Mèsi paske ou te vizite Nature.com. Vèsyon navigatè w ap itilize a pa gen sipò limite pou CSS. Pou pi bon eksperyans lan, nou rekòmande pou w itilize yon navigatè ki ajou (oswa dezaktive mòd konpatibilite nan Internet Explorer). Antretan, pou asire sipò kontinyèl, nou pral montre sit la san estil ak JavaScript.
Nou rapòte prèv soulèvman aktif fon lanmè ak emisyon gaz plizyè kilomèt nan lanmè soti nan pò Naples (Itali). Mak twou, ti mòn ak kratè se karakteristik fon lanmè a. Fòmasyon sa yo reprezante tèt estrikti kwout lanmè pa fon, tankou pagod, fay ak pli ki afekte fon lanmè a jodi a. Yo anrejistre ogmantasyon, presyon ak liberasyon elyòm ak diyoksid kabòn nan reyaksyon dekarbonizasyon fonn manto ak wòch kwout tè. Gaz sa yo gen anpil chans sanble ak sa yo ki nouri sistèm idrotèmal Ischia, Campi Flegre ak Soma-Vesuvius, ki sijere yon sous manto melanje ak likid kwout tè anba Gòlf Naples la. Ekspansyon ak kraze soumaren ki koze pa pwosesis leve gaz ak presyon an mande yon surpresyon 2-3 MPa. Soulèvman, fay ak emisyon gaz fon lanmè yo se manifestasyon soulèvman ki pa vòlkanik ki ka anonse eripsyon fon lanmè ak/oswa eksplozyon idrotèmal.
Egzeyat idrotèmal (dlo cho ak gaz) ki soti nan fon lanmè yo se yon karakteristik komen nan dòsal oseyanik yo ak maj plak konvèjan yo (ki gen ladan pati ki anba dlo nan ak zile yo), alòske egzeyat frèt idrat gaz (klatrat) yo souvan karakteristik platfòm kontinantal yo ak maj pasif yo1, 2,3,4,5. Aparisyon egzeyat idrotèmal fon lanmè nan zòn kotyè yo enplike sous chalè (rezèvwa magma) nan kwout kontinantal la ak/oswa manto a. Egzeyat sa yo ka vin anvan monte magma a nan kouch ki pi wo nan kwout Latè a epi abouti nan eripsyon ak plasman mòn soumarin vòlkanik yo6. Se poutèt sa, idantifikasyon (a) mòfoloji ki asosye ak defòmasyon aktif fon lanmè a ak (b) emisyon gaz toupre zòn kotyè peple tankou rejyon vòlkanik Naples nan peyi Itali (~1 milyon abitan) enpòtan pou evalye posib vòlkan yo. Eripsyon fon. Anplis de sa, pandan ke karakteristik mòfolojik ki asosye ak emisyon idrotèmal oswa gaz idrat nan fon lanmè yo relativman byen koni akòz pwopriyete jeolojik ak byolojik yo, eksepsyon yo se karakteristik mòfolojik ki asosye ak dlo ki pi fon, eksepte sa yo ki rive nan In Lake 12, gen relativman kèk dosye. La a, nou prezante nouvo done batimetrik, sismik, kolòn dlo, ak jeochimik pou yon rejyon anba dlo, mòfolojikman ak estriktirèlman konplèks ki afekte pa emisyon gaz nan Gòlf Naples (Sid Itali), apeprè 5 km soti nan pò Naples. Done sa yo te kolekte pandan kwazyè SAFE_2014 (Out 2014) abò R/V Urania a. Nou dekri ak entèprete estrikti fon lanmè ak souteren kote emisyon gaz yo fèt, envestige sous likid vantilasyon yo, idantifye ak karakterize mekanis ki kontwole ogmantasyon gaz ak defòmasyon ki asosye avèk yo, epi diskite sou enpak volkanoloji.
Gòlf Naples la fòme maj lwès Plio-Quaternary a, depresyon tektonik Campania ki long NW-SE a13,14,15.EW Ischia (anviwon 150-1302 AD), kratè Campi Flegre (anviwon 300-1538) ak Soma-Vesuvius (soti <360-1944) Aranjman an limite bè a nan nò AD)15, pandan ke sid la fwontyè Penensil Sorrento a (Fig. 1a). Gòlf Naples la afekte pa fay enpòtan NE-SW ak segondè NW-SE yo (Fig. 1)14,15. Ischia, Campi Flegrei ak Somma-Vesuvius yo karakterize pa manifestasyon idrotèmal, defòmasyon tè, ak sismisité sifasyal16,17,18 (pa egzanp, evènman ajite nan Campi Flegrei an 1982-1984, ak yon soulèvman 1.8 m ak plizyè milye tranblemanntè). Etid resan19,20 sijere ke ka gen yon lyen ant dinamik Soma-Vesuvius ak dinamik Campi Flegre, petèt asosye avèk rezèvwa magma 'pwofon' sèl. Aktivite vòlkanik ak osilasyon nivo lanmè nan 36 dènye ka Campi Flegrei ak 18 ka Somma Vesuvius te kontwole sistèm sedimantè Gòlf Naples la. Nivo lanmè ki ba nan dènye maksimòm glasyè a (18 ka) te mennen nan regresyon sistèm sedimantè ki pa fon lanmè a, ki te ranpli apre sa pa evènman transgresif pandan Fen Pleistosèn-Olosèn nan. Yo te detekte emisyon gaz soumaren alantou zile Ischia ak nan kòt Campi Flegre ak toupre Mòn Soma-Vesuvius (Fig. 1b).
