ขอขอบคุณที่เยี่ยมชม Nature.com เวอร์ชันเบราว์เซอร์ที่คุณใช้มีการรองรับ CSS อย่างจำกัด เพื่อประสบการณ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้คุณใช้เบราว์เซอร์ที่อัปเดตแล้ว (หรือปิดโหมดการทำงานร่วมกันใน Internet Explorer) ในระหว่างนี้ เพื่อให้มั่นใจว่ามีการรองรับอย่างต่อเนื่อง เราจะแสดงไซต์โดยไม่มีสไตล์และ JavaScript
เราได้รายงานหลักฐานการยกตัวของพื้นทะเลและการปล่อยก๊าซที่อยู่ห่างจากชายฝั่งของท่าเรือเนเปิลส์ (อิตาลี) หลายกิโลเมตร หลุมอุกกาบาต เนิน และหลุมอุกกาบาตเป็นลักษณะเด่นของพื้นทะเล ส่วนหินเหล่านี้แสดงถึงส่วนบนของโครงสร้างเปลือกโลกตื้น รวมทั้งเจดีย์ รอยเลื่อน และรอยพับที่ส่งผลต่อพื้นทะเลในปัจจุบัน พวกเขาบันทึกการยกตัว การเพิ่มแรงดัน และการปลดปล่อยฮีเลียมและคาร์บอนไดออกไซด์ในปฏิกิริยาการกำจัดคาร์บอนของของเหลวที่ละลายจากชั้นแมนเทิลและหินเปลือกโลก ก๊าซเหล่านี้น่าจะคล้ายกับก๊าซที่หล่อเลี้ยงระบบความร้อนใต้พิภพของอิสเคีย คัมปิเฟลเกร และโซมา-เวสุเวียส ซึ่งบ่งชี้ว่ามีแหล่งกำเนิดของแมนเทิลผสมกับของเหลวในเปลือกโลกใต้อ่าวเนเปิลส์ การขยายตัวและการแตกใต้ทะเลที่เกิดจากการยกตัวของก๊าซและกระบวนการเพิ่มแรงดันนั้นต้องมีแรงดันเกิน 2-3 MPa การยกตัว รอยเลื่อน และการปล่อยก๊าซของพื้นทะเลเป็นสัญญาณของการยกตัวที่ไม่ใช่ภูเขาไฟซึ่งอาจบ่งบอกถึงการเกิดขึ้นของพื้นทะเล การปะทุและ/หรือการระเบิดของน้ำพุร้อน
การระบายของน้ำร้อนและก๊าซในทะเลลึกเป็นลักษณะทั่วไปของสันเขาใต้ทะเลและขอบแผ่นเปลือกโลกที่บรรจบกัน (รวมถึงส่วนที่จมอยู่ใต้น้ำของส่วนโค้งของเกาะ) ในขณะที่การระบายของไฮเดรตของก๊าซ (คลาเตรต) ในอุณหภูมิต่ำมักเป็นลักษณะเฉพาะของหิ้งทวีปและขอบทวีปแบบเฉื่อยชา1, 2,3,4,5การเกิดขึ้นของการระบายของน้ำร้อนและก๊าซในทะเลลึกในบริเวณชายฝั่งบ่งชี้ถึงแหล่งความร้อน (แหล่งกักเก็บแมกมา) ภายในเปลือกโลกและ/หรือเนื้อโลก การระบายเหล่านี้อาจเกิดขึ้นก่อนการเคลื่อนตัวของแมกมาผ่านชั้นบนสุดของเปลือกโลกและสิ้นสุดลงด้วยการปะทุและการวางตัวของภูเขาไฟใต้น้ำ6 ดังนั้น การระบุ (ก) สัณฐานวิทยาที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนรูปของก้นทะเลที่กำลังดำเนินอยู่ และ (ข) การปล่อยก๊าซใกล้กับบริเวณชายฝั่งที่มีประชากรอาศัยอยู่ เช่น ภูมิภาคภูเขาไฟของเนเปิลส์ในอิตาลี (~1 ล้านคน) จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประเมินภูเขาไฟที่อาจเกิดขึ้นได้ตื้น การปะทุ นอกจากนี้ แม้ว่าลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่เกี่ยวข้องกับการปล่อยก๊าซความร้อนใต้พิภพหรือไฮเดรตในทะเลลึกจะเป็นที่รู้จักกันดีเนื่องจากคุณสมบัติทางธรณีวิทยาและทางชีวภาพ แต่มีข้อยกเว้นคือลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่เกี่ยวข้องกับน้ำตื้น ยกเว้นที่เกิดขึ้นในทะเลสาบ 12 ซึ่งมีบันทึกค่อนข้างน้อย ที่นี่ เราขอเสนอข้อมูลเชิงธรณีวิทยา แผ่นดินไหว คอลัมน์น้ำ และธรณีเคมีใหม่สำหรับภูมิภาคใต้น้ำที่มีความซับซ้อนทางสัณฐานวิทยาและโครงสร้างที่ได้รับผลกระทบจากการปล่อยก๊าซในอ่าวเนเปิลส์ (ทางใต้ของอิตาลี) ซึ่งห่างจากท่าเรือเนเปิลส์ประมาณ 5 กม. ข้อมูลเหล่านี้รวบรวมระหว่างการล่องเรือ SAFE_2014 (สิงหาคม 2014) บนเรือวิจัย Urania เราอธิบายและตีความพื้นทะเลและโครงสร้างใต้ผิวดินที่เกิดการปล่อยก๊าซ ตรวจสอบแหล่งที่มาของของเหลวที่ระบายออก ระบุและกำหนดลักษณะกลไกที่ควบคุมการเพิ่มขึ้นของก๊าซและการเปลี่ยนรูปที่เกี่ยวข้อง และหารือเกี่ยวกับผลกระทบของภูเขาไฟ
อ่าวเนเปิลส์ก่อตัวเป็นขอบตะวันตกของปลิโอ-ควอเทอร์นารี แอ่งเปลือกโลกคัมปาเนียที่ยาวไปทางตะวันตกเฉียงเหนือ-ตะวันออกเฉียงใต้13,14,15 ทิศตะวันตกเฉียงเหนือของอิสเกีย (ประมาณ ค.ศ. 150-1302) หลุมอุกกาบาตคัมปิเฟลเกร (ประมาณ ค.ศ. 300-1538) และโซมา-เวสุเวียส (ตั้งแต่ <360-1944) การจัดเรียงจำกัดอ่าวไปทางเหนือ ค.ศ. 15 ในขณะที่ทิศใต้มีอาณาเขตติดกับคาบสมุทรซอร์เรนโต (รูปที่ 1a) อ่าวเนเปิลส์ได้รับผลกระทบจากรอยเลื่อนสำคัญในทิศตะวันออกเฉียงเหนือ-ตะวันตกเฉียงใต้ และรอยเลื่อนรองในทิศตะวันตกเฉียงเหนือ-ตะวันออกเฉียงใต้ (รูปที่ 1)14,15 อิสเกีย คัมปิเฟลเกร และซอมมา-เวสุเวียสมีลักษณะเฉพาะคือปรากฏการณ์ทางความร้อนใต้พิภพ การเปลี่ยนรูปของพื้นดิน และแผ่นดินไหวตื้น16,17,18 (เช่น เหตุการณ์ปั่นป่วนที่คัมปิเฟลเกรใน พ.ศ. 2525-2527 โดยมีการยกตัวสูงขึ้น 1.8 เมตร และแผ่นดินไหวหลายพันครั้ง การศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้19,20 แสดงให้เห็นว่าอาจมีความเชื่อมโยงระหว่างพลวัตของภูเขาไฟโซมา-วิสุเวียสและภูเขาไฟคัมปิเฟลเกร ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับแหล่งกักเก็บแมกมาเดี่ยวที่ "ลึก" กิจกรรมของภูเขาไฟและการแกว่งตัวของระดับน้ำทะเลใน 36,000 ปีก่อนคริสตกาลของภูเขาไฟคัมปิเฟลเกรและ 18,000 ปีก่อนคริสตกาลของภูเขาไฟซอมมาวิสุเวียสควบคุมระบบตะกอนของอ่าวเนเปิลส์ ระดับน้ำทะเลที่ต่ำในช่วงยุคน้ำแข็งสูงสุดครั้งล่าสุด (18,000 ปีก่อนคริสตกาล) ส่งผลให้ระบบตะกอนนอกชายฝั่ง-ตื้นถดถอย ซึ่งต่อมาถูกเติมเต็มด้วยเหตุการณ์ที่รุนแรงในช่วงปลายยุคไพลสโตซีน-โฮโลซีน ตรวจพบการปล่อยก๊าซใต้น้ำบริเวณรอบเกาะอิสเคียและนอกชายฝั่งคัมปิเฟลเกร และใกล้กับภูเขาโซมา-วิสุเวียส (รูปที่ 1b)
