Terima kasih telah mengunjungi Nature.com.Versi browser yang Anda gunakan memiliki dukungan terbatas untuk CSS.Untuk pengalaman terbaik, kami sarankan Anda menggunakan browser yang diperbarui (atau matikan mode kompatibilitas di Internet Explorer). Sementara itu, untuk memastikan dukungan yang berkelanjutan, kami akan menampilkan situs tanpa gaya dan JavaScript.
Kami melaporkan bukti pengangkatan dasar laut aktif dan emisi gas beberapa kilometer lepas pantai dari pelabuhan Naples (Italia). Bopeng, gundukan, dan kawah adalah ciri-ciri dasar laut. Formasi ini mewakili puncak struktur kerak dangkal, termasuk pagoda, patahan, dan lipatan yang memengaruhi dasar laut saat ini. Formasi ini mencatat kenaikan, tekanan, dan pelepasan helium dan karbon dioksida dalam reaksi dekarbonisasi lelehan mantel dan batuan kerak. Gas-gas ini kemungkinan mirip dengan gas yang memberi makan hidrotermal sistem Ischia, Campi Flegre dan Soma-Vesuvius, menunjukkan sumber mantel bercampur dengan cairan kerak di bawah Teluk Napoli. Ekspansi dan pecahnya dasar laut yang disebabkan oleh pengangkatan gas dan proses tekanan memerlukan tekanan berlebih sebesar 2-3 MPa. Pengangkatan dasar laut, patahan, dan emisi gas adalah manifestasi dari pergolakan non-vulkanik yang dapat memicu letusan dasar laut dan/atau ledakan hidrotermal.
Pelepasan hidrotermal laut dalam (air panas dan gas) merupakan ciri umum pematang tengah samudra dan tepian lempeng konvergen (termasuk bagian busur pulau yang terendam), sedangkan pelepasan dingin gas hidrat (chlatrates) seringkali merupakan karakteristik landas kontinen dan tepian pasif1, 2,3,4,5. Terjadinya pelepasan hidrotermal dasar laut di wilayah pesisir menyiratkan adanya sumber panas (waduk magma) di dalam kerak dan/atau mantel benua. Pelepasan ini mungkin mendahului pendakian magma melalui lapisan paling atas dari kerak bumi dan berujung pada letusan dan penempatan gunung berapi gunung berapi6.Oleh karena itu, identifikasi (a) morfologi yang terkait dengan deformasi dasar laut aktif dan (b) emisi gas yang dekat dengan daerah pantai yang berpenduduk seperti wilayah vulkanik Napoli di Italia (~1 juta penduduk) sangat penting untuk menilai kemungkinan gunung berapi. , pengecualiannya adalah fitur morfologis yang terkait dengan perairan dangkal, kecuali yang terjadi di Di Danau 12, terdapat catatan yang relatif sedikit. Di sini, kami menyajikan data batimetrik, seismik, kolom air, dan geokimia baru untuk wilayah bawah air, kompleks secara morfologis dan struktural yang dipengaruhi oleh emisi gas di Teluk Napoli (Italia Selatan), sekitar 5 km dari pelabuhan Napoli. Data ini dikumpulkan selama pelayaran SAFE_2014 (Agustus 2014) di atas kapal R/ V Urania. Kami mendeskripsikan dan menginterpretasikan struktur dasar laut dan bawah permukaan tempat emisi gas terjadi, menyelidiki sumber cairan ventilasi, mengidentifikasi dan mengkarakterisasi mekanisme yang mengatur kenaikan gas dan deformasi terkait, dan mendiskusikan dampak vulkanologi.
Teluk Napoli membentuk batas barat Plio-Kuarter, NW-SE memanjangkan depresi tektonik Campania13,14,15.BT Ischia (ca. 150-1302 M), Kawah Campi Flegre (ca. 300-1538) dan Soma-Vesuvius (dari <360-1944) Susunan tersebut membatasi teluk di utara AD)15, sedangkan selatan berbatasan dengan Semenanjung Sorrento (Gbr. 1a). Teluk Napoli dipengaruhi oleh NE-SW dan kesalahan signifikan NW-SE sekunder yang berlaku (Gbr. 1)14,15.Ischia, Campi Flegrei dan Somma-Vesuvius dicirikan oleh manifestasi hidrotermal, deformasi tanah, dan kegempaan dangkal16,17,18 (misalnya, peristiwa turbulen di Campi Flegrei pada tahun 1982-1984, dengan pengangkatan 1,8 m dan ribuan gempa bumi). Studi terbaru19,20 menunjukkan bahwa mungkin ada hubungan antara dinamika Soma-Vesuvius dan Campi Flegre, mungkin terkait dengan reservoir magma tunggal yang 'dalam'. Aktivitas vulkanik dan osilasi permukaan laut pada 36 ka terakhir Campi Flegrei dan 18 ka Somma Vesuvius mengendalikan sistem sedimen Teluk Napoli. Permukaan laut rendah pada glasial maksimum terakhir (18 ka) menyebabkan untuk regresi sistem sedimen lepas pantai-dangkal, yang kemudian diisi oleh peristiwa transgresif selama Pleistosen Akhir-Holosen. Emisi gas bawah laut telah terdeteksi di sekitar pulau Ischia dan lepas pantai Campi Flegre dan dekat Gunung Soma-Vesuvius (Gambar.1b).
