即使在南极洲的海岸，也能发现火山。2020年，研究人员在长期休眠的海底火山Orca记录了超过85000次地震，这种群震达到了这个地区以前没有观察到的比例。现在，一个国际团队在《地球与环境通讯》杂志上发表的研究报告显示，即使在这样偏远的、缺乏仪器的地区，也可以对此类事件进行显著的研究和描述。

來自德國、意大利、波蘭和美國的研究人員參與了這項研究，該研究由德國波茨坦地學中心(GFZ)的Simone Cesca領導。他們能夠結合地震學、大地測量學和遙感技術來確定岩漿如何從地殼-地幔邊界附近的地幔快速轉移到幾乎是地表的地方引起群震。

群震主要發生在火山活躍地區。因此，地殼中的流體運動被懷疑是其原因。Orca火山是一個大型海底盾狀火山，離海底約900米高，底部直徑約11公里。它位於布蘭斯菲爾德海峽，這是南極半島和南設得蘭群島之間的一條海洋通道，位於阿根廷南端的西南方。

“在過去，這個地區的地震活動是溫和的。然而，在2020年8月，那裡開始了強烈的群震，在半年內發生了超過85000次地震。它代表了那裡有史以來最大的地震動盪，”GFZ 2.1地震和火山物理學部門的科學家、現已發表的研究報告的主要作者Simone Cesca說。在群震發生的同時，鄰近的喬治王島也記錄到了超過10厘米的橫向地面位移和大約1厘米的小幅度隆起。

在偏遠地區進行研究的挑戰

Cesca與來自意大利國家海洋與地球物理研究所和博洛尼亞大學（意大利）、波蘭科學院、漢諾威大學、德國航空航天中心（DLR）和波茨坦大學的同事一起研究這些事件。研究人員面臨的挑戰是，在這個偏遠地區幾乎沒有常規的地震學儀器，即只有兩個地震台和兩個GNSS台（全球導航衛星系統的地面站，測量地面位移）。為了重建動亂的時間順序和發展，並確定其原因，該小組因此額外分析了來自更遠的地震站的數據和InSAR衛星的數據，後者使用雷達干涉測量法來測量地面位移。一個重要的步驟是用一些地球物理方法對這些事件進行建模，以便正確解釋數據。

重建地震事件

研究人員將動亂的開始時間追溯到2020年8月10日，並將原來只包含128次地震的全球地震目錄擴展到85,000多個事件。群震在2020年10月2日（Mw 5.9）和11月6日（Mw 6.0）發生了兩次大地震，達到了頂峰，然後消退。到2021年2月，地震活動已明顯減少。

科學家們認為，岩漿侵入，即更大體積的岩漿遷移，是群震的主要原因，因為僅靠地震過程不能解釋喬治王島上觀察到的強烈表面變形。在大地測量數據的基礎上，可以獨立確認體積岩漿侵入的存在。

從其起源開始，地震活動首先向上移動，然後橫向移動：較深的群震被解釋為對來自上地幔或地殼-地幔邊界的儲層的垂直岩漿傳播的反應，而較淺的、地殼地震在橫向增長的岩漿堤頂觸發的NE-SW延伸，其長度達到約20千米。

到11月中旬，在持續活動約三個月後，地震活動突然減少，與該系列最大地震的發生相對應，其震級為Mw 6.0。群震的結束可以解釋為岩漿堤的壓力損失，伴隨著一個大斷層的滑動，並可能標誌著海底噴發的時間，然而，這還不能被其他數據所證實。

通過對全球導航衛星系統和InSAR數據進行建模，科學家們估計布蘭斯菲爾德岩漿侵入體的體積在0.26-0.56平方公里之間。這使這一事件也成為南極洲有史以來地球物理監測的最大岩漿動盪。

Simone Cesca總結說：“我們的研究代表了對地球上一個偏遠地區的地震-火山動蕩的新的成功調查，在那裡，地震學、大地測量學和遙感技術的綜合應用被用來理解地震過程和岩漿運輸在缺乏儀器的地區。這是我們可以利用地球物理工具觀察岩漿從上層地幔或地殼-地幔邊界侵入淺層地殼的少數情況之一–岩漿從地幔快速轉移到幾乎是地表，只需要幾天時間。”