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우리는 활동적인 해저 융기 및 가스 배출이 나폴리(이탈리아) 항구에서 몇 킬로미터 떨어진 곳에서 발생했다는 증거를 보고합니다. 두툼한 자국, 마운드 및 분화구는 해저의 특징입니다. 이러한 형성은 오늘날 해저에 영향을 미치는 탑, 단층 및 접힘을 포함하여 얕은 지각 구조의 상단을 나타냅니다. 그들은 맨틀 용융 및 지각 암석의 탈탄소 반응에서 헬륨 및 이산화탄소의 상승, 가압 및 방출을 기록했습니다. 이러한 가스는 유사할 가능성이 높습니다. Ischia, Campi Flegre 및 Soma-Vesuvius의 열수 시스템을 공급하는 사람들에게 나폴리 만 아래의 지각 유체와 혼합된 맨틀 소스를 제안합니다. 가스 리프트 및 가압 프로세스로 인한 해저 팽창 및 파열에는 2-3MPa의 과압이 필요합니다. 폭발.
심해 열수(뜨거운 물과 가스) 방출은 중앙 해령과 수렴판 가장자리(섬 호의 잠긴 부분 포함)의 일반적인 특징인 반면, 가스 하이드레이트(chlatrates)의 차가운 방출은 종종 대륙붕과 수동적 여백의 특징입니다1, 2,3,4,5. 해안 지역에서 해저 열수 방출의 발생은 대륙 지각 및/또는 맨틀 내의 열원(마그마 저수지)을 의미합니다. se 배출은 지각의 최상층을 통해 마그마가 상승하기 전에 발생할 수 있으며 화산 해산의 분출 및 제자리 배치에서 절정에 달할 수 있습니다. -바다 열수 또는 수화물 가스 배출은 지질학적 및 생물학적 특성으로 인해 상대적으로 잘 알려져 있습니다. 예외는 얕은 물과 관련된 형태학적 특징입니다. 단, 12호에서 발생하는 경우는 비교적 적은 기록이 있습니다. 여기서 우리는 나폴리 항구에서 약 5km 떨어진 나폴리 만(이탈리아 남부)의 가스 배출로 영향을 받는 수중, 형태학적 및 구조적으로 복잡한 지역에 대한 새로운 수심, 지진, 수주 및 지구화학적 데이터를 제시합니다. R/V Urania에 탑승한 SAFE_2014(2014년 8월) 크루즈. 우리는 가스 배출이 발생하는 해저 및 지하 구조를 설명 및 해석하고, 배기 유체의 출처를 조사하고, 가스 상승 및 관련 변형을 조절하는 메커니즘을 식별 및 특성화하고, 화산 영향에 대해 논의합니다.
나폴리 만은 Plio-Quaternary 서쪽 변두리, NW-SE 길쭉한 Campania 구조적 함몰13,14,15.Ischia의 EW(ca. 150-1302 AD), Campi Flegre 분화구(ca. 300-1538) 및 Soma-Vesuvius(<360-1944)를 형성합니다. 소렌토 반도와 접해 있습니다(그림 1a). 나폴리 만은 우세한 NE-SW 및 2차 NW-SE 단층의 영향을 받습니다(그림 1)14,15. Ischia, Campi Flegrei 및 Somma-Vesuvius는 열수 발현, 지반 변형 및 얕은 지진이 특징입니다16,17,18(예: 1982-1년 Campi Flegrei의 난기류 사건) 984, 융기 1.8m 및 수천 건의 지진). 최근 연구19,20에 따르면 Soma-Vesuvius와 Campi Flegre의 역학 사이에는 '깊은' 단일 마그마 저수지와 관련이 있을 수 있습니다. Campi Flegrei의 마지막 36ka와 Somma Vesuvius의 18ka에서 화산 활동과 해수면 진동이 나폴리 만의 퇴적 시스템을 제어했습니다. s.마지막 최대 빙하기(18ka)의 낮은 해수면은 근해 얕은 퇴적 시스템의 회귀로 이어졌고, 이 퇴적 시스템은 후기 홍적세-홀로세 동안 범람하는 사건으로 채워졌습니다. 해저 가스 배출은 Ischia 섬 주변과 Campi Flegre 해안과 Soma-Vesuvius 산 근처에서 감지되었습니다(그림.1b).