(ก) การจัดเรียงทางสัณฐานวิทยาและโครงสร้างของไหล่ทวีปและอ่าวเนเปิลส์ 15, 23, 24, 48 จุดคือศูนย์กลางการปะทุของใต้น้ำที่สำคัญ เส้นสีแดงแสดงถึงรอยเลื่อนหลัก (b) การวิเคราะห์เชิงลึกของอ่าวเนเปิลส์โดยตรวจพบช่องระบายของเหลว (จุด) และร่องรอยของเส้นไหวสะเทือน (เส้นสีดำ) เส้นสีเหลืองคือเส้นทางของเส้นไหวสะเทือน L1 และ L2 ที่รายงานไว้ในรูปที่ 6 ขอบเขตของโครงสร้างโดม Banco della Montagna (BdM) ถูกทำเครื่องหมายด้วยเส้นประสีน้ำเงินใน (a, b) สี่เหลี่ยมสีเหลืองแสดงตำแหน่งของโปรไฟล์คอลัมน์น้ำอะคูสติก และกรอบ CTD-EMBank, CTD-EM50 และ ROV มีรายงานไว้ในรูปที่ 5 วงกลมสีเหลืองแสดงตำแหน่งของการปล่อยก๊าซตัวอย่าง และองค์ประกอบของก๊าซดังกล่าวแสดงอยู่ในตาราง S1 Golden Software (http://www.goldensoftware.com/products/surfer) ใช้กราฟิกที่สร้างโดย Surfer® 13
จากข้อมูลที่ได้รับระหว่างการล่องเรือ SAFE_2014 (สิงหาคม 2014) (ดูวิธีการ) ได้สร้าง Digital Terrain Model (DTM) ใหม่ของอ่าวเนเปิลส์ด้วยความละเอียด 1 ม. DTM แสดงให้เห็นว่าพื้นทะเลทางทิศใต้ของท่าเรือเนเปิลส์มีลักษณะเป็นพื้นผิวลาดเอียงเล็กน้อยหันไปทางทิศใต้ (ความลาดเอียง ≤3°) ซึ่งมีโครงสร้างคล้ายโดมขนาด 5.0 × 5.3 กม. ขัดจังหวะ ซึ่งในท้องถิ่นเรียกว่า Banco della Montagna (BdM) รูปที่ 1a,b) BdM พัฒนาที่ความลึกประมาณ 100 ถึง 170 เมตร 15 ถึง 20 เมตรเหนือพื้นทะเลโดยรอบโดม BdM แสดงสัณฐานคล้ายเนินเนื่องจากมีเนินรูปวงรีถึงรูปวงรี 280 เนิน (รูปที่ 2a) กรวย 665 อันและหลุม 30 หลุม (รูปที่ 3 และ 4) เนินมีความสูงและเส้นรอบวงสูงสุด 22 เมตรและ 1,800 เมตรตามลำดับ ความเป็นวงกลม [C = 4π(พื้นที่/เส้นรอบวง2)] ของเนินลดลงเมื่อเส้นรอบวงเพิ่มขึ้น (รูปที่ 2b) อัตราส่วนแกนของเนินมีช่วงระหว่าง 1 ถึง 6.5 โดยเนินที่มีอัตราส่วนแกน >2 แสดงให้เห็นการตี N45°E + 15° ที่ต้องการและการตี N105°E ถึง N145°E รองที่กระจายตัวมากขึ้นและกระจายตัวมากขึ้น (รูปที่ 2c) มีกรวยเดี่ยวหรือเรียงตัวกันอยู่บนระนาบ BdM และบนเนินดิน (รูปที่ 3a,b) การจัดเรียงแบบกรวยจะจัดเรียงตามการจัดเรียงของเนินดินที่กรวยตั้งอยู่ โดยทั่วไปหลุมบ่อจะตั้งอยู่บนพื้นทะเลที่แบนราบ (รูปที่ 3c) และบางครั้งก็อยู่บนเนินดิน ความหนาแน่นเชิงพื้นที่ของกรวยและหลุมบ่อแสดงให้เห็นว่าการเรียงตัวในแนว NE-SW ที่โดดเด่นนั้นกำหนดขอบเขตทางตะวันออกเฉียงเหนือและตะวันตกเฉียงใต้ของโดม BdM (รูปที่ 4a,b) ส่วนเส้นทาง NW-SE ที่ขยายออกไปน้อยกว่านั้นจะอยู่ในบริเวณ BdM ตอนกลาง
(ก) แบบจำลองภูมิประเทศดิจิทัล (ขนาดเซลล์ 1 ม.) ของโดมของ Banco della Montagna (BdM) (ข) เส้นรอบวงและความกลมของเนิน BdM (ค) อัตราส่วนแกนและมุม (การวางแนว) ของแกนหลักของวงรีที่พอดีที่สุดโดยรอบเนิน ข้อผิดพลาดมาตรฐานของแบบจำลองภูมิประเทศดิจิทัลคือ 0.004 ม. ข้อผิดพลาดมาตรฐานของเส้นรอบวงและความกลมคือ 4.83 ม. และ 0.01 ตามลำดับ และข้อผิดพลาดมาตรฐานของอัตราส่วนแกนและมุมคือ 0.04 และ 3.34° ตามลำดับ
รายละเอียดของกรวย หลุมอุกกาบาต เนิน และหลุมที่ระบุในภูมิภาค BdM ที่สกัดมาจาก DTM ในรูปที่ 2
(ก) กรวยเรียงตัวบนพื้นท้องทะเลที่แบนราบ (ข) กรวยและหลุมอุกกาบาตบนเนินสูงแคบทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือ-ตะวันออกเฉียงใต้ (ค) หลุมบ่อบนพื้นผิวที่ลาดเอียงเล็กน้อย
(ก) การกระจายเชิงพื้นที่ของหลุมอุกกาบาต หลุมยุบ และก๊าซที่ปล่อยออกมาในปริมาณมากที่ตรวจพบ (ข) ความหนาแน่นเชิงพื้นที่ของหลุมอุกกาบาตและหลุมยุบที่รายงานใน (ก) (จำนวน/0.2 ตารางกิโลเมตร)
เราได้ระบุการปล่อยก๊าซ 37 รายการในภูมิภาค BdM จากภาพสะท้อนของคอลัมน์น้ำ ROV และการสังเกตพื้นทะเลโดยตรงที่ได้มาในระหว่างการล่องเรือ SAFE_2014 ในเดือนสิงหาคม 2014 (รูปที่ 4 และ 5) ความผิดปกติทางเสียงของการปล่อยก๊าซเหล่านี้แสดงให้เห็นรูปร่างที่ยืดออกในแนวตั้งที่พุ่งขึ้นมาจากพื้นทะเล โดยมีความสูงในแนวตั้งระหว่าง 12 ถึงประมาณ 70 เมตร (รูปที่ 5a) ในบางสถานที่ ความผิดปกติทางเสียงก่อตัวเป็น "ขบวน" ที่แทบจะต่อเนื่อง กลุ่มฟองอากาศที่สังเกตได้นั้นมีความหลากหลาย: ตั้งแต่ฟองอากาศหนาแน่นที่ต่อเนื่องไปจนถึงปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในช่วงสั้นๆ (ภาพยนตร์เสริม 1) การตรวจสอบ ROV ช่วยให้สามารถตรวจสอบการเกิดช่องระบายของเหลวบนพื้นทะเลด้วยสายตา และเน้นที่หลุมเล็กๆ บนพื้นทะเล ซึ่งบางครั้งล้อมรอบด้วยตะกอนสีแดงถึงสีส้ม (รูปที่ 5b) ในบางกรณี ช่อง ROV จะเปิดใช้งานการปล่อยก๊าซอีกครั้ง สัณฐานของช่องระบายแสดงให้เห็นช่องเปิดแบบวงกลมที่ด้านบนโดยไม่มีการบานออกในคอลัมน์น้ำ ค่า pH ในคอลัมน์น้ำเพียงแค่ เหนือจุดระบายน้ำมีการลดลงอย่างมีนัยสำคัญ บ่งชี้ถึงสภาพที่เป็นกรดมากขึ้นในบริเวณนั้น (รูปที่ 5c,d) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ค่า pH เหนือการระบายน้ำก๊าซ BdM ที่ความลึก 75 ม. ลดลงจาก 8.4 (ที่ความลึก 70 ม.) เป็น 7.8 (ที่ความลึก 75 ม.) (รูปที่ 5c) ในขณะที่แหล่งอื่นๆ ในอ่าวเนเปิลส์มีค่า pH ระหว่าง 0 ถึง 160 ม. ในช่วงความลึกระหว่าง 8.3 ถึง 8.5 (รูปที่ 5d) การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความเค็มของน้ำทะเลไม่มีนัยสำคัญในสองแหล่งภายในและภายนอกพื้นที่ BdM ของอ่าวเนเปิลส์ ที่ความลึก 70 ม. อุณหภูมิคือ 15 °C และมีความเค็มประมาณ 38 PSU (รูปที่ 5c,d) การวัดค่า pH อุณหภูมิ และความเค็มบ่งชี้ว่า: ก) การมีส่วนร่วมของของไหลที่มีกรดที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการกำจัดก๊าซ BdM และ ข) ไม่มีหรือการระบายน้ำของไหลความร้อนช้ามาก และน้ำเกลือ