(a) Aranjman mòfolojik ak estriktirèl platfòm kontinantal la ak Gòlf Naples 15, 23, 24, 48. Pwen yo reprezante gwo sant eripsyon soumaren yo; liy wouj yo reprezante gwo fay yo. (b) Batimetri Bè Naples ak detekte vantilasyon likid (pwen) ak tras liy sismik (liy nwa). Liy jòn yo se trajektwa liy sismik L1 ak L2 yo rapòte nan Figi 6. Limit estrikti ki sanble ak dòm Banco della Montagna (BdM) yo make ak liy ble tire nan (a,b). Kare jòn yo make kote pwofil kolòn dlo akoustik yo ye, epi ankadreman CTD-EMBlank, CTD-EM50 ak ROV yo rapòte nan Figi 5. Sèk jòn nan make kote egzeyat gaz echantiyon an ye a, epi konpozisyon li montre nan Tablo S1. Golden Software (http://www.goldensoftware.com/products/surfer) itilize grafik ki pwodui pa Surfer® 13.
Baze sou done yo te jwenn pandan kwazyè SAFE_2014 la (Out 2014) (gade Metòd yo), yo te konstwi yon nouvo Modèl Tèren Dijital (MDT) pou Gòlf Naples la ak yon rezolisyon 1 m. MDT la montre ke fon lanmè a nan sid Pò Naples la karakterize pa yon sifas ki fè yon ti pant ki fè fas a sid (pant ≤3°) ki entèwonpe pa yon estrikti ki sanble ak yon dòm 5.0 × 5.3 km, ke yo rele lokalman Banco della Montagna (BdM).Fig. 1a,b).BdM devlope nan yon pwofondè apeprè 100 a 170 mèt, 15 a 20 mèt anlè fon lanmè ki antoure l la. Dòm BdM nan te montre yon mòfoloji ki sanble ak yon ti mòn akòz 280 ti mòn subsikilè rive oval (Fig. 2a), 665 kòn, ak 30 twou (Fig. 3 ak 4). Ti mòn nan gen yon wotè maksimòm ak yon sikonferans 22 m ak 1,800 m, respektivman. Sikilarite [C = 4π(zòn/perimèt2)] ti mòn yo te diminye lè perimèt la te ogmante (Fig. 2b). Rapò aksyal pou ti mòn yo te varye ant 1 ak 6.5, ak ti mòn ki gen yon rapò aksyal >2 ki montre yon oryantasyon N45°E + 15° pi pito ak yon oryantasyon segondè ki pi dispèse, ki pi dispèse soti nan N105°E rive nan N145°E (Fig. 2c). Gen kòn endividyèl oubyen kòn aliyen sou plan BdM lan ak sou tèt ti mòn nan (Fig. 3a,b). Aranjman konik yo swiv aranjman ti mòn kote yo ye a. Mak twou yo souvan sitiye sou fon lanmè plat la (Fig. 3c) epi pafwa sou ti mòn yo. Dansite espasyal kòn yo ak mak twou yo demontre ke aliyman prensipal NE-SW la delimite limit nòdès ak sidwès dòm BdM lan (Fig. 4a,b); wout NW-SE ki mwens pwolonje a sitiye nan rejyon santral BdM lan.
(a) Modèl tèren dijital (gwosè selil 1 m) nan dòm Banco della Montagna (BdM). (b) Perimèt ak awondi ti mòn BdM yo. (c) Rapò aksyal ak ang (oryantasyon) aks prensipal elips ki pi byen anfòm nan ki antoure ti mòn nan. Erè estanda modèl tèren dijital la se 0.004 m; erè estanda perimèt ak awondi yo se 4.83 m ak 0.01, respektivman, epi erè estanda rapò aksyal ak ang yo se 0.04 ak 3.34°, respektivman.
Detay sou kòn, kratè, ti mòn ak twou yo idantifye nan rejyon BdM a, yo ekstrè nan DTM nan Figi 2.
(a) Kòn aliyman sou yon fon lanmè plat; (b) kòn ak kratè sou ti mòn mens NW-SE; (c) mak twou sou yon sifas ki yon ti jan bese.
(a) Distribisyon espasyal kratè, twou, ak egzeyat gaz aktif detekte yo. (b) Dansite espasyal kratè ak twou rapòte nan (a) (kantite/0.2 km2).
Nou te idantifye 37 emisyon gaz nan rejyon BdM apati imaj ekosondè kolòn dlo ROV yo ak obsèvasyon dirèk fon lanmè a te pran pandan kwazyè SAFE_2014 la nan mwa Out 2014 (Figi 4 ak 5). Anomali akoustik emisyon sa yo montre fòm vètikalman long k ap monte soti nan fon lanmè a, ki varye vètikalman ant 12 ak anviwon 70 m (Fig. 5a). Nan kèk kote, anomali akoustik yo te fòme yon "tren" prèske kontinyèl. Panay bul yo obsève yo varye anpil: soti nan koule bul kontinyèl ak dans rive nan fenomèn ki dire kout (Fim Siplemantè 1). Enspeksyon ROV pèmèt verifikasyon vizyèl sou prezans vantilasyon likid fon lanmè a epi li mete aksan sou ti mak sou fon lanmè a, pafwa antoure pa sediman wouj rive zoranj (Fig. 5b). Nan kèk ka, chanèl ROV yo reaktive emisyon yo. Mòfoloji vantilasyon an montre yon ouvèti sikilè anlè san okenn ekla nan kolòn dlo a. pH nan kolòn dlo a jis anlè pwen egzeyat la te montre yon gout siyifikatif, ki endike kondisyon ki pi asid lokalman (Fig. 5c,d). An patikilye, pH ki pi wo pase egzeyat gaz BdM nan Pwofondè 75 m nan te diminye soti nan 8.4 (nan pwofondè 70 m) pou rive nan 7.8 (nan pwofondè 75 m) (Fig. 5c), alòske lòt sit nan Gòlf Naples yo te gen valè pH ant 0 ak 160 m nan entèval pwofondè ant 8.3 ak 8.5 (Fig. 5d). Chanjman siyifikatif nan tanperati dlo lanmè ak salinite te manke nan de sit andedan ak deyò zòn BdM nan Gòlf Naples la. Nan yon pwofondè 70 m, tanperati a se 15 °C epi salinite a se anviwon 38 PSU (Fig. 5c,d). Mezi pH, tanperati, ak salinite yo te endike: a) patisipasyon likid asid ki asosye ak pwosesis degazaj BdM a ak b) absans oswa egzeyat trè dousman likid tèmik ak sèl.
