Salamat sa pagbisita sa Nature.com. Ang bersyon sa browser nga imong gigamit adunay limitado nga suporta para sa CSS. Para sa pinakamaayong kasinatian, among girekomendar nga mogamit ka og updated nga browser (o i-off ang compatibility mode sa Internet Explorer). Samtang, aron masiguro ang padayon nga suporta, among ipakita ang site nga walay mga style ug JavaScript.
Nagtaho kami og ebidensya sa aktibong pag-alsa sa salog sa dagat ug mga emisyon sa gas pipila ka kilometro gikan sa pantalan sa Naples (Italy). Ang mga pockmark, mga bungtod, ug mga crater mga bahin sa salog sa dagat. Kini nga mga pormasyon nagrepresentar sa mga tumoy sa mabaw nga mga istruktura sa crustal, lakip ang mga pagoda, mga fault, ug mga pilo nga nakaapekto sa salog sa dagat karon. Girekord nila ang pagsaka, pressurization, ug pagpagawas sa helium ug carbon dioxide sa mga reaksyon sa decarbonization sa mga natunaw nga mantle ug mga bato sa crustal. Kini nga mga gas lagmit parehas sa mga nagpakaon sa mga hydrothermal system sa Ischia, Campi Flegre, ug Soma-Vesuvius, nga nagsugyot nga ang usa ka tinubdan sa mantle gisagol sa mga pluwido sa crustal sa ilawom sa Gulpo sa Naples. Ang pagpalapad ug pagkabungkag sa ilalom sa dagat nga gipahinabo sa proseso sa pag-alsa ug pressurization sa gas nanginahanglan og sobra nga presyur nga 2-3 MPa. Ang pag-alsa sa salog sa dagat, mga fault, ug mga emisyon sa gas mga pagpakita sa mga pag-alsa nga dili bulkan nga mahimong magpahibalo sa mga pagbuto sa salog sa dagat ug/o mga pagbuto sa hydrothermal.
Ang mga deep-sea hydrothermal (init nga tubig ug gas) nga mga discharge usa ka komon nga bahin sa mid-ocean ridges ug convergent plate margins (lakip ang mga nalubog nga bahin sa mga island arc), samtang ang mga cold discharge sa gas hydrates (chlatrates) kanunay nga kinaiya sa continental shelves ug passive margins1, 2,3,4,5. Ang pagkahitabo sa mga seafloor hydrothermal discharges sa mga coastal area nagpasabot sa mga tinubdan sa kainit (mga magma reservoir) sulod sa continental crust ug/o mantle. Kini nga mga discharge mahimong mag-una sa pagsaka sa magma agi sa pinakataas nga mga lut-od sa crust sa Yuta ug matapos sa pagbuto ug pagbutang sa mga volcanic seamounts6. Busa, ang pag-ila sa (a) mga morphology nga nalangkit sa aktibo nga deformation sa seabed ug (b) mga gas emissions nga duol sa mga populasyon nga coastal area sama sa volcanic region sa Naples sa Italy (~1 milyon nga mga lumulupyo) hinungdanon alang sa pagtimbang-timbang sa posible nga mga bulkan. Mabaw nga pagbuto. Dugang pa, samtang ang mga morphological features nga nalangkit sa deep-sea hydrothermal o hydrate gas emissions medyo nailhan tungod sa ilang geological ug biological nga mga kabtangan, ang mga eksepsiyon mao ang mga morphological features nga nalangkit sa mas mabaw nga katubigan, gawas sa mga nahitabo sa In Lake. 12, adunay gamay ra nga mga rekord. Dinhi, among gipresentar ang bag-ong bathymetric, seismic, water column, ug geochemical data para sa usa ka underwater, morphologically ug structurally complex nga rehiyon nga naapektuhan sa mga gas emissions sa Gulpo sa Naples (Southern Italy), gibana-bana nga 5 km gikan sa pantalan sa Naples. Kini nga mga datos nakolekta atol sa SAFE_2014 (Agosto 2014) cruise sakay sa R/V Urania. Among gihulagway ug gihubad ang mga istruktura sa seafloor ug subsurface diin mahitabo ang mga gas emissions, gisusi ang mga tinubdan sa mga venting fluid, gi-ila ug gihulagway ang mga mekanismo nga nag-regulate sa pagtaas sa gas ug ang nalangkit nga deformation, ug gihisgutan ang mga epekto sa volcanology.
