Dankon pro via vizito al Nature.com. La retumilversio, kiun vi uzas, havas limigitan subtenon por CSS. Por la plej bona sperto, ni rekomendas, ke vi uzu ĝisdatigitan retumilon (aŭ malŝaltu kongruecan reĝimon en Internet Explorer). Dume, por certigi daŭran subtenon, ni montros la retejon sen stiloj kaj JavaScript.
Ni raportas pruvojn de aktiva marfunda levado kaj gasemisioj plurajn kilometrojn for de la haveno de Napolo (Italio). Trusmakuloj, tumuloj kaj krateroj estas trajtoj de la marfundo. Ĉi tiuj formacioj reprezentas la suprojn de malprofundaj krustaj strukturoj, inkluzive de pagodoj, faŭltoj kaj faldoj, kiuj hodiaŭ influas la marfundon. Ili registris la leviĝon, premadon kaj liberigon de heliumo kaj karbondioksido en senkarbonigaj reakcioj de mantelaj fandaĵoj kaj krustaj rokoj. Ĉi tiuj gasoj verŝajne similas al tiuj, kiuj nutras la hidrotermajn sistemojn de Ischia, Campi Flegre kaj Soma-Vezezuvio, sugestante mantelan fonton miksitan kun krustaj fluidoj sub la Golfo de Napolo. Submara ekspansio kaj krevo kaŭzitaj de la gaslevo kaj premada procezo postulas superpremon de 2-3 MPa. Marfundaj leviĝoj, faŭltoj kaj gasemisioj estas manifestiĝoj de ne-vulkanaj renversiĝoj, kiuj povas anonci marfundajn erupciojn kaj/aŭ hidrotermajn eksplodojn.
Profundmaraj hidrotermaj (varma akvo kaj gaso) elfluoj estas ofta trajto de mezoceanaj dorsoj kaj konverĝaj plataj limoj (inkluzive de subakvaj partoj de insularkoj), dum malvarmaj elfluoj de gashidratoj (ĥlatratoj) ofte estas karakterizaj por kontinentbretoj kaj pasivaj limoj1, 2,3,4,5. La okazo de marfundaj hidrotermaj elfluoj en marbordaj regionoj implicas varmofontojn (magmaj rezervujoj) ene de la kontinenta krusto kaj/aŭ mantelo. Ĉi tiuj elfluoj povas antaŭi la supreniron de magmo tra la plej supraj tavoloj de la terkrusto kaj kulmini per la erupcio kaj enlokigo de vulkanaj submaraj montoj6. Tial, identigo de (a) morfologioj asociitaj kun aktiva marfunda deformado kaj (b) gasemisioj proksime al loĝataj marbordaj regionoj kiel la vulkana regiono de Napolo en Italio (~1 miliono da loĝantoj) estas kritika por taksi eblajn vulkanojn. Malprofunda erupcio. Plue, dum morfologiaj trajtoj asociitaj kun profundmaraj hidrotermaj aŭ hidratgasemisioj estas relative bone konataj pro siaj geologiaj kaj biologiaj ecoj, la esceptoj estas morfologiaj trajtoj asociitaj kun pli malprofundaj akvoj, krom tiuj okazantaj en lago En 12, ekzistas relative malmultaj registroj. Ĉi tie, ni prezentas novajn batimetriajn, sismajn, akvokolumnajn kaj geokemiajn datumojn por subakva, morfologie kaj strukture kompleksa regiono trafita de gasemisioj en la Golfo de Napolo (Suda Italio), proksimume 5 km de la haveno de Napolo. Ĉi tiuj datumoj estis kolektitaj dum la SAFE_2014 (aŭgusto 2014) plezurvojaĝo sur la R/V Urania. Ni priskribas kaj interpretas la marfundajn kaj subterajn strukturojn kie okazas gasemisioj, esploras la fontojn de eliraj fluidoj, identigas kaj karakterizas la mekanismojn kiuj reguligas gasaltiĝon kaj asociitan deformadon, kaj diskutas vulkanologiajn efikojn.
La Golfo de Napolo formas la plio-kvaternaran okcidentan randon, la nordokcidentan-sudorientan plilongigitan Kampanian tektonan depresion13,14,15. EW de Ischia (ĉ. 150-1302 p.K.), kratero Campi Flegre (ĉ. 300-1538) kaj Soma-Vezeuvio (de <360-1944). La aranĝo limigas la golfon norde (p.K.)15, dum la sudo limas la Sorrentan Duoninsulon (Fig. 1a). La Golfo de Napolo estas trafita de la dominaj nordorientaj-sudokcidentaj kaj sekundaraj nordokcidentaj-sudorientaj signifaj faŭltoj (Fig. 1)14,15. Ischia, Campi Flegrei kaj Somma-Vezeuvio estas karakterizitaj per hidrotermikaj manifestiĝoj, grunddeformado kaj malprofunda seismeco16,17,18 (ekz., la turbula evento ĉe Campi Flegrei en 1982-1984, kun levado de 1.8 m kaj miloj da tertremoj). Lastatempaj studoj19,20 sugestas, ke eble ekzistas ligo inter la dinamiko de Soma-Vezeuvio kaj tiu de Campi Flegre, eble asociitaj kun 'profundaj' unuopaj magmaj rezervujoj. Vulkana agado kaj marnivelaj osciloj en la lastaj 36 ka de Campi Flegrei kaj 18 ka de Somma Vezuvio kontrolis la sedimentan sistemon de la Golfo de Napolo. La malalta marnivelo ĉe la lasta glacieja maksimumo (18 ka) kaŭzis la regreson de la enmarborda sedimenta sistemo, kiu poste estis plenigita per transgresivaj eventoj dum la Malfrua Plejstoceno-Holoceno. Submaraj gasemisioj estis detektitaj ĉirkaŭ la insulo Ischia kaj apud la marbordo de Campi Flegre kaj proksime de Monto Soma-Vezeuvio (Fig. 1b).
