Σας ευχαριστούμε που επισκεφθήκατε το Nature.com. Η έκδοση του προγράμματος περιήγησης που χρησιμοποιείτε έχει περιορισμένη υποστήριξη για CSS. Για την καλύτερη δυνατή εμπειρία, συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε ένα ενημερωμένο πρόγραμμα περιήγησης (ή να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία συμβατότητας στον Internet Explorer). Εν τω μεταξύ, για να διασφαλίσουμε τη συνεχή υποστήριξη, θα εμφανίζουμε τον ιστότοπο χωρίς στυλ και JavaScript.
Αναφέρουμε στοιχεία ενεργού ανύψωσης του πυθμένα και εκπομπών αερίων αρκετά χιλιόμετρα ανοιχτά του λιμανιού της Νάπολης (Ιταλία). Οι κοιλότητες, οι τύμβοι και οι κρατήρες είναι χαρακτηριστικά του πυθμένα. Αυτοί οι σχηματισμοί αντιπροσωπεύουν τις κορυφές ρηχών φλοιωδών δομών, συμπεριλαμβανομένων παγόδων, ρηγμάτων και πτυχών που επηρεάζουν τον πυθμένα σήμερα. Κατέγραψαν την ανύψωση, την συμπίεση και την απελευθέρωση ηλίου και διοξειδίου του άνθρακα σε αντιδράσεις απανθρακοποίησης των τήξεων του μανδύα και των φλοιωδών πετρωμάτων. Αυτά τα αέρια είναι πιθανώς παρόμοια με αυτά που τροφοδοτούν τα υδροθερμικά συστήματα της Ίσκιας, των Campi Flegre και του Σόμα-Βεζούβιου, υποδηλώνοντας μια πηγή μανδύα αναμεμειγμένη με φλοιώδη υγρά κάτω από τον Κόλπο της Νάπολης. Η υποθαλάσσια διαστολή και η ρήξη που προκαλούνται από τη διαδικασία ανύψωσης και συμπίεσης αερίου απαιτούν υπερπίεση 2-3 MPa. Οι ανυψώσεις, τα ρήγματα και οι εκπομπές αερίων του πυθμένα είναι εκδηλώσεις μη ηφαιστειακών αναταραχών που μπορεί να προαναγγέλλουν εκρήξεις ή/και υδροθερμικές εκρήξεις.
Οι εκκενώσεις υδροθερμικών βαθέων υδάτων (ζεστό νερό και αέριο) αποτελούν κοινό χαρακτηριστικό των μεσοωκεάνιων ράχων και των συγκλίνοντων ορίων πλακών (συμπεριλαμβανομένων των βυθισμένων τμημάτων των νησιωτικών τόξων), ενώ οι ψυχρές εκκενώσεις υδριτών αερίων (χλωρικά άλατα) είναι συχνά χαρακτηριστικές των ηπειρωτικών υφαλοκρηπίδων και των παθητικών ορίων1, 2,3,4,5. Η εμφάνιση υδροθερμικών εκκενώσεων του πυθμένα σε παράκτιες περιοχές υποδηλώνει πηγές θερμότητας (δεξαμενές μάγματος) εντός του ηπειρωτικού φλοιού ή/και του μανδύα. Αυτές οι εκκενώσεις μπορεί να προηγούνται της ανόδου του μάγματος μέσω των ανώτερων στρωμάτων του φλοιού της Γης και να κορυφώνονται με την έκρηξη και την τοποθέτηση ηφαιστειακών υποθαλάσσιων ορέων6. Επομένως, η αναγνώριση (α) μορφολογιών που σχετίζονται με την ενεργό παραμόρφωση του πυθμένα και (β) εκπομπών αερίων κοντά σε κατοικημένες παράκτιες περιοχές όπως η ηφαιστειακή περιοχή της Νάπολης στην Ιταλία (~1 εκατομμύριο κάτοικοι) είναι κρίσιμη για την αξιολόγηση πιθανών ηφαιστείων. Ρηχή έκρηξη. Επιπλέον, ενώ τα μορφολογικά χαρακτηριστικά που σχετίζονται με τις εκπομπές υδροθερμικών ή υδριτών αερίων βαθέων υδάτων είναι σχετικά γνωστά λόγω των γεωλογικών και βιολογικών ιδιοτήτων τους, οι εξαιρέσεις είναι μορφολογικά χαρακτηριστικά που σχετίζονται με ρηχά νερά, εκτός από αυτά που εμφανίζονται στο In Για τη λίμνη 12, υπάρχουν σχετικά λίγες καταγραφές. Εδώ, παρουσιάζουμε νέα βαθυμετρικά, σεισμικά, δεδομένα στήλης νερού και γεωχημικά δεδομένα για μια υποβρύχια, μορφολογικά και δομικά πολύπλοκη περιοχή που επηρεάζεται από εκπομπές αερίων στον Κόλπο της Νάπολης (Νότια Ιταλία), περίπου 5 χλμ. από το λιμάνι της Νάπολης. Αυτά τα δεδομένα συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια της κρουαζιέρας SAFE_2014 (Αύγουστος 2014) με το R/V Urania. Περιγράφουμε και ερμηνεύουμε τον πυθμένα και τις υποεπιφανειακές δομές όπου εμφανίζονται εκπομπές αερίων, διερευνούμε τις πηγές εξαερισμού υγρών, προσδιορίζουμε και χαρακτηρίζουμε τους μηχανισμούς που ρυθμίζουν την άνοδο του αερίου και την σχετική παραμόρφωση και συζητάμε τις ηφαιστειολογικές επιπτώσεις.
Ο Κόλπος της Νάπολης σχηματίζει το Πλειο-Τεταρτογενές δυτικό περιθώριο, την ΒΔ-ΝΑ επιμήκη τεκτονική κοιλότητα της Καμπανίας13,14,15. ΑΔ της Ίσκιας (περίπου 150-1302 μ.Χ.), του κρατήρα Campi Flegre (περίπου 300-1538) και του Σόμα-Βεζούβιου (από <360-1944). Η διάταξη περιορίζει τον κόλπο στα βόρεια μ.Χ.15, ενώ στα νότια συνορεύει με τη χερσόνησο του Σορέντο (Εικ. 1α). Ο Κόλπος της Νάπολης επηρεάζεται από τα επικρατούντα σημαντικά ρήγματα ΒΑ-ΝΔ και δευτερεύοντα ΒΔ-ΝΑ (Εικ. 1)14,15. Η Ίσκια, τα Campi Flegrei και ο Σόμα-Βεζούβιος χαρακτηρίζονται από υδροθερμικές εκδηλώσεις, παραμόρφωση του εδάφους και ρηχή σεισμικότητα16,17,18 (π.χ., το ταραχώδες γεγονός στα Campi Flegrei το 1982-1984, με ανύψωση 1,8 m και χιλιάδες σεισμούς). Πρόσφατες μελέτες19,20 υποδηλώνουν ότι μπορεί να υπάρχει σύνδεση. μεταξύ της δυναμικής του Σόμα-Βεζούβιου και αυτής του Campi Flegre, πιθανώς συνδεδεμένη με «βαθιές» μεμονωμένες δεξαμενές μάγματος. Η ηφαιστειακή δραστηριότητα και οι ταλαντώσεις της στάθμης της θάλασσας στα τελευταία 36 ka των Campi Flegrei και 18 ka του Somma Vesuvius έλεγχαν το ιζηματογενές σύστημα του Κόλπου της Νάπολης. Η χαμηλή στάθμη της θάλασσας στο τελευταίο παγετώδες μέγιστο (18 ka) οδήγησε στην υποχώρηση του υπεράκτιου-ρηχού ιζηματογενούς συστήματος, το οποίο στη συνέχεια γέμισε από υπερβατικά γεγονότα κατά το Ύστερο Πλειστόκαινο-Ολόκαινο. Εκπομπές υποθαλάσσιων αερίων έχουν ανιχνευθεί γύρω από το νησί Ίσκια και στα ανοικτά των ακτών του Campi Flegre και κοντά στο Όρος Σόμα-Βεζούβιος (Εικ. 1β).