(a) 대륙붕과 나폴리 만의 형태학적 및 구조적 배열 15, 23, 24, 48. 도트는 주요 해저 분출 센터입니다.빨간색 선은 주요 단층을 나타냅니다.(b) 감지된 유체 분출구(점)와 지진파 흔적(검은색 선)이 있는 나폴리만의 수심 측정법. 노란색 선은 그림 6에 보고된 지진선 L1 및 L2의 궤적입니다. BdM(Banco della Montagna) 돔형 구조의 경계는 (a,b)에서 파란색 점선으로 표시됩니다. 노란색 사각형은 음향 수주 프로파일의 위치를 ​​표시하고 CTD-EMB lank, CTD-EM50 및 ROV 프레임은 그림 5에 보고되어 있습니다. 노란색 원은 샘플링 가스 배출 위치를 표시하고 구성은 표 S1에 나와 있습니다. Golden Software(http://www.goldensoftware.com/products/surfer)는 Surfer® 13에서 생성된 그래픽을 사용합니다.
SAFE_2014(2014년 8월) 크루즈(방법 참조) 동안 얻은 데이터를 기반으로 1m 해상도의 나폴리 만의 새로운 디지털 지형 모델(DTM)이 구성되었습니다. DTM은 나폴리 항구 남쪽의 해저가 완만하게 경사진 남향(기울기 ≤3°) 표면이 5.0 × 5.3km 돔형 구조에 의해 중단된 것을 특징으로 하며, 현지에서는 Banco della Mont로 알려져 있습니다. 아그나(BdM).1a,b).BdM은 약 100~170m 깊이, 주변 해저 위 15~20m에서 발달합니다. BdM 돔은 280개의 아원형에서 타원형 고분(그림 2a), 665개의 원뿔 및 30개의 구덩이(그림 3 및 4)로 인해 둔덕과 같은 형태를 나타냅니다(그림 3 및 4). 마운드의 원형도 [C = 4π(면적/둘레 2)]는 둘레가 증가함에 따라 감소했습니다(그림 2b). 마운드의 축 방향 비율은 1에서 6.5 사이이며 축 비율이 >2인 마운드는 선호되는 N45°E + 15° 타격과 더 분산된 2차, 더 분산된 N105°E에서 N145°E 타격을 나타냅니다(그림 2c).단일 또는 정렬된 콘은 BdM 평면과 마운드 상단에 존재합니다(그림 3a,b). 원추형 배열은 마운드의 배열을 따릅니다. 마운드는 일반적으로 평평한 해저에 위치하며(그림 3c) 때때로 마운드에 있습니다. ;덜 확장된 NW-SE 경로는 중앙 BdM 지역에 있습니다.
(a) Banco della Montagna(BdM) 돔의 디지털 지형 모델(1m 셀 크기).(b) BdM 마운드의 둘레 및 진원도.(c) 마운드를 둘러싼 최적 타원의 장축의 축비 및 각도(방향). 디지털 지형 모델의 표준 오차는 0.004m입니다.둘레와 진원도의 표준오차는 각각 4.83m와 0.01이고 축비와 각도의 표준오차는 각각 0.04와 3.34°이다.
그림 2의 DTM에서 추출한 BdM 지역의 확인된 원뿔, 분화구, 마운드 및 구덩이에 대한 세부 정보.
(a) 평평한 해저의 정렬 원뿔;(b) NW-SE 가느다란 마운드의 원뿔과 분화구;(c) 살짝 담근 표면의 뾰족한 자국.
(a) 감지된 크레이터, 피트 및 활성 가스 배출의 공간적 분포.(b) (a)에 보고된 크레이터 및 피트의 공간 밀도(개수/0.2km2).