(a) Morfologiaj kaj strukturaj aranĝoj de la kontinenta breto kaj la Golfo de Napolo 15, 23, 24, 48. Punktoj estas gravaj submarŝipaj erupciaj centroj; ruĝaj linioj reprezentas gravajn faŭltojn. (b) Batimetrio de la Golfo de Napolo kun detektitaj fluidaj ellastruoj (punktoj) kaj spuroj de sismaj linioj (nigraj linioj). La flavaj linioj estas la trajektorioj de sismaj linioj L1 kaj L2 raportitaj en Figuro 6. La limoj de la kupolsimilaj strukturoj de Banco della Montagna (BdM) estas markitaj per bluaj streketitaj linioj en (a,b). La flavaj kvadratoj markas la lokojn de la akustikaj akvokolumnaj profiloj, kaj la kadroj CTD-EMBlank, CTD-EM50 kaj ROV estas raportitaj en Figuro 5. La flava cirklo markas la lokon de la prova gasa elfluo, kaj ĝia konsisto estas montrita en Tabelo S1. Golden Software (http://www.goldensoftware.com/products/surfer) uzas grafikaĵojn generitajn de Surfer® 13.
Surbaze de datumoj akiritaj dum la SAFE_2014 (aŭgusto 2014) plezurvojaĝo (vidu Metodojn), nova Cifereca Terena Modelo (CTM) de la Golfo de Napolo kun 1-metra rezolucio estis konstruita. CTM montras, ke la marfundo sude de la Haveno de Napolo estas karakterizita per milde dekliva suden-fruntanta (deklivo ≤3°) surfaco interrompita de 5,0 × 5,3 km kupolforma strukturo, loke konata kiel Banco della Montagna (BdM). Fig. 1a,b). BdM disvolviĝas je profundo de ĉirkaŭ 100 ĝis 170 metroj, 15 ĝis 20 metrojn super la ĉirkaŭa marfundo. La BdM-kupolo montris tumul-similan morfologion pro 280 subcirklaj ĝis ovalaj tumuloj (Fig. 2a), 665 konusoj, kaj 30 kavoj (Fig. 3 kaj 4). La tumulo havas maksimuman altecon kaj cirkonferencon de 22 m kaj 1 800 m, respektive. La cirkleco [C = 4π(areo/perimetro²)] de la tumuloj malpliiĝis kun kreskanta perimetro (Fig. 2b). Aksaj proporcioj por tumuloj variis inter 1 kaj 6,5, kun tumuloj kun aksa proporcio >2 montrantaj preferatan N45°E + 15° direkton kaj pli disigitan sekundaran, pli disigitan N105°E ĝis N145°E direkton (Fig. 2c). Unuopaj aŭ vicigitaj konusoj ekzistas sur la ebeno BdM kaj sur la pinto de la tumulo (Fig. 3a,b). La konusaj aranĝoj sekvas la aranĝon de la tumuloj, sur kiuj ili situas. Variolmalspuroj ofte situas sur la ebena marfundo (Fig. 3c) kaj foje sur tumuloj. La spacaj densecoj de konusoj kaj variolmalspuroj montras, ke la superrega NE-SW-a vicigo difinas la nordorientajn kaj sudokcidentajn limojn de la BdM-kupolo (Fig. 4a,b); la malpli etendita NW-SE-itinero situas en la centra BdM-regiono.
(a) Cifereca terenmodelo (1 m ĉelgrandeco) de la kupolo de Banco della Montagna (BdM). (b) Perimetro kaj rondeco de BdM-tumuloj. (c) Aksa proporcio kaj angulo (orientiĝo) de la granda akso de la plej bone konvena elipso ĉirkaŭanta la tumulon. La norma eraro de la Cifereca Terenmodelo estas 0,004 m; la normaj eraroj de perimetro kaj rondeco estas 4,83 m kaj 0,01, respektive, kaj la normaj eraroj de aksa proporcio kaj angulo estas 0,04 kaj 3,34°, respektive.
Detaloj pri identigitaj konusoj, krateroj, tumuloj kaj fosaĵoj en la BdM-regiono eltiritaj el la DTM en Figuro 2.
(a) Vicigaj konusoj sur ebena marfundo; (b) konusoj kaj krateroj sur NW-SE-maldikaj montetoj; (c) cikatraĵoj sur malpeze klinita surfaco.
(a) Spaca distribuo de detektitaj krateroj, kavoj kaj aktivaj gasaj elĵetoj. (b) Spaca denseco de krateroj kaj kavoj raportitaj en (a) (nombro/0,2 km²).
Ni identigis 37 gasajn emisiojn en la regiono BdM el bildoj de ROV-akvokolonaj eĥosondiloj kaj rektaj observadoj de la marfundo akiritaj dum la SAFE_2014-plezurvojaĝo en aŭgusto 2014 (Figuroj 4 kaj 5). La akustikaj anomalioj de ĉi tiuj emisioj montras vertikale plilongigitajn formojn leviĝantajn de la marfundo, variante vertikale inter 12 kaj ĉirkaŭ 70 m (Fig. 5a). En iuj lokoj, akustikaj anomalioj formis preskaŭ kontinuan "trajnon". La observitaj vezikplumoj varias vaste: de kontinuaj, densaj vezikfluoj ĝis mallongdaŭraj fenomenoj (Aldona Filmo 1). ROV-inspektado permesas vidan konfirmon de la okazo de marfundaj fluidaj ellastruoj kaj elstarigas malgrandajn truojn sur la marfundo, foje ĉirkaŭitajn de ruĝaj ĝis oranĝaj sedimentoj (Fig. 5b). En iuj kazoj, ROV-kanaloj reaktivigas emisiojn. La ellastrua morfologio montras cirklan malfermaĵon ĉe la supro sen ekflamo en la akvokolono. La pH en la akvokolono ĝuste super la elflua punkto montris signifan falon, indikante pli acidajn kondiĉojn loke (Fig. 5c,d). Aparte, la pH super la BdM-gasa elfluo ĉe... Je profundo de 75 m malpliiĝis de 8,4 (je profundo de 70 m) ĝis 7,8 (je profundo de 75 m) (Fig. 5c), dum aliaj lokoj en la Golfo de Napolo havis pH-valorojn inter 0 kaj 160 m en la profundintervalo inter 8,3 kaj 8,5 (Fig. 5d). Signifaj ŝanĝoj en marakva temperaturo kaj saleco mankis ĉe du lokoj ene kaj ekster la BdM-areo de la Golfo de Napolo. Je profundo de 70 m, la temperaturo estas 15 °C kaj la saleco estas ĉirkaŭ 38 PSU (Fig. 5c,d). Mezuradoj de pH, temperaturo kaj saleco indikis: a) la partoprenon de acidaj fluidoj asociitaj kun la BdM-sengasprocezo kaj b) la foreston aŭ tre malrapidan eligon de termikaj fluidoj kaj sala akvo.