(a) Fenèt akizisyon pwofil kolòn dlo akoustik la (ekomèt Simrad EK60). Bann vèt vètikal ki koresponn ak ekla gaz detekte sou egzeyat likid EM50 la (anviwon 75 m anba nivo lanmè a) ki sitiye nan rejyon BdM a; siyal miltiplex anba lanmè a ak fon lanmè a yo montre tou (b) kolekte ak yon machin kontwole adistans nan rejyon BdM a. Foto a montre yon ti kratè (sèk nwa) ki antoure pa sediman wouj rive zoranj. (c,d) Done CTD sond miltiparamèt trete lè l sèvi avèk lojisyèl SBED-Win32 (Seasave, vèsyon 7.23.2). Modèl paramèt yo chwazi (salinite, tanperati, pH ak oksijèn) nan kolòn dlo a anwo egzeyat likid EM50 la (panèl c) ak deyò panèl zòn egzeyat Bdm nan (d).
Nou te kolekte twa echantiyon gaz nan zòn etid la ant 22 ak 28 Out 2014. Echantiyon sa yo te montre konpozisyon ki sanble, domine pa CO2 (934-945 mmol/mol), ki te swiv pa konsantrasyon enpòtan N2 (37-43 mmol/mol), CH4 (16-24 mmol/mol) ak H2S (0.10 mmol/mol) -0.44 mmol/mol), pandan ke H2 ak He te mwens abondan (<0.052 ak <0.016 mmol/mol, respektivman) (Fig. 1b; Tablo S1, Fim Siplemantè 2). Konsantrasyon relativman wo nan O2 ak Ar te mezire tou (jiska 3.2 ak 0.18 mmol/mol, respektivman). Sòm idrokarbur lejè yo varye ant 0.24 ak 0.30 mmol/mol epi li konsiste de alkan C2-C4, aromatik (sitou benzèn), propèn ak konpoze ki gen souf (tyofèn). Valè 40Ar/36Ar a konsistan avèk lè a (295.5), byenke echantiyon EM35 (dòm BdM) gen yon valè 304, ki montre yon ti depase 40Ar. Rapò δ15N lan te pi wo pase pou lè a (jiska +1.98% vs. Lè), pandan ke valè δ13C-CO2 yo te varye ant -0.93 ak 0.44% vs. V-PDB. Valè R/Ra (apre koreksyon pou polisyon lè a lè l sèvi avèk rapò 4He/20Ne a) te ant 1.66 ak 1.94, ki endike prezans yon gwo fraksyon He nan manto a. Lè yo konbine izotòp elyòm lan ak CO2 ak izotòp estab li 22, sous emisyon yo nan BdM ka pi klarifye. Nan kat CO2 pou CO2/3He kont δ13C (Fig. 6), konpozisyon gaz BdM lan konpare ak sa ki nan fumaròl Ischia, Campi Flegrei ak Somma-Vesuvius yo. Figi Figi 6 la rapòte tou liy melanj teyorik ant twa sous kabòn diferan ki ka enplike nan pwodiksyon gaz BdM: fonn ki sòti nan manto a, sediman ki rich an òganik, ak kabonat. Echantiyon BdM yo tonbe sou liy melanj ki dekri pa twa vòlkan Campani yo, sa vle di, melanj ant gaz manto (ke yo sipoze yon ti kras rich an diyoksid kabòn parapò ak MORB klasik yo pou rezon ajisteman done yo) ak reyaksyon ki koze pa dekarbonizasyon kwout la. Wòch gaz ki kapab lakòz la.
Liy ibrid ant konpozisyon manto a ak manm final kalkè ak sediman òganik yo rapòte pou konparezon. Bwat yo reprezante zòn fumaròl Ischia, Campi Flegrei ak Somma-Vesvius 59, 60, 61. Echantiyon BdM a nan tandans melanje vòlkan Campania a. Gaz final liy melanje a soti nan sous manto a, ki se gaz ki pwodui pa reyaksyon dekarburizasyon mineral kabonat yo.
Seksyon sismik L1 ak L2 (Fig. 1b ak 7) montre tranzisyon ant BdM ak sekans stratigrafik distal rejyon vòlkanik Somma-Vesuvius (L1, Fig. 7a) ak Campi Flegrei (L2, Fig. 7b). BdM karakterize pa prezans de gwo fòmasyon sismik (MS ak PS nan Fig. 7). Kouch anwo a (MS) montre reflektè subparalèl ki gen anplitid wo rive modere ak kontinwite lateral (Fig. 7b,c). Kouch sa a gen ladan sediman maren ki te trennen pa sistèm Dènye Maksimòm Glasyal (LGM) la epi li konsiste de sab ak ajil23. Kouch PS ki anba a (Fig. 7b-d) karakterize pa yon faz kaotik rive transparan nan fòm kolòn oswa sabliyè. Tèt sediman PS yo te fòme ti mòn fon lanmè (Fig. 7d). Jeyometri sa yo ki sanble ak dyapir demontre entrizyon materyèl transparan PS nan depo MS ki pi anlè yo. Soulèvman responsab fòmasyon pli ak fay ki afekte kouch MS la. ak sediman aktyèl ki anlè fon lanmè BdM a (Fig. 7b-d). Entèval stratigrafik MS la klèman delamine nan pòsyon ENE seksyon L1 la, pandan ke li vin blan nan direksyon BdM akòz prezans yon kouch satire ak gaz (GSL) ki kouvri pa kèk nivo entèn nan sekans MS la (Fig. 7a). Nwayo gravite yo kolekte nan tèt BdM ki koresponn ak kouch sismik transparan an endike ke 40 cm ki pi wo yo konsiste de sab ki te depoze dènyèman jiska prezan; )24,25 ak fragman pons ki soti nan eripsyon eksplozif Campi Flegrei nan "Naples Yellow Tuff" (14.8 ka)26. Faz transparan kouch PS la pa ka eksplike pa pwosesis melanj kaotik sèlman, paske kouch kaotik ki asosye ak glisman teren, koule labou ak koule piroklastik yo jwenn deyò BdM nan Gòlf Naples yo opak akoustikman21,23,24. Nou konkli ke fasi sismik BdM PS yo obsève a ansanm ak aparans kouch PS aflèman soumaren an (Fig. 7d) reflete soulèvman gaz natirèl la.