Ang Gulpo sa Naples nagporma sa Plio-Quaternary western margin, ang NW-SE elongated Campania tectonic depression13,14,15.EW sa Ischia (mga 150-1302 AD), Campi Flegre crater (mga 300-1538) ug Soma-Vesuvius (gikan sa <360-1944). Ang kahikayan naglimite sa bay sa amihanan AD)15, samtang ang habagatan nag-utlanan sa Sorrento Peninsula (Fig. 1a).Ang Gulpo sa Naples apektado sa nag-una nga NE-SW ug sekondaryang NW-SE significant faults (Fig. 1)14,15.Ang Ischia, Campi Flegre ug Somma-Vesuvius gihulagway sa hydrothermal manifestations, ground deformation, ug shallow seismicity16,17,18 (pananglitan, ang turbulent event sa Campi Flegrei niadtong 1982-1984, nga adunay uplift nga 1.8 m ug liboan ka mga linog).Ang bag-o nga mga pagtuon19,20 nagsugyot nga Mahimong adunay sumpay tali sa dinamika sa Soma-Vesuvius ug sa Campi Flegre, nga posibleng nalangkit sa 'lawom' nga single magma reservoirs. Ang kalihokan sa bulkan ug mga oscillations sa lebel sa dagat sa katapusang 36 ka ka sa Campi Flegrei ug 18 ka ka sa Somma Vesuvius nagkontrol sa sedimentary system sa Gulpo sa Naples. Ang ubos nga lebel sa dagat sa katapusang glacial maximum (18 ka) misangpot sa pag-us-os sa offshore-shallow sedimentary system, nga sa ulahi napuno sa mga transgressive nga panghitabo atol sa Late Pleistocene-Holocene. Ang mga submarine gas emissions nakita sa palibot sa isla sa Ischia ug sa baybayon sa Campi Flegre ug duol sa Mount Soma-Vesuvius (Fig. 1b).
(a) Morpolohikal ug estruktural nga mga kahikayan sa continental shelf ug sa Gulpo sa Naples 15, 23, 24, 48. Ang mga tuldok mao ang mga mayor nga sentro sa pagbuto sa submarino; ang mga pula nga linya nagrepresentar sa mga mayor nga fault.(b) Bathymetry sa Bay of Naples nga adunay nakita nga mga fluid vent (mga tuldok) ug mga timailhan sa mga seismic lines (itom nga mga linya). Ang mga dilaw nga linya mao ang mga trajectory sa mga seismic lines nga L1 ug L2 nga gitaho sa Figure 6. Ang mga utlanan sa mga istruktura nga sama sa dome sa Banco della Montagna (BdM) gimarkahan sa mga asul nga linya nga giputol-putol sa (a,b). Ang mga dilaw nga kwadro nagtimaan sa mga lokasyon sa mga acoustic water column profile, ug ang mga CTD-EMBlank, CTD-EM50 ug ROV frame gitaho sa Fig. 5. Ang dilaw nga lingin nagtimaan sa lokasyon sa sampling gas discharge, ug ang komposisyon niini gipakita sa Table S1. Ang Golden Software (http://www.goldensoftware.com/products/surfer) naggamit og mga graphics nga gihimo sa Surfer® 13.
