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來自德國、意大利、波蘭和美國的研究人員參與了這項(xiàng)研究，該研究由德國波茨坦地學(xué)中心(GFZ)的Simone Cesca領(lǐng)導(dǎo)。他們能夠結(jié)合地震學(xué)、大地測量學(xué)和遙感技術(shù)來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)動被懷疑是其原因。Orca火山是一個大型海底盾狀火山，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。

“在過去，這個地區(qū)的地震活動是溫和的。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85000次地震。它代表了那里有史以來最大的地震動蕩，”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。在群震發(fā)生的同時(shí)，鄰近的喬治王島也記錄到了超過10厘米的橫向地面位移和大約1厘米的小幅度隆起。

在偏遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行研究的挑戰(zhàn)

Cesca與來自意大利國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，在這個偏遠(yuǎn)地區(qū)幾乎沒有常規(guī)的地震學(xué)儀器，即只有兩個地震臺和兩個GNSS臺（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的地面站，測量地面位移）。為了重建動亂的時(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)干涉測量法來測量地面位移。一個重要的步驟是用一些地球物理方法對這些事件進(jìn)行建模，以便正確解釋數(shù)據(jù)。

重建地震事件

研究人員將動亂的開始時(shí)間追溯到2020年8月10日，并將原來只包含128次地震的全球地震目錄擴(kuò)展到85,000多個事件。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，地震活動首先向上移動，然后橫向移動：較深的群震被解釋為對來自上地幔或地殼-地幔邊界的儲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的巖漿堤頂觸發(fā)的NE-SW延伸，其長度達(dá)到約20千米。

到11月中旬，在持續(xù)活動約三個月后，地震活動突然減少，與該系列最大地震的發(fā)生相對應(yīng)，其震級為Mw 6.0。群震的結(jié)束可以解釋為巖漿堤的壓力損失，伴隨著一個大斷層的滑動，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)。

通過對全球?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地球物理監(jiān)測的最大巖漿動蕩。

Simone Cesca總結(jié)說：“我們的研究代表了對地球上一個偏遠(yuǎn)地區(qū)的地震-火山動蕩的新的成功調(diào)查，在那里，地震學(xué)、大地測量學(xué)和遙感技術(shù)的綜合應(yīng)用被用來理解地震過程和巖漿運(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--巖漿從地幔快速轉(zhuǎn)移到幾乎是地表，只需要幾天時(shí)間。”

關(guān)鍵詞：地震活動研究人員科學(xué)家們