우리는 2014년 8월 SAFE_2014 순항 중에 획득한 ROV 물기둥 에코 사운더 이미지와 해저 직접 관찰에서 BdM 지역의 37개 가스 방출을 확인했습니다(그림 4 및 5). 이러한 방출의 음향 이상은 수직으로 12~70m 범위에 걸쳐 해저에서 상승하는 수직으로 길쭉한 모양을 나타냅니다(그림 5a). 일부 장소에서 음향 이상은 거의 연속적인 "열차"를 형성했습니다. 기포 플룸은 연속적이고 조밀한 기포 흐름에서 단기 현상에 이르기까지 다양합니다(보충 영화 1).ROV 검사를 통해 해저 유체 배출구의 발생을 시각적으로 확인할 수 있으며 때로는 빨간색에서 주황색 퇴적물로 둘러싸인 해저의 작은 마킹을 강조 표시할 수 있습니다(그림 5b). 경우에 따라 ROV 채널은 방출을 재활성화합니다. 배출구 형태는 물기둥에 플레어가 없는 상단의 원형 구멍을 보여줍니다. 배출 지점 바로 위 물기둥의 pH는 상당한 하락을 나타냈으며 더 산성임을 나타냅니다. 로컬 조건(그림.5c,d) 특히, 75m 깊이에서 BdM 가스 방류 위의 pH는 8.4(70m 깊이에서)에서 7.8(75m 깊이에서)로 감소한 반면(그림 5c), 나폴리 만의 다른 지역은 8.3에서 8.5 사이의 깊이 구간에서 0에서 160m 사이의 pH 값을 가졌습니다(그림 5d). 해수 온도와 염분의 상당한 변화 70m 깊이에서 온도는 15°C이고 염도는 약 38PSU입니다(그림 5c,d). pH, 온도 및 염도 측정 결과: a) BdM 탈기 과정과 관련된 산성 유체의 참여 및 b) 열 유체 및 염수의 부재 또는 매우 느린 배출
(a) 음향 수주 프로필의 획득 창(에코미터 Simrad EK60). BdM 영역에 위치한 EM50 유체 배출(해발 약 75m)에서 감지된 가스 플레어에 해당하는 수직 녹색 밴드;(b) BdM 지역에서 원격 제어 차량으로 수집된 바닥 및 해저 다중 신호도 표시됩니다. 단일 사진은 빨간색에서 주황색 퇴적물로 둘러싸인 작은 분화구(검은색 원)를 보여줍니다.(c,d) SBED-Win32 소프트웨어(Seasave, 버전 7.23.2)를 사용하여 처리된 다중 매개변수 프로브 CTD 데이터. 유체 배출 EM50 위 수주의 선택된 매개변수(염분, 온도, pH 및 산소) 패턴(패널 c) 및 Bdm 방전 영역 패널 외부(d).
우리는 2014년 8월 22일과 28일 사이에 연구 지역에서 3개의 가스 샘플을 수집했습니다. 이 샘플은 CO2(934-945mmol/mol)가 지배적인 유사한 조성을 보였고 N2(37-43mmol/mol), CH4(16-24mmol/mol) 및 H2S(0.10mmol/mol) -0.44mmol/mol)의 관련 농도가 뒤따랐으며 H2 및 He는 덜 풍부했습니다(<0.052 및 <0. 016mmol/mol)(그림 1b; 표 S1, 보충 동영상 2). 비교적 높은 농도의 O 및 Ar도 측정되었습니다(각각 최대 3.2 및 0.18mmol/mol). 경질 탄화수소의 합은 0.24 ~ 0.30mmol/mol이며 C2-C4 알칸, 방향족(주로 벤젠), 프로펜 및 황 함유 화합물(티오펜)으로 구성됩니다. 0Ar/36Ar 값은 공기(295.5)와 일치하지만, 샘플 EM35(BdM 돔)의 값은 304로 40Ar을 약간 초과함을 나타냅니다. δ15N 비율은 공기보다 높았으며(공기 대비 최대 +1.98%), δ13C-CO2 값은 V-PDB.R/Ra 값 대비 -0.93~0.44% 범위였습니다(보정 후). 4He/20Ne 비율을 사용한 대기 오염의 경우)는 1.66과 1.94 사이로 맨틀 He의 상당 부분이 존재함을 나타냅니다. 헬륨 동위원소를 CO2 및 안정적인 동위원소 22와 결합하여 BdM의 배출원을 더 명확히 할 수 있습니다. CO2/3He 대 δ13C에 대한 CO2 맵에서(그림6), BdM 가스 조성을 Ischia, Campi Flegrei 및 Somma-Vesuvius fumaroles의 조성과 비교합니다. 그림 6은 또한 BdM 가스 생산에 관여할 수 있는 세 가지 다른 탄소 소스 간의 이론적인 혼합 라인을 보고합니다: 용해된 맨틀 유래 용융물, 유기물이 풍부한 퇴적물 및 탄산염. 데이터를 맞추기 위한 고전적인 MORB에 대한 이산화물) 및 지각 탈탄소화로 인한 반응 생성된 가스 암석.