(α) Μορφολογικές και δομικές διατάξεις της υφαλοκρηπίδας και του Κόλπου της Νάπολης 15, 23, 24, 48. Οι κουκκίδες είναι τα κύρια υποθαλάσσια κέντρα εκρήξεων. οι κόκκινες γραμμές αντιπροσωπεύουν τα κύρια ρήγματα. (β) Βαθυμετρία του Κόλπου της Νάπολης με ανιχνευμένες οπές ρευστού (κουκκίδες) και ίχνη σεισμικών γραμμών (μαύρες γραμμές). Οι κίτρινες γραμμές είναι οι τροχιές των σεισμικών γραμμών L1 και L2 που αναφέρονται στο Σχήμα 6. Τα όρια των θολωτών δομών Banco della Montagna (BdM) σημειώνονται με μπλε διακεκομμένες γραμμές στα (α,β). Τα κίτρινα τετράγωνα σημειώνουν τις θέσεις των ακουστικών προφίλ στήλης νερού και τα πλαίσια CTD-EMBlank, CTD-EM50 και ROV αναφέρονται στο Σχήμα 5. Ο κίτρινος κύκλος σημειώνει τη θέση της εκκένωσης αερίου δειγματοληψίας και η σύνθεσή του φαίνεται στον Πίνακα S1. Το Golden Software (http://www.goldensoftware.com/products/surfer) χρησιμοποιεί γραφικά που δημιουργούνται από το Surfer® 13.
Με βάση τα δεδομένα που ελήφθησαν κατά τη διάρκεια της κρουαζιέρας SAFE_2014 (Αύγουστος 2014) (βλ. Μέθοδοι), κατασκευάστηκε ένα νέο Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους (DTM) του Κόλπου της Νάπολης με ανάλυση 1 m. Το DTM δείχνει ότι ο πυθμένας νότια του λιμένα της Νάπολης χαρακτηρίζεται από μια ελαφρώς κεκλιμένη επιφάνεια με νότιο προσανατολισμό (κλίση ≤3°) που διακόπτεται από μια θολωτή δομή 5,0 × 5,3 km, τοπικά γνωστή ως Banco della Montagna (BdM). Σχήμα. 1α,β). Το BdM αναπτύσσεται σε βάθος περίπου 100 έως 170 μέτρων, 15 έως 20 μέτρα πάνω από τον περιβάλλοντα πυθμένα της θάλασσας. Ο θόλος BdM εμφάνισε μορφολογία τύπου τύμβου λόγω 280 υποκυκλικών έως οβάλ τύμβων (Εικ. 2α), 665 κώνων και 30 κοιλωμάτων (Εικ. 3 και 4). Ο τύμβος έχει μέγιστο ύψος και περιφέρεια 22 m και 1.800 m, αντίστοιχα. Η κυκλικότητα [C = 4π(εμβαδόν/περίμετρο2)] των τύμβων μειώθηκε με την αύξηση της περιμέτρου (Εικ. 2β). Οι αξονικές αναλογίες για τους τύμβους κυμαίνονταν μεταξύ 1 και 6,5, με τους τύμβους με αξονική αναλογία >2 να δείχνουν μια προτιμώμενη γωνία πρόσκρουσης N45°E + 15° και μια πιο διασκορπισμένη δευτερεύουσα, πιο διασκορπισμένη γωνία πρόσκρουσης N105°E έως N145°E (Εικ. 2γ). Υπάρχουν μονοί ή ευθυγραμμισμένοι κώνοι στο επίπεδο BdM και στην κορυφή του τύμβου (Εικ. 3α,β). Οι κωνικές διατάξεις ακολουθούν τη διάταξη των τύμβων στους οποίους βρίσκονται. Οι λακκούβες βρίσκονται συνήθως στον επίπεδο βυθό (Εικ. 3γ) και περιστασιακά σε λοφίσκους. Οι χωρικές πυκνότητες των κώνων και των λακκούβων καταδεικνύουν ότι η κυρίαρχη ευθυγράμμιση ΒΑ-ΝΔ οριοθετεί τα βορειοανατολικά και νοτιοδυτικά όρια του θόλου BdM (Εικ. 4α,β). η λιγότερο εκτεταμένη διαδρομή ΒΔ-ΝΑ βρίσκεται στην κεντρική περιοχή BdM.
(α) Ψηφιακό μοντέλο εδάφους (μέγεθος κελιού 1 m) του θόλου της Banco della Montagna (BdM).(β) Περίμετρος και στρογγυλότητα των τύμβων BdM.(γ) Αξονική αναλογία και γωνία (προσανατολισμός) του κύριου άξονα της έλλειψης βέλτιστης προσαρμογής που περιβάλλει τον τύμβο. Το τυπικό σφάλμα του ψηφιακού μοντέλου εδάφους είναι 0,004 m. τα τυπικά σφάλματα περιμέτρου και στρογγυλότητας είναι 4,83 m και 0,01, αντίστοιχα, και τα τυπικά σφάλματα αξονικής αναλογίας και γωνίας είναι 0,04 και 3,34°, αντίστοιχα.
Λεπτομέρειες για τους αναγνωρισμένους κώνους, κρατήρες, τύμβους και κοιλώματα στην περιοχή BdM που εξήχθησαν από το DTM στο Σχήμα 2.
(α) Κώνοι ευθυγράμμισης σε επίπεδο βυθό· (β) κώνοι και κρατήρες σε λεπτά αναχώματα ΒΔ-ΝΑ· (γ) λακκούβες σε ελαφρώς κεκλιμένη επιφάνεια.
(α) Χωρική κατανομή των ανιχνευμένων κρατήρων, κοιλωμάτων και ενεργών αερίων εκκενώσεων. (β) Χωρική πυκνότητα κρατήρων και κοιλωμάτων που αναφέρονται στο (α) (αριθμός/0,2 km2).
Εντοπίσαμε 37 αέριες εκπομπές στην περιοχή BdM από εικόνες ηχοβολέα στήλης νερού ROV και άμεσες παρατηρήσεις του πυθμένα που ελήφθησαν κατά τη διάρκεια της κρουαζιέρας SAFE_2014 τον Αύγουστο του 2014 (Σχήματα 4 και 5). Οι ακουστικές ανωμαλίες αυτών των εκπομπών δείχνουν κατακόρυφα επιμήκη σχήματα που ανεβαίνουν από τον πυθμένα, κυμαινόμενα κατακόρυφα μεταξύ 12 και περίπου 70 m (Εικ. 5α). Σε ορισμένα σημεία, οι ακουστικές ανωμαλίες σχημάτισαν ένα σχεδόν συνεχές "τρένο". Τα παρατηρούμενα νέφη φυσαλίδων ποικίλλουν σημαντικά: από συνεχείς, πυκνές ροές φυσαλίδων έως βραχύβια φαινόμενα (Συμπληρωματική Ταινία 1). Η επιθεώρηση ROV επιτρέπει την οπτική επαλήθευση της εμφάνισης αεραγωγών υγρού πυθμένα και επισημαίνει μικρές λακκούβες στον πυθμένα, μερικές φορές περιτριγυρισμένες από κόκκινα έως πορτοκαλί ιζήματα (Εικ. 5β). Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα κανάλια ROV επανενεργοποιούν τις εκπομπές. Η μορφολογία των αεραγωγών δείχνει ένα κυκλικό άνοιγμα στην κορυφή χωρίς εξάπλωση στη στήλη νερού. Το pH στη στήλη νερού ακριβώς πάνω από το σημείο εκκένωσης έδειξε σημαντική πτώση, υποδεικνύοντας πιο όξινες συνθήκες τοπικά (Εικ. 5γ,δ). Συγκεκριμένα, το pH πάνω από την εκκένωση αερίου BdM στο Το βάθος στα 75 μέτρα μειώθηκε από 8,4 (σε βάθος 70 μέτρων) σε 7,8 (σε βάθος 75 μέτρων) (Εικ. 5γ), ενώ άλλες τοποθεσίες στον Κόλπο της Νάπολης είχαν τιμές pH μεταξύ 0 και 160 μέτρων στο εύρος βάθους μεταξύ 8,3 και 8,5 (Εικ. 5δ). Σημαντικές αλλαγές στη θερμοκρασία και την αλατότητα του θαλασσινού νερού δεν παρατηρήθηκαν σε δύο τοποθεσίες εντός και εκτός της περιοχής BdM του Κόλπου της Νάπολης. Σε βάθος 70 μέτρων, η θερμοκρασία είναι 15 °C και η αλατότητα είναι περίπου 38 PSU (Εικ. 5γ,δ). Οι μετρήσεις του pH, της θερμοκρασίας και της αλατότητας έδειξαν: α) τη συμμετοχή όξινων ρευστών που σχετίζονται με τη διαδικασία απαέρωσης BdM και β) την απουσία ή πολύ αργή εκκένωση θερμικών ρευστών και άλμης.