(a) Pwofil sismik yon sèl tras L1 (tras navigasyon nan Fig. 1b) ki montre yon aranjman espasyal kolònè (pagod). Pagod la konsiste de depo kaotik wòch ponse ak sab. Kouch satire ak gaz ki egziste anba pagod la retire kontinwite fòmasyon ki pi fon yo. (b) Pwofil sismik yon sèl kanal L2 (tras navigasyon nan Fig. 1b), ki mete aksan sou ensizyon ak defòmasyon ti mòn fon lanmè, depo sab maren (MS), ak wòch ponse (PS). (c) Detay defòmasyon nan MS ak PS yo rapòte nan (c,d). Si nou sipoze yon vitès 1580 m/s nan sediman ki pi anlè a, 100 ms reprezante anviwon 80 m sou echèl vètikal la.
Karakteristik mòfolojik ak estriktirèl BdM yo sanble ak lòt jaden idrotèmal ak idrat gaz soumaren globalman2,12,27,28,29,30,31,32,33,34 epi yo souvan asosye avèk soulèvman (vout ak ti mòn) ak egzeyat gaz (kòn, twou). Kòn ak twou ki aliyen ak BdM ak ti mòn long endike pèmeyabilite ki kontwole estriktirèlman (Figi 2 ak 3). Aranjman espasyal ti mòn, twou ak ouvèti aktif yo sijere ke distribisyon yo kontwole an pati pa frakti enpak NW-SE ak NE-SW yo (Fig. 4b). Sa yo se direksyon preferansyèl sistèm fay ki afekte zòn vòlkanik Campi Flegrei ak Somma-Vesuvius yo ak Gòlf Naples la. An patikilye, estrikti premye a kontwole kote egzeyat idrotèmal ki soti nan kratè Campi Flegrei a35. Se poutèt sa nou konkli ke fay ak frakti nan Gòlf Naples la reprezante wout preferansyèl pou migrasyon gaz sou sifas la, yon karakteristik ke lòt jaden idrotèmal ki kontwole estriktirèlman pataje. sistèm36,37. Li enpòtan pou note ke kòn ak twou BdM yo pa t toujou asosye avèk ti mòn (Fig. 3a,c). Sa sijere ke ti mòn sa yo pa nesesèman reprezante prekisè fòmasyon twou, jan lòt otè te sijere pou zòn idrat gaz32,33. Konklizyon nou yo sipòte ipotèz ke dezòd sediman fon lanmè dòm yo pa toujou mennen nan fòmasyon twou.
Twa emisyon gaz yo kolekte yo montre siyati chimik tipik likid idrotèmal yo, sètadi sitou CO2 ak konsantrasyon siyifikatif gaz rediksyon (H2S, CH4 ak H2) ak idrokarbur lejè (sitou benzèn ak propilèn)38,39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 (Tablo S1). Prezans gaz atmosferik (tankou O2), ki pa espere prezan nan emisyon soumaren yo, ka akòz kontaminasyon ki soti nan lè ki fonn nan dlo lanmè ki antre an kontak ak gaz ki estoke nan bwat plastik yo itilize pou echantiyonaj, paske ROV yo ekstrè soti nan fon lanmè a pou ale nan lanmè a pou yo revòlte. Okontrè, valè δ15N pozitif ak yon N2/Ar ki wo (jiska 480) siyifikativman pi wo pase ASW (dlo satire ak lè) sijere ke pifò N2 a pwodui nan sous ekstra-atmosferik, an akò ak orijin idrotèmal prensipal gaz sa yo. Orijin idrotèmal-vòlkanik gaz BdM lan konfime pa kontni CO2 ak He yo ak siyati izotopik yo. Kabòn Izotòp yo (δ13C-CO2 soti nan -0.93% rive nan +0.4%) ak valè CO2/3He (soti nan 1.7 × 1010 rive nan 4.1 × 1010) sijere ke echantiyon BdM yo fè pati yon tandans melanje fumaròl alantou manm fen manto Gòlf Naples yo ak dekarbonizasyon Relasyon ki genyen ant gaz ki pwodui pa reyaksyon an (Figi 6). Plis espesyalman, echantiyon gaz BdM yo sitiye sou tandans melanj lan apeprè nan menm kote ak likid ki soti nan vòlkan adjasan Campi Flegrei ak Somma-Veusivus yo. Yo pi sou kwout tè a pase fumaròl Ischia yo, ki pi pre fen manto a. Somma-Vesuvius ak Campi Flegrei gen valè 3He/4He ki pi wo (R/Ra ant 2.6 ak 2.9) pase BdM (R/Ra ant 1.66 ak 1.96; Tablo S1). Sa sijere ke adisyon ak akimilasyon He radyojenik la soti nan menm... sous magma ki te nouri vòlkan Somma-Vesuvius ak Campi Flegrei yo. Absans fraksyon kabòn òganik detektab nan emisyon BdM yo sijere ke sediman òganik yo pa enplike nan pwosesis degazaj BdM la.