(a) Akira fenestro de la akustika akvokolumna profilo (eĥometro Simrad EK60). Vertikala verda bendo korespondanta al la gasflamlumo detektita ĉe la fluida elfluo EM50 (ĉirkaŭ 75 m sub la marnivelo) situanta en la BdM-regiono; la fundo kaj marfundaj plurflankaj signaloj ankaŭ estas montritaj (b) kolektitaj per teleregata veturilo en la BdM-regiono. La sola foto montras malgrandan krateron (nigra cirklo) ĉirkaŭitan de ruĝa ĝis oranĝa sedimento. (c,d) Multparametra sondilo CTD-datumoj prilaboritaj per la programaro SBED-Win32 (Seasave, versio 7.23.2). Padronoj de elektitaj parametroj (saleco, temperaturo, pH kaj oksigeno) de la akvokolono super la fluida elfluo EM50 (panelo c) kaj ekster la panelo de la Bdm-elflua areo (d).
Ni kolektis tri gasajn specimenojn el la studregiono inter la 22a kaj 28a de aŭgusto 2014. Ĉi tiuj specimenoj montris similajn konsistojn, dominitajn de CO2 (934-945 mmol/mol), sekvataj de koncernaj koncentriĝoj de N2 (37-43 mmol/mol), CH4 (16-24 mmol/mol) kaj H2S (0,10 mmol/mol) -0,44 mmol/mol), dum H2 kaj He estis malpli abundaj (<0,052 kaj <0,016 mmol/mol, respektive) (Fig. 1b; Tabelo S1, Aldona Filmo 2). Relative altaj koncentriĝoj de O2 kaj Ar ankaŭ estis mezuritaj (ĝis 3,2 kaj 0,18 mmol/mol, respektive). La sumo de la malpezaj hidrokarbonoj varias de 0,24 ĝis 0,30 mmol/mol kaj konsistas el C2-C4 alkanoj, aromataĵoj (ĉefe benzeno), propeno kaj sulfur-entenantaj kombinaĵoj (tiofeno). La La valoro de 40Ar/36Ar kongruas kun aero (295.5), kvankam la specimeno EM35 (BdM-kupolo) havas valoron de 304, montrante iometan eksceson de 40Ar. La proporcio δ15N estis pli alta ol por aero (ĝis +1.98% kompare kun aero), dum la valoroj de δ13C-CO2 variis de -0.93 ĝis 0.44% kompare kun V-PDB. La valoroj de R/Ra (post korektado por aerpoluado uzante la proporcion 4He/20Ne) estis inter 1.66 kaj 1.94, indikante la ĉeeston de granda frakcio de mantela He. Kombinante la heliuman izotopon kun CO2 kaj ĝia stabila izotopo 22, la fonto de la emisioj en BdM povas esti plue klarigita. En la CO2-mapo por CO2/3He kompare kun δ13C (Fig. 6), la gaskonsisto de BdM estas komparata kun tiu de la fumaroloj de Ischia, Campi Flegrei kaj Somma-Vesuvius. Figuro 6 ankaŭ raportas teoriajn miksoliniojn inter tri malsamaj karbonfontoj, kiuj povus esti implikitaj en BdM-gasproduktado: dissolvitaj mantelo-derivitaj fandaĵoj, organik-riĉaj sedimentoj kaj karbonatoj. La BdM-specimenoj falas sur la miksolinion montritan de la tri Kampaniaj vulkanoj, tio estas, miksado inter mantelaj gasoj (kiuj estas supozataj esti iomete riĉigitaj per karbondioksido relative al klasikaj MORB-oj por la celo de alĝustigo de la datumoj) kaj reakcioj kaŭzitaj de krusta senkarbonigo de la rezulta gasroko.
Hibridaj linioj inter la mantela konsisto kaj finaj membroj de kalkŝtono kaj organikaj sedimentoj estas raportitaj por komparo. La skatoloj reprezentas la fumarolajn areojn de Ischia, Campi Flegrei kaj Somma-Vesvius 59, 60, 61. La BdM-specimeno estas en la miksita tendenco de la Kampania vulkano. La finmembra gaso de la miksita linio estas de la mantela fonto, kiu estas la gaso produktita per la senkarboniga reakcio de karbonataj mineraloj.