(a) Susunan morfologi dan struktural landas kontinen dan Teluk Napoli 15, 23, 24, 48.Titik adalah pusat letusan utama kapal selam;garis merah mewakili patahan besar. (b) Batimetri Teluk Napoli dengan ventilasi fluida yang terdeteksi (titik) dan jejak garis seismik (garis hitam). Garis kuning adalah lintasan garis seismik L1 dan L2 yang dilaporkan pada Gambar 6. Batas struktur seperti kubah Banco della Montagna (BdM) ditandai dengan garis putus-putus biru di (a,b). Kotak kuning menandai lokasi profil kolom air akustik, dan CTD-EMBlank , CTD-EM50 dan bingkai ROV dilaporkan pada Gambar. 5. Lingkaran kuning menandai lokasi pelepasan gas pengambilan sampel, dan komposisinya ditunjukkan pada Tabel S1. Perangkat Lunak Golden (http://www.goldensoftware.com/products/surfer) menggunakan grafik yang dihasilkan oleh Surfer® 13.
Berdasarkan data yang diperoleh selama pelayaran SAFE_2014 (Agustus 2014) (lihat Metode), Digital Terrain Model (DTM) baru dari Teluk Napoli dengan resolusi 1 m telah dibangun.DTM menunjukkan bahwa dasar laut di selatan Pelabuhan Napoli dicirikan oleh permukaan yang menghadap ke selatan yang landai (kemiringan ≤3°) yang diinterupsi oleh struktur mirip kubah berukuran 5,0 × 5,3 km, secara lokal dikenal sebagai Banco della Monta gna (BdM). Gambar.1a,b).BdM berkembang pada kedalaman sekitar 100 hingga 170 meter, 15 hingga 20 meter di atas dasar laut sekitarnya. Kubah BdM menampilkan morfologi seperti gundukan karena 280 gundukan subsirkular hingga oval (Gbr. 2a), 665 kerucut, dan 30 lubang (Gbr. 3 dan 4). Gundukan tersebut memiliki tinggi dan keliling maksimum 22 m dan 1.800 m, masing-masing. Sirkularitas [C = 4π(area/perimeter2)] dari gundukan menurun dengan meningkatnya perimeter (Gbr. 2b). Rasio aksial untuk gundukan berkisar antara 1 dan 6,5, dengan gundukan dengan rasio aksial >2 menunjukkan sambaran N45°E + 15° yang disukai dan sambaran sekunder N105°E hingga N145°E yang lebih tersebar (Gbr. 2c).Kerucut tunggal atau sejajar ada di bidang BdM dan di atas gundukan (Gbr. 3a, b). Susunan kerucut mengikuti susunan gundukan tempat mereka berada. Bopeng biasanya terletak di dasar laut datar (Gbr. 3c) dan kadang-kadang di gundukan. Kepadatan spasial kerucut dan bopeng menunjukkan bahwa penjajaran NE-SW yang dominan membatasi batas timur laut dan barat daya kubah BdM (Gbr. 4a, b);rute NW-SE yang kurang diperpanjang terletak di wilayah BdM pusat.
(a) Model medan digital (ukuran sel 1 m) kubah Banco della Montagna (BdM). (b) Perimeter dan kebulatan gundukan BdM. (c) Rasio aksial dan sudut (orientasi) sumbu utama elips yang paling pas mengelilingi gundukan. Kesalahan standar model Digital Terrain adalah 0,004 m;kesalahan standar keliling dan kebulatan masing-masing adalah 4,83 m dan 0,01, dan kesalahan standar rasio aksial dan sudut masing-masing adalah 0,04 dan 3,34°.
Rincian kerucut, kawah, gundukan, dan lubang yang teridentifikasi di wilayah BdM diekstraksi dari DTM pada Gambar 2.
(a) Kerucut penjajar di dasar laut datar;(b) kerucut dan kawah pada gundukan ramping NW-SE;(c) bopeng pada permukaan yang sedikit dicelupkan.
(a) Distribusi spasial kawah, lubang, dan pelepasan gas aktif yang terdeteksi. (b) Kepadatan spasial kawah dan lubang dilaporkan dalam (a) (angka/0,2 km2).
Kami mengidentifikasi 37 emisi gas di wilayah BdM dari gambar pengeras suara kolom air ROV dan pengamatan langsung dasar laut yang diperoleh selama pelayaran SAFE_2014 pada Agustus 2014 (Gambar 4 dan 5). Anomali akustik dari emisi ini menunjukkan bentuk memanjang vertikal yang naik dari dasar laut, berkisar secara vertikal antara 12 dan sekitar 70 m (Gbr. 5a). Di beberapa tempat, anomali akustik membentuk "kereta" yang hampir terus menerus. Gumpalan gelembung yang diamati sangat bervariasi: dari aliran gelembung padat yang terus menerus menjadi fenomena berumur pendek (Film Tambahan 1). Inspeksi ROV memungkinkan verifikasi visual terjadinya ventilasi fluida dasar laut dan menyorot bopeng kecil di dasar laut, kadang-kadang dikelilingi oleh sedimen merah hingga oranye (Gbr. 5b). Dalam beberapa kasus, saluran ROV mengaktifkan kembali emisi. Morfologi ventilasi menunjukkan bukaan melingkar di bagian atas tanpa suar di kolom air. pH di kolom air tepat di atas titik pembuangan menunjukkan penurunan yang signifikan, menunjukkan kondisi yang lebih asam secara lokal (Gbr.5c,d). Secara khusus, pH di atas pelepasan gas BdM pada kedalaman 75 m menurun dari 8,4 (pada kedalaman 70 m) menjadi 7,8 (pada kedalaman 75 m) (Gbr. 5c), sedangkan situs lain di Teluk Napoli memiliki nilai pH antara 0 dan 160 m dalam interval kedalaman antara 8,3 dan 8,5 (Gbr. 5d). Perubahan signifikan dalam suhu air laut dan salinitas kurang di dua lokasi di dalam dan di luar area BdM Teluk Napoli. Pada kedalaman 70 m, suhu 15 °C dan salinitas sekitar 38 PSU (Gbr. 5c,d). Pengukuran pH, suhu, dan salinitas menunjukkan: a) keikutsertaan cairan asam terkait dengan proses degassing BdM dan b) tidak adanya atau keluarnya cairan termal dan air garam yang sangat lambat.