(α) Παράθυρο λήψης του προφίλ της ακουστικής στήλης νερού (ηχόμετρο Simrad EK60). Κάθετη πράσινη ζώνη που αντιστοιχεί στην αναλαμπή αερίου που ανιχνεύθηκε στην εκκένωση ρευστού EM50 (περίπου 75 m κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας) που βρίσκεται στην περιοχή BdM. Εμφανίζονται επίσης τα σήματα πολυπλεξίας πυθμένα και πυθμένα (β) που συλλέχθηκαν με τηλεχειριζόμενο όχημα στην περιοχή BdM. Η μοναδική φωτογραφία δείχνει έναν μικρό κρατήρα (μαύρος κύκλος) που περιβάλλεται από κόκκινο έως πορτοκαλί ιζήματα. (γ,δ) Δεδομένα CTD πολυπαραμετρικού ανιχνευτή επεξεργασμένα χρησιμοποιώντας το λογισμικό SBED-Win32 (Seasave, έκδοση 7.23.2). Μοτίβα επιλεγμένων παραμέτρων (αλατότητα, θερμοκρασία, pH και οξυγόνο) της στήλης νερού πάνω από την εκκένωση ρευστού EM50 (πίνακας γ) και εκτός του πίνακα περιοχής εκκένωσης Bdm (δ).
Συλλέξαμε τρία δείγματα αερίου από την περιοχή μελέτης μεταξύ 22 και 28 Αυγούστου 2014. Αυτά τα δείγματα έδειξαν παρόμοιες συνθέσεις, με κυρίαρχο το CO2 (934-945 mmol/mol), ακολουθούμενα από σχετικές συγκεντρώσεις N2 (37-43 mmol/mol), CH4 (16-24 mmol/mol) και H2S (0,10 mmol/mol) -0,44 mmol/mol), ενώ τα H2 και He ήταν λιγότερο άφθονα (<0,052 και <0,016 mmol/mol, αντίστοιχα) (Εικ. 1b· Πίνακας S1, Συμπληρωματική Ταινία 2). Μετρήθηκαν επίσης σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις O2 και Ar (έως 3,2 και 0,18 mmol/mol, αντίστοιχα). Το άθροισμα των ελαφρών υδρογονανθράκων κυμαίνεται από 0,24 έως 0,30 mmol/mol και αποτελείται από αλκάνια C2-C4, αρωματικά (κυρίως βενζόλιο), προπένιο και ενώσεις που περιέχουν θείο (θειοφαίνιο). Η τιμή 40Ar/36Ar είναι σύμφωνη με τον αέρα. (295,5), αν και το δείγμα EM35 (θόλος BdM) έχει τιμή 304, παρουσιάζοντας μια μικρή περίσσεια 40Ar. Ο λόγος δ15N ήταν υψηλότερος από ό,τι για τον αέρα (έως +1,98% έναντι του αέρα), ενώ οι τιμές δ13C-CO2 κυμαίνονταν από -0,93 έως 0,44% έναντι του V-PDB. Οι τιμές R/Ra (μετά τη διόρθωση για την ατμοσφαιρική ρύπανση χρησιμοποιώντας τον λόγο 4He/20Ne) ήταν μεταξύ 1,66 και 1,94, υποδεικνύοντας την παρουσία ενός μεγάλου κλάσματος He του μανδύα. Συνδυάζοντας το ισότοπο ηλίου με το CO2 και το σταθερό ισότοπό του 22, η πηγή των εκπομπών στο BdM μπορεί να διευκρινιστεί περαιτέρω. Στον χάρτη CO2 για CO2/3He έναντι δ13C (Εικ. 6), η σύνθεση του αερίου BdM συγκρίνεται με αυτή των ατμίδων Ischia, Campi Flegrei και Somma-Vesuvius. Το Σχήμα 6 αναφέρει επίσης θεωρητικές γραμμές ανάμειξης μεταξύ τριών διαφορετικών Πηγές άνθρακα που μπορεί να εμπλέκονται στην παραγωγή αερίου BdM: διαλυμένα τήγματα που προέρχονται από τον μανδύα, ιζήματα πλούσια σε οργανικά συστατικά και ανθρακικά άλατα. Τα δείγματα BdM πέφτουν στη γραμμή ανάμειξης που απεικονίζεται από τα τρία ηφαίστεια της Καμπανίας, δηλαδή, ανάμειξη μεταξύ αερίων του μανδύα (τα οποία θεωρείται ότι είναι ελαφρώς εμπλουτισμένα σε διοξείδιο του άνθρακα σε σχέση με τα κλασικά MORB για τον σκοπό της προσαρμογής των δεδομένων) και αντιδράσεων που προκαλούνται από την αποανθράκωση του φλοιού. Το προκύπτον αέριο πέτρωμα.
Αναφέρονται υβριδικές γραμμές μεταξύ της σύνθεσης του μανδύα και των ακραίων μελών ασβεστόλιθου και οργανικών ιζημάτων για σύγκριση. Τα πλαίσια αντιπροσωπεύουν τις περιοχές φουμαρόλων της Ίσκιας, των Campi Flegrei και του Somma-Vesvius 59, 60, 61. Το δείγμα BdM βρίσκεται στην μικτή τάση του ηφαιστείου της Καμπανίας. Το αέριο ακραίου μέλους της μικτής γραμμής προέρχεται από τον μανδύα, το οποίο είναι το αέριο που παράγεται από την αντίδραση αποανθράκωσης των ανθρακικών ορυκτών.