(ก) หน้าต่างการรับข้อมูลของโปรไฟล์คอลัมน์น้ำเสียง (เอคโคมิเตอร์ Simrad EK60) แถบสีเขียวแนวตั้งที่สอดคล้องกับเปลวแก๊สที่ตรวจพบในการระบายของเหลว EM50 (ต่ำกว่าระดับน้ำทะเลประมาณ 75 เมตร) ซึ่งตั้งอยู่ในภูมิภาค BdM นอกจากนี้ยังแสดงสัญญาณมัลติเพล็กซ์ด้านล่างและใต้ท้องทะเล (ข) ที่รวบรวมโดยยานพาหนะควบคุมระยะไกลในภูมิภาค BdM ภาพถ่ายเดี่ยวแสดงหลุมอุกกาบาตขนาดเล็ก (วงกลมสีดำ) ที่ล้อมรอบด้วยตะกอนสีแดงถึงสีส้ม (ค, ง) ข้อมูล CTD ของโพรบหลายพารามิเตอร์ที่ประมวลผลโดยใช้ซอฟต์แวร์ SBED-Win32 (Seasave เวอร์ชัน 7.23.2) รูปแบบของพารามิเตอร์ที่เลือก (ความเค็ม อุณหภูมิ ค่า pH และออกซิเจน) ของคอลัมน์น้ำเหนือการระบายของเหลว EM50 (แผง ค) และนอกแผงพื้นที่ระบาย Bdm (ง)
เราได้เก็บตัวอย่างก๊าซสามตัวอย่างจากพื้นที่ศึกษาในช่วงระหว่างวันที่ 22 ถึง 28 สิงหาคม 2014 ตัวอย่างเหล่านี้แสดงองค์ประกอบที่คล้ายกัน โดยมี CO2 เป็นองค์ประกอบหลัก (934-945 มิลลิโมลต่อโมล) รองลงมาคือความเข้มข้นที่เกี่ยวข้องของ N2 (37-43 มิลลิโมลต่อโมล) CH4 (16-24 มิลลิโมลต่อโมล) และ H2S (0.10 มิลลิโมลต่อโมล) -0.44 มิลลิโมลต่อโมล) ในขณะที่ H2 และฮีเลียมมีปริมาณน้อยกว่า (<0.052 และ <0.016 มิลลิโมลต่อโมล ตามลำดับ) (รูปที่ 1b; ตาราง S1, ภาพยนตร์เสริม 2) นอกจากนี้ยังได้วัดความเข้มข้นของ O2 และ Ar ที่ค่อนข้างสูง (สูงถึง 3.2 และ 0.18 มิลลิโมลต่อโมล ตามลำดับ) ผลรวมของไฮโดรคาร์บอนเบามีช่วงตั้งแต่ 0.24 ถึง 0.30 มิลลิโมลต่อโมล และประกอบด้วยอัลเคน C2-C4 อะโรมาติก (ส่วนใหญ่เป็นเบนซิน) โพรพีน และ สารประกอบที่มีกำมะถัน (ไทโอฟีน) ค่า 40Ar/36Ar สอดคล้องกับอากาศ (295.5) แม้ว่าตัวอย่าง EM35 (โดม BdM) จะมีค่า 304 ซึ่งแสดงค่าเกิน 40Ar เล็กน้อย อัตราส่วน δ15N สูงกว่าของอากาศ (สูงถึง +1.98% เมื่อเทียบกับอากาศ) ในขณะที่ค่า δ13C-CO2 อยู่ในช่วง -0.93 ถึง 0.44% เมื่อเทียบกับ V-PDB ค่า R/Ra (หลังจากแก้ไขมลพิษทางอากาศโดยใช้ค่า 4He/20Ne) อยู่ระหว่าง 1.66 ถึง 1.94 ซึ่งบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของ He ในแมนเทิลจำนวนมาก เมื่อรวมไอโซโทปฮีเลียมกับ CO2 และไอโซโทปเสถียร 22 จะสามารถชี้แจงแหล่งที่มาของการปล่อยใน BdM ได้ชัดเจนยิ่งขึ้น ในแผนที่ CO2 สำหรับ CO2/3He เทียบกับ δ13C (รูปที่ 6) BdM เปรียบเทียบองค์ประกอบของก๊าซกับไอสเกีย คัมปิเฟลเกรย์ และปล่องภูเขาไฟซอมมา-เวซูเวียส รูปที่ 6 ยังรายงานเส้นการผสมทางทฤษฎีระหว่างแหล่งคาร์บอนสามแหล่งที่อาจมีส่วนเกี่ยวข้องในการผลิตก๊าซ BdM ได้แก่ ของเหลวที่ละลายจากแมนเทิล ตะกอนที่มีสารอินทรีย์สูง และคาร์บอเนต ตัวอย่าง BdM อยู่บนเส้นการผสมที่แสดงโดยภูเขาไฟแคมปาเนียสามลูก นั่นคือ การผสมระหว่างก๊าซแมนเทิล (ซึ่งถือว่ามีคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อเทียบกับ MORB แบบคลาสสิกเพื่อวัตถุประสงค์ในการจัดทำข้อมูล) และปฏิกิริยาที่เกิดจากการดีคาร์บอนในเปลือกโลกกับหินก๊าซที่เกิดขึ้น
รายงานเส้นไฮบริดระหว่างองค์ประกอบของเนื้อโลกและสมาชิกปลายของหินปูนและตะกอนอินทรีย์เพื่อการเปรียบเทียบ กล่องแสดงพื้นที่ปล่องควันของเกาะอิสเกีย คัมปิเฟลเกรอี และซอมมา-เวสเวียส 59, 60, 61 ตัวอย่าง BdM อยู่ในแนวโน้มแบบผสมของภูเขาไฟแคมปาเนีย ก๊าซสมาชิกปลายของเส้นผสมมีแหล่งกำเนิดจากเนื้อโลก ซึ่งเป็นก๊าซที่ผลิตขึ้นจากปฏิกิริยาการแยกคาร์บอนของแร่คาร์บอเนต
หน้าตัดแผ่นดินไหว L1 และ L2 (รูปที่ 1b และ 7) แสดงการเปลี่ยนผ่านระหว่าง BdM และลำดับชั้นหินด้านปลายของภูมิภาคภูเขาไฟ Somma-Vesuvius (L1, รูปที่ 7a) และ Campi Flegrei (L2, รูปที่ 7b) BdM มีลักษณะเฉพาะโดยมีโครงสร้างแผ่นดินไหวหลัก 2 โครงสร้าง (MS และ PS ในรูปที่ 7) โครงสร้างด้านบน (MS) แสดงตัวสะท้อนขนานกันที่มีแอมพลิจูดสูงถึงปานกลางและความต่อเนื่องด้านข้าง (รูปที่ 7b, c) ชั้นนี้ประกอบด้วยตะกอนทะเลที่ถูกลากโดยระบบยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้าย (LGM) และประกอบด้วยทรายและดินเหนียว23 ชั้น PS ด้านล่าง (รูปที่ 7b–d) มีลักษณะเฉพาะโดยมีเฟสที่สับสนถึงโปร่งใสในรูปร่างของเสาหรือนาฬิกาทราย ด้านบนของตะกอน PS ก่อตัวเป็นเนินพื้นทะเล (รูปที่ 7d) รูปทรงคล้ายไดอะเพียร์เหล่านี้แสดงให้เห็นการแทรกซึมของ PS วัสดุโปร่งใสในแหล่งตะกอน MS ที่อยู่สูงที่สุด