비교를 위해 맨틀 구성과 석회암 및 유기 퇴적물의 말단 구성원 사이의 하이브리드 라인이 보고됩니다. 상자는 Ischia, Campi Flegrei 및 Somma-Vesvius 59, 60, 61의 fumarole 영역을 나타냅니다. BdM 샘플은 Campania 화산의 혼합 경향에 있습니다. 혼합 라인의 말단 가스는 탄산염 광물의 탈탄 반응에 의해 생성된 가스인 맨틀 소스입니다.
지진 섹션 L1 및 L2(그림 1b 및 7)는 BdM과 Somma-Vesuvius(L1, 그림 7a) 및 Campi Flegrei(L2, 그림 7b) 화산 지역의 원위 층서학적 시퀀스 사이의 전이를 보여줍니다. 진폭 및 측면 연속성(그림 7b,c). 이 층은 LGM(Last Glacial Maximum) 시스템에 의해 끌린 해양 퇴적물을 포함하며 모래와 점토로 구성되어 있습니다. 기본 PS 층(그림 7b-d)은 기둥 또는 모래시계 모양의 혼돈에서 투명한 위상이 특징입니다. PS 퇴적물의 상단은 해저 마운드를 형성했습니다(그림 7d). 융기는 BdM 해저의 현재 퇴적물과 MS층에 영향을 미치는 접힘 및 단층의 형성을 담당합니다(그림 7b-d). MS 층서학적 간격은 L1 섹션의 ENE 부분에서 명확하게 박리되는 반면, MS 시퀀스의 일부 내부 수준으로 덮힌 가스 포화층(GSL)의 존재로 인해 BdM 쪽으로 하얗게 됩니다(그림 7b).7a).투명지진층에 해당하는 BdM 상부에 모인 중력 코어는 최상부 40cm가 최근에 퇴적된 모래로 구성되어 있음을 나타냅니다.)24,25 및 "Naples Yellow Tuff"(14.8 ka)26의 Campi Flegrei의 폭발적인 분출에서 발생한 경석 조각26. PS 층의 투명한 위상은 나폴리 만의 BdM 외부에서 발견되는 산사태, 이류 및 화쇄류와 관련된 혼돈 층이 음향적으로 불투명하기 때문에 혼돈 혼합 과정만으로는 설명할 수 없습니다21,23,24. 관찰된 BdM PS se ismic facies와 해저 노두 PS 층의 모양(그림 7d)은 천연 가스의 상승을 반영합니다.
(a) 주상(탑) 공간 배열을 보여주는 단일 트랙 지진 프로파일 L1(그림 1b의 탐색 추적). 탑은 부석과 모래의 혼돈 퇴적물로 구성됩니다. 탑 아래에 존재하는 가스 포화층은 더 깊은 구조물의 연속성을 제거합니다.(b) 단일 채널 지진 프로파일 L2(그림 1b의 탐색 추적), 해저 고분의 절개와 변형을 강조 표시 해양(MS) 및 경석 퇴적물(PS).(c) MS 및 PS의 변형 세부 사항은 (c,d)에 보고되어 있습니다. 최상부 퇴적물에서 속도가 1580m/s라고 가정하면 100ms는 수직 스케일에서 약 80m를 나타냅니다.
BdM의 형태학적 및 구조적 특성은 전 세계적으로 다른 해저 열수 및 가스 하이드레이트 필드와 유사하며2,12,27,28,29,30,31,32,33,34 종종 융기(볼트 및 마운드) 및 가스 배출(콘, 피트)과 관련이 있습니다. 마운드, 구덩이 및 활성 통풍구의 분포는 NW-SE 및 NE-SW 충격 골절에 의해 부분적으로 제어됨을 시사합니다(그림 4b). 이들은 Campi Flegrei 및 Somma-Vesuvius 화산 지역과 나폴리 만에 영향을 미치는 단층 시스템의 선호되는 타격입니다. 특히 전자의 구조는 Campi Flegrei 분화구에서 열수 방출의 위치를 ​​제어합니다35. 나폴리 만은 구조적으로 제어되는 다른 열수 시스템36,37이 공유하는 특징인 표면으로의 가스 이동을 위한 선호 경로를 나타냅니다.3a,c). 이는 다른 저자가 가스 하이드레이트 구역에 대해 제안한 것처럼 이러한 마운드가 반드시 피트 형성의 전조를 나타내는 것은 아님을 시사합니다.