Οι σεισμικές τομές L1 και L2 (Εικ. 1b και 7) δείχνουν τη μετάβαση μεταξύ του BdM και των περιφερικών στρωματογραφικών ακολουθιών των ηφαιστειακών περιοχών Σόμα-Βεζούβιος (L1, Εικ. 7a) και Campi Flegrei (L2, Εικ. 7b). Το BdM χαρακτηρίζεται από την παρουσία δύο κύριων σεισμικών σχηματισμών (MS και PS στο Εικ. 7). Ο κορυφαίος (MS) δείχνει υποπαράλληλους ανακλαστήρες υψηλού έως μέτριου πλάτους και πλευρικής συνέχειας (Εικ. 7b,c). Αυτό το στρώμα περιλαμβάνει θαλάσσια ιζήματα που σύρονται από το σύστημα Τελευταίου Παγετώδους Μέγιστου (LGM) και αποτελείται από άμμο και άργιλο23. Το υποκείμενο στρώμα PS (Εικ. 7b-d) χαρακτηρίζεται από μια χαοτική έως διαφανή φάση σε σχήμα στηλών ή κλεψύδρων. Η κορυφή των ιζημάτων PS σχημάτισε θαλάσσιους τύμβους (Εικ. 7d). Αυτές οι γεωμετρίες που μοιάζουν με διαπίρ καταδεικνύουν την διείσδυση διαφανούς υλικού PS στις ανώτερες αποθέσεις MS. Η ανύψωση είναι υπεύθυνη για τον σχηματισμό πτυχών και ρηγμάτων που επηρεάζουν το στρώμα MS και που επικαλύπτουν τα σημερινά ιζήματα του πυθμένα BdM (Εικ. 7b–d). Το στρωματογραφικό διάστημα MS είναι σαφώς οριοθετημένο στο τμήμα ENE του τμήματος L1, ενώ γίνεται λευκό προς το BdM λόγω της παρουσίας ενός στρώματος κορεσμένου με αέριο (GSL) που καλύπτεται από ορισμένα εσωτερικά επίπεδα της ακολουθίας MS (Εικ. 7a). Οι πυρήνες βαρύτητας που συλλέχθηκαν στην κορυφή του BdM που αντιστοιχούν στο διαφανές σεισμικό στρώμα δείχνουν ότι τα ανώτερα 40 cm αποτελούνται από άμμο που έχει εναποτεθεί πρόσφατα μέχρι σήμερα. )24,25 και θραύσματα ελαφρόπετρας από την εκρηκτική έκρηξη του ηφαιστείου Campi Flegrei του «Κίτρινου Τόφφου της Νάπολης» (14,8 ka)26. Η διαφανής φάση του στρώματος PS δεν μπορεί να εξηγηθεί μόνο από χαοτικές διεργασίες ανάμειξης, επειδή τα χαοτικά στρώματα που σχετίζονται με κατολισθήσεις, ροές λάσπης και πυροκλαστικές ροές που βρίσκονται έξω από το BdM στον Κόλπο της Νάπολης είναι ακουστικά αδιαφανή21,23,24. Καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι οι παρατηρούμενες σεισμικές φάσες BdM PS καθώς και η εμφάνιση του υποθαλάσσιου στρώματος PS (Εικ. 7δ) αντανακλούν την ανύψωση του φυσικού αερίου.
(α) Μονόδρομο σεισμικό προφίλ L1 (ίχνος πλοήγησης στο Σχήμα 1β) που δείχνει μια κιονοειδή χωρική διάταξη (παγόδα). Η παγόδα αποτελείται από χαοτικές αποθέσεις ελαφρόπετρας και άμμου. Το κορεσμένο με αέριο στρώμα που υπάρχει κάτω από την παγόδα καταργεί τη συνέχεια των βαθύτερων σχηματισμών. (β) Μονόδρομο σεισμικό προφίλ L2 (ίχνος πλοήγησης στο Σχήμα 1β), που επισημαίνει την τομή και την παραμόρφωση των τύμβων του πυθμένα, των θαλάσσιων (MS) και των αποθέσεων ελαφρόπετρας (PS). (γ) Οι λεπτομέρειες παραμόρφωσης σε MS και PS αναφέρονται στα (γ,δ). Υποθέτοντας ταχύτητα 1580 m/s στο ανώτερο ίζημα, τα 100 ms αντιπροσωπεύουν περίπου 80 m σε κατακόρυφη κλίμακα.
Τα μορφολογικά και δομικά χαρακτηριστικά του BdM είναι παρόμοια με άλλα υποθαλάσσια υδροθερμικά και υδρογονογενή πεδία παγκοσμίως2,12,27,28,29,30,31,32,33,34 και συχνά συνδέονται με ανυψώσεις (θόλοι και τύμβοι) και εκκένωση αερίου (κώνοι, λάκκοι). Οι κώνοι και οι λάκκοι που είναι ευθυγραμμισμένοι με το BdM και οι επιμήκεις τύμβοι υποδεικνύουν δομικά ελεγχόμενη διαπερατότητα (Σχήματα 2 και 3). Η χωρική διάταξη των τύμβων, των λάκκων και των ενεργών αεραγωγών υποδηλώνει ότι η κατανομή τους ελέγχεται εν μέρει από τα ρήγματα πρόσκρουσης ΒΔ-ΝΑ και ΒΑ-ΝΔ (Εικ. 4β). Αυτές είναι οι προτιμώμενες εκρήξεις συστημάτων ρηγμάτων που επηρεάζουν τις ηφαιστειακές περιοχές Campi Flegrei και Somma-Vezuvius και τον Κόλπο της Νάπολης. Συγκεκριμένα, η δομή του πρώτου ελέγχει τη θέση της υδροθερμικής εκκένωσης από τον κρατήρα Campi Flegrei35. Συνεπώς, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι τα ρήγματα και τα ρήγματα στον Κόλπο της Νάπολης αντιπροσωπεύουν την προτιμώμενη οδό για τη μετανάστευση αερίου στην επιφάνεια, ένα χαρακτηριστικό που μοιράζονται και άλλες δομικά ελεγχόμενες υδροθερμικές περιοχές. συστήματα36,37. Αξιοσημείωτα, οι κώνοι και οι λάκκοι BdM δεν συσχετίζονταν πάντα με λοφίσκους (Εικ. 3α,γ). Αυτό υποδηλώνει ότι αυτοί οι λοφίσκοι δεν αντιπροσωπεύουν απαραίτητα πρόδρομους σχηματισμούς λάκκων, όπως έχουν προτείνει άλλοι συγγραφείς για ζώνες υδριτών αερίων32,33. Τα συμπεράσματά μας υποστηρίζουν την υπόθεση ότι η διάσπαση των ιζημάτων του θόλου του πυθμένα δεν οδηγεί πάντα στο σχηματισμό λάκκων.
Οι τρεις συλλεγόμενες αέριες εκπομπές παρουσιάζουν χημικές υπογραφές τυπικές των υδροθερμικών ρευστών, δηλαδή κυρίως CO2 με σημαντικές συγκεντρώσεις αναγωγικών αερίων (H2S, CH4 και H2) και ελαφρών υδρογονανθράκων (ιδιαίτερα βενζόλιο και προπυλένιο)38,39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 (Πίνακας S1). Η παρουσία ατμοσφαιρικών αερίων (όπως το O2), τα οποία δεν αναμένεται να υπάρχουν στις υποθαλάσσιες εκπομπές, μπορεί να οφείλεται σε μόλυνση από τον αέρα που διαλύεται στο θαλασσινό νερό και έρχεται σε επαφή με αέρια που αποθηκεύονται σε πλαστικά κουτιά που χρησιμοποιούνται για δειγματοληψία, καθώς τα ROV εξάγονται από τον πυθμένα του ωκεανού στη θάλασσα για να επαναστατήσουν. Αντίθετα, θετικές τιμές δ15N και υψηλό N2/Ar (έως 480) σημαντικά υψηλότερο από το ASW (κορεσμένο με αέρα νερό) υποδηλώνουν ότι το μεγαλύτερο μέρος του N2 παράγεται από εξωατμοσφαιρικές πηγές, σε συμφωνία με την κυρίαρχη υδροθερμική προέλευση αυτών των αερίων. Η υδροθερμική-ηφαιστειακή προέλευση του αερίου BdM επιβεβαιώνεται από τα περιεχόμενα CO2 και He και τις ισοτοπικές τους υπογραφές. Ισότοπα άνθρακα (δ13C-CO2 από -0,93% έως +0,4%) και οι τιμές CO2/3He (από 1,7 × 1010 έως 4,1 × 1010) υποδηλώνουν ότι τα δείγματα BdM ανήκουν σε μια μικτή τάση ατμίδων γύρω από τα ακραία μέλη του μανδύα του Κόλπου της Νάπολης και την αποανθρακοποίηση. Η σχέση μεταξύ των αερίων που παράγονται από την αντίδραση (Σχήμα 6). Πιο συγκεκριμένα, τα δείγματα αερίου BdM βρίσκονται κατά μήκος της τάσης ανάμειξης περίπου στην ίδια θέση με τα ρευστά από τα γειτονικά ηφαίστεια Campi Flegrei και Somma-Veusivus. Είναι πιο φλοιώδη από τις ατμίδες Ischia, οι οποίες βρίσκονται πιο κοντά στο άκρο του μανδύα. Οι Campi Flegrei έχουν υψηλότερες τιμές 3He/4He (R/Ra μεταξύ 2,6 και 2,9) από το BdM (R/Ra μεταξύ 1,66 και 1,96· Πίνακας S1). Αυτό υποδηλώνει ότι η προσθήκη και η συσσώρευση ραδιογενούς He προέρχεται από το ίδιο μάγμα. πηγή που τροφοδότησε τα ηφαίστεια Σόμα-Βεζούβιο και Campi Flegrei. Η απουσία ανιχνεύσιμων κλασμάτων οργανικού άνθρακα στις εκπομπές BdM υποδηλώνει ότι τα οργανικά ιζήματα δεν εμπλέκονται στη διαδικασία απαέρωσης BdM.