Baze sou done ki rapòte pi wo yo ak rezilta ki soti nan modèl eksperimantal estrikti ki sanble ak dòm ki asosye ak rejyon ki rich an gaz soumaren, presyon gaz pwofon an ka responsab fòmasyon dòm BdM ki gen yon echèl kilomèt. Pou estime surpresyon Pdef ki mennen nan vout BdM a, nou te aplike yon modèl mekanik plak mens33,34 lè nou sipoze, apati done mòfolojik ak sismik yo kolekte yo, ke vout BdM a se yon fèy subsikilè ki gen yon reyon a ki pi gwo pase yon depo viskeuz mou ki defòme. Deplasman maksimòm vètikal w ak epesè h nan (Fig. Siplemantè S1). Pdef se diferans ki genyen ant presyon total ak presyon estatik wòch plis presyon kolòn dlo. Nan BdM, reyon an se anviwon 2,500 m, w se 20 m, epi maksimòm h estime apati pwofil sismik la se anviwon 100 m. Nou kalkile Pdef 46Pdef = w 64 D/a4 apati relasyon an, kote D se rèd flechirèl la; D bay pa (E h3)/[12(1 – ν2)], kote E se modil Young depo a, ν se rapò Poisson (~0.5)33. Piske pwopriyete mekanik sediman BdM yo pa ka mezire, nou fikse E = 140 kPa, ki se yon valè rezonab pou sediman sab kotyè 47 menm jan ak BdM14,24. Nou pa konsidere valè E ki pi wo yo rapòte nan literati a pou depo ajil limonèz (300 < E < 350,000 kPa)33,34 paske depo BDM yo konsiste sitou de sab, pa limon oswa ajil limonèz24. Nou jwenn Pdef = 0.3 Pa, ki konsistan avèk estimasyon pwosesis soulèvman fon lanmè nan anviwònman basen idrat gaz, kote Pdef varye ant 10-2 ak 103 Pa, ak valè ki pi ba yo reprezante w/a ki ba ak/oswa kisa. Nan BdM, rediksyon rèd akòz saturation gaz lokal sediman an ak/oswa aparans Frakti ki te egziste deja yo kapab kontribye tou nan echèk ak liberasyon gaz ki vin apre a, sa ki pèmèt fòmasyon estrikti vantilasyon yo obsève yo. Pwofil sismik reflete yo kolekte yo (Fig. 7) endike ke sediman PS yo te leve soti nan GSL la, pouse sediman marin MS ki anlè yo, sa ki lakòz ti mòn, pli, fay, ak koupe sedimantè (Fig. 7b,c). Sa sijere ke ponse ki gen 14.8 a 12 ka a te antre nan kouch MS ki pi jèn nan atravè yon pwosesis transpò gaz anlè. Karakteristik mòfolojik estrikti BdM yo ka wè kòm rezilta surpresyon ki kreye pa egzeyat likid ki pwodui pa GSL la. Etandone ke egzeyat aktif la ka wè soti nan fon lanmè a jiska plis pase 170 m bsl48, nou sipoze ke surpresyon likid ki nan GSL la depase 1,700 kPa. Migrasyon gaz anlè nan sediman yo te gen efè tou pou fwote materyèl ki genyen nan MS la, sa ki eksplike prezans sediman kaotik nan nwayo gravite yo te echantiyone sou BdM25. Anplis de sa, surpresyon an GSL kreye yon sistèm frakti konplèks (fay poligonal nan Fig. 7b). Ansanm, mòfoloji, estrikti, ak etablisman stratigrafik sa a, ke yo rele "pagod"49,50, te orijinèlman atribiye a efè segondè ansyen fòmasyon glasyè yo, epi kounye a yo entèprete kòm efè gaz k ap monte31,33 oswa evaporit50. Nan maj kontinantal Campania a, sediman evaporatif yo ra, omwen nan 3 km ki pi wo nan kwout tè a. Se poutèt sa, mekanis kwasans pagod BdM yo gen chans pou yo kontwole pa ogmantasyon gaz nan sediman yo. Konklizyon sa a sipòte pa fasi sismik transparan pagod la (Fig. 7), ansanm ak done nwayo gravite jan yo te rapòte deja24, kote sab aktyèl la eklate ak 'Pomici Principali'25 ak 'Naples Yellow Tuff'26 Campi Flegrei. Anplis de sa, depo PS yo te anvayi epi defòme kouch MS ki pi wo a (Fig. 7d). Aranjman estriktirèl sa a sijere ke pagod la reprezante yon estrikti k ap monte e non pa sèlman yon tiyo gaz. Kidonk, de pwosesis prensipal gouvène fòmasyon pagod la: a) dansite sediman mou an diminye pandan gaz antre anba; b) melanj gaz-sediman an monte, ki se plisman, fay ak frakti ki obsève a ki lakòz depo MS (Figi 7). Yo te pwopoze yon mekanis fòmasyon menm jan an pou pagod ki asosye ak idrat gaz nan Sid Lanmè Scotia (Antatik). Pagod BdM yo te parèt an gwoup nan zòn ki gen mòn, epi limit vètikal yo te an mwayèn 70-100 m nan tan vwayaj de-ale (TWTT) (Fig. 7a). Akòz prezans ondilasyon MS yo epi lè nou konsidere stratigrafi nwayo gravite BdM a, nou konkli laj fòmasyon estrikti pagod yo a mwens pase apeprè 14-12 ka. Anplis de sa, kwasans estrikti sa yo toujou aktif (Fig. 7d) paske kèk pagod te anvayi epi defòme sab BdM aktyèl la (Fig. 7d).