수집된 세 가지 가스 배출물은 열수 유체의 전형적인 화학적 시그니처를 보여줍니다. 즉, 환원 가스(H2S, CH4 및 H2) 및 경질 탄화수소(특히 벤젠 및 프로필렌)의 상당한 농도가 있는 주로 CO238,39, 40, 41, 42, 43, 44, 45(표 S1). 해수에 용해된 공기는 샘플링에 사용된 플라스틱 상자에 저장된 가스와 접촉합니다. ROV는 해저에서 바다로 추출되어 반란을 일으키기 때문입니다. 반대로 양의 δ15N 값과 ASW(공기 포화 수)보다 상당히 높은 높은 N2/Ar(최대 480)은 이러한 가스의 주된 열수 기원과 일치하여 대부분의 N2가 대기 외 공급원에서 생성되었음을 시사합니다. BdM의 열수-화산 기원 탄소 동위원소(δ13C-CO2 -0.93% ~ +0.4%) 및 CO2/3He 값(1.7 × 1010 ~ 4.1 × 1010)은 BdM 샘플이 나폴리만 맨틀 말단 구성원 및 탈탄소 주변 분기공의 혼합 경향에 속함을 시사합니다. 반응에 의해 생성된 가스 간의 관계(그림 6) 보다 구체적으로, BdM 가스 샘플은 인접한 Campi Flegrei 및 Somma-Veusivus 화산의 유체와 거의 동일한 위치에서 혼합 경향을 따라 위치합니다. 이들은 맨틀 끝에 더 가까운 Ischia fumaroles보다 더 지각입니다. Somma-Vesuvius 및 Campi Flegrei는 BdM보다 높은 3He/4He 값(2.6에서 2.9 사이의 R/Ra)을 나타냅니다( 1.66에서 1.96 사이의 R/Ra;이것은 Somma-Vesuvius 및 Campi Flegrei 화산에 공급된 동일한 마그마 소스에서 유래한 방사성 He의 추가 및 축적을 시사합니다. BdM 배출물에서 감지할 수 있는 유기 탄소 부분이 없다는 것은 유기 퇴적물이 BdM 탈기 과정에 관여하지 않는다는 것을 시사합니다.
위에서 보고된 데이터와 해저 가스가 풍부한 지역과 관련된 돔형 구조의 실험 모델 결과를 기반으로 깊은 가스 가압은 킬로미터 규모의 BdM 돔 형성을 담당할 수 있습니다. BdM 금고로 이어지는 과압 Pdef를 추정하기 위해 수집된 형태 및 지진 데이터에서 BdM 금고가 변형된 부드러운 점성 퇴적물보다 큰 반경의 하위 원형 시트라고 가정하고 박판 역학 모델을 적용했습니다. 수직 최대 변위 w 및 두께 h(보조 그림 S1). Pdef는 총 압력과 암석 정압과 수주 압력의 차이입니다. BdM에서 반경은 약 2,500m이고 w는 20m이며 지진 프로파일에서 추정된 h 최대값은 약 100m입니다. 관계에서 Pdef 46Pdef = w 64 D/a4를 계산합니다. 여기서 D는 휨 강성입니다.D는 (Eh3)/[12(1 – ν2)]로 주어진다. 여기서 E는 퇴적물의 Young's modulus, ν는 Poisson's ratio(~0.5)33. BdM 퇴적물의 기계적 성질을 측정할 수 없기 때문에 BdM14,24와 유사한 해안 모래 퇴적물47에 대한 합리적인 값인 E = 140 kPa로 설정한다. 문헌에 보고된 더 높은 E 값은 고려하지 않는다. 미사질 점토 퇴적물(300 < E < 350,000 kPa)33,34 BDM 퇴적물은 미사 또는 미사질 점토가 아닌 주로 모래로 구성되어 있기 때문입니다24. 우리는 Pdef = 0.3 Pa를 얻습니다. 이는 Pdef가 10-2에서 103 Pa까지 다양한 가스 하이드레이트 분지 환경에서 해저 융기 과정의 추정치와 일치하며 낮은 값은 낮은 w/a 및/또는 무엇을 나타냅니다. BdM에서 , 퇴적물의 국부적 가스 포화 및/또는 기존 골절의 출현으로 인한 강성 감소는 또한 실패 및 결과적인 가스 방출에 기여하여 관찰된 환기 구조의 형성을 허용할 수 있습니다. 