Με βάση τα δεδομένα που αναφέρθηκαν παραπάνω και τα αποτελέσματα από πειραματικά μοντέλα δομών τύπου θόλου που σχετίζονται με υποθαλάσσιες περιοχές πλούσιες σε αέριο, η βαθιά συμπίεση αερίου μπορεί να είναι υπεύθυνη για τον σχηματισμό θόλων BdM κλίμακας χιλιομέτρου. Για να εκτιμήσουμε την υπερπίεση Pdef που οδηγεί στον θόλο BdM, εφαρμόσαμε ένα μοντέλο μηχανικής λεπτών πλακών33,34 υποθέτοντας, από τα συλλεχθέντα μορφολογικά και σεισμικά δεδομένα, ότι ο θόλος BdM είναι ένα υποκυκλικό φύλλο ακτίνας a μεγαλύτερης από μια παραμορφωμένη μαλακή ιξώδη εναπόθεση. Η κατακόρυφη μέγιστη μετατόπιση w και το πάχος h του (Συμπληρωματικό Σχήμα S1). Το Pdef είναι η διαφορά μεταξύ της συνολικής πίεσης και της στατικής πίεσης του βράχου συν την πίεση της στήλης νερού. Στο BdM, η ακτίνα είναι περίπου 2.500 m, το w είναι 20 m και το μέγιστο h που εκτιμάται από το σεισμικό προφίλ είναι περίπου 100 m. Υπολογίζουμε το Pdef 46Pdef = w 64 D/a4 από τη σχέση, όπου D είναι η καμπτική ακαμψία. Το D δίνεται από τον τύπο (E h3)/[12(1 – ν2)], όπου E είναι το μέτρο ελαστικότητας Young του κοιτάσματος, ν είναι ο λόγος Poisson (~0,5)33. Δεδομένου ότι οι μηχανικές ιδιότητες των ιζημάτων BdM δεν μπορούν να μετρηθούν, ορίζουμε E = 140 kPa, η οποία είναι μια λογική τιμή για τα παράκτια αμμώδη ιζήματα 47 παρόμοια με το BdM14,24. Δεν λαμβάνουμε υπόψη τις υψηλότερες τιμές E που αναφέρονται στη βιβλιογραφία για τις αργιλικές αποθέσεις (300 < E < 350.000 kPa)33,34 επειδή οι αποθέσεις BDM αποτελούνται κυρίως από άμμο, όχι από ιλύ ή αργιλική άργιλο24. Λαμβάνουμε Pdef = 0,3 Pa, η οποία είναι σύμφωνη με τις εκτιμήσεις των διεργασιών ανύψωσης του πυθμένα σε περιβάλλοντα λεκάνης υδρίτη αερίου, όπου το Pdef κυμαίνεται από 10-2 έως 103 Pa, με τις χαμηλότερες τιμές να αντιπροσωπεύουν χαμηλό w/a ή/και what. Στο BdM, η μείωση της ακαμψίας λόγω του τοπικού κορεσμού αερίου του ιζήματος και/ή η εμφάνιση προϋπάρχουσων ρωγμών μπορεί επίσης να συμβάλλουν στην αστοχία και την επακόλουθη απελευθέρωση αερίων, επιτρέποντας τον σχηματισμό των παρατηρούμενων δομών εξαερισμού. Τα συλλεγμένα ανακλώμενα σεισμικά προφίλ (Εικ. 7) έδειξαν ότι τα ιζήματα PS ανυψώθηκαν από το GSL, ωθώντας προς τα πάνω τα υπερκείμενα θαλάσσια ιζήματα MS, με αποτέλεσμα αναχώματα, πτυχές, ρήγματα και ιζηματογενείς τομές (Εικ. 7b,c). Αυτό υποδηλώνει ότι η ελαφρόπετρα ηλικίας 14,8 έως 12 ka έχει εισχωρήσει στο νεότερο στρώμα MS μέσω μιας διαδικασίας μεταφοράς αερίων προς τα πάνω. Τα μορφολογικά χαρακτηριστικά της δομής BdM μπορούν να θεωρηθούν ως αποτέλεσμα της υπερπίεσης που δημιουργείται από την εκκένωση ρευστού που παράγεται από το GSL. Δεδομένου ότι η ενεργή εκκένωση μπορεί να παρατηρηθεί από τον πυθμένα της θάλασσας έως και πάνω από 170 m bsl48, υποθέτουμε ότι η υπερπίεση ρευστού εντός του GSL υπερβαίνει τα 1.700 kPa. Η ανοδική μετανάστευση αερίων στα ιζήματα είχε επίσης την επίδραση της τριβής του υλικού που περιέχεται στο MS, εξηγώντας την παρουσία χαοτικών ιζημάτων σε πυρήνες βαρύτητας που ελήφθησαν δείγματα στο BdM25. Επιπλέον, το Η υπερπίεση του GSL δημιουργεί ένα σύνθετο σύστημα ρωγμών (πολυγωνικό ρήγμα στο Σχήμα 7β). Συνολικά, αυτή η μορφολογία, η δομή και η στρωματογραφική καθίζηση, που αναφέρονται ως «παγόδες»49,50, αρχικά αποδόθηκαν σε δευτερογενείς επιδράσεις παλαιών παγετωδών σχηματισμών και σήμερα ερμηνεύονται ως επιδράσεις της ανόδου του αερίου31,33 ή των εβαποριτών50. Στο ηπειρωτικό περιθώριο της Καμπανίας, τα εξατμιστικά ιζήματα είναι σπάνια, τουλάχιστον εντός των ανώτατων 3 χλμ. του φλοιού. Επομένως, ο μηχανισμός ανάπτυξης των παγόδων BdM είναι πιθανό να ελέγχεται από την άνοδο του αερίου στα ιζήματα. Αυτό το συμπέρασμα υποστηρίζεται από τις διαφανείς σεισμικές όψεις της παγόδας (Εικ. 7), καθώς και από τα δεδομένα του πυρήνα βαρύτητας, όπως αναφέρθηκαν προηγουμένως24, όπου η σημερινή άμμος εκρήγνυται με «Pomici Principali»25 και «Naples Yellow Tuff»26 Campi Flegrei. Επιπλέον, οι αποθέσεις PS εισέβαλαν και παραμόρφωσαν το ανώτερο στρώμα MS (Εικ. 7δ). Αυτή η δομική διάταξη υποδηλώνει ότι η παγόδα αντιπροσωπεύει μια εξέγερση. δομή και όχι απλώς ένας αγωγός φυσικού αερίου. Έτσι, δύο κύριες διεργασίες διέπουν τον σχηματισμό της παγόδας: α) η πυκνότητα του μαλακού ιζήματος μειώνεται καθώς το αέριο εισέρχεται από κάτω· β) το μείγμα αερίου-ιζήματος αυξάνεται, γεγονός που προκαλεί την παρατηρούμενη αναδίπλωση, ρήξη και θραύση. Προκαλεί αποθέσεις MS (Σχήμα 7). Ένας παρόμοιος μηχανισμός σχηματισμού έχει προταθεί για παγόδες που σχετίζονται με ένυδρα αέρια στη Νότια Σκωτική Θάλασσα (Ανταρκτική). Οι παγόδες BdM εμφανίστηκαν σε ομάδες σε λοφώδεις περιοχές και η κατακόρυφη έκτασή τους ήταν κατά μέσο όρο 70-100 m σε χρόνο αμφίδρομης διαδρομής (TWTT) (Εικ. 7α). Λόγω της παρουσίας κυματισμών MS και λαμβάνοντας υπόψη τη στρωματογραφία του πυρήνα βαρύτητας BdM, συμπεραίνουμε ότι η ηλικία σχηματισμού των δομών της παγόδας είναι μικρότερη από περίπου 14-12 ka. Επιπλέον, η ανάπτυξη αυτών των δομών είναι ακόμα ενεργή (Εικ. 7δ), καθώς ορισμένες παγόδες έχουν εισβάλει και παραμορφώσει την υπερκείμενη σημερινή άμμο BdM (Εικ. 7δ).