Sismaj sekcioj L1 kaj L2 (Fig. 1b kaj 7) montras la transiron inter BdM kaj la distalaj stratigrafiaj sekvencoj de la vulkanaj regionoj Somma-Vezuvio (L1, Fig. 7a) kaj Flegreaj Kampoj (L2, Fig. 7b). BdM karakteriziĝas per la ĉeesto de du gravaj sismaj formacioj (MS kaj PS en Fig. 7). La supra (MS) montras subparalelajn reflektorojn de alta ĝis modera amplitudo kaj laterala kontinueco (Fig. 7b,c). Ĉi tiu tavolo inkluzivas marajn sedimentojn trenitajn de la sistemo de la Lasta Glacieja Maksimumo (LGM) kaj konsistas el sablo kaj argilo23. La subesta PS-tavolo (Fig. 7b-d) karakteriziĝas per kaosa ĝis travidebla fazo en formo de kolonoj aŭ sablohorloĝoj. La supro de la PS-sedimentoj formis marfundajn tumulojn (Fig. 7d). Ĉi tiuj diapiraj geometrioj montras la entrudiĝon de PS-travidebla materialo en la plej suprajn MS-deponejojn. Leviĝo respondecas pri la formado de faldoj kaj faŭltoj, kiuj influas la MS-tavolon. kaj superkuŝantaj nuntempaj sedimentoj de la BdM-marfundo (Fig. 7b-d). La MS-stratigrafia intervalo estas klare delaminita en la ENE-parto de la L1-sekcio, dum ĝi blankiĝas direkte al BdM pro la ĉeesto de gas-saturita tavolo (GSL) kovrita de iuj internaj niveloj de la MS-sekvenco (Fig. 7a). Gravitkernoj kolektitaj ĉe la pinto de la BdM respondanta al la travidebla sisma tavolo indikas, ke la plej supraj 40 cm konsistas el sablo deponita lastatempe ĝis la nuntempo; )24,25 kaj pumikfragmentoj de la eksplodema erupcio de Campi Flegrei de "Napola Flava Tufo" (14.8 ka)26. La travidebla fazo de la PS-tavolo ne povas esti klarigita nur per kaosaj miksaj procezoj, ĉar la kaosaj tavoloj asociitaj kun terglitoj, ŝlimfluoj kaj piroklastaj fluoj trovitaj ekster la BdM en la Golfo de Napolo estas akustike opakaj21,23,24. Ni konkludas, ke la observita BdM PS sisma facies same kiel la aspekto de la submara nudroka PS-tavolo (Fig. 7d) reflektas la leviĝon de tergaso.
(a) Unutraka sisma profilo L1 (navigacia spuro en Fig. 1b) montranta kolonecan (pagodan) spacan aranĝon. La pagodo konsistas el kaosaj deponaĵoj de pumiko kaj sablo. La gas-saturita tavolo, kiu ekzistas sub la pagodo, forigas la kontinuecon de la pli profundaj formacioj. (b) Unukanala sisma profilo L2 (navigacia spuro en Fig. 1b), elstarigante incizon kaj deformadon de marfundaj tumuloj, maraj (MS) kaj pumikaj sablaj deponaĵoj (PS). (c) La deformadaj detaloj en MS kaj PS estas raportitaj en (c,d). Supozante rapidon de 1580 m/s en la plej supra sedimento, 100 ms reprezentas ĉirkaŭ 80 m sur la vertikala skalo.
La morfologiaj kaj strukturaj karakterizaĵoj de BdM similas al aliaj submaraj hidrotermaj kaj gashidrataj kampoj tutmonde2,12,27,28,29,30,31,32,33,34 kaj ofte asociiĝas kun leviĝoj (volboj kaj tumuloj) kaj gasa elfluo (konusoj, fosaĵoj). BdM-vicigitaj konusoj kaj fosaĵoj kaj plilongigitaj tumuloj indikas strukture kontrolitan permeablon (Figuroj 2 kaj 3). La spaca aranĝo de tumuloj, fosaĵoj kaj aktivaj ellastruoj sugestas, ke ilia distribuo estas parte kontrolita de la NW-SE kaj NE-SW-frakturoj (Fig. 4b). Ĉi tiuj estas la preferataj direktoj de faŭltosistemoj, kiuj influas la vulkanajn areojn Campi Flegrei kaj Somma-Vesuvio kaj la Golfon de Napolo. Aparte, la strukturo de la unua kontrolas la lokon de la hidroterma elfluo el la kratero Campi Flegrei35. Ni tial konkludas, ke faŭltoj kaj frakturoj en la Golfo de Napolo reprezentas la preferatan vojon por gasmigrado al la surfaco, trajto komuna al aliaj strukture kontrolitaj hidrotermaj... sistemoj36,37. Rimarkinde, BdM-konusoj kaj kavoj ne ĉiam estis asociitaj kun tumuloj (Fig. 3a,c). Ĉi tio sugestas, ke ĉi tiuj tumuloj ne nepre reprezentas antaŭulojn al kavoformado, kiel aliaj aŭtoroj sugestis por gashidrataj zonoj32,33. Niaj konkludoj subtenas la hipotezon, ke interrompo de kupolfundaj sedimentoj ne ĉiam kondukas al la formado de kavoj.
La tri kolektitaj gasaj emisioj montras kemiajn signaturojn tipajn por hidrotermaj fluidoj, nome ĉefe CO2 kun signifaj koncentriĝoj de reduktantaj gasoj (H2S, CH4 kaj H2) kaj malpezaj hidrokarbidoj (precipe benzeno kaj propileno)38,39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 (Tabelo S1). La ĉeesto de atmosferaj gasoj (kiel ekzemple O2), kiuj ne estas atendataj ĉeesti en submaraj emisioj, povas ŝuldiĝi al poluado de aero dissolvita en marakvo, kiu kontaktas gasojn konservitajn en plastaj skatoloj uzataj por specimenado, ĉar ROV-oj estas eltiritaj de la oceanfundo al la maro por ribeli. Male, pozitivaj δ15N-valoroj kaj alta N2/Ar (ĝis 480) signife pli alta ol ASW (aer-saturita akvo) sugestas, ke plejparto de la N2 estas produktita el eksteratmosferaj fontoj, konforme al la superreganta hidroterma origino de ĉi tiuj gasoj. La hidroterma-vulkana origino de la BdM-gaso estas konfirmita per la enhavo de CO2 kaj He kaj iliaj izotopaj signaturoj. Karbono izotopoj (δ13C-CO2 de -0,93% ĝis +0,4%) kaj CO2/3He-valoroj (de 1,7 × 1010 ĝis 4,1 × 1010) sugestas, ke la BdM-specimenoj apartenas al miksita tendenco de fumaroloj ĉirkaŭ la finaj membroj de la mantelo de la Golfo de Napolo kaj senkarbonigo. La rilato inter la gasoj produktitaj de la reakcio (Figuro 6). Pli specife, la BdM-gasspecimenoj situas laŭlonge de la miksa tendenco ĉe proksimume la sama loko kiel la fluidoj de la apudaj vulkanoj Campi Flegrei kaj Somma-Veusivus. Ili estas pli krustaj ol la Ischia-fumaroloj, kiuj estas pli proksime al la fino de la mantelo. Somma-Vesuvio kaj Campi Flegrei havas pli altajn 3He/4He-valorojn (R/Ra inter 2,6 kaj 2,9) ol BdM (R/Ra inter 1,66 kaj 1,96; Tabelo S1). Ĉi tio sugestas, ke la aldono kaj akumuliĝo de radiogena He originis de la sama... magmofonto kiu nutris la vulkanojn Somma-Vesuvius kaj Campi Flegrei. La foresto de detekteblaj organikaj karbonaj frakcioj en BdM-emisioj sugestas, ke organikaj sedimentoj ne partoprenas en la BdM-sengasprocezo.