수집된 반사 지진 프로필(그림 7)은 PS 퇴적물이 GSL에서 융기되어 위에 있는 MS 해양 퇴적물을 밀어 올려 마운드, 접힘, 단층 및 퇴적 절단을 초래함을 나타냅니다(그림 7).7b,c). 이는 14.8~12ka 오래된 경석이 상향 기체 수송 과정을 통해 더 젊은 MS 층으로 침입했음을 시사합니다. BdM 구조의 형태학적 특징은 GSL에 의해 생성된 유체 방출에 의해 생성된 과압의 결과로 볼 수 있습니다. 활성 방전은 해저에서 최대 170m bsl48 이상까지 볼 수 있으므로 GSL 내의 유체 과압은 1,700을 초과한다고 가정합니다. kPa. 퇴적물에서 가스의 상향 이동은 MS에 포함된 물질을 스크러빙하는 효과가 있어 BdM25에서 샘플링된 중력 코어에 혼돈 퇴적물의 존재를 설명합니다. 또한 GSL의 과압은 복잡한 균열 시스템을 생성합니다(그림 7b의 다각형 결함). 집합적으로, "파고다"라고 하는 이러한 형태, 구조 및 층서 침하49,50는 원래 오래된 빙하 형성의 2차 효과에 기인했습니다. 캄파니아(Campania) 대륙 가장자리에서 적어도 지각의 최상부 3km 이내에는 증발 퇴적물이 거의 없습니다. 따라서 BdM 탑의 성장 메커니즘은 퇴적물에서 가스 상승에 의해 제어될 가능성이 있습니다. 이 결론은 탑의 투명한 지진 표면에 의해 뒷받침됩니다(그림7) 뿐만 아니라 중력 코어 데이터는 이전에 보고된24 'Pomici Principali'25 및 'Naples Yellow Tuff'26 Campi Flegrei와 함께 현재의 모래가 분출합니다. 또한 PS 퇴적물이 최상층 MS 층을 침범하고 변형시켰습니다(그림 7d). 이러한 구조적 배열은 탑이 가스 파이프라인뿐만 아니라 봉기 구조를 나타냄을 나타냅니다. 따라서 두 가지 주요 프로세스가 탑의 형성을 지배합니다. 부드러운 퇴적물은 가스가 아래에서 들어올 때 감소합니다.b) 관찰된 접힘, 단층 및 파단 원인 MS 퇴적물인 가스 퇴적물 혼합물 상승(그림 7). South Scotia Sea(남극 대륙)의 가스 하이드레이트와 관련된 탑에 대해 유사한 형성 메커니즘이 제안되었습니다. BdM 중력 코어의 층서학을 고려하여 우리는 탑 구조의 형성 연령이 약 14-12ka 미만이라고 추론합니다. 또한 일부 탑이 침입하여 위에 있는 현재 BdM 모래를 변형시켰기 때문에 이러한 구조의 성장은 여전히 ​​활성 상태입니다(그림 7d).
오늘날의 해저를 가로지르는 탑의 실패는 (a) 가스 상승 및/또는 가스 퇴적물 혼합의 국지적 중단 및/또는 (b) 가스 퇴적물 혼합의 가능한 측면 흐름이 국부적인 과압 과정을 허용하지 않음을 나타냅니다. Diapir 이론 모델52에 따르면 측면 흐름은 아래로부터의 진흙 가스 혼합물의 공급 속도와 탑이 위로 이동하는 속도 사이에 음의 균형을 나타냅니다. 공급 속도의 감소는 다음과 같을 수 있습니다. 가스 공급이 없어짐으로 인한 혼합물의 밀도 증가와 관련이 있습니다. 위에 요약된 결과와 탑의 부력 제어 상승을 통해 공기 기둥 높이 hg를 추정할 수 있습니다. 부력은 ΔP = hgg(ρw – ρg)로 지정되며, 여기서 g는 중력(9.8m/s2)이고 ρw 및 ρg는 각각 물과 가스의 밀도입니다.ΔP는 이전에 계산된 Pdef와 리소그래피의 합입니다. 정압 침전판의 Plith, 즉 ρsg h, 여기서 ρs는 침전물 밀도. 이 경우 원하는 부력에 필요한 hg 값은 hg = (Pdef + Plith)/[g (ρw – ρg)]로 지정됩니다. BdM에서는 Pdef = 0.3 Pa 및 h = 100 m(위 참조), ρw = 1,030 kg/m3, ρs = 2,500으로 설정합니다. kg/m3, ρg는 ρw ≫ρg이기 때문에 무시할 수 있습니다. 우리는 GSL 바닥의 깊이를 나타내는 값인 hg = 245m를 얻습니다.ΔP는 BdM 해저를 부수고 벤트를 형성하는 데 필요한 과압인 2.4MPa입니다.
