Vulcão submarino Orca na Antártida varrido por um enxame de 85.000 terremotos

A Base Carlini na Ilha King George, que abriga o sismômetro localizado mais próximo da zona sísmica, e o Estreito de Bransfield. Crédito: Milton Percy Placencia Linares

Em uma área remota, uma combinação de métodos geofísicos identifica o movimento do magma sob o fundo do mar como a causa.

Mesmo na costa da Antártida, vulcões podem ser encontrados. A sequência de mais de 85.000 terremotos em 2020 foi registrada no antigo vulcão inativo Orca, um enxame de terremotos que atingiu proporções anteriormente não observadas nesta região. O fato de que tais eventos podem ser estudados e descritos em detalhes notáveis, mesmo em áreas tão remotas e, portanto, mal equipadas, agora é mostrado por um estudo de equipe internacional publicado na revista. Comunicações da Terra e do Meio Ambiente.

Pesquisadores da Alemanha, Itália, Polônia e Estados Unidos participaram do estudo, liderado por Simon Siska, do Centro Alemão de Pesquisa em Geociências (GFZ) Potsdam. Eles foram capazes de combinar técnicas sísmicas, geodésicas e de sensoriamento remoto para determinar como a rápida transferência de magma do manto da Terra perto do limite crustal-manto quase até a superfície causou um terremoto em enxame.

Vulcão Orca entre a ponta da América do Sul e a Antártida

Os terremotos de enxame ocorrem principalmente em áreas vulcanicamente ativas. Portanto, suspeita-se que o movimento de fluidos na crosta terrestre seja a causa. Orca Marine é um grande vulcão em escudo submarino que se eleva cerca de 900 metros acima do fundo do mar e tem um diâmetro de base de cerca de 11 quilômetros. Está localizado no Estreito de Bransfield, um canal oceânico entre a Península Antártica e as Ilhas Shetland do Sul, a sudoeste do extremo sul da Argentina.

Ilustração da região sismicamente ativa na Antártida. Crédito: Cesca et al. 2022; Nature Commun Earth Environ 3, 89 (2022); doi.org/10.1038/s43247-022-00418-5 (CC POR 4.0)

No passado, os terremotos nesta região eram moderados. No entanto, em agosto de 2020, um intenso enxame sísmico começou lá, com mais de 85.000 terremotos em meio ano. Representa a maior perturbação sísmica já registrada lá”, relata Simone Cesca, cientista da Seção 2.1 de Física Sísmica e Vulcânica do GFZ e principal autora do estudo agora publicado. Ao mesmo tempo que o enxame, um deslocamento lateral do solo de mais de dez centímetros foi registrado e um pequeno elevador de cerca de um centímetro na vizinha Ilha King George.

Desafios de pesquisa em uma área remota

Siska estudou esses eventos com colegas do Instituto Nacional de Oceanografia e Geofísica Aplicada – OGS e da Universidade de Bolonha (Itália), da Academia Polonesa de Ciências, da Universidade Leibniz em Hanover, do Centro Aeroespacial Alemão (DLR) e da Universidade de Potsdam. O desafio era que havia poucos sismógrafos convencionais na área remota, ou seja, apenas duas estações sísmicas e duas estações GNSS (estações terrestres em JLopal nVoar sSatélites ssistema, que mede o deslocamento da Terra). Para reconstruir a cronologia dos distúrbios e sua evolução e determinar sua causa, a equipe analisou dados de estações sísmicas distantes e dados dos satélites InSAR, que usam interferometria de radar para medir o deslocamento do solo. Um passo importante foi modelar os eventos com diversos métodos geofísicos para interpretar corretamente os dados.

Reconstrução de eventos sísmicos

Os pesquisadores dataram o início dos distúrbios em 10 de agosto de 2020 e expandiram o catálogo global original de terremotos, contendo apenas 128 terremotos, para mais de 85.000 eventos. O enxame atingiu o pico com dois grandes terremotos em 2 de outubro (Mw 5,9) e 6 de novembro (MW 6,0) de 2020 antes de diminuir. Em fevereiro de 2021, a atividade sísmica havia diminuído significativamente.

Os cientistas identificaram a penetração do magma e a migração de um volume maior de magma como a principal causa do terremoto de enxames, porque os processos sísmicos por si só não podem explicar a forte deformação da superfície observada na Ilha King George. A presença de intrusão volumétrica de magma pode ser confirmada independentemente com base em dados geodésicos.

Começando em sua origem, os terremotos migraram primeiro para cima e depois lateralmente: os terremotos de aglomerados profundos são interpretados como uma resposta ao magma vertical espalhado de um reservatório no manto superior ou no limite crustal-manto, enquanto os terremotos crustais de superfície se estendem para nordeste e corre em cima de uma barragem de magma em crescimento, lateralmente, que atinge uma extensão de cerca de 20 quilômetros.

Os sismos diminuíram abruptamente em meados de novembro, após cerca de três meses de atividade contínua, coincidindo com a ocorrência do maior da série, com uma magnitude de 6,0 MW. O fim do enxame pode ser explicado pela perda de pressão na barragem de magma, acompanhando um grande deslizamento de falha, e pode indicar o momento da erupção do fundo do mar que, no entanto, ainda não pode ser confirmado por outros dados.

Ao modelar dados GNSS e InSAR, os cientistas estimaram que o volume de intrusão de magma de Bransfield variou entre 0,26-0,56 quilômetros cúbicos. Isso também torna este episódio a maior explosão rochosa já observada na Antártida.

Conclusão

Simon Siska conclui: “Nosso estudo representa uma nova investigação bem-sucedida sobre distúrbios sísmicos vulcânicos em um local remoto da Terra, onde a aplicação combinada de técnicas sísmicas, geodésicas e de sensoriamento remoto está sendo usada para entender os processos sísmicos e o transporte de magma em áreas mal equipadas. Este é um dos poucos casos em que podemos usar instrumentos geofísicos para monitorar a penetração de magma do manto superior ou do limite do manto crustal para a crosta rasa – uma rápida transição do magma do manto para quase a superfície em apenas alguns dias.”

Referência: “Enxame de terremoto maciço conduzido por intrusão derretida no Estreito de Bransfield, Antártica” Por 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 de abril de 2022, disponível aqui. Comunicações da Terra e do Meio Ambiente.
DOI: 10.1038/s43247-022-00418-5