato, i terremoti in questa regione erano moderati. Tuttavia, nell’agosto 2020, lì è iniziato un intenso sciame sismico, con oltre 85.000 terremoti in sei mesi. Rappresenta la più grande perturbazione sismica mai registrata lì”, riferisce Simone Cesca, scienziato della Sezione 2.1 di Fisica sismica e vulcanica della GFZ e autore principale dello studio ora pubblicato. Contemporaneamente allo sciame, uno spostamento laterale del suolo è stato registrato di più di dieci centimetri e un piccolo sollevamento di circa un centimetro sulla vicina isola di King George.
Sfide della ricerca in un’area remota
Siska ha studiato questi eventi con i colleghi dell’Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica Applicata – OGS e dell’Università di Bologna (Italia), dell’Accademia polacca delle scienze, dell’Università Leibniz di Hannover, del Centro aerospaziale tedesco (DLR) e dell’Università di Potsdam. La sfida era che c’erano pochi sismografi convenzionali nell’area remota, cioè solo due stazioni sismiche e due stazioni GNSS (stazioni di terra in JLopal nVolo SSatelliti Ssistema, che misura lo spostamento della Terra). Per ricostruire la cronologia dei disturbi e la loro evoluzione e determinarne la causa, il team ha quindi analizzato i dati provenienti da stazioni sismiche lontane e i dati dei satelliti InSAR, che utilizzano l’interferometria radar per misurare lo spostamento del suolo. Un passo importante è stato modellare gli eventi con una serie di metodi geofisici al fine di interpretare correttamente i dati.
Ricostruzione di eventi sismici
I ricercatori hanno datato l’inizio delle perturbazioni al 10 agosto 2020 e hanno ampliato il catalogo originale dei terremoti globali, contenente solo 128 terremoti, a più di 85.000 eventi. Lo sciame ha raggiunto il picco con due grandi terremoti il 2 ottobre (MW 5,9) e il 6 novembre (MW 6,0) 2020 prima di placarsi. Entro febbraio 2021, l’attività sismica era diminuita in modo significativo.
Gli scienziati hanno identificato la penetrazione del magma e la migrazione di un volume maggiore di magma, come la causa principale del terremoto dello sciame, perché i processi sismici da soli non possono spiegare la forte deformazione superficiale osservata sull’isola di King George. La presenza di intrusioni volumetriche di magma può essere confermata indipendentemente sulla base di dati geodetici.
A partire dalla loro origine, i terremoti sono migrati prima verso l’alto e poi lateralmente: i terremoti a grappolo profondi sono interpretati come una risposta al magma verticale diffuso da un serbatoio nel mantello superiore o al confine crosta-mantello, mentre i terremoti crostali di superficie si estendono a nord-est e corrono sopra una diga di magma in crescita, lateralmente, che raggiunge una lunghezza di circa 20 chilometri.
I terremoti sono diminuiti bruscamente a metà novembre, dopo circa tre mesi di attività continua, in coincidenza con il verificarsi del più grande della serie, con una magnitudo di 6,0 MW. La fine dello sciame potrebbe essere spiegata dalla perdita di pressione nella diga di magma, accompagnata da un ampio slittamento di faglia, e potrebbe indicare i tempi dell’eruzione del fondo marino che, tuttavia, non possono essere ancora confermati da altri dati.
Modellando i dati GNSS e InSAR, gli scienziati hanno stimato che il volume di intrusione del magma di Bransfield variava tra 0,26 e 0,56 chilometri cubi. Questo rende anche questo episodio la più grande esplosione rocciosa mai osservata in Antartide.
Conclusione
Simon Siska conclude: “Il nostro studio rappresenta una nuova indagine di successo sulle perturbazioni sismiche vulcaniche in una località remota sulla Terra, dove l’applicazione combinata di tecniche sismiche, geodesiche e di telerilevamento viene utilizzata per comprendere i processi sismici e il trasporto del magma in aree scarsamente attrezzate. Questo è uno dei pochi casi in cui possiamo usare strumenti geofisici per monitorare la penetrazione del magma dal mantello superiore o dal confine del mantello crostale alla crosta superficiale: una rapida transizione del magma dal mantello a quasi la superficie che richiede solo pochi giorni.
Riferimento: “Massive terremoto swarm driven by molten intrusion in Bransfield Strait, Antarctica” Di 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 e Thorsten Dahme, 11 aprile 2022, disponibile qui. Comunicazione Terra e Ambiente.
DOI: 10.1038 / s43247-022-00418-5
