Ein „Schwarm“ von 85.000 Erdbeben in der Antarktis, der im Jahr 2020 etwa sechs Monate andauerte, wurde laut einer neuen Studie durch Magma eines Unterwasservulkans ausgelöst.
Der Schwarm ereignete sich am Orca Seamount, einem Tiefseevulkan in der Nähe von King George Island in der Antarktis in der Bransfield-Straße, der seit „langer Zeit“ inaktiv ist.
Forscher haben Seismometer und Fernerkundungstechniken verwendet, um festzustellen, wie lange der Schwarm anhielt und was ihn verursachte.
Schwarmbeben treten hauptsächlich in vulkanisch aktiven Regionen auf, daher wird die Bewegung von Magma in der Erdkruste als Ursache vermutet.
Während des Schwarms bewegte sich der Boden auf der benachbarten King George Island um 11 cm – was darauf hindeutet, dass ein „Finger“ aus Magma fast die Oberfläche erreicht hätte, berichten die Wissenschaftler in ihrer neuen Studie.
Die Carlini-Basis auf King George Island, die das Seismometer beherbergt, das sich am nächsten an der seismischen Region befindet, und die Bransfield Strait
Orca Seamount liegt in der Bransfield Strait, einem Meereskanal zwischen der Antarktischen Halbinsel und den Südshetlandinseln, südwestlich der Südspitze Argentiniens
Das sogenannte „Schwarmbeben“ habe für diese Region bisher nicht beobachtete Ausmaße erreicht, sagen die Experten.
“In der Vergangenheit war die Seismizität in dieser Region moderat”, sagte die Hauptautorin der Studie, Dr. Simone Cesca vom Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ) Potsdam.
„Allerdings begann dort im August 2020 ein intensiver Erdbebenschwarm mit mehr als 85.000 Erdbeben innerhalb eines halben Jahres.
“Das ist die größte jemals dort verzeichnete seismische Unruhe.”
Es ist bekannt, dass Erdbeben in Subduktionszonen entstehen, wenn zwei tektonische Platten, die in entgegengesetzte Richtungen gleiten, aneinander haften und dann plötzlich abrutschen.
Schwere Erdbeben treten normalerweise über Verwerfungslinien auf, wo sich tektonische Platten treffen, obwohl kleinere Erschütterungen in der Mitte dieser Platten auftreten können.
Erdbebenschwärme hingegen treten auf, wenn viele Erdbeben über mehrere Wochen oder Monate ohne klare Abfolge stattfinden.
Im Vergleich dazu weisen traditionelle Erdbeben ein Hauptereignis auf, gefolgt von einer Reihe von Nachbeben.
Die meisten Erdbeben werden durch die Wechselwirkung der Platten verursacht; einige beziehen sich jedoch auf Vulkane und die Bewegung von Magma.
Die meisten Erdbeben direkt unter einem Vulkan werden durch die Bewegung von Magma verursacht, die übt Druck auf die Felsen aus, bis er den Felsen bricht. Dann spritzt das Magma in den Riss und baut wieder Druck auf.
Jedes Mal, wenn der Fels bricht, entsteht ein kleines Erdbeben. Diese Erdbeben sind normalerweise zu schwach, um gefühlt zu werden, können aber von empfindlichen Instrumenten, sogenannten Seismometern, erkannt und aufgezeichnet werden.
Orca Seamount ist ein großer unterseeischer Schildvulkan mit einer Höhe von etwa 900 Metern (fast 3.000 Fuß) über dem Meeresboden und einem Basisdurchmesser von etwa 6,8 Meilen (11 km). Es liegt in der Bransfield Strait, einem Meereskanal zwischen der Antarktischen Halbinsel und den Südshetlandinseln, südwestlich der Südspitze Argentiniens
Das Rumpeln des Schwarms 2020 wurde ursprünglich von Wissenschaftlern an Forschungsstationen auf King George Island entdeckt.
In dem abgelegenen Gebiet gibt es jedoch nur wenige herkömmliche seismologische Instrumente – nämlich nur zwei seismische und zwei GNSS-Stationen (Bodenstationen des Global Navigation Satellite System, die Bodenverschiebungen messen).
Aus diesem Grund wurde angenommen, dass mit einer umfassenderen Analyse mehr über die Art des Rumpelns und seine Dauer enthüllt werden könnte.
Daher analysierte das Team auch Daten von weiter entfernten seismischen Stationen und Daten von InSAR-Satelliten, die mittels Radarinterferometrie Bodenverschiebungen messen.
Sie verwendeten eine Reihe geophysikalischer Methoden, um die Ereignisse zu modellieren, um sicherzustellen, dass sie die Daten richtig interpretierten.
Die Forscher haben den Beginn der Unruhen auf den 10. August 2020 zurückdatiert und es geschafft, den ursprünglichen globalen seismischen Katalog, der nur 128 Erdbeben enthielt, auf mehr als 85.000 Ereignisse zu erweitern.