การยกตัวมีความรับผิดชอบในการก่อตัวของรอยพับและรอยเลื่อนที่ส่งผลกระทบต่อชั้น MS และตะกอนที่ทับถมอยู่ด้านบนของพื้นทะเล BdM ในปัจจุบัน (รูปที่ 7b–d) ช่วงชั้นหิน MS มีการแยกตัวออกอย่างชัดเจนในส่วน ENE ของส่วน L1 ในขณะที่เปลี่ยนเป็นสีขาวในทิศทาง BdM เนื่องจากมีชั้นอิ่มตัวด้วยก๊าซ (GSL) ปกคลุมด้วยระดับภายในบางส่วนของลำดับ MS (รูปที่ 7a) แกนแรงโน้มถ่วงที่เก็บรวบรวมไว้ที่ด้านบนของ BdM ที่สอดคล้องกับชั้นแผ่นดินไหวที่โปร่งใสบ่งชี้ว่า 40 ซม. บนสุดประกอบด้วยทรายที่เพิ่งทับถมมาจนถึงปัจจุบัน )24,25 และเศษหินภูเขาไฟจากการปะทุของ Campi Flegrei ของ “Naples Yellow Tuff” (14.8 ka)26 เฟสโปร่งใสของชั้น PS ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยกระบวนการผสมที่วุ่นวายเพียงอย่างเดียว เนื่องจากชั้นที่วุ่นวายที่เกี่ยวข้องกับดินถล่ม การไหลของโคลน และการไหลของหินภูเขาไฟที่พบภายนอก BdM ในอ่าวเนเปิลส์นั้นทึบเสียง21,23,24 เราสรุปได้ว่าลักษณะแผ่นดินไหวของ BdM PS ที่สังเกตได้ ตลอดจนลักษณะของชั้น PS ที่เป็นหินโผล่ใต้ทะเล (รูปที่ 7d) สะท้อนถึงการยกตัวของก๊าซธรรมชาติ
(ก) โปรไฟล์แผ่นดินไหวแบบช่องเดียว L1 (รอยนำทางในรูปที่ 1b) แสดงการจัดเรียงเชิงพื้นที่แบบเสา (เจดีย์) เจดีย์ประกอบด้วยตะกอนหินภูเขาไฟและทรายที่สับสน ชั้นที่อิ่มตัวด้วยก๊าซที่อยู่ใต้เจดีย์ทำให้ความต่อเนื่องของการก่อตัวที่ลึกลงไปหายไป (ข) โปรไฟล์แผ่นดินไหวแบบช่องเดียว L2 (รอยนำทางในรูปที่ 1b) เน้นที่การกัดเซาะและการเปลี่ยนรูปของเนินพื้นทะเล ตะกอนทะเล (MS) และตะกอนหินภูเขาไฟ (PS) (ค) รายละเอียดการเปลี่ยนรูปใน MS และ PS มีรายงานไว้ใน (ค, ง) โดยถือว่าความเร็ว 1,580 ม./วินาทีในตะกอนที่อยู่ด้านบนสุด 100 ม. จะแสดงถึงประมาณ 80 ม. บนมาตราส่วนแนวตั้ง
ลักษณะทางสัณฐานวิทยาและโครงสร้างของ BdM นั้นคล้ายคลึงกับแหล่งไฮโดรเทอร์มอลและก๊าซไฮเดรตใต้ทะเลอื่นๆ ทั่วโลก2,12,27,28,29,30,31,32,33,34 และมักเกี่ยวข้องกับการยกตัว (ห้องใต้ดินและเนิน) และการระบายก๊าซ (กรวย หลุม) กรวยและหลุมที่เรียงตัวตาม BdM และเนินที่ยาวบ่งบอกถึงความสามารถในการซึมผ่านที่ควบคุมโดยโครงสร้าง (รูปที่ 2 และ 3) การจัดเรียงเชิงพื้นที่ของเนิน หลุม และช่องระบายอากาศที่ยังทำงานอยู่แสดงให้เห็นว่าการกระจายตัวของสิ่งเหล่านี้ได้รับการควบคุมบางส่วนโดยรอยแตกจากการกระทบในแนวตะวันตกเฉียงเหนือ-ตะวันออกเฉียงใต้และตะวันออกเฉียงเหนือ-ตะวันตกเฉียงใต้ (รูปที่ 4b) เหล่านี้เป็นการกระทบที่ต้องการของระบบรอยเลื่อนที่ส่งผลกระทบต่อพื้นที่ภูเขาไฟ Campi Flegrei และ Somma-Vesuvius และอ่าวเนเปิลส์โดยเฉพาะอย่างยิ่งโครงสร้างของอดีตควบคุมตำแหน่งของการระบายไฮโดรเทอร์มอลจากปล่องภูเขาไฟ Campi Flegrei35 ดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่ารอยเลื่อน และรอยแตกในอ่าวเนเปิลส์เป็นเส้นทางที่ต้องการสำหรับการอพยพของก๊าซสู่พื้นผิว ซึ่งเป็นลักษณะที่ระบบความร้อนใต้พิภพที่มีการควบคุมเชิงโครงสร้างอื่นๆ มีเหมือนกัน36,37 ที่น่าสังเกตคือ กรวยและหลุม BdM ไม่ได้เกี่ยวข้องกับเนินดินเสมอไป (รูปที่ 3a,c) สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าเนินดินเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องเป็นจุดเริ่มต้นของการก่อตัวของหลุม ดังที่ผู้เขียนคนอื่นๆ เสนอแนะสำหรับโซนไฮเดรตของก๊าซ32,33 ข้อสรุปของเราสนับสนุนสมมติฐานที่ว่าการแตกตัวของตะกอนพื้นทะเลรูปโดมไม่ได้นำไปสู่การเกิดหลุมเสมอไป
การปล่อยก๊าซทั้งสามที่เก็บรวบรวมได้แสดงให้เห็นลายเซ็นทางเคมีที่เป็นลักษณะเฉพาะของของเหลวในแหล่งความร้อนใต้พิภพ ได้แก่ CO2 เป็นหลักโดยมีความเข้มข้นของก๊าซรีดิวซ์ (H2S, CH4 และ H2) และไฮโดรคาร์บอนเบา (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเบนซินและโพรพิลีน) อย่างมีนัยสำคัญ 38,39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 (ตาราง S1) การปรากฏตัวของก๊าซในบรรยากาศ (เช่น O2) ซึ่งคาดว่าจะไม่มีอยู่ในสารปล่อยใต้ทะเล อาจเกิดจากการปนเปื้อนจากอากาศที่ละลายในน้ำทะเลสัมผัสกับก๊าซที่เก็บไว้ในกล่องพลาสติกที่ใช้ในการเก็บตัวอย่าง ขณะที่ ROV ถูกดึงออกจากพื้นมหาสมุทรลงสู่ทะเลเพื่อก่อกบฏ ในทางกลับกัน ค่า δ15N ที่เป็นบวกและ N2/Ar ที่สูง (สูงถึง 480) สูงกว่า ASW (น้ำอิ่มตัวด้วยอากาศ) อย่างมีนัยสำคัญ แสดงให้เห็นว่า N2 ส่วนใหญ่ถูกผลิตขึ้นจากแหล่งนอกบรรยากาศ ซึ่งสอดคล้องกับแหล่งกำเนิดความร้อนใต้พิภพที่โดดเด่นของสิ่งเหล่านี้ ก๊าซต้นกำเนิดของก๊าซ BdM จากแหล่งความร้อนใต้พิภพ-ภูเขาไฟได้รับการยืนยันจากเนื้อหาของ CO2 และ He และลายเซ็นไอโซโทปของพวกมัน ไอโซโทปคาร์บอน (δ13C-CO2 ตั้งแต่ -0.93% ถึง +0.4%) และค่า CO2/3He (ตั้งแต่ 1.7 × 1010 ถึง 4.1 × 1010) แสดงให้เห็นว่าตัวอย่าง BdM เป็นส่วนหนึ่งของแนวโน้มผสมของปล่องควันรอบสมาชิกปลายเสื้อคลุมของอ่าวเนเปิลส์และการกำจัดคาร์บอน ความสัมพันธ์ระหว่างก๊าซที่เกิดจากปฏิกิริยา (รูปที่ 6) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ตัวอย่างก๊าซ BdM ตั้งอยู่ในแนวโน้มการผสมที่ตำแหน่งโดยประมาณเดียวกันกับของไหลจากภูเขาไฟ Campi Flegrei และ Somma-Veusivus ที่อยู่ติดกัน ตัวอย่างเหล่านี้มีเปลือกโลกมากกว่าปล่องควัน Ischia ซึ่งอยู่ใกล้ปลายเสื้อคลุมมากกว่า Somma-Vesuvius และ Campi Flegrei มีค่า 3He/4He ที่สูงกว่า (R/Ra ระหว่าง 2.6 และ 2.9) มากกว่า BdM (R/Ra ระหว่าง 1.66 และ 1.96; ตาราง S1) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นและการสะสมของฮีเลียมกัมมันตรังสีมีต้นกำเนิดมาจากแหล่งแมกมาเดียวกันที่หล่อเลี้ยงภูเขาไฟ Somma-Vesuvius และ Campi Flegrei การไม่มีเศษส่วนคาร์บอนอินทรีย์ที่ตรวจพบได้ในการปล่อย BdM แสดงให้เห็นว่าตะกอนอินทรีย์ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการกำจัดก๊าซ BdM