(a) Jendela akuisisi profil kolom air akustik (echometer Simrad EK60). Pita hijau vertikal sesuai dengan semburan gas yang terdeteksi pada pelepasan cairan EM50 (sekitar 75 m di bawah permukaan laut) yang terletak di wilayah BdM;sinyal multipleks dasar dan dasar laut juga ditampilkan (b) dikumpulkan dengan kendaraan yang dikendalikan dari jarak jauh di wilayah BdM Foto tunggal menunjukkan kawah kecil (lingkaran hitam) yang dikelilingi oleh sedimen merah hingga jingga.(c,d) Data CTD probe multiparameter diproses menggunakan perangkat lunak SBED-Win32 (Seasave, versi 7.23.2). Pola parameter yang dipilih (salinitas, suhu, pH, dan oksigen) kolom air di atas pelepasan fluida EM50 (panel c) dan di luar Bd m panel area pelepasan (d).
Kami mengumpulkan tiga sampel gas dari wilayah studi antara 22 dan 28 Agustus 2014. Sampel ini menunjukkan komposisi yang mirip, didominasi oleh CO2 (934-945 mmol/mol), diikuti oleh konsentrasi N2 yang relevan (37-43 mmol/mol), CH4 (16-24 mmol/mol) dan H2S (0,10 mmol/mol) -0,44 mmol/mol), sementara H2 dan He kurang melimpah (<0,052 dan <0 0,016 mmol/mol, masing-masing) (Gbr. 1b; Tabel S1, Film Tambahan 2). Konsentrasi O2 dan Ar yang relatif tinggi juga diukur (masing-masing hingga 3,2 dan 0,18 mmol/mol). Jumlah hidrokarbon ringan berkisar antara 0,24 hingga 0,30 mmol/mol dan terdiri dari alkana C2-C4, aromatik (terutama benzena), propena, dan senyawa yang mengandung belerang (tiofena). Nilai 40Ar/36Ar konsisten dengan udara (295,5), meskipun sampel EM35 (kubah BdM) memiliki nilai 304, menunjukkan sedikit kelebihan 40Ar. Rasio δ15N lebih tinggi daripada udara (hingga +1,98% vs. Udara), sedangkan nilai δ13C-CO2 berkisar antara -0,93 hingga 0,44% vs. Nilai V-PDB.R/Ra (setelah dikoreksi untuk polusi udara menggunakan rasio 4He/20Ne) adalah antara 1,66 dan 1,94, menunjukkan adanya sebagian besar mantel He. Dengan menggabungkan isotop helium dengan CO2 dan isotop stabilnya 22, sumber emisi dalam BdM dapat lebih diperjelas. Dalam peta CO2 untuk CO2/3He versus δ13C (Gbr.6), komposisi gas BdM dibandingkan dengan fumarol Ischia, Campi Flegrei dan Somma-Vesuvius. Gambar 6 juga melaporkan garis pencampuran teoretis antara tiga sumber karbon berbeda yang mungkin terlibat dalam produksi gas BdM: lelehan turunan mantel terlarut, sedimen kaya organik, dan karbonat. MORBs untuk tujuan menyesuaikan data) dan reaksi yang disebabkan oleh dekarbonisasi kerak Batuan gas yang dihasilkan.
Garis hibrida antara komposisi mantel dan anggota akhir batu kapur dan sedimen organik dilaporkan untuk perbandingan. Kotak mewakili daerah fumarol Ischia, Campi Flegrei dan Somma-Vesvius 59, 60, 61. Sampel BdM berada dalam tren campuran gunung berapi Campania. Gas anggota akhir dari garis campuran adalah sumber mantel, yang merupakan gas yang dihasilkan oleh reaksi dekarburisasi mineral karbonat.
Bagian seismik L1 dan L2 (Gambar 1b dan 7) menunjukkan transisi antara BdM dan urutan stratigrafi distal dari daerah vulkanik Somma-Vesuvius (L1, Gambar. 7a) dan Campi Flegrei (L2, Gambar. 7b). kontinuitas lateral (Gbr. 7b,c). Lapisan ini mencakup sedimen laut yang terseret oleh sistem Last Glacial Maximum (LGM) dan terdiri dari pasir dan lempung23. Lapisan PS yang mendasarinya (Gbr. 7b–d) dicirikan oleh fase kacau hingga transparan dalam bentuk kolom atau jam pasir. Bagian atas sedimen PS membentuk gundukan dasar laut (Gbr. 7d). Geometri seperti diapir ini menunjukkan intrusi material transparan PS ke dalam endapan MS paling atas. Pengangkatan bertanggung jawab untuk pembentukan lipatan dan patahan yang memengaruhi lapisan MS dan sedimen di atasnya saat ini dari dasar laut BdM (Gbr. 7b – d). Interval stratigrafi MS jelas terdelaminasi di bagian ENE dari bagian L1, sementara memutih ke arah BdM karena adanya lapisan jenuh gas (GSL) yang ditutupi oleh beberapa level internal dari urutan MS (Gbr. 1).7a). Inti gravitasi yang dikumpulkan di bagian atas BdM yang sesuai dengan lapisan seismik transparan menunjukkan bahwa 40 cm paling atas terdiri dari pasir yang diendapkan baru-baru ini hingga saat ini;)24,25 dan fragmen batu apung dari letusan eksplosif Campi Flegrei dari “Naples Yellow Tuff” (14,8 ka)26. Fase transparan dari lapisan PS tidak dapat dijelaskan hanya dengan proses pencampuran yang kacau, karena lapisan kacau yang terkait dengan tanah longsor, aliran lumpur dan aliran piroklastik yang ditemukan di luar BdM di Teluk Napoli secara akustik buram21,23,24. Kami menyimpulkan bahwa fasies seismik BdM PS yang diamati sebagai serta penampakan lapisan PS singkapan bawah laut (Gbr. 7d) mencerminkan pengangkatan gas alam.