Surbaze de la supre raportitaj datumoj kaj rezultoj de eksperimentaj modeloj de kupolsimilaj strukturoj asociitaj kun submaraj gasriĉaj regionoj, profunda gaspremado povas esti respondeca pri la formado de kilometro-skalaj BdM-kupoloj. Por taksi la superpremon Pdef kondukantan al la BdM-volbo, ni aplikis maldikplatan mekanikan modelon33,34 supozante, el la kolektitaj morfologiaj kaj sismaj datumoj, ke la BdM-volbo estas subcirkla tavolo kun radiuso a pli granda ol deformita mola viskoza deponaĵo. La vertikala maksimuma delokiĝo w kaj dikeco h de la (Aldona Figuro S1). Pdef estas la diferenco inter totala premo kaj roka statika premo plus akvokolumna premo. Ĉe BdM, la radiuso estas ĉirkaŭ 2 500 m, w estas 20 m, kaj la h maksimumo taksita el la sisma profilo estas ĉirkaŭ 100 m. Ni kalkulas Pdef 46 Pdef = w 64 D/a4 el la rilato, kie D estas la fleksa rigideco; D estas donita per (E h3)/[12(1 – ν2)], kie E estas la modulo de Young de la deponaĵo, ν estas la proporcio de Poisson (~0.5)33. Ĉar la mekanikaj ecoj de BdM-sedimentoj ne povas esti mezuritaj, ni fiksas E = 140 kPa, kio estas akceptebla valoro por marbordaj sablaj sedimentoj 47 simila al BdM14,24. Ni ne konsideras la pli altajn E-valorojn raportitajn en la literaturo por ŝlimargilaj deponaĵoj (300 < E < 350,000 kPa)33,34 ĉar BDM-deponaĵoj konsistas ĉefe el sablo, ne el silto aŭ ŝlimargilo24. Ni ricevas Pdef = 0.3 Pa, kio kongruas kun taksoj de marfundaj leviĝaj procezoj en gashidrataj basenaj medioj, kie Pdef varias de 10⁻² ĝis 10³ Pa, kun pli malaltaj valoroj reprezentantaj malaltan w/a kaj/aŭ kio. En BdM, rigideca redukto pro loka gassaturiĝo de la sedimento kaj/aŭ la apero de Antaŭekzistantaj frakturoj ankaŭ povas kontribui al fiasko kaj sekva gasliberigo, permesante la formadon de la observitaj ventolaj strukturoj. La kolektitaj reflektitaj sismaj profiloj (Fig. 7) indikis, ke PS-sedimentoj estis levitaj de la GSL, puŝante supren la superkuŝantajn MS-marajn sedimentojn, rezultante en tumuloj, faldoj, faŭltoj kaj sedimentaj tranĉoj (Fig. 7b,c). Ĉi tio sugestas, ke la 14,8 ĝis 12 ka malnova pumiko entrudiĝis en la pli junan MS-tavolon per suprenira gastransporta procezo. La morfologiaj trajtoj de la BdM-strukturo videblas kiel rezulto de la superpremo kreita de la fluida elfluo produktita de la GSL. Ĉar aktiva elfluo videblas de la marfundo ĝis pli ol 170 m sub marnivelo48, ni supozas, ke la fluida superpremo ene de la GSL superas 1 700 kPa. Suprenira migrado de gasoj en la sedimentoj ankaŭ havis la efikon de frotado de materialo enhavita en la MS, klarigante la ĉeeston de kaosaj sedimentoj en gravitaj kernoj specimenitaj sur BdM25. Krome, la superpremo de la GSL kreas kompleksan fraktursistemon (plurlatera faŭlto en Fig. 7b). Kolektive, ĉi tiu morfologio, strukturo kaj stratigrafia setlejo, nomataj "pagodoj"49,50, estis origine atribuitaj al sekundaraj efikoj de malnovaj glaĉeraj formacioj, kaj nuntempe estas interpretataj kiel efikoj de altiĝanta gaso31,33 aŭ vaporitoj50. Ĉe la kontinenta rando de Kampanio, vaporiĝaj sedimentoj estas malabundaj, almenaŭ ene de la plej supraj 3 km de la krusto. Tial, la kreskomekanismo de BdM-pagodoj verŝajne estas kontrolata per gasaltiĝo en la sedimentoj. Ĉi tiun konkludon subtenas la travidebla sisma facies de la pagodo (Fig. 7), same kiel gravitaj kernaj datumoj kiel antaŭe raportite24, kie nuntempa sablo erupcias kun 'Pomici Principali'25 kaj 'Naples Yellow Tuff'26 Campi Flegrei. Krome, PS-deponaĵoj invadis kaj deformis la plej supran MS-tavolon (Fig. 7d). Ĉi tiu struktura aranĝo sugestas, ke la pagodo reprezentas altiĝantan strukturon kaj ne nur... gasdukto. Tiel, du ĉefaj procezoj regas la formadon de la pagodo: a) la denseco de la mola sedimento malpliiĝas kiam gaso eniras de sube; b) la gaso-sedimenta miksaĵo leviĝas, kio estas la observita faldado, faŭlto kaj frakturo kaŭzantaj MS-deponejojn (Figuro 7). Simila formada mekanismo estis proponita por pagodoj asociitaj kun gashidratoj en la Sud-Skotia Maro (Antarkto). BdM-pagodoj aperis en grupoj en montetaj areoj, kaj ilia vertikala amplekso averaĝis 70-100 m en dudirekta vojaĝtempo (TWTT) (Fig. 7a). Pro la ĉeesto de MS-ondetoj kaj konsiderante la stratigrafion de la BdM-gravita kerno, ni konkludas, ke la formadaĝo de la pagodaj strukturoj estas malpli ol ĉirkaŭ 14-12 ka. Krome, la kresko de ĉi tiuj strukturoj estas ankoraŭ aktiva (Fig. 7d), ĉar iuj pagodoj invadis kaj deformis la superkuŝantan nuntempan BdM-sablo (Fig. 7d).