ไทย อ้างอิงจากข้อมูลที่รายงานไว้ข้างต้นและผลลัพธ์จากแบบจำลองการทดลองของโครงสร้างคล้ายโดมที่เชื่อมโยงกับบริเวณใต้ทะเลที่มีก๊าซอุดมสมบูรณ์ การเพิ่มแรงดันก๊าซในระดับลึกอาจเป็นสาเหตุของการก่อตัวของโดม BdM ขนาดกิโลเมตร เพื่อประมาณค่า Pdef ของแรงดันเกินที่นำไปสู่ห้องนิรภัย BdM เราได้ใช้แบบจำลองกลศาสตร์แผ่นบาง33,34 โดยสันนิษฐานจากข้อมูลทางสัณฐานวิทยาและแผ่นดินไหวที่รวบรวมไว้ว่าห้องนิรภัย BdM เป็นแผ่นย่อยวงกลมที่มีรัศมีใหญ่กว่าตะกอนหนืดอ่อนที่ผิดรูป การเคลื่อนที่สูงสุดในแนวตั้ง w และความหนา h ของ (รูปเสริม S1) Pdef คือค่าต่างระหว่างแรงดันรวมและแรงดันสถิตของหินบวกกับแรงดันในคอลัมน์น้ำ ที่ BdM รัศมีจะอยู่ที่ประมาณ 2,500 ม. w คือ 20 ม. และค่าสูงสุด h ที่ประมาณจากโปรไฟล์แผ่นดินไหวจะอยู่ที่ประมาณ 100 ม. เราคำนวณ Pdef 46Pdef = w 64 D/a4 จากความสัมพันธ์ โดยที่ D คือความแข็งในการดัด D กำหนดให้โดย (E h3)/[12(1 – ν2)] โดยที่ E คือโมดูลัสของยังของแหล่งสะสม ν คืออัตราส่วนปัวซอง (~0.5)33 เนื่องจากไม่สามารถวัดคุณสมบัติทางกลของตะกอน BdM ได้ เราจึงกำหนดให้ E = 140 kPa ซึ่งเป็นค่าสมเหตุสมผลสำหรับตะกอนทรายชายฝั่ง 47 คล้ายกับ BdM14,24 เราไม่ได้พิจารณาค่า E ที่สูงกว่าที่รายงานในเอกสารสำหรับแหล่งสะสมดินเหนียวแป้ง (300 < E < 350,000 kPa)33,34 เนื่องจากแหล่งสะสม BDM ประกอบด้วยทรายเป็นส่วนใหญ่ ไม่ใช่แป้งฝุ่นหรือดินเหนียวแป้ง24 เราได้ Pdef = 0.3 Pa ซึ่งสอดคล้องกับการประมาณกระบวนการยกตัวของพื้นทะเลในสภาพแวดล้อมแอ่งไฮเดรตก๊าซ โดยที่ Pdef แตกต่างกันตั้งแต่ 10-2 ถึง 103 Pa โดยค่าที่ต่ำกว่าแสดงถึง w/a ต่ำและ/หรืออะไร BdM การลดความแข็งเนื่องจากความอิ่มตัวของก๊าซในพื้นที่ของตะกอนและ/หรือการปรากฏตัวของรอยแตกที่มีอยู่ก่อนอาจส่งผลต่อความล้มเหลวและการปลดปล่อยก๊าซที่ตามมา ทำให้โครงสร้างระบายอากาศที่สังเกตได้ก่อตัวขึ้นได้ โปรไฟล์แผ่นดินไหวที่สะท้อนกลับที่รวบรวมได้ (รูปที่ 7) บ่งชี้ว่าตะกอน PS ถูกยกขึ้นจาก GSL ทำให้ตะกอนทะเล MS ที่อยู่ด้านบนยกขึ้น ส่งผลให้เกิดเนิน รอยพับ รอยเลื่อน และรอยตัดของตะกอน (รูปที่ 7b,c) สิ่งนี้บ่งชี้ว่าหินภูเขาไฟเก่า 14.8 ถึง 12,000 ตร.กม. ได้แทรกซึมเข้าไปในชั้น MS ที่อายุน้อยกว่าผ่านกระบวนการขนส่งก๊าซขึ้นไปด้านบน ลักษณะทางสัณฐานวิทยาของโครงสร้าง BdM สามารถมองได้ว่าเป็นผลมาจากแรงดันเกินที่เกิดจากการระบายของเหลวที่ผลิตโดย GSL เมื่อพิจารณาว่าสามารถเห็นการระบายของเหลวที่เคลื่อนไหวได้จากพื้นทะเลได้สูงถึง 170 ม. bsl48 เราจึงถือว่าแรงดันเกินของของเหลวภายใน GSL เกิน 1,700 kPaขึ้นไปด้านบน การเคลื่อนตัวของก๊าซในตะกอนยังมีผลในการขัดถูวัสดุที่มีอยู่ใน MS ซึ่งอธิบายถึงการปรากฏตัวของตะกอนที่สับสนวุ่นวายในแกนแรงโน้มถ่วงที่สุ่มตัวอย่างบน BdM25 นอกจากนี้ แรงดันเกินของ GSL สร้างระบบการแตกหักที่ซับซ้อน (รอยเลื่อนหลายเหลี่ยมในรูปที่ 7b) โดยรวมแล้ว สัณฐานวิทยา โครงสร้าง และการทรุดตัวของชั้นหินนี้ ซึ่งเรียกว่า "เจดีย์"49,50 เดิมทีมีสาเหตุมาจากผลรองของการก่อตัวของธารน้ำแข็งเก่า และในปัจจุบันตีความว่าเป็นผลของก๊าซที่เพิ่มขึ้น31,33 หรือสารระเหย50 ที่ขอบทวีปของแคมปาเนีย ตะกอนระเหยมีน้อย อย่างน้อยก็ใน 3 กม. บนสุดของเปลือกโลก ดังนั้น กลไกการเติบโตของเจดีย์ BdM น่าจะถูกควบคุมโดยก๊าซที่เพิ่มขึ้นในตะกอน ข้อสรุปนี้ได้รับการสนับสนุนจากลักษณะแผ่นดินไหวที่โปร่งใสของเจดีย์ (รูปที่ 7) เช่นเดียวกับข้อมูลแกนแรงโน้มถ่วง ตามที่รายงานไว้ก่อนหน้านี้24 ซึ่งทรายในปัจจุบันปะทุขึ้นพร้อมกับ 'Pomici Principali'25 และ 'Naples Yellow Tuff'26 Campi Flegrei นอกจากนี้ แหล่งแร่ PS ยังบุกรุกและทำให้ชั้น MS ที่อยู่ด้านบนสุดเสียรูป (รูปที่ 7d) การจัดเรียงโครงสร้างนี้ชี้ให้เห็นว่าเจดีย์เป็นโครงสร้างที่พุ่งสูงขึ้น ไม่ใช่แค่ท่อส่งก๊าซเท่านั้น ดังนั้น กระบวนการหลักสองประการที่ควบคุมการก่อตัวของเจดีย์ ได้แก่ ก) ความหนาแน่นของตะกอนอ่อนจะลดลงเมื่อก๊าซเข้ามาจากด้านล่าง ข) ส่วนผสมของก๊าซและตะกอนลอยขึ้น ซึ่งเป็นการพับ รอยเลื่อน และการแตกหักที่สังเกตได้ ทำให้เกิดการสะสม MS (รูปที่ 7) กลไกการก่อตัวที่คล้ายกันนี้ได้ถูกเสนอขึ้นสำหรับเจดีย์ที่เกี่ยวข้องกับไฮเดรตก๊าซในทะเลเซาท์สโกเชีย (แอนตาร์กติกา) เจดีย์ BdM ปรากฏเป็นกลุ่มในพื้นที่ภูเขา และแนวดิ่งมีความยาวเฉลี่ย 70–100 เมตรในเวลาเดินทางสองทาง (TWTT) (รูปที่ 7a) เนื่องจากมีคลื่น MS และเมื่อพิจารณาจากชั้นหินของแกนกลางแรงโน้มถ่วงของ BdM เราจึงอนุมานได้ว่าอายุการก่อตัวของโครงสร้างเจดีย์น่าจะน้อยกว่า 14–12 พันล้านปี นอกจากนี้ โครงสร้างเหล่านี้ยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง (รูปที่ 7d) เนื่องจากเจดีย์บางแห่งได้บุกรุกและทำให้ทราย BdM ด้านบนในปัจจุบันเสียรูป (รูปที่ 7d)