(a) Profil seismik jalur tunggal L1 (jejak navigasi pada Gambar 1b) menunjukkan susunan spasial kolumnar (pagoda). Pagoda terdiri dari endapan batu apung dan pasir yang kacau. Lapisan jenuh gas yang ada di bawah pagoda menghilangkan kontinuitas formasi yang lebih dalam. (b) Profil seismik saluran tunggal L2 (jejak navigasi pada Gambar 1b), menyoroti sayatan dan deformasi gundukan dasar laut, laut (MS), dan batu apung endapan pasir (PS).(c) Rincian deformasi dalam MS dan PS dilaporkan dalam (c,d). Dengan asumsi kecepatan 1580 m/s pada sedimen paling atas, 100 ms mewakili sekitar 80 m pada skala vertikal.
Karakteristik morfologis dan struktural BdM mirip dengan hidrotermal bawah laut dan ladang gas hidrat lainnya secara global2,12,27,28,29,30,31,32,33,34 dan sering dikaitkan dengan uplift (kubah dan gundukan) dan Pelepasan gas (kerucut, lubang). gundukan, lubang, dan ventilasi aktif menunjukkan bahwa distribusinya sebagian dikendalikan oleh rekahan tumbukan NW-SE dan NE-SW (Gbr. 4b). Ini adalah pemogokan yang lebih disukai dari sistem patahan yang memengaruhi area vulkanik Campi Flegrei dan Somma-Vesuvius dan Teluk Napoli. migrasi gas ke permukaan, fitur yang dimiliki oleh sistem hidrotermal yang dikontrol secara struktural lainnya36,37. Khususnya, kerucut dan lubang BdM tidak selalu dikaitkan dengan gundukan (Gbr.3a, c). Hal ini menunjukkan bahwa gundukan ini tidak selalu mewakili prekursor pembentukan lubang, seperti yang disarankan oleh penulis lain untuk zona hidrat gas32,33. Kesimpulan kami mendukung hipotesis bahwa gangguan sedimen dasar laut kubah tidak selalu mengarah pada pembentukan lubang.
Tiga emisi gas yang dikumpulkan menunjukkan ciri khas cairan hidrotermal, terutama CO2 dengan konsentrasi gas pereduksi yang signifikan (H2S, CH4 dan H2) dan hidrokarbon ringan (terutama benzena dan propilena)38,39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 (Tabel S1). Kehadiran gas atmosfer (seperti O2), yang diperkirakan tidak ada dalam emisi kapal selam, mungkin karena kontaminasi dari udara terlarut dalam air laut yang bersentuhan dengan gas yang disimpan dalam kotak plastik yang digunakan untuk pengambilan sampel, karena ROV diekstraksi dari dasar laut ke laut untuk memberontak.Sebaliknya, nilai positif δ15N dan tinggi N2/Ar (hingga 480) secara signifikan lebih tinggi dari ASW (air jenuh air) menunjukkan bahwa sebagian besar N2 dihasilkan dari sumber ekstra-atmosfer, sesuai dengan asal hidrotermal utama dari gas-gas ini. Asal hidrotermal-vulkanik dari gas BdM dikonfirmasi oleh CO2 dan kandungan He dan tanda isotopnya. Isotop karbon (δ13C-CO2 dari -0,93% menjadi +0,4%) dan nilai CO2/3He (dari 1,7 × 1010 menjadi 4,1 × 1010) menunjukkan bahwa sampel BdM termasuk dalam tren campuran fumarol di sekitar anggota ujung mantel Teluk Napoli dan dekarbonisasi Hubungan antara gas yang dihasilkan oleh reaksi (Gambar 6). Lebih khusus lagi, BdM sampel gas terletak di sepanjang tren pencampuran di sekitar lokasi yang sama dengan cairan dari gunung berapi Campi Flegrei dan Somma-Veusivus yang berdekatan. Mereka lebih kerak daripada fumarol Ischia, yang lebih dekat ke ujung mantel. Somma-Vesuvius dan Campi Flegrei memiliki nilai 3He/4He lebih tinggi (R/Ra antara 2,6 dan 2,9) daripada BdM (R/Ra antara 1,66 dan 1,96;Tabel S1). Ini menunjukkan bahwa penambahan dan akumulasi radiogenik He berasal dari sumber magma yang sama yang memberi makan gunung berapi Somma-Vesuvius dan Campi Flegrei. Tidak adanya fraksi karbon organik yang terdeteksi dalam emisi BdM menunjukkan bahwa sedimen organik tidak terlibat dalam proses degassing BdM.