Lefèt ke pagod la pa rive travèse fon lanmè aktyèl la endike ke (a) ogmantasyon gaz ak/oswa yon sispansyon lokal nan melanj gaz-sediman, ak/oswa (b) posib koule lateral melanj gaz-sediman an pa pèmèt yon pwosesis surpresyon lokalize. Dapre modèl teyori diapir la52, koule lateral la demontre yon balans negatif ant vitès ekipman melanj labou-gaz ki soti anba a ak vitès pagod la ap monte. Rediksyon nan vitès ekipman an ka gen rapò ak ogmantasyon dansite melanj lan akòz disparisyon ekipman gaz la. Rezilta yo rezime pi wo a ak ogmantasyon pagod la kontwole pa flotabilite pèmèt nou estime wotè kolòn lè a hg. Flotabilite a bay pa ΔP = hgg (ρw – ρg), kote g se gravite (9.8 m/s2) epi ρw ak ρg se dansite dlo ak gaz, respektivman. ΔP se sòm Pdef ki te kalkile deja a ak presyon litostatik Plith plak sediman an, sa vle di ρsg. h, kote ρs se dansite sediman an. Nan ka sa a, valè hg ki nesesè pou flotabilite ki vle a bay pa hg = (Pdef + Plith)/[g (ρw – ρg)]. Nan BdM, nou mete Pdef = 0.3 Pa ak h = 100 m (gade pi wo a), ρw = 1,030 kg/m3, ρs = 2,500 kg/m3, ρg neglijab paske ρw ≫ρg. Nou jwenn hg = 245 m, yon valè ki reprezante pwofondè anba GSL la. ΔP se 2.4 MPa, ki se surpresyon ki nesesè pou kraze fon lanmè BdM a epi fòme ouvèti.
Konpozisyon gaz BdM lan konsistan avèk sous manto a ki modifye pa adisyon likid ki asosye avèk reyaksyon dekarbonizasyon wòch kwout la (Fig. 6). Aliyman brit EW dòm BdM yo ak vòlkan aktif tankou Ischia, Campi Flegre, ak Soma-Vesuvius, ansanm ak konpozisyon gaz ki emèt yo, sijere ke gaz ki emèt nan manto a anba tout rejyon vòlkanik Naples la melanje. De pli zan pli likid kwout la deplase soti nan lwès (Ischia) pou ale nan lès (Somma-Vesuvius) (Fig. 1b ak 6).
Nou konkli ke nan bè Naples, a kèk kilomèt de pò Naples, gen yon estrikti ki sanble ak yon dòm ki gen 25 km2 lajè ki afekte pa yon pwosesis degazaj aktif e ki koze pa plasman pagod ak ti mòn. Kounye a, siyati BdM yo sijere ke tibilans ki pa magmatik53 ka anvan volkanism anbriyonik, sa vle di egzeyat bonè magma ak/oswa likid tèmik yo. Yo ta dwe aplike aktivite siveyans pou analize evolisyon fenomèn yo epi pou detekte siyal jeochimik ak jeofizik ki endike potansyèl twoub magmatik yo.
Yo te pran pwofil kolòn dlo akustik (2D) pandan kwazyè SAFE_2014 (Out 2014) sou R/V Urania (CNR) pa Enstiti Konsèy Rechèch Nasyonal pou Anviwònman Marin Kòt (IAMC). Yo te fè echantiyonaj akustik la avèk yon ekosondeur syantifik Simrad EK60 ki divize gwo bout bwa epi ki fonksyone a 38 kHz. Yo te anrejistre done akustik yo nan yon vitès mwayèn anviwon 4 km. Yo te itilize imaj ekosondeur yo te kolekte yo pou idantifye egzeyat likid yo epi defini avèk presizyon kote yo ye nan zòn koleksyon an (ant 74 ak 180 m bsl). Yo te mezire paramèt fizik ak chimik nan kolòn dlo a avèk sond miltiparamèt (konduktivite, tanperati ak pwofondè, CTD). Yo te kolekte done yo avèk yon sond CTD 911 (SeaBird, Electronics Inc.) epi yo te trete yo avèk lojisyèl SBED-Win32 (Seasave, vèsyon 7.23.2). Yo te fè yon enspeksyon vizyèl nan fon lanmè a avèk yon aparèy ROV "Pollux III" (GEItaliana) (veyikil ki opere a distans) avèk de... kamera (ba ak wo definisyon).
Yo te fè akizisyon done milti-gwo bout bwa a lè l sèvi avèk yon sistèm sonar milti-gwo bout bwa Simrad EM710 100 KHz (Kongsberg). Sistèm nan lye avèk yon sistèm pozisyonman mondyal diferansyèl pou asire erè sub-metrik nan pozisyonman gwo bout bwa a. Pulsasyon akoustik la gen yon frekans 100 KHz, yon pulsasyon deklanchman 150° degre ak yon ouvèti konplè 400 gwo bout bwa. Mezire epi aplike pwofil vitès son an tan reyèl pandan akizisyon an. Done yo te trete lè l sèvi avèk lojisyèl PDS2000 (Reson-Thales) dapre estanda Òganizasyon Idrografik Entènasyonal la (https://www.iho.int/iho_pubs/standard/S-44_5E.pdf) pou navigasyon ak koreksyon mare. Yo te fè rediksyon bri akòz pik enstriman aksidan ak esklizyon gwo bout bwa ki pa bon kalite avèk zouti koreksyon bann ak de-pik. Yo fè deteksyon vitès son kontinyèl pa yon estasyon kil ki sitiye toupre transducteur milti-gwo bout bwa a epi li akeri epi aplike pwofil vitès son an tan reyèl nan kolòn dlo a chak 6-8 èdtan pou bay vitès son an tan reyèl pou yon bon direksyon gwo bout bwa. Tout seri done yo Li gen apeprè 440 km2 (0-1200 m pwofondè). Yo te itilize done yo pou bay yon modèl tèren dijital (DTM) ki gen gwo rezolisyon epi ki karakterize pa yon gwosè selil kadriyaj 1 m. Yo te fè DTM final la (Fig. 1a) avèk done tèren (>0 m anwo nivo lanmè) ke Enstiti Jeo-Militè Italyen an te pran nan gwosè selil kadriyaj 20 m.