การที่เจดีย์ไม่สามารถข้ามพื้นทะเลในปัจจุบันได้นั้นบ่งชี้ว่า (ก) การเพิ่มขึ้นของก๊าซและ/หรือการหยุดการผสมของก๊าซและตะกอนในพื้นที่ และ/หรือ (ข) การไหลด้านข้างที่เป็นไปได้ของส่วนผสมของก๊าซและตะกอนนั้นไม่อนุญาตให้เกิดกระบวนการแรงดันเกินในพื้นที่นั้นได้ ตามแบบจำลองทฤษฎีไดอะเพียร์52 การไหลด้านข้างแสดงให้เห็นสมดุลเชิงลบระหว่างอัตราการส่งส่วนผสมของโคลนและก๊าซจากด้านล่างและอัตราการที่เจดีย์เคลื่อนตัวขึ้นไป การลดลงของอัตราการส่งอาจเกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของส่วนผสมอันเนื่องมาจากการหายไปของแหล่งจ่ายก๊าซ ผลลัพธ์ที่สรุปไว้ข้างต้นและการเพิ่มขึ้นของเจดีย์ที่ควบคุมด้วยแรงลอยตัวทำให้เราสามารถประมาณความสูงของคอลัมน์อากาศ hg ได้ แรงลอยตัวนั้นกำหนดโดย ΔP = hgg (ρw – ρg) โดยที่ g คือแรงโน้มถ่วง (9.8 m/s2) และ ρw และ ρg คือความหนาแน่นของน้ำและก๊าซตามลำดับ ΔP คือผลรวมของ ค่า Pdef ที่คำนวณไว้ก่อนหน้านี้และแรงดันลิโธสแตติก Plith ของแผ่นตะกอน คือ ρsg h โดยที่ ρs คือความหนาแน่นของตะกอน ในกรณีนี้ ค่าของ hg ที่ต้องการสำหรับการลอยตัวที่ต้องการจะกำหนดโดย hg = (Pdef + Plith)/[g (ρw – ρg)] ใน BdM เรากำหนด Pdef = 0.3 Pa และ h = 100 m (ดูด้านบน) ρw = 1,030 kg/m3, ρs = 2,500 kg/m3, ρg นั้นไม่สำคัญเนื่องจาก ρw ≫ρg เราจะได้ hg = 245 m ซึ่งเป็นค่าที่แสดงถึงความลึกของก้น GSL ΔP คือ 2.4 MPa ซึ่งเป็นแรงดันเกินที่จำเป็นในการทำลายพื้นทะเล BdM และสร้างช่องระบายอากาศ
องค์ประกอบของก๊าซ BdM สอดคล้องกับแหล่งกำเนิดของเนื้อโลกที่เปลี่ยนแปลงไปจากการเพิ่มของไหลที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการกำจัดคาร์บอนของหินเปลือกโลก (รูปที่ 6) การจัดตำแหน่ง EW แบบคร่าวๆ ของโดม BdM และภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่น เช่น อิสเกีย คัมปิเฟลเกร และโซมา-เวซูเวียส รวมถึงองค์ประกอบของก๊าซที่ปล่อยออกมา แสดงให้เห็นว่าก๊าซที่ปล่อยออกมาจากเนื้อโลกใต้ภูมิภาคภูเขาไฟเนเปิลส์ทั้งหมดนั้นผสมกัน ของเหลวในเปลือกโลกจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ เคลื่อนตัวจากทิศตะวันตก (อิสเกีย) ไปทิศตะวันออก (ซอมมา-เวซูเวียส) (รูปที่ 1b และ 6)
เราได้สรุปว่าในอ่าวเนเปิลส์ ห่างจากท่าเรือเนเปิลส์ไปไม่กี่กิโลเมตร มีโครงสร้างคล้ายโดมกว้าง 25 ตร.กม. ที่ได้รับผลกระทบจากกระบวนการระบายก๊าซที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง และเกิดจากการสร้างเจดีย์และเนินดิน ปัจจุบัน ลายเซ็นของ BdM ชี้ให้เห็นว่าความปั่นป่วนที่ไม่ใช่แมกมา53 อาจเกิดขึ้นก่อนภูเขาไฟระเบิดในระยะเริ่มต้น นั่นคือ การปลดปล่อยแมกมาและ/หรือของเหลวจากความร้อนในระยะเริ่มต้น ควรดำเนินกิจกรรมการตรวจสอบเพื่อวิเคราะห์วิวัฒนาการของปรากฏการณ์และตรวจจับสัญญาณทางธรณีเคมีและธรณีฟิสิกส์ที่บ่งชี้ถึงการรบกวนจากแมกมาที่อาจเกิดขึ้นได้
โปรไฟล์คอลัมน์น้ำอะคูสติก (2D) ได้รับระหว่างการล่องเรือ SAFE_2014 (สิงหาคม 2014) บนเรือสำรวจ Urania (CNR) โดยสถาบันสิ่งแวดล้อมชายฝั่งทะเล (IAMC) ของสภาวิจัยแห่งชาติ การสุ่มตัวอย่างเสียงดำเนินการโดยเครื่องวัดเสียงสะท้อนแบบแยกลำแสงทางวิทยาศาสตร์ Simrad EK60 ซึ่งทำงานที่ความถี่ 38 kHz ข้อมูลเสียงถูกบันทึกด้วยความเร็วเฉลี่ยประมาณ 4 กม. ภาพเครื่องวัดเสียงสะท้อนที่รวบรวมได้ถูกใช้เพื่อระบุการระบายของเหลวและกำหนดตำแหน่งอย่างแม่นยำในพื้นที่รวบรวม (ระหว่าง 74 ถึง 180 ม. BS) วัดพารามิเตอร์ทางกายภาพและเคมีในคอลัมน์น้ำโดยใช้หัววัดหลายพารามิเตอร์ (การนำไฟฟ้า อุณหภูมิ และความลึก CTD) ข้อมูลรวบรวมโดยใช้หัววัด CTD 911 (SeaBird, Electronics Inc.) และประมวลผลโดยใช้ซอฟต์แวร์ SBED-Win32 (Seasave เวอร์ชัน 7.23.2) การตรวจสอบพื้นท้องทะเลด้วยสายตาดำเนินการโดยใช้ "Pollux III" (GEItaliana) อุปกรณ์ ROV (ยานยนต์ควบคุมระยะไกล) พร้อมกล้องสองตัว (ความคมชัดต่ำและความคมชัดสูง)