Berdasarkan data yang dilaporkan di atas dan hasil dari model eksperimental struktur mirip kubah yang terkait dengan daerah kaya gas bawah laut, tekanan gas dalam mungkin bertanggung jawab untuk pembentukan kubah BdM skala kilometer. Untuk memperkirakan Pdef tekanan berlebih yang mengarah ke kubah BdM, kami menerapkan model mekanika pelat tipis33,34 dengan asumsi, dari data morfologi dan seismik yang dikumpulkan, bahwa kubah BdM adalah lembar radius subsirkular yang lebih besar dari deposit kental lunak yang cacat Perpindahan vertikal maksimum w dan ketebalan h dari (Gambar Tambahan. S1). Pdef adalah perbedaan antara tekanan total dan tekanan statis batuan ditambah tekanan kolom air. Pada BdM, radiusnya sekitar 2.500 m, w adalah 20 m, dan h maksimum yang diperkirakan dari profil seismik adalah sekitar 100 m. Kami menghitung Pdef 46Pdef = w 64 D/a4 dari relasi, di mana D adalah kekakuan lentur;D diberikan oleh (E h3)/[12(1 – ν2)], di mana E adalah modulus Young dari endapan, ν adalah rasio Poisson (~0,5)33. Karena sifat mekanis sedimen BdM tidak dapat diukur, kami menetapkan E = 140 kPa, yang merupakan nilai wajar untuk sedimen berpasir pantai 47 mirip dengan BdM14,24. Kami tidak mempertimbangkan nilai E lebih tinggi yang dilaporkan dalam literatur untuk endapan lempung berlumpur (300 < E < 350.000 kPa)33,34 karena endapan BDM sebagian besar terdiri dari pasir, bukan lanau atau lempung berlumpur24. Kami memperoleh Pdef = 0,3 Pa, yang konsisten dengan perkiraan proses pengangkatan dasar laut di lingkungan cekungan hidrat gas, di mana Pdef bervariasi dari 10-2 hingga 103 Pa, dengan nilai yang lebih rendah mewakili w/a rendah dan/atau apa. saturasi gas dari sedimen dan/atau munculnya rekahan yang sudah ada sebelumnya juga dapat berkontribusi pada kegagalan dan pelepasan gas yang diakibatkannya, memungkinkan pembentukan struktur ventilasi yang diamati. Profil seismik pantulan yang dikumpulkan (Gbr. 7) menunjukkan bahwa sedimen PS diangkat dari GSL, mendorong sedimen laut MS di atasnya, menghasilkan gundukan, lipatan, patahan, dan potongan sedimen (Gbr. 1).7b,c). Hal ini menunjukkan bahwa batu apung tua 14,8 hingga 12 ka telah menyusup ke dalam lapisan MS yang lebih muda melalui proses transportasi gas ke atas. Ciri morfologi struktur BdM dapat dilihat sebagai hasil dari tekanan berlebih yang diciptakan oleh pelepasan cairan yang dihasilkan oleh GSL. Mengingat bahwa pelepasan aktif dapat dilihat dari dasar laut hingga lebih dari 170 m bsl48, kami berasumsi bahwa tekanan berlebih cairan di dalam GSL melebihi 1.700 kPa. Migrasi gas ke atas dalam sedimen juga memiliki efek material scrubbing yang terkandung dalam MS, menjelaskan keberadaan sedimen yang kacau dalam inti gravitasi yang diambil sampelnya pada BdM25. Selanjutnya, tekanan berlebih dari GSL menciptakan sistem rekahan yang kompleks (patahan poligonal pada Gambar. 7b). Secara kolektif, morfologi, struktur, dan penyelesaian stratigrafi ini, disebut sebagai "pagoda"49,50, pada awalnya dikaitkan dengan efek sekunder dari formasi glasial lama, dan saat ini ditafsirkan sebagai efek kenaikan gas31,33 atau evaporites50 .Pada batas benua Campania, sedimen evaporatif langka, setidaknya dalam 3 km paling atas dari kerak bumi. Oleh karena itu, mekanisme pertumbuhan pagoda BdM kemungkinan besar dikendalikan oleh kenaikan gas dalam sedimen. Kesimpulan ini didukung oleh fasies seismik pagoda yang transparan (Gbr. 1).7), serta data inti gravitasi seperti yang dilaporkan sebelumnya24, di mana pasir saat ini menyembur dengan 'Pomici Principali'25 dan 'Naples Yellow Tuff'26 Campi Flegrei. Selanjutnya, endapan PS menginvasi dan merusak lapisan MS paling atas (Gbr. 7d). Susunan struktural ini menunjukkan bahwa pagoda mewakili struktur naik dan bukan hanya pipa gas. Jadi, dua proses utama mengatur pembentukan pagoda: a) kepadatan sedimen lunak berkurang saat gas masuk dari bawah ;b) campuran gas-sedimen naik, yang merupakan pelipatan, patahan, dan patahan yang diamati Menyebabkan endapan MS (Gambar 7). Mekanisme pembentukan serupa telah diusulkan untuk pagoda yang terkait dengan hidrat gas di Laut Scotia Selatan (Antartika). Pagoda BdM muncul berkelompok di daerah perbukitan, dan batas vertikalnya rata-rata 70–100 m dalam waktu tempuh dua arah (TWTT) (Gbr. 7a). Karena adanya undulasi MS dan mempertimbangkan stratigrafi lapisan Inti gravitasi BdM, kami menyimpulkan usia pembentukan struktur pagoda kurang dari sekitar 14-12 ka. Selanjutnya, pertumbuhan struktur ini masih aktif (Gbr. 7d) karena beberapa pagoda telah menginvasi dan mengubah bentuk pasir BdM di atasnya saat ini (Gbr. 7d).
