La base de Carlini en la isla Rey Jorge, que alberga el sismógrafo ubicado más cerca de la región sísmica, y el estrecho de Bransfield. Crédito: Milton Percy Plasencia Linares

En un área remota, una combinación de métodos geofísicos identifica la transferencia de magma debajo del lecho marino como la causa.

Incluso en la costa de la Antártida se pueden encontrar volcanes. En 2020 se registró una serie de más de 85,000 terremotos en el volcán de aguas profundas Orca, que estuvo inactivo durante mucho tiempo, un terremoto de enjambre que alcanzó proporciones nunca antes vistas en esta región. El hecho de que tales eventos puedan estudiarse y describirse con notable detalle incluso en áreas tan remotas y, por lo tanto, mal instrumentadas, ahora lo demuestra un estudio de un equipo internacional publicado en la revista. Comunicaciones de la Tierra y el Medio Ambiente.

Investigadores de Alemania, Italia, Polonia y Estados Unidos participaron en el estudio, dirigido por Simone Cesca del Centro Alemán de Investigación en Geociencias (GFZ) de Potsdam. Pudieron combinar técnicas sismológicas, geodésicas y de detección remota para determinar cómo la rápida transferencia de magma desde el manto de la Tierra cerca del límite entre la corteza y el manto hasta cerca de la superficie causó el terremoto de enjambre.

El volcán Orca entre la punta de América del Sur y la Antártida

Los terremotos de enjambre ocurren principalmente en regiones volcánicamente activas. Por lo tanto, se sospecha que el movimiento de fluidos en la corteza terrestre es la causa. El monte submarino Orca es un gran volcán submarino con una altura de unos 900 metros sobre el fondo del mar y un diámetro de base de unos 11 kilómetros. Se encuentra en el Estrecho de Bransfield, un canal oceánico entre la Península Antártica y las Islas Shetland del Sur, al suroeste del extremo sur de Argentina.

Ilustración de la zona sísmicamente activa frente a la Antártida. Crédito: Cesca et al. 2022; naturaleza Common Earth Environ 3, 89 (2022); doi.org/10.1038/s43247-022-00418-5 (CC BY 4.0)

“En el pasado, la sismicidad en esta región era moderada. Sin embargo, en agosto de 2020 se inició allí un intenso enjambre sísmico, con más de 85.000 sismos en medio año. Representa la perturbación sísmica más grande jamás registrada allí”, informa Simone Cesca, científica de Física de Volcanes y Terremotos de la Sección 2.1 de GFZ y autora principal del estudio ahora publicado. Al mismo tiempo que el enjambre, se registraron un desplazamiento lateral del suelo de más de diez centímetros y un pequeño levantamiento de aproximadamente un centímetro en la vecina isla Rey Jorge.

Desafíos de investigación en un área remota

Cesca estudió estos eventos con colegas del Instituto Nacional de Oceanografía y Geofísica Aplicada – OGS y la Universidad de Bolonia (Italia), la Academia de Ciencias de Polonia, la Universidad Leibniz de Hannover, el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y la Universidad de Potsdam. . El desafío fue que hay pocos instrumentos sismológicos convencionales en la zona remota, es decir, solo dos estaciones sísmicas y dos GNSS (Estaciones Terrestres del GRAMOglobales Nonavegación satelita ssistema que mide el desplazamiento del suelo). Para reconstruir la cronología y el desarrollo del temblor y determinar su causa, el equipo analizó además datos de estaciones sísmicas más distantes y datos de satélites InSAR, que utilizan interferometría de radar para medir los desplazamientos del suelo. Un paso importante fue modelar los eventos con varios métodos geofísicos para interpretar los datos correctamente.

Reconstrucción de eventos sísmicos

Los investigadores fecharon el inicio del temblor el 10 de agosto de 2020 y ampliaron el catálogo sísmico global original, que contenía solo 128 terremotos, a más de 85 000 eventos. El enjambre alcanzó su punto máximo con dos grandes terremotos el 2 de octubre (Mw 5,9) y el 6 de noviembre (Mw 6,0) de 2020 antes de disminuir. Para febrero de 2021, la actividad sísmica había disminuido significativamente.

Los científicos identifican una intrusión de magma, la migración de un mayor volumen de magma, como la principal causa del temblor del enjambre, porque los procesos sísmicos por sí solos no pueden explicar la fuerte deformación observada en la superficie de la isla Rey Jorge. La presencia de una intrusión volumétrica de magma se puede confirmar de forma independiente en función de los datos geodésicos.

Desde su origen, la sismicidad primero migró hacia arriba y luego lateralmente: los terremotos más profundos y agrupados se interpretan como la respuesta a la propagación vertical del magma desde un reservorio en el manto superior o en el límite entre la corteza y el manto, mientras que los terremotos superficiales de la corteza se extienden de NE a SO desencadenados en el manto superior. parte superior del dique de magma de crecimiento lateral, que alcanza una extensión de unos 20 kilómetros.

La sismicidad declinó abruptamente a mediados de noviembre, luego de cerca de tres meses de actividad sostenida, en correspondencia con la ocurrencia de los mayores sismos de la serie, con magnitud Mw 6,0. El final del enjambre se puede explicar por la pérdida de presión en el dique de magma, que acompaña al deslizamiento de una gran falla, y podría marcar el momento de una erupción del fondo marino que, sin embargo, aún no ha sido confirmado por otros datos.

Al modelar los datos GNSS e InSAR, los científicos estimaron que el volumen de la intrusión de magma de Bransfield está en el rango de 0,26 a 0,56 km³. Esto hace que este episodio también sea el levantamiento magmático más grande jamás monitoreado geofísicamente en la Antártida.

Conclusión

Simone Cesca concluye: “Nuestro estudio representa una nueva investigación exitosa de un levantamiento sísmico-volcánico en un lugar remoto de la Tierra, donde la aplicación combinada de sismología, geodesia y técnicas de teledetección se utilizan para comprender los procesos sísmicos y el transporte de magma en condiciones deficientes. áreas instrumentadas. áreas Este es uno de los pocos casos en los que podemos usar herramientas geofísicas para observar la intrusión de magma desde el manto superior o el límite entre la corteza y el manto hacia la corteza superficial: una transferencia rápida de magma desde el manto hasta cerca de la superficie que toma solo unos pocos días. .”

Referencia: “Enjambre sísmico masivo impulsado por intrusión magmática en el estrecho de Bransfield, Antártida” por Simone Cesca, Monica Sugan, Łukasz Rudzinski, Sanaz Vajedian, Peter Niemz, Simon Plank, Gesa Petersen, Zhiguo Deng, Eleonora Rivalta, Alessandro Vuan, Milton Percy Plasencia Linares, Sebastian Heimann y Torsten Dahm, 11 de abril de 2022, Comunicaciones de la Tierra y el Medio Ambiente.
DOI: 10.1038/s43247-022-00418-5