Η αδυναμία της παγόδας να διασχίσει τον σημερινό βυθό υποδεικνύει ότι (α) η άνοδος του αερίου ή/και η τοπική διακοπή της ανάμειξης αερίου-ιζήματος, ή/και (β) η πιθανή πλευρική ροή του μείγματος αερίου-ιζήματος δεν επιτρέπει μια τοπική διαδικασία υπερπίεσης. Σύμφωνα με το μοντέλο της θεωρίας διαπίρ52, η πλευρική ροή καταδεικνύει μια αρνητική ισορροπία μεταξύ του ρυθμού τροφοδοσίας του μείγματος λάσπης-αερίου από κάτω και του ρυθμού με τον οποίο η παγόδα κινείται προς τα πάνω. Η μείωση του ρυθμού τροφοδοσίας μπορεί να σχετίζεται με την αύξηση της πυκνότητας του μείγματος λόγω της εξαφάνισης της τροφοδοσίας αερίου. Τα αποτελέσματα που συνοψίζονται παραπάνω και η ελεγχόμενη από την άνωση άνοδος της παγόδας μας επιτρέπουν να εκτιμήσουμε το ύψος της στήλης αέρα hg. Η άνωση δίνεται από ΔP = hgg (ρw – ρg), όπου g είναι η βαρύτητα (9,8 m/s2) και ρw και ρg είναι οι πυκνότητες νερού και αερίου, αντίστοιχα. ΔP είναι το άθροισμα της προηγουμένως υπολογισμένης Pdef και της λιθοστατικής πίεσης Plith της πλάκας ιζημάτων, δηλαδή ρsg h, όπου ρs είναι η πυκνότητα ιζημάτων. Σε αυτήν την περίπτωση, η τιμή του hg που απαιτείται για την επιθυμητή άνωση δίνεται από τον τύπο hg = (Pdef + Plith)/[g (ρw – ρg)]. Στο BdM, ορίζουμε Pdef = 0,3 Pa και h = 100 m (βλ. παραπάνω), ρw = 1.030 kg/m3, ρs = 2.500 kg/m3, το ρg είναι αμελητέο επειδή ρw ≫ρg. Λαμβάνουμε hg = 245 m, μια τιμή που αντιπροσωπεύει το βάθος του πυθμένα του GSL. Το ΔP είναι 2,4 MPa, η οποία είναι η υπερπίεση που απαιτείται για να σπάσει ο πυθμένας BdM και να σχηματιστούν αεραγωγοί.
Η σύνθεση του αερίου BdM είναι σύμφωνη με τις πηγές του μανδύα που έχουν τροποποιηθεί από την προσθήκη ρευστών που σχετίζονται με αντιδράσεις απανθρακοποίησης των φλοιωδών πετρωμάτων (Εικ. 6). Οι πρόχειρες ευθυγραμμίσεις EW των θόλων BdM και των ενεργών ηφαιστείων όπως η Ίσκια, το Campi Flegre και ο Σόμα-Βεζούβιος, μαζί με τη σύνθεση των αερίων που εκπέμπονται, υποδηλώνουν ότι τα αέρια που εκπέμπονται από τον μανδύα κάτω από ολόκληρη την ηφαιστειακή περιοχή της Νάπολης είναι αναμεμειγμένα. Όλο και περισσότερα φλοιώδη ρευστά κινούνται από τη δύση (Ίσκια) προς την ανατολή (Σόμα-Βεζούβιος) (Εικ. 1b και 6).
Έχουμε καταλήξει στο συμπέρασμα ότι στον κόλπο της Νάπολης, λίγα χιλιόμετρα από το λιμάνι της Νάπολης, υπάρχει μια θολωτή δομή πλάτους 25 km2 που επηρεάζεται από μια ενεργή διαδικασία απαέρωσης και προκαλείται από την τοποθέτηση παγόδων και τύμβων. Επί του παρόντος, οι υπογραφές BdM υποδηλώνουν ότι η μη μαγματική αναταραχή53 μπορεί να προηγείται της εμβρυϊκής ηφαιστειακής δραστηριότητας, δηλαδή της πρώιμης εκκένωσης μάγματος ή/και θερμικών ρευστών. Θα πρέπει να εφαρμοστούν δραστηριότητες παρακολούθησης για την ανάλυση της εξέλιξης των φαινομένων και την ανίχνευση γεωχημικών και γεωφυσικών σημάτων που υποδεικνύουν πιθανές μαγματικές διαταραχές.
Τα ακουστικά προφίλ της στήλης νερού (2D) αποκτήθηκαν κατά τη διάρκεια της κρουαζιέρας SAFE_2014 (Αύγουστος 2014) στο R/V Urania (CNR) από το Εθνικό Ινστιτούτο Έρευνας Παράκτιου Θαλάσσιου Περιβάλλοντος (IAMC). Η ακουστική δειγματοληψία πραγματοποιήθηκε από ένα επιστημονικό ηχοβολιστικό Simrad EK60 με διαίρεση δέσμης που λειτουργούσε στα 38 kHz. Τα ακουστικά δεδομένα καταγράφηκαν με μέση ταχύτητα περίπου 4 km. Οι συλλεγόμενες εικόνες ηχοβολιστικού χρησιμοποιήθηκαν για τον εντοπισμό εκκενώσεων υγρών και τον ακριβή προσδιορισμό της θέσης τους στην περιοχή συλλογής (μεταξύ 74 και 180 m bsl). Μετρήστε τις φυσικές και χημικές παραμέτρους στη στήλη νερού χρησιμοποιώντας πολυπαραμετρικούς αισθητήρες (αγωγιμότητα, θερμοκρασία και βάθος, CTD). Τα δεδομένα συλλέχθηκαν χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα CTD 911 (SeaBird, Electronics Inc.) και υποβλήθηκαν σε επεξεργασία χρησιμοποιώντας το λογισμικό SBED-Win32 (Seasave, έκδοση 7.23.2). Πραγματοποιήθηκε οπτική επιθεώρηση του βυθού χρησιμοποιώντας μια συσκευή ROV "Pollux III" (GEItaliana) (τηλεχειριζόμενο όχημα) με δύο κάμερες (χαμηλής και υψηλής ευκρίνειας).