La malsukceso de la pagodo transiri la nunan marfundon indikas, ke (a) gasaltiĝo kaj/aŭ loka ĉesigo de gaso-sedimenta miksado, kaj/aŭ (b) ebla laterala fluo de gaso-sedimenta miksaĵo ne permesas lokalizitan superpremprocezon. Laŭ la diapira teoriomodelo52, la laterala fluo montras negativan ekvilibron inter la liverorapideco de la koto-gasa miksaĵo de sube kaj la rapideco, je kiu la pagodo moviĝas supren. La redukto de la liverorapideco povas esti rilata al la pliiĝo de la denseco de la miksaĵo pro la malapero de la gasprovizo. La rezultoj resumitaj supre kaj la flosem-kontrolita leviĝo de la pagodo permesas al ni taksi la aerkolumnan altecon hg. La flosemeco estas donita per ΔP = hgg (ρw – ρg), kie g estas gravito (9.8 m/s2) kaj ρw kaj ρg estas la densecoj de akvo kaj gaso, respektive. ΔP estas la sumo de la antaŭe kalkulita Pdef kaj la litostata premo Plith de la sedimenta plato, t.e. ρsg h, kie ρs estas la sedimenta denseco. En ĉi tiu kazo, la valoro de hg bezonata por la dezirata flospovo estas donita per hg = (Pdef + Plith)/[g (ρw – ρg)]. En BdM, ni metas Pdef = 0.3 Pa kaj h = 100 m (vidu supre), ρw = 1,030 kg/m3, ρs = 2,500 kg/m3, ρg estas nekonsiderinda ĉar ρw ≫ρg. Ni ricevas hg = 245 m, valoro reprezentanta la profundon de la fundo de la GSL. ΔP estas 2.4 MPa, kio estas la superpremo bezonata por rompi la BdM-marfundon kaj formi ellastruojn.
La konsisto de la BdM-gaso kongruas kun mantelaj fontoj ŝanĝitaj per la aldono de fluidoj asociitaj kun senkarbonigaj reakcioj de krustaj rokoj (Fig. 6). Malglataj EW-alinigoj de BdM-kupoloj kaj aktivaj vulkanoj kiel Ischia, Campi Flegre kaj Soma-Vesuvio, kune kun la konsisto de la elsenditaj gasoj, sugestas, ke gasoj elsenditaj de la mantelo sub la tuta Napola vulkana regiono estas miksitaj. Pli kaj pli da krustaj fluidoj moviĝas de okcidento (Ischia) al oriento (Somma-Vesuvio) (Fig. 1b kaj 6).
Ni konkludis, ke en la Golfo de Napolo, kelkajn kilometrojn de la haveno de Napolo, ekzistas 25 km2 larĝa kupolforma strukturo, kiu estas trafita de aktiva sengasiga procezo kaj kaŭzita de la lokigo de pagodoj kaj tumuloj. Nuntempe, BdM-signaturoj sugestas, ke ne-magma turbuleco53 povus dati embrian vulkanismon, t.e., la fruan eligon de magmo kaj/aŭ termikaj fluidoj. Monitoradaj agadoj devus esti efektivigitaj por analizi la evoluon de fenomenoj kaj por detekti geokemiajn kaj geofizikajn signalojn indikantajn eblajn magmajn perturbojn.
Akustikaj akvokolumnaj profiloj (2D) estis akiritaj dum la SAFE_2014 (aŭgusto 2014) plezurvojaĝo sur la R/V Urania (CNR) fare de la Nacia Esplorkonsilia Instituto pri Marborda Mara Medio (IAMC). Akustika specimenigo estis farita per scienca trab-dividanta eĥosondilo Simrad EK60 funkcianta je 38 kHz. Akustikaj datumoj estis registritaj je averaĝa rapideco de ĉirkaŭ 4 km. La kolektitaj eĥosondilaj bildoj estis uzitaj por identigi fluidajn elfluojn kaj precize difini ilian lokon en la kolekta areo (inter 74 kaj 180 m sub marnivelo). Mezuri fizikajn kaj kemiajn parametrojn en la akvokolono uzante multparametrajn sondilojn (konduktiveco, temperaturo kaj profundo, CTD). Datumoj estis kolektitaj uzante CTD 911-sondilon (SeaBird, Electronics Inc.) kaj prilaboritaj uzante SBED-Win32-programaron (Seasave, versio 7.23.2). Vida inspekto de la marfundo estis farita uzante "Pollux III" (GEItaliana) ROV-aparaton (malproksime funkciigatan veturilon) kun du... (malalta- kaj altdifinaj) fotiloj.