การรวบรวมข้อมูลแบบมัลติบีมดำเนินการโดยใช้ระบบโซนาร์มัลติบีม Simrad EM710 ความถี่ 100 KHz (Kongsberg) ระบบนี้เชื่อมโยงกับระบบกำหนดตำแหน่งทั่วโลกแบบดิฟเฟอเรนเชียลเพื่อให้แน่ใจว่ามีข้อผิดพลาดในระดับย่อยเมตริกในการวางตำแหน่งลำแสงพัลส์เสียงมีความถี่ 100 KHz พัลส์การยิง 150° และช่องเปิดทั้งหมดของลำแสง 400 ลำวัดและปรับใช้โปรไฟล์ความเร็วเสียงแบบเรียลไทม์ในระหว่างการรวบรวมข้อมูลข้อมูลได้รับการประมวลผลโดยใช้ซอฟต์แวร์ PDS2000 (Reson-Thales) ตามมาตรฐานองค์กรอุทกศาสตร์ระหว่างประเทศ (https://www.iho.int/iho_pubs/standard/S-44_5E.pdf) สำหรับการนำทางและการแก้ไขระดับน้ำขึ้นน้ำลงการลดเสียงรบกวนอันเนื่องมาจากการพุ่งของเครื่องมือโดยไม่ได้ตั้งใจและการยกเว้นลำแสงคุณภาพต่ำดำเนินการด้วยเครื่องมือแก้ไขแบนด์และเครื่องมือลดการพุ่ง การตรวจจับความเร็วเสียงอย่างต่อเนื่องดำเนินการโดยสถานีกระดูกงูเรือที่ตั้งอยู่ใกล้กับตัวแปลงสัญญาณมัลติบีมและรวบรวมและปรับใช้ความเร็วเสียงแบบเรียลไทม์ โปรไฟล์ในคอลัมน์น้ำทุก ๆ 6-8 ชั่วโมงเพื่อให้ความเร็วเสียงแบบเรียลไทม์สำหรับการบังคับลำแสงที่เหมาะสม ชุดข้อมูลทั้งหมดประกอบด้วยพื้นที่ประมาณ 440 ตารางกิโลเมตร (ความลึก 0-1,200 ม.) ข้อมูลนี้นำมาใช้เพื่อสร้างแบบจำลองภูมิประเทศดิจิทัลความละเอียดสูง (DTM) ที่โดดเด่นด้วยขนาดเซลล์กริด 1 ม. DTM สุดท้าย (รูปที่ 1a) ได้ทำขึ้นด้วยข้อมูลภูมิประเทศ (>0 ม. เหนือระดับน้ำทะเล) ที่รับมาจากขนาดเซลล์กริด 20 ม. โดยสถาบันภูมิทหารของอิตาลี
โปรไฟล์ข้อมูลแผ่นดินไหวช่องเดียวความละเอียดสูงระยะทาง 55 กิโลเมตรที่รวบรวมระหว่างการล่องเรือในมหาสมุทรที่ปลอดภัยในปี 2550 และ 2557 ครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 113 ตารางกิโลเมตร ทั้งคู่บน R/V Urania โปรไฟล์ Marisk (เช่น โปรไฟล์แผ่นดินไหว L1 รูปที่ 1b) ได้รับโดยใช้ระบบบูมเมอร์ IKB-Seistec หน่วยรับข้อมูลประกอบด้วยเรือใบสองลำตัวขนาด 2.5 ม. ซึ่งวางแหล่งกำเนิดและเครื่องรับไว้ ลายเซ็นของแหล่งกำเนิดข้อมูลประกอบด้วยพีคบวกเดียวที่มีลักษณะเฉพาะในช่วงความถี่ 1-10 kHz และช่วยให้สามารถแยกตัวสะท้อนที่แยกจากกัน 25 ซม. ได้ โปรไฟล์แผ่นดินไหวที่ปลอดภัยได้รับโดยใช้แหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว Geospark แบบมัลติทิป 1.4 Kj ที่เชื่อมต่อกับซอฟต์แวร์ Geotrace (Geo Marine Survey System) ระบบประกอบด้วยเรือใบสองลำตัวที่มีแหล่งกำเนิดความถี่ 1–6.02 KHz ที่สามารถทะลุผ่านได้ถึง 400 มิลลิวินาทีในตะกอนอ่อนใต้พื้นทะเลด้วย ความละเอียดแนวตั้งเชิงทฤษฎี 30 ซม. ทั้งอุปกรณ์ Safe และ Marsik ได้มาด้วยอัตรา 0.33 นัดต่อวินาทีด้วยความเร็วของเรือ <3 Kn ข้อมูลได้รับการประมวลผลและนำเสนอโดยใช้ซอฟต์แวร์ Geosuite Allworks ด้วยเวิร์กโฟลว์ต่อไปนี้: การแก้ไขการขยาย การปิดเสียงคอลัมน์น้ำ การกรอง IIR แบนด์พาส 2-6 KHz และ AGC
ก๊าซจากปล่องควันใต้น้ำถูกเก็บรวบรวมไว้ที่พื้นทะเลโดยใช้กล่องพลาสติกที่ติดตั้งไดอะแฟรมยางไว้ด้านบน ซึ่ง ROV จะคว่ำลงเหนือช่องระบายอากาศ เมื่อฟองอากาศที่เข้าไปในกล่องแทนที่น้ำทะเลอย่างสมบูรณ์แล้ว ROV จะกลับสู่ความลึก 1 เมตร และนักดำน้ำจะถ่ายโอนก๊าซที่เก็บรวบรวมได้ผ่านแผ่นยางกั้นลงในขวดแก้วขนาด 60 มล. ที่มีการอพยพอากาศไว้ล่วงหน้าสองขวดซึ่งติดตั้งก๊อกเทฟลอน โดยที่ขวดหนึ่งบรรจุด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 5N ปริมาณ 20 มล. (ขวดแบบ Gegenbach) ก๊าซกรดหลัก (CO2 และ H2S) จะละลายในสารละลายด่าง ในขณะที่ก๊าซที่มีความละลายต่ำ (N2, Ar+O2, CO, H2, He, Ar, CH4 และไฮโดรคาร์บอนเบา) จะถูกเก็บไว้ในช่องว่างเหนือขวดเก็บตัวอย่าง ก๊าซอนินทรีย์ที่มีความละลายต่ำจะถูกวิเคราะห์โดยใช้แก๊สโครมาโทกราฟี (GC) โดยใช้เครื่อง Shimadzu 15A ที่ติดตั้ง คอลัมน์ตะแกรงโมเลกุล 5A ยาว 10 ม. และเครื่องตรวจจับค่าการนำความร้อน (TCD) 54. อาร์กอนและ O2 ถูกวิเคราะห์โดยใช้เครื่องแก๊สโครมาโทกราฟี Thermo Focus ที่ติดตั้งคอลัมน์ตะแกรงโมเลกุลแบบแคปิลลารียาว 30 ม. และ TCD วิเคราะห์มีเทนและไฮโดรคาร์บอนเบาโดยใช้เครื่องแก๊สโครมาโทกราฟี Shimadzu 14A ที่ติดตั้งคอลัมน์สเตนเลสยาว 10 ม. บรรจุด้วย Chromosorb PAW 80/100 mesh เคลือบด้วย SP 1700 23% และเครื่องตรวจจับการแตกตัวของเปลวไฟ (FID) เฟสของเหลวถูกใช้สำหรับการวิเคราะห์ 1) CO2 เป็น ไทเทรตด้วยสารละลาย HCl 0.5 N (Metrohm Basic Titrino) และ 2) H2S เป็น หลังจากออกซิเดชันด้วย H2O2 5 มล. (33%) โดยโครมาโทกราฟีไอออน (IC) (IC) (Wantong 761) ข้อผิดพลาดในการวิเคราะห์ของการไทเทรต การวิเคราะห์ GC และ IC น้อยกว่า 5% หลังจากขั้นตอนการสกัดและการทำให้บริสุทธิ์มาตรฐานสำหรับส่วนผสมของก๊าซแล้ว CO2 13C/12C (แสดงเป็น δ13C-CO2% และ V-PDB) ได้รับการวิเคราะห์โดยใช้เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวล Finningan Delta S55,56 มาตรฐานที่ใช้ในการประมาณความแม่นยำภายนอก ได้แก่ หินอ่อน Carrara และ San Vincenzo (ภายใน) NBS18 และ NBS19 (ระดับสากล) ในขณะที่ข้อผิดพลาดในการวิเคราะห์และความสามารถในการทำซ้ำได้คือ ±0.05% และ ±0.1% ตามลำดับ
ค่า δ15N (แสดงเป็น % เทียบกับอากาศ) และ 40Ar/36Ar ถูกกำหนดโดยใช้เครื่องแก๊สโครมาโตกราฟ (GC) Agilent 6890 N ที่ต่อเข้ากับเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลไหลต่อเนื่อง Finnigan Delta plusXP ข้อผิดพลาดในการวิเคราะห์คือ: δ15N±0.1%, 36Ar<1%, 40Ar<3% อัตราส่วนไอโซโทปฮีเลียม (แสดงเป็น R/Ra โดยที่ R คือ 3He/4He ที่วัดได้ในตัวอย่างและ Ra คืออัตราส่วนเดียวกันในบรรยากาศ: 1.39 × 10−6)57 ถูกกำหนดที่ห้องปฏิบัติการของ INGV-Palermo (อิตาลี) 3He, 4He และ 20Ne ถูกกำหนดโดยใช้เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลแบบคอลเลกเตอร์คู่ (Helix SFT-GVI)58 หลังจากแยกฮีเลียมและ Ne ข้อผิดพลาดในการวิเคราะห์ ≤ 0.3% ช่องว่างทั่วไปสำหรับฮีเลียมและ Ne คือ <10-14 และ <10-16 โมล ตามลำดับ