Η συλλογή δεδομένων πολλαπλών δεσμών πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας ένα σύστημα σόναρ πολλαπλών δεσμών Simrad EM710 100 KHz (Kongsberg). Το σύστημα συνδέεται με ένα διαφορικό παγκόσμιο σύστημα εντοπισμού θέσης για να διασφαλιστούν υπομετρικά σφάλματα στην τοποθέτηση της δέσμης. Ο ακουστικός παλμός έχει συχνότητα 100 KHz, παλμό πυροδότησης 150° μοιρών και ένα ολόκληρο άνοιγμα 400 δεσμών. Μετρήστε και εφαρμόστε προφίλ ταχύτητας ήχου σε πραγματικό χρόνο κατά τη λήψη. Τα δεδομένα υποβλήθηκαν σε επεξεργασία χρησιμοποιώντας το λογισμικό PDS2000 (Reson-Thales) σύμφωνα με το πρότυπο του Διεθνούς Υδρογραφικού Οργανισμού (https://www.iho.int/iho_pubs/standard/S-44_5E.pdf) για πλοήγηση και διόρθωση παλίρροιας. Η μείωση του θορύβου λόγω τυχαίων αιχμών οργάνων και αποκλεισμού δέσμης κακής ποιότητας πραγματοποιήθηκε με εργαλεία επεξεργασίας ζώνης και αφαίρεσης αιχμών. Η συνεχής ανίχνευση ταχύτητας ήχου εκτελείται από έναν σταθμό καρίνας που βρίσκεται κοντά στον μετατροπέα πολλαπλών δεσμών και αποκτά και εφαρμόζει προφίλ ταχύτητας ήχου σε πραγματικό χρόνο στη στήλη νερού κάθε 6-8 ώρες για να παρέχει ταχύτητα ήχου σε πραγματικό χρόνο για σωστή δέσμη. διεύθυνσης. Ολόκληρο το σύνολο δεδομένων αποτελείται από περίπου 440 km2 (βάθος 0-1200 m). Τα δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν για την παροχή ενός ψηφιακού μοντέλου εδάφους (DTM) υψηλής ανάλυσης που χαρακτηρίζεται από μέγεθος κελιού πλέγματος 1 m. Το τελικό DTM (Εικ. 1α) έγινε με δεδομένα εδάφους (>0 m πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας) που αποκτήθηκαν στο μέγεθος κελιού πλέγματος 20 m από το Ιταλικό Γεωστρατιωτικό Ινστιτούτο.
Ένα προφίλ σεισμικών δεδομένων υψηλής ανάλυσης ενός καναλιού 55 χιλιομέτρων, που συλλέχθηκε κατά τη διάρκεια ασφαλών ωκεάνιων κρουαζιέρων το 2007 και το 2014, κάλυψε μια έκταση περίπου 113 τετραγωνικών χιλιομέτρων, και τα δύο στο R/V Urania. Τα προφίλ Marisk (π.χ., σεισμικό προφίλ L1, Σχήμα 1β) ελήφθησαν χρησιμοποιώντας το σύστημα boomer IKB-Seistec. Η μονάδα λήψης αποτελείται από ένα καταμαράν 2,5 m στο οποίο τοποθετούνται η πηγή και ο δέκτης. Η υπογραφή της πηγής αποτελείται από μια μοναδική θετική κορυφή που χαρακτηρίζεται στην περιοχή συχνοτήτων 1-10 kHz και επιτρέπει την ανάλυση ανακλαστήρων που απέχουν μεταξύ τους 25 cm. Τα ασφαλή σεισμικά προφίλ ελήφθησαν χρησιμοποιώντας μια σεισμική πηγή Geospark πολλαπλών άκρων 1,4 Kj διασυνδεδεμένη με το λογισμικό Geotrace (Geo Marine Survey System). Το σύστημα αποτελείται από ένα καταμαράν που περιέχει μια πηγή 1–6,02 KHz που διεισδύει έως και 400 χιλιοστά του δευτερολέπτου σε μαλακά ιζήματα κάτω από τον πυθμένα, με θεωρητική κατακόρυφη ανάλυση 30 cm. Τόσο οι συσκευές Safe όσο και οι συσκευές Marsik ελήφθησαν με ρυθμό 0,33 βολές/δευτ. με ταχύτητα σκάφους <3 Kn. Τα δεδομένα υποβλήθηκαν σε επεξεργασία και παρουσιάστηκαν χρησιμοποιώντας το λογισμικό Geosuite Allworks με την ακόλουθη ροή εργασίας: διόρθωση διαστολής, σίγαση στήλης νερού, φιλτράρισμα IIR ζώνης διέλευσης 2-6 KHz και AGC.
Το αέριο από την υποβρύχια φουμαρόλη συλλέχθηκε στον πυθμένα της θάλασσας χρησιμοποιώντας ένα πλαστικό κουτί εξοπλισμένο με ένα ελαστικό διάφραγμα στην άνω πλευρά του, τοποθετημένο ανάποδα από το ROV πάνω από την οπή εξαερισμού. Μόλις οι φυσαλίδες αέρα που εισέρχονται στο κουτί αντικαταστήσουν πλήρως το θαλασσινό νερό, το ROV επιστρέφει σε βάθος 1 m και ο δύτης μεταφέρει το συλλεγμένο αέριο μέσω ενός ελαστικού διαφράγματος σε δύο προ-εκκενωμένες γυάλινες φιάλες των 60 mL εξοπλισμένες με βαλβίδες από τεφλόν, στις οποίες η μία γεμίστηκε με 20 mL διαλύματος NaOH 5N (φιάλη τύπου Gegenbach). Τα κύρια είδη όξινου αερίου (CO2 και H2S) διαλύονται στο αλκαλικό διάλυμα, ενώ τα είδη αερίου χαμηλής διαλυτότητας (N2, Ar+O2, CO, H2, He, Ar, CH4 και ελαφροί υδρογονάνθρακες) αποθηκεύονται στον υπερκείμενο χώρο της φιάλης δειγματοληψίας. Τα ανόργανα αέρια χαμηλής διαλυτότητας αναλύθηκαν με αέρια χρωματογραφία (GC) χρησιμοποιώντας ένα Shimadzu 15A εξοπλισμένο με μια στήλη μοριακού κόσκινου 5A μήκους 10 m και έναν ανιχνευτή θερμικής αγωγιμότητας (TCD) 54. Το αργό και το O2 αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας ένα Αέριος χρωματογράφος Thermo Focus εξοπλισμένος με τριχοειδή στήλη μοριακού κόσκινου μήκους 30 m και TCD. Το μεθάνιο και οι ελαφροί υδρογονάνθρακες αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας αέριο χρωματογράφο Shimadzu 14A εξοπλισμένο με στήλη ανοξείδωτου χάλυβα μήκους 10 m, γεμισμένη με Chromosorb PAW 80/100 mesh, επικαλυμμένη με 23% SP 1700 και ανιχνευτή ιονισμού φλόγας (FID). Η υγρή φάση χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση 1) CO2, όπως, ογκομετρημένο με διάλυμα HCl 0,5 N (Metrohm Basic Titrino) και 2) H2S, όπως, μετά από οξείδωση με 5 mL H2O2 (33%), με ιοντική χρωματογραφία (IC) (IC) (Wantong 761). Το αναλυτικό σφάλμα της ογκομέτρησης, της GC και της ανάλυσης IC είναι μικρότερο από 5%. Μετά από τυπικές διαδικασίες εκχύλισης και καθαρισμού για μείγματα αερίων, το 13C/12C CO2 (εκφρασμένο ως δ13C-CO2% και V-PDB) αναλύθηκε χρησιμοποιώντας μάζα Finningan Delta S. φασματόμετρο55,56. Τα πρότυπα που χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση της εξωτερικής ακρίβειας ήταν μάρμαρο Carrara και San Vincenzo (εσωτερικό), NBS18 και NBS19 (διεθνές), ενώ το αναλυτικό σφάλμα και η αναπαραγωγιμότητα ήταν ±0,05% και ±0,1% αντίστοιχα.
