來自德國、意大利、波蘭和美國的研究人員參與了這項研究，該研究由德國波茨坦地學中心(GFZ)的Simone Cesca領導。他們能夠結合地震學、大地測量學和遙感技術來確定巖漿如何從地殼-地幔邊界附近的地?？焖俎D(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地震和火山物理學部門的科學家、現(xiàn)已發(fā)表的研究報告的主要作者Simone Cesca說。在群震發(fā)生的同時，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。

在偏遠地區(qū)進行研究的挑戰(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（意大利）、波蘭科學院、漢諾威大學、德國航空航天中心（DLR）和波茨坦大學的同事一起研究這些事件。研究人員面臨的挑戰(zhàn)是，在這個偏遠地區(qū)幾乎沒有常規(guī)的地震學儀器，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，達到了頂峰，然后消退。到2021年2月，地震活動已明顯減少。

科學家們認為，巖漿侵入，即更大體積的巖漿遷移，是群震的主要原因，因為僅靠地震過程不能解釋喬治王島上觀察到的強烈表面變形。在大地測量數(shù)據(jù)的基礎上，可以獨立確認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?；虻貧?地幔邊界的儲層的垂直巖漿傳播的反應，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，其震級為Mw 6.0。群震的結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，并可能標志著海底噴發(fā)的時間，然而，這還不能被其他數(shù)據(jù)所證實。

通過對全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)和InSAR數(shù)據(jù)進行建模，科學家們估計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總結說：“我們的研究代表了對地球上一個偏遠地區(qū)的地震-火山動蕩的新的成功調(diào)查，在那里，地震學、大地測量學和遙感技術的綜合應用被用來理解地震過程和巖漿運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?；虻貧?地幔邊界侵入淺層地殼的少數(shù)情況之一--巖漿從地?？焖俎D(zhuǎn)移到幾乎是地表，只需要幾天時間。”