BdM 가스의 구성은 지각 암석의 탈탄소화 반응과 관련된 유체의 추가에 의해 변경된 맨틀 소스와 일치합니다(그림 6). BdM 돔과 Ischia, Campi Flegre 및 Soma-Vesuvius와 같은 활화산의 대략적인 EW 정렬은 방출된 가스의 구성과 함께 나폴리 화산 지역 전체 아래의 맨틀에서 방출된 가스가 혼합되었음을 시사합니다. 점점 더 많은 지각 유체가 서쪽(Ischia)에서 동쪽으로 이동합니다. (Somma-Vesuivus) (그림. 1b 및 6).
우리는 나폴리 항구에서 몇 킬로미터 떨어진 나폴리 만에 능동적인 가스 제거 과정의 영향을 받고 탑과 마운드의 배치로 인해 발생하는 25km2 너비의 돔형 구조가 있다는 결론을 내렸습니다. 현재 BdM 서명은 비마그마틱 난류53가 화산 활동, 즉 마그마 및/또는 열 유체의 초기 방출보다 선행할 수 있음을 시사합니다.모니터링 활동은 현상의 진화를 분석하고 잠재적인 마그마 교란을 나타내는 지구화학적 및 지구물리학적 신호를 감지합니다.
국립 해안 해양 환경 연구소(IAMC)가 R/V Urania(CNR)에서 SAFE_2014(2014년 8월) 순항 중에 음향 수주 프로파일(2D)을 획득했습니다. 음향 샘플링은 38kHz에서 작동하는 과학적 빔 분할 에코 사운더 Simrad EK60에 의해 수행되었습니다. 음향 데이터는 약 4km의 평균 속도로 기록되었습니다. 수집된 음향 측심기 이미지는 유체 방출을 식별하고 정확하게 수집 영역에서 위치를 정의합니다(74~180m bsl). 멀티파라미터 프로브(전도도, 온도 및 깊이, CTD)를 사용하여 수주에서 물리적 및 화학적 매개변수를 측정합니다. CTD 911 프로브(SeaBird, Electronics Inc.)를 사용하여 데이터를 수집하고 SBED-Win32 소프트웨어(Seasave, 버전 7.23.2)를 사용하여 처리했습니다. 해저의 육안 검사는 "Pollux III"(GEIt aliana) 2개의(저화질 및 고화질) 카메라가 장착된 ROV 장치(원격 작동 차량).
다중빔 데이터 수집은 100KHz Simrad EM710 다중빔 소나 시스템(Kongsberg)을 사용하여 수행되었습니다. 이 시스템은 차동 글로벌 포지셔닝 시스템에 연결되어 빔 포지셔닝에서 서브 메트릭 오류를 보장합니다. 음향 펄스는 100KHz의 주파수, 150°의 발사 펄스 및 400개 빔의 전체 개방을 갖습니다. 획득하는 동안 실시간으로 음속 프로파일을 측정하고 적용합니다. 데이터는 PDS2000 소프트웨어(Reson- Thales)는 탐색 및 조수 보정을 위한 International Hydrographic Organization 표준(https://www.iho.int/iho_pubs/standard/S-44_5E.pdf)에 따랐습니다. 우발적인 계기 스파이크 및 불량한 빔 배제로 인한 소음 감소는 밴드 편집 및 디스스파이킹 도구를 사용하여 수행되었습니다. 연속 음속 감지는 다중 빔 트랜스듀서 근처에 위치한 용골 스테이션에서 수행되며 6-8시간마다 수주에서 실시간 음속 프로파일을 획득 및 적용하여 실시간 음속을 제공합니다. 적절한 빔 조향을 위해. 전체 데이터 세트는 약 440km2(0-1200m 깊이)로 구성됩니다. 데이터는 1m 그리드 셀 크기를 특징으로 하는 고해상도 디지털 지형 모델(DTM)을 제공하는 데 사용되었습니다.1a)는 이탈리아 지리 군사 연구소(Italian Geo-Military Institute)에서 20m 그리드 셀 크기로 획득한 지형 데이터(해발 >0m)로 수행되었습니다.