Yon pwofil done sismik yon sèl kanal ak gwo rezolisyon 55 kilomèt, kolekte pandan kwazyè oseyanik an sekirite an 2007 ak 2014, te kouvri yon zòn apeprè 113 kilomèt kare, toulede sou R/V Urania a. Pwofil Marisk yo (pa egzanp, pwofil sismik L1, Fig. 1b) te jwenn lè l sèvi avèk sistèm boomer IKB-Seistec la. Inite akizisyon an konsiste de yon katamaran 2.5 m kote sous la ak reseptè a mete. Siyati sous la konsiste de yon sèl pik pozitif ki karakterize nan seri frekans 1-10 kHz epi ki pèmèt rezoud reflektè ki separe pa 25 cm. Pwofil sismik Safe yo te akeri lè l sèvi avèk yon sous sismik Geospark milti-pwent 1.4 Kj ki konekte ak lojisyèl Geotrace (Geo Marine Survey System). Sistèm nan konsiste de yon katamaran ki gen yon sous 1-6.02 KHz ki penetre jiska 400 milisgond nan sediman mou anba fon lanmè a, ak yon rezolisyon vètikal teyorik 30 cm. Tou de aparèy Safe ak Marsik yo te jwenn nan yon yon vitès 0.33 kout/segonn ak yon vitès veso <3 Kn. Done yo te trete epi prezante lè l sèvi avèk lojisyèl Geosuite Allworks avèk travay sa a: koreksyon dilatasyon, silans kolòn dlo, filtraj IIR bandpass 2-6 KHz, ak AGC.
Yo te kolekte gaz ki soti nan fumaròl anba dlo a sou fon lanmè a lè l sèvi avèk yon bwat plastik ekipe ak yon dyafram kawotchou sou bò anwo li, ROV a te mete tèt anba sou vantilasyon an. Yon fwa bul lè ki antre nan bwat la fin ranplase dlo lanmè a nèt, ROV a retounen nan yon pwofondè 1 m, epi plonjè a transfere gaz yo te kolekte a atravè yon septòm kawotchou nan de boutèy an vè 60 mL ki te deja vid epi ki ekipe ak tiyo arè Teflon. Youn nan yo te ranpli ak 20 mL solisyon NaOH 5N (boutèy tip Gegenbach). Espès prensipal gaz asid yo (CO2 ak H2S) fonn nan solisyon alkalin lan, pandan ke espès gaz ki ba solubilite yo (N2, Ar+O2, CO, H2, He, Ar, CH4 ak idrokarbur lejè) estoke nan espas tèt boutèy echantiyon an. Gaz inòganik ki ba solubilite yo te analize pa kromatografi gaz (GC) lè l sèvi avèk yon Shimadzu 15A ekipe ak yon kolòn tamiz molekilè 5A 10 m longè ak yon detektè konduktivite tèmik (TCD) 54. Yo te analize Agon ak O2 lè l sèvi avèk yon Thermo. Kromatograf gaz Focus ekipe ak yon kolòn tamiz molekilè kapilè 30 m longè ak TCD. Metàn ak idrokarbur lejè yo te analize lè l sèvi avèk yon kromatograf gaz Shimadzu 14A ekipe ak yon kolòn asye pur 10 m longè chaje ak Chromosorb PAW 80/100 may, kouvri ak 23% SP 1700 ak yon detektè iyonizasyon flanm dife (FID). Faz likid la te itilize pou analiz 1) CO2, kòm, titre ak solisyon 0.5 N HCl (Metrohm Basic Titrino) ak 2) H2S, kòm, apre oksidasyon ak 5 mL H2O2 (33%), pa kromatografi iyon (IC) (IC) (Wantong 761). Erè analiz titrasyon, analiz GC ak IC a mwens pase 5%. Apre pwosedi ekstraksyon ak pirifikasyon estanda pou melanj gaz, 13C/12C CO2 (eksprime kòm δ13C-CO2% ak V-PDB) te analize lè l sèvi avèk yon detektè mas Finningan Delta S. espektwomèt55,56. Estanda yo te itilize pou estime presizyon ekstèn yo se te mab Carrara ak San Vincenzo (entèn), NBS18 ak NBS19 (entènasyonal), alòske erè analiz ak repwodiktibilite te ±0.05% ak ±0.1%, respektivman.
Yo te detèmine valè δ15N (eksprime kòm % vs. Lè) ak 40Ar/36Ar lè l sèvi avèk yon kwomatograf gaz (GC) Agilent 6890 N ki konekte ak yon espektwomèt mas koule kontinyèl Finnigan Delta plusXP. Erè analiz la se: δ15N±0.1%, 36Ar<1%, 40Ar<3%. Rapò izotòp He a (eksprime kòm R/Ra, kote R se 3He/4He mezire nan echantiyon an epi Ra se menm rapò a nan atmosfè a: 1.39 × 10−6)57 te detèmine nan laboratwa INGV-Palermo (Itali). Yo te detèmine 3He, 4He ak 20Ne lè l sèvi avèk yon espektwomèt mas doub kolektè (Helix SFT-GVI)58 apre separasyon He ak Ne. Erè analiz ≤ 0.3%. Valè vid tipik pou He ak Ne yo se <10-14 ak <10-16 mol, respektivman.