Plurtraba datenakiro estis farita per 100 KHz Simrad EM710 plurtraba sonara sistemo (Kongsberg). La sistemo estas ligita al diferenciala tutmonda loktrova sistemo por certigi submetrikajn erarojn en radiopoziciigado. La akustika pulso havas frekvencon de 100 KHz, ekpulson de 150° gradoj kaj tutan malfermon de 400 radioj. Mezuru kaj apliku sonrapidecajn profilojn en reala tempo dum akiro. Datumoj estis prilaboritaj per la programaro PDS2000 (Reson-Thales) laŭ la normo de la Internacia Hidrografia Organizo (https://www.iho.int/iho_pubs/standard/S-44_5E.pdf) por navigado kaj tajdokorekto. Bruoredukto pro hazardaj instrumentpikoj kaj malbonkvalita radioekskludo estis farita per bendredaktaj kaj malpikaj iloj. Kontinua sonrapideca detekto estas farita per kilstacio situanta proksime al la plurtraba transduktilo kaj akiras kaj aplikas realtempajn sonrapidecajn profilojn en la akvokolono ĉiujn 6-8 horojn por provizi realtempan sonrapidecon por ĝusta radiostirado. La tuta datumbazo... konsistas el proksimume 440 km2 (0-1200 m profundo). La datumoj estis uzitaj por provizi alt-rezolucian ciferecan terenmodelon (DTM) karakterizitan per 1 m kradĉelgrandeco. La fina DTM (Fig. 1a) estis farita kun terendatumoj (>0 m super marnivelo) akiritaj je la 20 m kradĉelgrandeco fare de la Itala Geo-Armea Instituto.
55-kilometra alt-rezolucia unu-kanala sisma datenprofilo, kolektita dum sekuraj oceanaj plezurkrozadoj en 2007 kaj 2014, kovris areon de proksimume 113 kvadrataj kilometroj, ambaŭ sur la R/V Urania. Marisk-profiloj (ekz., L1 sisma profilo, Fig. 1b) estis akiritaj per la IKB-Seistec-bumersistemo. La akira unuo konsistas el 2,5-metra katamarano, en kiu la fonto kaj ricevilo estas metitaj. La fonta signaturo konsistas el ununura pozitiva pinto, kiu estas karakterizita en la frekvenca gamo 1-10 kHz kaj permesas solvi reflektorojn apartigitajn je 25 cm. Sekuraj sismaj profiloj estis akiritaj per 1,4 Kj-mult-pinta Geospark-sisma fonto interfacita kun Geotrace-programaro (Geo Marine Survey System). La sistemo konsistas el katamarano enhavanta 1-6,02 KHz-fonton, kiu penetras ĝis 400 milisekundojn en molan sedimenton sub la marfundo, kun teoria vertikala rezolucio de 30 cm. Kaj Safe kaj Marsik-aparatoj estis akiritaj je... rapideco de 0.33 pafoj/sek kun ŝipa rapido <3 Kn. Datumoj estis prilaboritaj kaj prezentitaj per la programaro Geosuite Allworks kun la sekva laborfluo: dilatiĝa korekto, akvokolona silentigo, 2-6 KHz-benda IIR-filtrado, kaj AGC.
La gaso el la subakva fumarolo estis kolektita sur la marfundo uzante plastan skatolon ekipitan per kaŭĉuka diafragmo sur ĝia supra flanko, metitan renverse de la ROV super la ellastruo. Post kiam la aervezikoj enirantaj la skatolon tute anstataŭigis la marakvon, la ROV revenas al profundo de 1 m, kaj la plonĝisto transdonas la kolektitan gason tra kaŭĉuka septo en du antaŭvakuitajn 60 mL vitrajn flakonojn ekipitajn per Teflonaj ŝtopkranoj, en kiuj unu estis plenigita per 20 mL da 5N NaOH-solvaĵo (Gegenbach-tipa flakono). La ĉefaj acidgasaj specioj (CO2 kaj H2S) estas solvitaj en la alkala solvaĵo, dum la malalt-solveblecaj gasaj specioj (N2, Ar+O2, CO, H2, He, Ar, CH4 kaj malpezaj hidrokarbidoj) estas stokitaj en la kapspaco de la prova botelo. Neorganikaj malalt-solveblecaj gasoj estis analizitaj per gasa kromatografio (GC) uzante Shimadzu 15A ekipitan per 10 m longa 5A molekula kribrila kolono kaj varmokondukteca detektilo (TCD) 54. Argono kaj O2 estis analizitaj uzante Thermo-ekranon. Fokusa gaskromatografo ekipita per 30 m longa kapilara molekula kribrila kolono kaj TCD. Metano kaj malpezaj hidrokarbonoj estis analizitaj per gaskromatografo Shimadzu 14A ekipita per 10 m longa rustorezista ŝtala kolono pakita per Chromosorb PAW 80/100 maŝo, kovrita per 23% SP 1700 kaj flama joniga detektilo (FID). La likva fazo estis uzata por la analizo de 1) CO2, kiel titrita per 0.5 N HCl-solvaĵo (Metrohm Basic Titrino) kaj 2) H2S, kiel, post oksidado kun 5 mL H2O2 (33%), per jona kromatografio (IC) (IC) (Wantong 761). La analiza eraro de titrado, GC kaj IC-analizo estas malpli ol 5%. Post normaj ekstraktado- kaj purigproceduroj por gasmiksaĵoj, 13C/12C CO2 (esprimita kiel δ13C-CO2% kaj V-PDB) estis analizita uzante Finningan Delta S-maso-detektilon. spektrometro55,56. La normoj uzitaj por taksi la eksteran precizecon estis marmoro de Carrara kaj San Vincenzo (interna), NBS18 kaj NBS19 (internacia), dum analiza eraro kaj reproduktebleco estis ±0,05% kaj ±0,1%, respektive.
La valoroj de δ15N (esprimitaj kiel % kontraŭ Aero) kaj 40Ar/36Ar estis determinitaj per gasa kromatografo (GC) Agilent 6890 N kunligita al kontinuflua masspektrometro Finnigan Delta plusXP. La analiza eraro estas: δ15N±0.1%, 36Ar<1%, 40Ar<3%. La izotopa proporcio de He (esprimita kiel R/Ra, kie R estas 3He/4He mezurita en la specimeno kaj Ra estas la sama proporcio en la atmosfero: 1.39 × 10−6)57 estis determinita ĉe la laboratorio de INGV-Palermo (Italio). 3He, 4He kaj 20Ne estis determinitaj per duoblakolektora masspektrometro (Helix SFT-GVI)58 post apartigo de He kaj Ne. Analiza eraro ≤ 0.3%. Tipaj malplenoj por He kaj Ne estas <10-14 kaj <10-16 mol, respektive.