Οι τιμές δ15N (εκφραζόμενες ως % έναντι αέρα) και 40Ar/36Ar προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας αέριο χρωματογράφο (GC) Agilent 6890 N συνδεδεμένο με φασματόμετρο μάζας συνεχούς ροής Finnigan Delta plusXP. Το σφάλμα ανάλυσης είναι: δ15N±0,1%, 36Ar<1%, 40Ar<3%. Η αναλογία ισοτόπων He (εκφραζόμενη ως R/Ra, όπου R είναι 3He/4He που μετρήθηκε στο δείγμα και Ra είναι η ίδια αναλογία στην ατμόσφαιρα: 1,39 × 10−6)57 προσδιορίστηκε στο εργαστήριο του INGV-Παλέρμο (Ιταλία). Τα 3He, 4He και 20Ne προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας φασματόμετρο μάζας διπλού συλλέκτη (Helix SFT-GVI)58 μετά τον διαχωρισμό του He και του Ne. Σφάλμα ανάλυσης ≤ 0,3%. Τα τυπικά κενά για He και Ne είναι <10-14 και <10-16 mol, αντίστοιχα.
Πώς να αναφέρετε αυτό το άρθρο: Passaro, S. et al. Η ανύψωση του πυθμένα της θάλασσας που προκαλείται από μια διαδικασία απαερίωσης αποκαλύπτει εκκολαπτόμενη ηφαιστειακή δραστηριότητα κατά μήκος της ακτής. science.Rep. 6, 22448; doi: 10.1038/srep22448 (2016).
Aharon, P. Η γεωλογία και η βιολογία των σύγχρονων και αρχαίων διαρροών και αεραγωγών υδρογονανθράκων στον πυθμένα της θάλασσας: μια εισαγωγή. Geographic Ocean Wright.14, 69–73 (1994).
Paull, CK & Dillon, WP Η παγκόσμια εμφάνιση υδριτών αερίου. Στο Kvenvolden, KA & Lorenson, TD (επιμ.) 3–18 (Ένυδροι φυσικοί αέριοι: Εμφάνιση, κατανομή και ανίχνευση. Γεωφυσική Μονογραφία 124 της Αμερικανικής Γεωφυσικής Ένωσης, 2001).
Fisher, AT Γεωφυσικοί περιορισμοί στην υδροθερμική κυκλοφορία. Στο: Halbach, PE, Tunnicliffe, V. & Hein, JR (επιμ.) 29–52 (Έκθεση του Εργαστηρίου του Ντάραμ, Μεταφορά Ενέργειας και Μάζας σε Θαλάσσια Υδροθερμικά Συστήματα, Durham University Press, Βερολίνο (2003)).
Coumou, D., Driesner, T. & Heinrich, C. Δομή και δυναμική υδροθερμικών συστημάτων μεσοωκεάνιας κορυφογραμμής. Science 321, 1825–1828 (2008).
Boswell, R. & Collett, TS Σύγχρονες απόψεις σχετικά με τους πόρους υδριτών αερίου.energy.and environment.science.4, 1206–1215 (2011).
Evans, RJ, Davies, RJ & Stewart, SA Εσωτερική δομή και ιστορικό εκρήξεων ενός συστήματος ηφαιστείων λάσπης κλίμακας χιλιομέτρου στη Νότια Κασπία Θάλασσα. Basin Reservoir 19, 153–163 (2007).
Leon, R. et al. Χαρακτηριστικά του πυθμένα της θάλασσας που σχετίζονται με τη διαρροή υδρογονανθράκων από λασπότοπους ανθρακικού άλατος βαθέων υδάτων στον Κόλπο του Κάντιθ: από τη ροή λάσπης στα ανθρακικά ιζήματα. Geography March. Wright.27, 237–247 (2007).
Moss, JL & Cartwright, J. Τρισδιάστατη σεισμική αναπαράσταση αγωγών διαφυγής ρευστών σε κλίμακα χιλιομέτρου στα ανοιχτά της Ναμίμπια. Basin Reservoir 22, 481–501 (2010).
Andresen, KJ Χαρακτηριστικά ροής ρευστών σε συστήματα αγωγών πετρελαίου και φυσικού αερίου: Τι μας λένε για την εξέλιξη της λεκάνης απορροής; March Geology.332, 89–108 (2012).
Ho, S., Cartwright, JA & Imbert, P. Κατακόρυφη εξέλιξη της δομής εκκένωσης ρευστών του Νεογενούς Τεταρτογενούς σε σχέση με τις ροές αερίων στη λεκάνη του Κάτω Κονγκό, στα ανοιχτά της Αγκόλας. March Geology.332–334, 40–55 (2012).
Johnson, SY et al. Υδροθερμική και τεκτονική δραστηριότητα στη βόρεια λίμνη Yellowstone, Wyoming. geology. Socialist Party. Yes.bull.115, 954–971 (2003).
Patacca, E., Sartori, R. & Scandone, P. Η Τυρρηνική Λεκάνη και το Τόξο των Απεννίνων: Κινηματικές Σχέσεις από την Ύστερη Τοτονική Εποχή. Mem Soc Geol Ital 45, 425–451 (1990).
Milia et al. Τεκτονική και φλοιώδης δομή στο ηπειρωτικό περιθώριο της Καμπανίας: σχέση με την ηφαιστειακή δραστηριότητα. mineral.gasoline.79, 33–47 (2003)
Piochi, M., Bruno PP & De Astis G. Ο σχετικός ρόλος της τεκτονικής των ρήξεων και των διεργασιών μαγματικής ανύψωσης: συμπεράσματα από γεωφυσικά, δομικά και γεωχημικά δεδομένα στην ηφαιστειακή περιοχή της Νάπολης (νότια Ιταλία). Gcubed, 6(7), 1-25 (2005).
Dvorak, JJ & Mastrolorenzo, G. Μηχανισμοί πρόσφατης κατακόρυφης κίνησης του φλοιού στον κρατήρα Campi Flegrei στη νότια Ιταλία. γεωλογία. Σοσιαλιστικό Κόμμα. Ναι. Προδιαγραφές. 263, σελ. 1-47 (1991).
Orsi, G. et al. Βραχυπρόθεσμη παραμόρφωση του εδάφους και σεισμικότητα στον ένθετο κρατήρα Campi Flegrei (Ιταλία): ένα παράδειγμα ενεργού ανάκτησης μάζας σε πυκνοκατοικημένη περιοχή. J. Volcano.geothermal.reservoir.91, 415–451 (1999)
Cusano, P., Petrosino, S., και Saccorotti, G. Υδροθερμικές προελεύσεις της παρατεταμένης μακροχρόνιας 4D δραστηριότητας στο ηφαιστειακό σύμπλεγμα Campi Flegrei στην Ιταλία. J. Volcano.geothermal.reservoir.177, 1035–1044 (2008).
Pappalardo, L. και Mastrolorenzo, G. Ταχεία διαφοροποίηση σε μαγματικές δεξαμενές που μοιάζουν με περβάζια: μια μελέτη περίπτωσης από τον κρατήρα Campi Flegrei.science.Rep. 2, 10.1038/srep00712 (2012).
Walter, TR et al. Στο SAR, οι χρονοσειρές, η ανάλυση συσχέτισης και η μοντελοποίηση χρονικής συσχέτισης αποκαλύπτουν μια πιθανή σύζευξη των Campi Flegrei και του Βεζούβιου. J. Volcano.geothermal.reservoir.280, 104–110 (2014).
Milia, A. & Torrente, M. Δομική και στρωματογραφική δομή του πρώτου μισού της Τυρρηνικής τάφρου (Κόλπος της Νάπολης, Ιταλία). Constructive Physics 315, 297–314.
Sano, Y. & Marty, B. Πηγές άνθρακα σε αέριο ηφαιστειακής τέφρας από τα Island Arcs. Chemical Geology.119, 265–274 (1995).
Milia, A. Dohrn Στρωματογραφία φαραγγιού: Αντιδράσεις στην πτώση της στάθμης της θάλασσας και την τεκτονική ανύψωση στην εξωτερική υφαλοκρηπίδα (Ανατολικό Τυρρηνικό Όριο, Ιταλία). Geo-Marine Letters 20/2, 101–108 (2000).