Kegagalan pagoda untuk melintasi dasar laut saat ini menunjukkan bahwa (a) naiknya gas dan/atau berhentinya pencampuran gas-sedimen secara lokal, dan/atau (b) kemungkinan aliran lateral campuran gas-sedimen tidak memungkinkan terjadinya proses overpressure lokal. Menurut model teori diapir52, aliran lateral menunjukkan keseimbangan negatif antara laju suplai campuran lumpur-gas dari bawah dan laju di mana pagoda bergerak ke atas. Penurunan laju suplai mungkin terkait dengan peningkatan kepadatan campuran karena hilangnya pasokan gas. Hasil yang dirangkum di atas dan kenaikan pagoda yang dikendalikan oleh daya apung memungkinkan kami memperkirakan tinggi kolom udara hg. Daya apung diberikan oleh ΔP = hgg (ρw – ρg), di mana g adalah gravitasi (9,8 m/s2) dan ρw dan ρg masing-masing adalah kerapatan air dan gas.ΔP adalah jumlah dari Pdef yang dihitung sebelumnya dan tekanan litostatik Plit dari pelat sedimen, yaitu ρsg h, di mana ρs adalah kerapatan sedimen. Dalam hal ini, nilai hg yang diperlukan untuk daya apung yang diinginkan diberikan oleh hg = (Pdef + Plit)/[g (ρw – ρg)].Dalam BdM, kami menetapkan Pdef = 0,3 Pa dan h = 100 m (lihat di atas), ρw = 1.030 kg/m3, ρs = 2.500 kg/ m3, ρg dapat diabaikan karena ρw ≫ρg. Kita mendapatkan hg = 245 m, nilai yang mewakili kedalaman dasar GSL.ΔP adalah 2,4 MPa, yang merupakan tekanan berlebih yang diperlukan untuk memecah dasar laut BdM dan membentuk ventilasi.
Komposisi gas BdM konsisten dengan sumber mantel yang diubah oleh penambahan cairan yang terkait dengan reaksi dekarbonisasi batuan kerak (Gbr. 6). Penjajaran EW yang kasar dari kubah BdM dan gunung berapi aktif seperti Ischia, Campi Flegre, dan Soma-Vesuvius, bersama dengan komposisi gas yang dipancarkan, menunjukkan bahwa gas yang dipancarkan dari mantel di bawah seluruh wilayah vulkanik Naples bercampur Semakin banyak cairan kerak bergerak dari barat (Ischia) ke timur (Somma-V esuivus) (Gbr. 1b dan 6).
Kami telah menyimpulkan bahwa di Teluk Napoli, beberapa kilometer dari pelabuhan Napoli, terdapat struktur mirip kubah seluas 25 km2 yang dipengaruhi oleh proses degassing aktif dan disebabkan oleh penempatan pagoda dan gundukan. Saat ini, tanda BdM menunjukkan bahwa turbulensi non-magmatik53 dapat mendahului vulkanisme embrionik, yaitu pelepasan awal magma dan/atau cairan termal. Kegiatan pemantauan harus dilaksanakan untuk menganalisis evolusi fenomena dan untuk mendeteksi geokimia dan sinyal geofisika yang menunjukkan potensi gangguan magmatik.
Profil kolom air akustik (2D) diperoleh selama pelayaran SAFE_2014 (Agustus 2014) di R/V Urania (CNR) oleh National Research Council Institute of Coastal Marine Environment (IAMC). Pengambilan sampel akustik dilakukan oleh sounder pemecah gelombang ilmiah Simrad EK60 yang beroperasi pada 38 kHz. Data akustik direkam pada kecepatan rata-rata sekitar 4 km. Gambar echosounder yang dikumpulkan digunakan untuk mengidentifikasi pelepasan cairan dan menentukan secara akurat lokasi mereka di area pengumpulan (antara 74 dan 180 m bsl). Ukur parameter fisik dan kimia di kolom air menggunakan probe multiparameter (konduktivitas, suhu dan kedalaman, CTD). Data dikumpulkan menggunakan probe CTD 911 (SeaBird, Electronics Inc.) dan diproses menggunakan perangkat lunak SBED-Win32 (Seasave, versi 7.23.2). Inspeksi visual dasar laut dilakukan menggunakan "Pollux III" (GEItaliana) Perangkat ROV (kendaraan yang dioperasikan dari jarak jauh) dengan dua kamera (definisi rendah dan tinggi).
Akuisisi data multibeam dilakukan menggunakan sistem sonar multibeam Simrad EM710 100 KHz (Kongsberg). Sistem ini terhubung dengan sistem pemosisian global diferensial untuk memastikan kesalahan sub-metrik dalam pemosisian berkas. Pulsa akustik memiliki frekuensi 100 KHz, pulsa tembak 150° derajat dan seluruh bukaan 400 berkas. Ukur dan terapkan profil kecepatan suara secara real time selama akuisisi. Data diproses menggunakan perangkat lunak PDS2000 (Reson -Thales) menurut standar Organisasi Hidrografi Internasional (https://www.iho.int/iho_pubs/standard/S-44_5E.pdf) untuk navigasi dan koreksi pasang surut. Pengurangan kebisingan karena lonjakan instrumen yang tidak disengaja dan eksklusi sinar berkualitas rendah dilakukan dengan alat pengeditan pita dan alat de-spiking. Deteksi kecepatan suara terus menerus dilakukan oleh stasiun lunas yang terletak di dekat transduser multi-beam dan memperoleh serta menerapkan profil kecepatan suara waktu nyata di kolom air setiap 6-8 jam untuk menyediakan -kecepatan suara waktu untuk kemudi sinar yang tepat. Seluruh kumpulan data terdiri dari sekitar 440 km2 (kedalaman 0-1200 m). Data ini digunakan untuk menyediakan model medan digital (DTM) resolusi tinggi yang dicirikan oleh ukuran sel kisi 1 m. DTM akhir (Gbr.1a) dilakukan dengan data medan (>0 m di atas permukaan laut) yang diperoleh pada ukuran sel jaringan 20 m oleh Institut Geo-Militer Italia.