วิธีการอ้างอิงบทความนี้: Passaro, S. et al.Seafloor uplift driven by a degassing process reveals budding volcanic activity according the coast.science.Rep. 6, 22448; doi: 10.1038/srep22448 (2016)
Aharon, P. ธรณีวิทยาและชีววิทยาของการซึมและช่องระบายไฮโดรคาร์บอนใต้พื้นทะเลสมัยใหม่และโบราณ: บทนำ Geographic Ocean Wright.14, 69–73 (1994)
Paull, CK & Dillon, WP การเกิดขึ้นทั่วโลกของไฮเดรตของก๊าซ ใน Kvenvolden, KA & Lorenson, TD (บรรณาธิการ) 3–18 (ไฮเดรตของก๊าซธรรมชาติ: การเกิดขึ้น การกระจาย และการตรวจจับ American Geophysical Union Geophysical Monograph 124, 2001)
Fisher, AT ข้อจำกัดทางธรณีฟิสิกส์เกี่ยวกับการหมุนเวียนของความร้อนใต้พิภพ ใน: Halbach, PE, Tunnicliffe, V. & Hein, JR (บรรณาธิการ) 29–52 (รายงานของ Durham Workshop เรื่อง Energy and Mass Transfer in Marine Hydrothermal Systems, Durham University Press, Berlin (2003) )
Coumou, D., Driesner, T. & Heinrich, C. โครงสร้างและพลวัตของระบบความร้อนใต้พิภพสันเขาใต้ทะเลกลาง Science 321, 1825–1828 (2008)
Boswell, R. และ Collett, TS มุมมองปัจจุบันเกี่ยวกับแหล่งไฮเดรตของก๊าซ พลังงาน และสิ่งแวดล้อม และวิทยาศาสตร์ 4, 1206–1215 (2011)
Evans, RJ, Davies, RJ และ Stewart, SA โครงสร้างภายในและประวัติการปะทุของระบบภูเขาไฟโคลนขนาดกิโลเมตรในทะเลแคสเปียนใต้ อ่างเก็บน้ำแอ่ง 19, 153–163 (2550)
Leon, R. et al. ลักษณะพื้นทะเลที่เกี่ยวข้องกับการซึมของไฮโดรคาร์บอนจากเนินโคลนคาร์บอเนตในน้ำลึกในอ่าวกาดิซ: จากการไหลของโคลนไปยังตะกอนคาร์บอเนต Geography March.Wright.27, 237–247 (2007)
Moss, JL และ Cartwright, J. การแสดงภาพแผ่นดินไหวแบบ 3 มิติของท่อระบายของเหลวขนาดกิโลเมตรนอกชายฝั่งนามิเบีย อ่างเก็บน้ำแอ่ง 22, 481–501 (2010)
Andresen, KJ ลักษณะการไหลของของไหลในระบบท่อส่งน้ำมันและก๊าซ: บอกอะไรเราเกี่ยวกับวิวัฒนาการของแอ่ง?March Geology.332, 89–108 (2012)
Ho, S., Cartwright, JA และ Imbert, P. วิวัฒนาการแนวตั้งของโครงสร้างการระบายของเหลวยุคควอเทอร์นารีนีโอจีนที่สัมพันธ์กับฟลักซ์ก๊าซในแอ่งคองโกตอนล่าง นอกชายฝั่งแองโกลา March Geology.332–334, 40–55 (2012)
จอห์นสัน, เอสวาย และคณะ กิจกรรมความร้อนใต้พิภพและธรณีแปรสัณฐานในทะเลสาบเยลโลว์สโตนตอนเหนือ รัฐไวโอมิง ธรณีวิทยา พรรคสังคมนิยม ใช่ 115, 954–971 (2546)
Patacca, E., Sartori, R. และ Scandone, P. แอ่ง Tyrrhenian และส่วนโค้ง Apennine: ความสัมพันธ์ทางจลนศาสตร์ตั้งแต่ยุค Totonian ตอนปลาย Mem Soc Geol Ital 45, 425–451 (1990)
Milia et al. โครงสร้างเปลือกโลกและเปลือกโลกที่ขอบทวีปคัมปาเนีย: ความสัมพันธ์กับกิจกรรมของภูเขาไฟ mineral.gasoline.79, 33–47 (2003)
Piochi, M., Bruno PP & De Astis G. บทบาทสัมพันธ์ของการเคลื่อนที่ของเปลือกโลกและกระบวนการยกตัวของแมกมา: การอนุมานจากข้อมูลทางธรณีฟิสิกส์ โครงสร้าง และธรณีเคมีในพื้นที่ภูเขาไฟเนเปิลส์ (อิตาลีตอนใต้) Gcubed, 6(7), 1-25 (2005)
Dvorak, JJ และ Mastrolorenzo, G. กลไกการเคลื่อนตัวของเปลือกโลกแนวตั้งล่าสุดในหลุมอุกกาบาต Campi Flegrei ทางตอนใต้ของอิตาลี ธรณีวิทยา พรรคสังคมนิยม ใช่ ข้อกำหนด 263 หน้า 1-47 (1991)
Orsi, G. et al. การเปลี่ยนรูปของพื้นดินในระยะสั้นและการเกิดแผ่นดินไหวในหลุมอุกกาบาต Campi Flegrei ที่ซ้อนกัน (อิตาลี): ตัวอย่างการกู้คืนมวลอย่างแข็งขันในพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่น J. Volcano.geothermal.reservoir.91, 415–451 (1999)
Cusano, P., Petrosino, S. และ Saccorotti, G. ต้นกำเนิดความร้อนใต้พิภพของกิจกรรม 4D ระยะยาวที่ยั่งยืนในกลุ่มภูเขาไฟ Campi Flegrei ในอิตาลี J. Volcano.geothermal.reservoir.177, 1035–1044 (2008)
Pappalardo, L. และ Mastrolorenzo, G. การแยกความแตกต่างอย่างรวดเร็วในแหล่งกักเก็บแมกมาติกแบบคล้ายธรณีภาค: กรณีศึกษาจากหลุมอุกกาบาต Campi Flegrei science.Rep. 2, 10.1038/srep00712 (2012)
Walter, TR et al. การวิเคราะห์ความสัมพันธ์และการสร้างแบบจำลองความสัมพันธ์ของเวลาของ InSAR เผยให้เห็นการเชื่อมโยงที่เป็นไปได้ของ Campi Flegrei และ Vesuvius J. Volcano.geothermal.reservoir.280, 104–110 (2014)
Milia, A. และ Torrente, M. โครงสร้างและโครงสร้างทางธรณีวิทยาของครึ่งแรกของ Tyrrhenian Graben (อ่าวเนเปิลส์ อิตาลี) ฟิสิกส์เชิงสร้างสรรค์ 315, 297–314
Sano, Y. และ Marty, B. แหล่งที่มาของคาร์บอนในก๊าซเถ้าภูเขาไฟจาก Island Arcs.Chemical Geology.119, 265–274 (1995)
Milia, A. Dohrn Canyon stratigraphy: Responses to lower level drop and the tectonic uplifting on the outer shoulders (Eastern Tyrrhenian margin, Italy). Geo-Marine Letters 20/2, 101–108 (2000)