Der Schwarm erreichte mit zwei großen Erdbeben am 2. Oktober 2020 (mit einer Stärke von 5,9 auf der Moment-Magnituden-Skala oder Mw) und am 6. November (Mw 6,0) 2020 seinen Höhepunkt, bevor er Mitte November nach etwa drei Monaten anhaltender Aktivität abrupt abnahm.
Bis Februar 2021 war die seismische Aktivität deutlich zurückgegangen.
Forscher sagen, dass der Schwarm durch eine schnelle Übertragung von Magma aus dem Erdmantel nahe der Kruste-Mantel-Grenze bis fast an die Oberfläche verursacht wurde.
Die Kruste-Mantel-Grenze ist der Punkt, an dem die Erdkruste, die äußerste Schale, auf den Mantel (eine Schicht aus Silikatgestein) trifft.
Laut den Wissenschaftlern markiert der Schwarm „die größte magmatische Unruhe, die jemals geophysikalisch in der Antarktis beobachtet wurde.
Als Hauptursache des Schwarmbebens wurde eine Magma-Intrusion (die Migration eines größeren Volumens oder „Fingers“ von Magma) identifiziert, da seismische Prozesse allein die beobachtete Deformation der Landoberfläche auf King George Island nicht erklären können.
Die Studie zeigt, dass solche Ereignisse auch in solch abgelegenen und daher schlecht instrumentierten Gebieten sehr detailliert untersucht und beschrieben werden können.
“Unsere Studie stellt eine neue erfolgreiche Untersuchung einer seismo-vulkanischen Unruhe an einem abgelegenen Ort auf der Erde dar, bei der die kombinierte Anwendung von Seismologie, Geodäsie und Fernerkundungstechniken verwendet werden, um Erdbebenprozesse und Magmatransport in schlecht instrumentierten Gebieten zu verstehen”, Dr. Cesca genannt.
„Dies ist einer der wenigen Fälle, in denen wir mit geophysikalischen Werkzeugen das Eindringen von Magma aus dem oberen Mantel oder der Kruste-Mantel-Grenze in die flache Kruste beobachten können – eine schnelle Magmaübertragung vom Mantel bis fast an die Oberfläche, die nur wenige dauert Tage.’
Die Studie, an der Forscher aus Deutschland, Italien, Polen und den USA beteiligt waren, wurde in der Fachzeitschrift Communications Earth and Environment veröffentlicht.
ERDBEBEN ENTSTEHEN, WENN ZWEI TEKTONISCHE PLATTEN IN ENTGEGENGESETZTE RICHTUNGEN SCHIEBEN
Katastrophale Erdbeben werden verursacht, wenn zwei tektonische Platten, die in entgegengesetzte Richtungen gleiten, aneinander haften und dann plötzlich wegrutschen.
Tektonische Platten bestehen aus der Erdkruste und dem obersten Teil des Mantels.
Unten ist die Asthenosphäre: das warme, zähflüssige Förderband aus Gestein, auf dem tektonische Platten reiten.
Sie bewegen sich nicht alle in die gleiche Richtung und kollidieren oft. Dadurch baut sich ein enormer Druck zwischen den beiden Platten auf.
Schließlich führt dieser Druck dazu, dass eine Platte entweder unter oder über die andere stößt.
Dadurch wird eine enorme Menge an Energie freigesetzt, die jedes Eigentum oder jede Infrastruktur in der Nähe erschüttert und zerstört.
Schwere Erdbeben treten normalerweise über Verwerfungslinien auf, wo sich tektonische Platten treffen, aber kleinere Erschütterungen – die immer noch auf dem Richter-Verkauf registriert werden – können in der Mitte dieser Platten auftreten.
Die Erde hat fünfzehn tektonische Platten (im Bild), die zusammen die Form der Landschaft geformt haben, die wir heute um uns herum sehen
Diese werden Intraplattenbeben genannt.
Diese werden noch weitgehend missverstanden, es wird jedoch angenommen, dass sie entlang kleinerer Verwerfungen auf der Platte selbst auftreten oder wenn sich alte Verwerfungen oder Risse weit unter der Oberfläche reaktivieren.
Diese Bereiche sind im Vergleich zur umgebenden Platte relativ schwach und können leicht abrutschen und ein Erdbeben verursachen.
Erdbeben werden erkannt, indem die Größe oder Stärke und Intensität der von ihnen erzeugten Schockwellen, die als seismische Wellen bekannt sind, verfolgt werden.
Die Magnitude eines Erdbebens unterscheidet sich von seiner Intensität.
Die Stärke eines Erdbebens bezieht sich auf die Messung der Energie, die am Ursprungsort des Erdbebens freigesetzt wird.
Erdbeben entstehen unter der Erdoberfläche in einer Region, die als Hypozentrum bezeichnet wird.
Während eines Erdbebens bleibt ein Teil eines Seismographen stationär und ein Teil bewegt sich mit der Erdoberfläche.
Das Erdbeben wird dann durch den Unterschied in den Positionen der stillstehenden und beweglichen Teile des Seismographen gemessen.