Profil data seismik saluran tunggal beresolusi tinggi sepanjang 55 kilometer, dikumpulkan selama pelayaran laut yang aman pada tahun 2007 dan 2014, mencakup area seluas sekitar 113 kilometer persegi, keduanya pada R/V Urania. Profil Marisk (misalnya, profil seismik L1, Gambar 1b) diperoleh dengan menggunakan sistem boomer IKB-Seistec. Unit akuisisi terdiri dari katamaran 2,5 m di mana sumber dan penerima ditempatkan. Tanda tangan sumber terdiri dari satu puncak positif yang dicirikan dalam rentang frekuensi 1-10 kHz dan memungkinkan untuk menyelesaikan reflektor yang dipisahkan oleh 25 cm. Profil seismik yang aman diperoleh dengan menggunakan sumber seismik Geospark multi-tip 1,4 Kj yang dihubungkan dengan perangkat lunak Geotrace (Sistem Survei Kelautan Geo). 30 cm.Kedua perangkat Safe dan Marsik didapatkan dengan kecepatan 0.33 shot/detik dengan kecepatan kapal <3 Kn.Data diolah dan disajikan menggunakan software Geosuite Allworks dengan workflow sebagai berikut: koreksi dilatasi, water column muting, 2-6 KHz bandpass IIR filtering, dan AGC.
Gas dari fumarol bawah air dikumpulkan di dasar laut menggunakan kotak plastik yang dilengkapi dengan diafragma karet di sisi atasnya, ditempatkan terbalik oleh ROV di atas ventilasi. Setelah gelembung udara yang masuk ke dalam kotak telah benar-benar menggantikan air laut, ROV kembali ke kedalaman 1 m, dan penyelam mentransfer gas yang terkumpul melalui septum karet ke dalam dua labu kaca 60 mL yang telah dikosongkan sebelumnya yang dilengkapi dengan stopcock Teflon di mana Satu diisi dengan 20 mL NaOH 5N larutan (labu tipe Gegenbach). Spesies gas asam utama (CO2 dan H2S) dilarutkan dalam larutan basa, sedangkan spesies gas dengan kelarutan rendah (N2, Ar+O2, CO, H2, He, Ar, CH4 dan hidrokarbon ringan) disimpan di bagian atas botol pengambilan sampel. Gas anorganik dengan kelarutan rendah dianalisis dengan kromatografi gas (GC) menggunakan Shimadzu 15A yang dilengkapi dengan kolom ayakan molekuler 5A sepanjang 10 m dan detektor konduktivitas termal (TC D) 54.Argon dan O2 dianalisis menggunakan kromatografi gas Thermo Focus yang dilengkapi dengan kolom saringan molekul kapiler sepanjang 30 m dan TCD. Metana dan hidrokarbon ringan dianalisis menggunakan kromatografi gas Shimadzu 14A yang dilengkapi dengan kolom baja tahan karat sepanjang 10 m yang dikemas dengan Chromosorb PAW 80/100 mesh, dilapisi dengan 23% SP 1700 dan detektor ionisasi nyala (FID). Fase cair digunakan untuk analisis 1) CO2, as, dititrasi dengan larutan HCl 0,5 N (Metrohm Basic Titrino) dan 2) H2S, as, setelah oksidasi dengan 5 mL H2O2 (33%), dengan kromatografi ion (IC) (IC) (Wantong 761). Kesalahan analitik titrasi, analisis GC dan IC kurang dari 5%. Setelah prosedur ekstraksi dan pemurnian standar untuk campuran gas, 13C/12C CO2 (dinyatakan sebagai δ13 C-CO2% dan V-PDB) dianalisis menggunakan spektrometer massa Finningan Delta S55,56. Standar yang digunakan untuk memperkirakan presisi eksternal adalah marmer Carrara dan San Vincenzo (internal), NBS18 dan NBS19 (internasional), sedangkan kesalahan analitik dan reproduktifitas masing-masing ±0,05% dan ±0,1%.
Nilai δ15N (dinyatakan sebagai % vs. Udara) dan 40Ar/36Ar ditentukan menggunakan kromatografi gas (GC) Agilent 6890 N yang dipasangkan dengan spektrometer massa aliran kontinu Finnigan Delta plusXP. Kesalahan analisisnya adalah: δ15N±0,1%, 36Ar<1%, 40Ar<3%.Rasio isotop He (dinyatakan sebagai R/Ra, di mana R adalah 3He/4He diukur dalam sampel dan Ra adalah rasio yang sama di atmosfer: 1,39 × 10−6)57 ditentukan di laboratorium INGV-Palermo (Italia) 3He, 4He dan 20Ne ditentukan menggunakan spektrometer massa kolektor ganda (Helix SFT-GVI)58 setelah pemisahan He dan Ne. Kesalahan analisis ≤ 0,3%. Kosong khas untuk He dan Ne masing-masing adalah <10-14 dan <10-16 mol .