Kijan pou site atik sa a: Passaro, S. et al. Soulèvman fon lanmè akòz yon pwosesis degazaj revele aktivite vòlkanik k ap boujonnen sou kòt la. science.Rep. 6, 22448; doi: 10.1038/srep22448 (2016).
Aharon, P. Jeoloji ak byoloji koule ak evakyasyon idrokarbur modèn ak ansyen nan fon lanmè a: yon entwodiksyon. Geographic Ocean Wright.14, 69–73 (1994).
Paull, CK & Dillon, WP Prezans idrat gaz yo sou plan mondyal. Nan Kvenvolden, KA & Lorenson, TD (eds.) 3–18 (Idrat gaz natirèl: Prezans, distribisyon ak deteksyon. American Geophysical Union Geophysical Monograph 124, 2001).
Fisher, AT Kontrent jeofizik sou sikilasyon idrotèmal. Nan: Halbach, PE, Tunnicliffe, V. & Hein, JR (eds) 29–52 (Rapò Atelye Durham, Transfè Enèji ak Mas nan Sistèm Idrotèmal Marin, Durham University Press, Bèlen (2003)).
Coumou, D., Driesner, T. & Heinrich, C. Estrikti ak dinamik sistèm idrotèmal dorsal oseyanik yo. Syans 321, 1825–1828 (2008).
Boswell, R. ak Collett, TS Opinyon aktyèl sou resous idrat gaz. enèji. ak anviwònman. syans. 4, 1206–1215 (2011).
Evans, RJ, Davies, RJ & Stewart, SA Estrikti entèn ak istwa eripsyon yon sistèm vòlkan labou ki gen yon echèl kilomèt nan Sid Lanmè Kaspyèn. Rezèvwa Basen 19, 153–163 (2007).
Leon, R. et al. Karakteristik fon lanmè ki asosye avèk enfiltrasyon idrokarbur ki soti nan ti mòn labou kabonat dlo pwofon nan Gòlf Cadiz la: soti nan koule labou rive nan sediman kabonat. Geography March. Wright. 27, 237–247 (2007).
Moss, JL & Cartwright, J. Reprezantasyon sismik 3D nan tiyo chape likid echèl kilomèt nan lanmè Namibi. Basin Reservoir 22, 481–501 (2010).
Andresen, KJ Karakteristik koule likid nan sistèm tiyo lwil oliv ak gaz: Kisa yo di nou sou evolisyon basen an? March Jeology.332, 89–108 (2012).
Ho, S., Cartwright, JA & Imbert, P. Evolisyon vètikal estrikti egzeyat likid kwatènè Neojèn nan an relasyon ak koule gaz nan Basen Kongo ki Anba a, toupre Angola. Jeoloji Mas. 332–334, 40–55 (2012).
Johnson, SY et al. Aktivite idrotèmal ak tektonik nan nò lak Yellowstone, Wyoming. jewoloji. Pati Sosyalis. Wi. bull. 115, 954–971 (2003).
Patacca, E., Sartori, R. ak Scandone, P. Basen Tirenyen an ak Ak Apenin lan: Relasyon Sinematik Depi Fen Totonyen an. Mem Soc Geol Ital 45, 425–451 (1990).
Milia et al. Estrikti tektonik ak kwout tè a nan maj kontinantal Campania: relasyon ak aktivite vòlkanik. mineral. gazolin. 79, 33–47 (2003)
Piochi, M., Bruno PP & De Astis G. Wòl relatif tektonik rift ak pwosesis soulèvman magmatik: enferans ki soti nan done jeofizik, estriktirèl ak jeochimik nan rejyon vòlkanik Naples (sid Itali).Gcubed, 6(7), 1-25 (2005).
Dvorak, JJ & Mastrolorenzo, G. Mekanis mouvman kwout vètikal resan nan kratè Campi Flegrei nan sid Itali. Jeoloji. Pati Sosyalis. Wi. Espesifikasyon. 263, pp. 1-47 (1991).
Orsi, G. et al. Defòmasyon tè ak sismisité kout tèm nan kratè Campi Flegrei ki niche a (Itali): yon egzanp rekiperasyon mas aktif nan yon zòn ki gen anpil moun. J. Volcano.geothermal.reservoir.91, 415–451 (1999)
Cusano, P., Petrosino, S., ak Saccorotti, G. Orijin idrotèmal aktivite 4D soutni alontèm nan konplèks vòlkanik Campi Flegrei nan peyi Itali. J. Volcano.geothermal.reservoir.177, 1035–1044 (2008).
Pappalardo, L. ak Mastrolorenzo, G. Diferansyasyon rapid nan rezèvwa magmatik ki sanble ak sill: yon etid ka nan kratè Campi Flegrei a.science.Rep. 2, 10.1038/srep00712 (2012).
Walter, TR et al. Seri tanporèl InSAR, analiz korelasyon, ak modèl korelasyon tanporèl revele yon posib kouplaj ant Campi Flegrei ak Vesuvius. J. Volcano.geothermal.reservoir.280, 104–110 (2014).
Milia, A. & Torrente, M. Estrikti estriktirèl ak estratigrafik premye mwatye graben Tirenyen an (Gòlf Naples, Itali). Fizik Konstriktif 315, 297–314.
Sano, Y. ak Marty, B. Sous kabòn nan gaz sann vòlkanik ki soti nan Island Arcs. Chemical Jeology. 119, 265–274 (1995).
Milia, A. Stratigrafi Kannyon Dohrn: Repons a gout nivo lanmè ak soulèvman tektonik sou plato kontinantal ekstèn lan (maj Tirenyen lès, Itali). Lèt Geo-Marine 20/2, 101–108 (2000).