Kiel citi ĉi tiun artikolon: Passaro, S. et al. Marfunda leviĝo pelita de degasiga procezo rivelas burĝonantan vulkanan agadon laŭlonge de la marbordo.science.Rep. 6, 22448; doi: 10.1038/srep22448 (2016).
Aharon, P. La geologio kaj biologio de modernaj kaj antikvaj marfundaj hidrokarbidoj elfluas kaj elfluas: enkonduko. Geografia Oceano Wright. 14, 69–73 (1994).
Paull, CK & Dillon, WP La tutmonda ĉeesto de gashidratoj. En Kvenvolden, KA & Lorenson, TD (red.) 3–18 (Tergashidratoj: Okazo, distribuo kaj detekto. Amerika Geofizika Unio Geofizika Monografio 124, 2001).
Fisher, AT Geofizikaj limigoj sur hidrotermika cirkulado. En: Halbach, PE, Tunnicliffe, V. & Hein, JR (red.) 29–52 (Raporto de la Durham-Laborrenkontiĝo, Energio kaj Masa Translokigo en Maraj Hidrotermikaj Sistemoj, Durham University Press, Berlino (2003)).
Coumou, D., Driesner, T. & Heinrich, C. Strukturo kaj dinamiko de hidrotermikaj sistemoj de la mezoceana dorso. Scienco 321, 1825–1828 (2008).
Boswell, R. & Collett, TS Aktualaj vidpunktoj pri gashidrataj resursoj.energio.kaj medio.scienco.4, 1206–1215 (2011).
Evans, RJ, Davies, RJ & Stewart, SA Interna strukturo kaj erupcia historio de kilometro-skala ŝlimvulkansistemo en la Suda Kaspia Maro. Basena Rezervujo 19, 153–163 (2007).
Leon, R. et al. Marfundaj trajtoj asociitaj kun elfluado de hidrokarbidoj el profundakvaj karbonataj ŝlimtumuloj en la Golfo de Kadizo: de ŝlimfluo ĝis karbonataj sedimentoj. Geography March. Wright. 27, 237–247 (2007).
Moss, JL & Cartwright, J. 3D sisma reprezentado de kilometro-skalaj fluidaj elfluaj duktoj enmare de Namibio. Basena Rezervujo 22, 481–501 (2010).
Andresen, KJ Fluidfluokarakterizaĵoj en nafto- kaj gasduktosistemoj: Kion ili diras al ni pri basena evoluo? Marto Geologio. 332, 89–108 (2012).
Ho, S., Cartwright, JA & Imbert, P. Vertikala evoluo de la neogena kvaternara fluida senflua strukturo rilate al gasfluoj en la Malsupra Konga Baseno, enmare de Angolo. Marta Geologio. 332–334, 40–55 (2012).
Johnson, SY et al. Hidrotermika kaj tektona agado en norda Yellowstone-lago, Vajomingo. geologio. Socialista Partio. Jes. virbovo. 115, 954–971 (2003).
Patacca, E., Sartori, R. & Scandone, P. La Tirena Baseno kaj la Apenina Arko: Kinematikaj Rilatoj Ekde la Malfrua Totoniano. Mem Soc Geol Ital 45, 425–451 (1990).
Milia et al. Tektona kaj krusta strukturo ĉe la kontinenta limo de Kampanio: rilato al vulkana aktiveco. mineralo. benzino. 79, 33–47 (2003)
Piochi, M., Bruno PP & De Astis G. La relativa rolo de riftotektoniko kaj magmataj leviĝaj procezoj: inferenco el geofizikaj, strukturaj kaj geokemiaj datumoj en la vulkana regiono de Napolo (suda Italio). Gcubed, 6(7), 1-25 (2005).
Dvorak, JJ & Mastrolorenzo, G. Mekanismoj de lastatempa vertikala krusta movado en la kratero Campi Flegrei en suda Italio. geologio. Socialista Partio. Jes. Specifo. 263, pp. 1-47 (1991).
Orsi, G. et al. Mallongdaŭra grunddeformado kaj seismeco en la nestita kratero Campi Flegrei (Italio): ekzemplo de aktiva amasreakiro en dense loĝata areo. J. Volcano.geothermal.reservoir.91, 415–451 (1999)
Cusano, P., Petrosino, S., kaj Saccorotti, G. Hidrotermaj originoj de daŭra longdaŭra 4D-agado en la vulkana komplekso Campi Flegrei en Italio. J. Volcano.geothermal.reservoir.177, 1035–1044 (2008).
Pappalardo, L. kaj Mastrolorenzo, G. Rapida diferenciĝo en sojlo-similaj magmaj rezervujoj: kazesploro el la kratero Campi Flegrei.science.Rep. 2, 10.1038/srep00712 (2012).
Walter, TR et al. InSAR-temposerioj, korelacia analizo, kaj tempo-korelacia modelado rivelas eblan kupladon de Campi Flegrei kaj Vezuvio. J. Volcano.geothermal.reservoir.280, 104–110 (2014).
Milia, A. & Torrente, M. Struktura kaj stratigrafia strukturo de la unua duono de la Tirena grabeno (Golfo de Napolo, Italio). Constructive Physics 315, 297–314.
Sano, Y. & Marty, B. Fontoj de karbono en vulkancindra gaso de Island Arcs. Chemical Geology. 119, 265–274 (1995).
Milia, A. Stratigrafio de la kanjono Dohrn: Respondoj al marnivela malaltiĝo kaj tektona levado sur la ekstera kontinenta breto (orienta tirena marĝeno, Italio). Geo-Marine Letters 20/2, 101–108 (2000).