Cara mengutip artikel ini: Passaro, S. et al.Pengangkatan dasar laut yang didorong oleh proses degassing mengungkapkan aktivitas vulkanik yang mulai tumbuh di sepanjang pantai.science.Rep.6, 22448;doi: 10.1038/srep22448 (2016).
Aharon, P. Geologi dan biologi rembesan dan lubang hidrokarbon dasar laut modern dan kuno: pengantar.Geographic Ocean Wright.14, 69–73 (1994).
Paull, CK & Dillon, WP Kejadian global hidrat gas. Di Kvenvolden, KA & Lorenson, TD (eds.) 3–18 (Gas hidrat alam: Kejadian, distribusi dan deteksi. American Geophysical Union Geophysical Monograph 124, 2001).
Fisher, AT Kendala geofisika pada sirkulasi hidrotermal. Dalam: Halbach, PE, Tunnicliffe, V. & Hein, JR (eds) 29–52 (Laporan Lokakarya Durham, Energi dan Perpindahan Massa dalam Sistem Hidrotermal Laut, Durham University Press, Berlin (2003) ).
Coumou, D., Driesner, T. & Heinrich, C. Struktur dan dinamika sistem hidrotermal mid-ocean ridge. Science 321, 1825–1828 (2008).
Boswell, R. & Collett, TS Pandangan terkini tentang sumber daya hidrat gas.energi.dan lingkungan.sains.4, 1206–1215 (2011).
Evans, RJ, Davies, RJ & Stewart, SA Struktur internal dan sejarah letusan sistem gunung lumpur berskala kilometer di Laut Kaspia Selatan. Reservoir Basin 19, 153–163 (2007).
Leon, R. et al. Fitur dasar laut terkait dengan rembesan hidrokarbon dari gundukan lumpur karbonat laut dalam di Teluk Cadiz: dari aliran lumpur ke sedimen karbonat. Geografi March.Wright.27, 237–247 (2007).
Moss, JL & Cartwright, J. Representasi seismik 3D dari pipa pelepasan fluida berskala kilometer di lepas pantai Namibia.Basin Reservoir 22, 481–501 (2010).
Andresen, KJ Karakteristik aliran fluida dalam sistem pipa minyak dan gas: Apa yang mereka ceritakan tentang evolusi cekungan? Geologi Maret.332, 89–108 (2012).
Ho, S., Cartwright, JA & Imbert, P. Evolusi vertikal dari struktur pelepasan fluida Kuarter Neogen sehubungan dengan fluks gas di Cekungan Kongo Bawah, Angola lepas pantai. Geologi Maret.332–334, 40–55 (2012).
Johnson, SY et al.Aktivitas hidrotermal dan tektonik di Danau Yellowstone utara, Wyoming.geology.Socialist Party.Yes.bull.115, 954–971 (2003).
Patacca, E., Sartori, R. & Scandone, P. The Tyrrhenian Basin and the Apennine Arc: Hubungan Kinematik Sejak Akhir Totonian.Mem Soc Geol Ital 45, 425–451 (1990).
Milia et al. Struktur tektonik dan kerak di margin benua Campania: hubungan dengan aktivitas vulkanik.mineral.gasoline.79, 33–47 (2003)
Piochi, M., Bruno PP & De Astis G. Peran relatif tektonik keretakan dan proses pengangkatan magmatik: kesimpulan dari data geofisika, struktural, dan geokimia di wilayah vulkanik Naples (Italia selatan). Gcubed, 6(7), 1-25 (2005).
Dvorak, JJ & Mastrolorenzo, G. Mekanisme gerakan kerak vertikal baru-baru ini di kawah Campi Flegrei di Italy.geology.Socialist Party.Yes.Specification.263 selatan, hlm. 1-47 (1991).
Orsi, G. et al.Deformasi tanah jangka pendek dan kegempaan di kawah Campi Flegrei yang bersarang (Italia): contoh pemulihan massa aktif di daerah padat penduduk.J.Volcano.geothermal.reservoir.91, 415–451 (1999)
Cusano, P., Petrosino, S., dan Saccorotti, G. Asal hidrotermal dari aktivitas 4D jangka panjang yang berkelanjutan di kompleks vulkanik Campi Flegrei di Italy.J.Volcano.geothermal.reservoir.177, 1035–1044 (2008).
Pappalardo, L. dan Mastrolorenzo, G. Diferensiasi cepat di reservoir magmatik seperti ambang pintu: studi kasus dari kawah Campi Flegrei.science.Rep.2, 10.1038/srep00712 (2012).
Walter, TR et al.InSAR deret waktu, analisis korelasi, dan pemodelan korelasi waktu mengungkapkan kemungkinan penggabungan antara Campi Flegrei dan Vesuvius.J.Volcano.geothermal.reservoir.280, 104–110 (2014).
Milia, A. & Torrente, M. Struktural dan struktur stratigrafi paruh pertama graben Tyrrhenian (Teluk Napoli, Italia). Fisika Konstruktif 315, 297–314.
Sano, Y. & Marty, B. Sumber karbon dalam gas abu vulkanik dari Island Arcs.Chemical Geology.119, 265–274 (1995).
Milia, Stratigrafi A. Dohrn Canyon: Tanggapan terhadap penurunan permukaan laut dan pengangkatan tektonik di landas kontinen luar (margin Tyrrhenian Timur, Italia). Surat Geo-Marine 20/2, 101–108 (2000).