2007년과 2014년에 안전한 해양 순항 중에 수집된 55km 고해상도 단일 채널 지진 데이터 프로필은 R/V Urania에서 약 113km2의 영역을 다루었습니다.Marisk 프로필(예: L1 지진 프로필, 그림 1b)은 IKB-Seistec 부머 시스템을 사용하여 얻었습니다. 획득 장치는 소스와 수신기가 배치된 2.5m 쌍동선으로 구성됩니다. 소스 서명은 주파수 범위 1-10kHz에서 특성화되고 25cm로 분리된 반사경을 분해할 수 있는 단일 포지티브 피크로 구성됩니다. 안전한 지진 프로파일은 Geotrace 소프트웨어(Geo Marine Survey System)와 인터페이스된 1.4Kj 다중 팁 Geospark 지진 소스를 사용하여 획득했습니다. 이 시스템은 이론적 수직 해상도가 30cm. Safe 및 Marsik 장치는 혈관 속도 <3Kn으로 0.33shot/sec의 속도로 얻었습니다. 다음 워크플로우와 함께 Geosuite Allworks 소프트웨어를 사용하여 데이터를 처리하고 제시했습니다.
수중 분기구의 가스는 상단에 고무 다이어프램이 장착된 플라스틱 상자를 사용하여 해저에서 수집되었으며 ROV는 통풍구 위에 거꾸로 놓았습니다. 상자에 들어간 기포가 해수를 완전히 대체하면 ROV는 1m 깊이로 돌아가고 잠수부는 수집된 가스를 고무 격막을 통해 미리 진공 처리된 2개의 60mL 유리 플라스크에 옮깁니다. 5N NaOH 용액(Gegenbach형 플라스크). 주요 산성 가스 종(CO2 및 H2S)은 알칼리성 용액에 용해되는 반면, 낮은 용해도 가스 종(N2, Ar+O2, CO, H2, He, Ar, CH4 및 경질 탄화수소)은 샘플링 병 헤드 스페이스에 저장됩니다. 무기 저 용해도 가스는 10m 길이의 5A 분자체 컬럼이 장착된 Shimadzu 15A와 열전도도 검출기(TCD) 54. 아르곤과 O2는 30m 길이의 모세관 분자체 컬럼과 TCD가 장착된 Thermo Focus 가스 크로마토그래프를 사용하여 분석했습니다. 메탄과 경질 탄화수소는 23% SP 1700으로 코팅된 Chromosorb PAW 80/100 메쉬와 불꽃 이온화 검출기(FID)로 코팅된 10m 길이의 스테인리스 스틸 컬럼이 장착된 Shimadzu 14A 가스 크로마토그래프를 사용하여 분석했습니다. 액상은 사용되었습니다. 1) 0.5N HCl 용액(Metrohm Basic Titrino)으로 적정된 CO2 및 2) H2S, as, 5mL H2O2(33%)로 산화 후 이온 크로마토그래피(IC)(IC)(Wantong 761)로 분석합니다. 적정, GC 및 IC 분석의 분석 오류는 5% 미만입니다. 가스 혼합물에 대한 표준 추출 및 정제 절차 후, 13C/12C CO2( δ13C-CO2% 및 V-PDB)는 Finningan Delta S 질량 분석기55,56를 사용하여 분석했습니다. 외부 정밀도를 추정하는 데 사용된 표준은 Carrara 및 San Vincenzo marble(내부), NBS18 및 NBS19(international)이며 분석 오류 및 재현성은 각각 ±0.05% 및 ±0.1%입니다.
Δ15N (%대 공기로 표현됨) 값 및 40AR/36AR은 Finnigan Delta PlusXP 연속 흐름 질량 분석기에 결합 된 Agilent 6890 N 가스 크로마토 그래피 (GC)를 사용하여 결정되었다. 분석 오류는 다음과 같습니다. RA는 대기에서 동일한 비율이다 : 1.39 × 10-6) 57은 INGV-Palermo (이탈리아)의 실험실에서 결정되었다.
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