Volcán submarino Orca en la Antártida barrido por un enjambre de 85.000 terremotos

Base Carlini en la isla Rey Jorge, que alberga el sismómetro ubicado más cerca de la zona sísmica, y el estrecho de Bransfield. Crédito: Milton Percy Placencia Linares

En un área remota, una combinación de métodos geofísicos identifica el movimiento del magma bajo el fondo del mar como la causa.

Incluso frente a la costa de la Antártida, se pueden encontrar volcanes. La secuencia de más de 85.000 terremotos en 2020 se registró en el volcán de aguas profundas Orca, inactivo desde hace mucho tiempo, un terremoto de enjambre que ha alcanzado proporciones no observadas anteriormente 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 equipadas, ahora se muestra en 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, que fue dirigido por Simon Siska del Centro Alemán de Investigación de Geociencias (GFZ) de Potsdam. Pudieron combinar técnicas sísmicas, 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 casi hasta la superficie provocó un terremoto de enjambre.

Volcán Orca entre la punta de América del Sur y la Antártida

Los terremotos de enjambre ocurren principalmente en áreas volcánicamente activas. Por lo tanto, se sospecha que el movimiento de fluidos en la corteza terrestre es la causa. Orca Marine es un gran volcán submarino en escudo que se eleva unos 900 metros sobre el fondo del mar y tiene 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 región sísmicamente activa frente a la Antártida. Crédito: Cesca et al. 2023; Nature Common Earth Environ 3, 89 (2022); doi.org/10.1038/s43247-022-00418-5 (CC BY 4.0)

En el pasado, los terremotos en esta región fueron moderados. 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 en la Sección 2.1 de Física volcánica y sísmica de la GFZ y autora principal del estudio ahora publicado. Al mismo tiempo que el enjambre, un desplazamiento lateral del suelo de más de diez centímetros y un pequeño levantamiento de alrededor de un centímetro en la vecina isla Rey Jorge.

Desafíos de investigación en un área remota

Siska 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 era que había pocos sismógrafos convencionales en el área remota, es decir, solo dos estaciones sísmicas y dos estaciones GNSS (estaciones terrestres en jLopal norteVuelo sSatélites ssistema, que mide el desplazamiento de la Tierra). Para reconstruir la cronología de las perturbaciones y su evolución y determinar su causa, el equipo analizó datos de estaciones sísmicas distantes y datos de los satélites InSAR, que utilizan interferometría de radar para medir el desplazamiento del suelo. Un paso importante fue modelar los eventos con una serie de métodos geofísicos para interpretar correctamente los datos.

Reconstrucción de eventos sísmicos

Los investigadores fecharon el inicio de las perturbaciones el 10 de agosto de 2020 y ampliaron el catálogo global original de terremotos, 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 han identificado la penetración de magma y la migración de un mayor volumen de magma como la causa principal del terremoto de enjambre, porque los procesos sísmicos por sí solos no pueden explicar la fuerte deformación de la superficie observada en la isla Rey Jorge. La presencia de intrusión volumétrica de magma se puede confirmar de forma independiente sobre la base de datos geodésicos.

Comenzando en su origen, los terremotos migraron primero hacia arriba y luego lateralmente: los terremotos de racimo profundo se interpretan como una 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 de la corteza superficial se extienden hacia el noreste y discurre sobre un dique de magma en crecimiento, lateralmente, que alcanza una longitud de unos 20 kilómetros.

Los sismos disminuyeron abruptamente a mediados de noviembre, luego de cerca de tres meses de actividad continua, coincidiendo con la ocurrencia del mayor de la serie, con una magnitud de 6,0 MW. El final del enjambre podría explicarse por la pérdida de presión en la presa de magma, que acompaña a un gran deslizamiento de fallas, y podría indicar el momento de la erupción del fondo marino que, sin embargo, no pudo ser confirmado por otros datos.

Mediante el modelado de datos GNSS e InSAR, los científicos estimaron que el volumen de intrusión de magma de Bransfield oscilaba entre 0,26 y 0,56 kilómetros cúbicos. Esto también convierte a este episodio en el estallido rocoso más grande jamás observado en la Antártida.

Conclusión

Simon Cesca concluye: “Nuestro estudio representa una nueva investigación exitosa de las perturbaciones volcánicas sísmicas en un lugar remoto de la Tierra, donde se utiliza la aplicación combinada de técnicas sísmicas, geodésicas y de teledetección para comprender los procesos sísmicos y el transporte de magma en áreas con herramientas deficientes. Este es uno de los pocos casos en los que podemos usar instrumentos geofísicos para monitorear la penetración del magma desde el manto superior o el límite del manto cortical hasta la corteza superficial, una transición rápida del magma desde el manto hasta casi la superficie que toma solo unos pocos días”.

Referencia: “Enjambre sísmico masivo impulsado por intrusión fundida en el estrecho de Bransfield, Antártida” 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 y Thorsten Dahme, 11 de abril de 2023, disponible aquí. Comunicaciones de la Tierra y el Medio Ambiente.
DOI: 10.1038 / s43247-022-00418-5