Vulcão submarino Orca antártico destruído por enxame de 85.000 terremotos

A Base Carlini na Ilha King George, que abriga o sismógrafo mais próximo da região sísmica, e o Estreito de Bransfield. Crédito da foto: Milton Percy Plasencia Linares

Em uma área remota, uma mistura de métodos geofísicos identifica a transferência de magma sub-fundo como a causa.

Vulcões também podem ser encontrados na costa da Antártida. Em 2020, uma série de mais de 85.000 terremotos foi registrada no vulcão Orca, há muito inativo, um enxame de terremotos que atingiu proporções sem precedentes nesta região. O estudo de uma equipe internacional publicado na revista mostra que tais eventos também podem ser examinados e descritos de maneira notavelmente detalhada em áreas tão remotas e, portanto, mal instrumentadas Terra de comunicação e meio ambiente.

Pesquisadores da Alemanha, Itália, Polônia e EUA estiveram envolvidos no estudo, liderado por Simone Cesca, do Centro Alemão de Pesquisa em Geociências (GFZ) Potsdam. Eles foram capazes de combinar técnicas sismológicas, geodésicas e de sensoriamento remoto para determinar como o rápido transporte de magma do manto perto da interface crosta-manto para quase a superfície causou o enxame de terremotos.

O vulcão Orca entre a ponta da América do Sul e a Antártida

Os terremotos de enxame ocorrem principalmente em regiões vulcanicamente ativas. Suspeita-se, portanto, que a causa seja o movimento de líquidos na crosta terrestre. O Orca Seamount é um grande vulcão submarino com uma elevação de cerca de 900 metros acima do fundo do mar e um diâmetro de base de cerca de 11 quilômetros. Encontra-se no Estreito de Bransfield, um canal marítimo entre a Península Antártica e as Ilhas Shetland do Sul, a sudoeste da ponta sul da Argentina.

Representação da zona sismicamente ativa em frente à Antártida. Crédito da foto: Cesca et al. 2022; natureza Comun Earth Environment 3, 89 (2022); doi.org/10.1038/s43247-022-00418-5 (CC POR 4.0)

“Historicamente, a sismicidade nesta região tem sido moderada. Em agosto de 2020, no entanto, um intenso enxame de terremotos começou lá com mais de 85.000 terremotos em meio ano. Representa a maior agitação sísmica já medida lá”, relata Simone Cesca, cientista da Seção 2.1 Física de Terremotos e Vulcões da GFZ e primeira autora do estudo agora publicado. Coincidindo com o enxame havia uma deriva lateral de mais de dez centímetros e uma pequena elevação de cerca de um centímetro na vizinha Ilha King George.

Desafios de pesquisa em uma área remota

Cesca 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 Leibniz Universität Hannover, do Centro Aeroespacial Alemão (DLR) e da Universidade de Potsdam. O desafio era que existem poucos instrumentos sismológicos convencionais na área remota, ou seja, apenas duas estações sísmicas e duas GNSS Gglobal Naviação Ssatélite Ssistema que mede o deslocamento do solo). Portanto, para reconstruir a cronologia e o desenvolvimento da agitação e determinar sua causa, a equipe também analisou dados de estações sísmicas mais distantes e dados de satélites InSAR, que medem movimentos terrestres usando interferometria de radar. Um passo importante foi modelar os eventos usando uma variedade de métodos geofísicos para interpretar adequadamente os dados.

Reconstrução de eventos sísmicos

Os pesquisadores dataram o início dos distúrbios para 10 de agosto de 2020, expandindo o catálogo sísmico global original, que incluía 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 identificam uma intrusão de magma, a migração de grandes quantidades 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 uma intrusão volumétrica de magma pode ser confirmada independentemente usando dados geodésicos.

A sismicidade migrou primeiro para cima e depois lateralmente a partir de sua origem: terremotos mais profundos e agrupados são interpretados em resposta ao magma vertical que se espalha de um reservatório no manto superior ou no limite crustal-manto, enquanto terremotos crustais mais rasos se estendem de NE a SW desencadeados no topo do dique de magma de crescimento lateral, que atinge cerca de 20 quilômetros de extensão.

A sismicidade diminuiu abruptamente em meados de novembro, após cerca de três meses de atividade sustentada, consistente com a ocorrência dos maiores sismos da série, medindo Mw 6,0. O fim do enxame pode ser explicado pela perda de pressão na veia de magma que acompanha um grande deslizamento de falha e pode marcar o momento de uma erupção do fundo do mar que ainda não foi confirmada por outros dados.

Ao modelar dados GNSS e InSAR, os cientistas estimaram que o volume da intrusão magmática de Bransfield está na faixa de 0,26 a 0,56 km³. Isso também torna este episódio a maior turbulência magmática já observada geofisicamente na Antártida.

Conclusão

Simone Cesca conclui: “Nosso estudo representa uma nova investigação bem-sucedida de agitação sismo-vulcânica em um local remoto na Terra, usando a aplicação combinada de sismologia, geodésia e técnicas de sensoriamento remoto para entender processos sísmicos e transporte de magma em áreas mal instrumentadas. Este é um dos poucos casos em que podemos observar, com ferramentas geofísicas, a intrusão de magma do manto superior ou da interface crosta-manto na crosta rasa – uma rápida transferência de magma do manto quase para a superfície, que dura apenas alguns dias.”

Referência: “Enxame de terremotos maciço conduzido por intrusão magmática no Estreito de Bransfield, Antártica” 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 e Torsten Dahm, 11 de abril de 2022, Comunicação Terra e Meio Ambiente.
DOI: 10.1038/s43247-022-00418-5