Base sa datos nga nakuha atol sa SAFE_2014 (Agosto 2014) cruise (tan-awa ang Methods), usa ka bag-ong Digital Terrain Model (DTM) sa Gulpo sa Naples nga adunay 1 m nga resolusyon ang natukod. Gipakita sa DTM nga ang salog sa dagat sa habagatan sa Port of Naples gihulagway sa usa ka hinay nga bakilid nga nag-atubang sa habagatan (bakilid ≤3°) nga nawong nga gibalda sa usa ka 5.0 × 5.3 km nga istruktura nga sama sa simboryo, nga lokal nga nailhan nga Banco della Montagna (BdM). Fig. 1a,b). Ang BdM molambo sa giladmon nga mga 100 ngadto sa 170 metros, 15 ngadto sa 20 metros ibabaw sa naglibot nga salog sa dagat. Ang BdM dome nagpakita og morpolohiya nga sama sa mound tungod sa 280 ka subcircular ngadto sa oval nga mga mound (Fig. 2a), 665 ka cone, ug 30 ka pit (Figs. 3 ug 4). Ang mound adunay pinakataas nga gitas-on ug sirkumperensiya nga 22 m ug 1,800 m, matag usa. Ang sirkularidad [C = 4π(area/perimeter2)] sa mga mound mikunhod uban sa pagtaas sa perimeter (Fig. 2b). Ang axial ratios para sa mga mound gikan sa 1 ngadto sa 6.5, diin ang mga mound nga adunay axial ratio >2 nagpakita sa gipalabi nga N45°E + 15° strike ug mas nagkatag nga sekondarya, mas nagkatag nga N105°E ngadto sa N145°E strike (Fig. 2c). Adunay mga single o aligned cones sa BdM plane ug sa ibabaw sa mound (Fig. 3a,b). Ang conical arrangements nagsunod sa arrangement sa mga mound diin kini nahimutang. Ang mga pockmark kasagarang nahimutang sa patag nga seabed (Fig. 3c) ug usahay sa mga mound. Ang spatial densities sa mga cones ug pockmarks nagpakita nga ang dominanteng NE-SW alignment naglimite sa amihanan-sidlakan ug habagatan-kasadpan nga mga utlanan sa BdM dome (Fig. 4a,b); ang dili kaayo lapad nga NW-SE nga ruta nahimutang sa sentral nga rehiyon sa BdM.
(a) Digital terrain model (1 m nga gidak-on sa cell) sa dome sa Banco della Montagna (BdM).(b) Perimeter ug pagkalingin sa mga BdM mound.(c) Axial ratio ug anggulo (orientasyon) sa major axis sa best-fit ellipse nga naglibot sa mound. Ang standard error sa Digital Terrain model kay 0.004 m; ang standard errors sa perimeter ug roundness kay 4.83 m ug 0.01, matag usa, ug ang standard errors sa axial ratio ug angle kay 0.04 ug 3.34°, matag usa.
Ang mga detalye sa nailhan nga mga cone, crater, mound ug pit sa rehiyon sa BdM nga gikuha gikan sa DTM sa Figure 2.
(a) Mga alignment cone sa patag nga salog sa dagat; (b) mga cone ug mga crater sa nipis nga mga bungdo sa Amihanang-Sidlakan-Habagatan-Kasadpan; (c) mga bukol-bukol sa gamay nga gituslob nga nawong.
(a) Espasyo nga distribusyon sa mga nakit-ang crater, pit, ug aktibong gas discharges.(b) Espasyo nga densidad sa mga crater ug pit nga gitaho sa (a) (gidaghanon/0.2 km2).
Nakaila mi og 37 ka gaseous emissions sa BdM region gikan sa ROV water column echo sounder images ug direktang obserbasyon sa seafloor nga nakuha atol sa SAFE_2014 cruise niadtong Agosto 2014 (Figures 4 ug 5). Ang acoustic anomalies niining mga emissions nagpakita og patindog nga pinahaba nga mga porma nga misaka gikan sa seafloor, nga gikan sa patindog tali sa 12 ug mga 70 m (Fig. 5a). Sa pipila ka mga lugar, ang acoustic anomalies nagporma og halos padayon nga "train." Ang naobserbahan nga mga bubble plumes managlahi kaayo: gikan sa padayon, dasok nga bubble flows ngadto sa mubo nga kinabuhi nga phenomena (Supplementary Movie 1). Ang ROV inspection nagtugot sa visual verification sa pagkahitabo sa mga seafloor fluid vent ug nagpasiugda sa gagmay nga mga pockmark sa seabed, usahay gilibutan sa pula ngadto sa orange nga mga sediment (Fig. 5b). Sa pipila ka mga kaso, ang mga ROV channel nagpaaktibo pag-usab sa mga emissions. Ang vent morphology nagpakita og lingin nga pag-abli sa ibabaw nga walay flare sa water column. Ang pH sa water column sa ibabaw lang sa discharge point nagpakita og dakong pagkunhod, nga nagpakita sa mas acidic nga mga kondisyon sa lokal (Fig. 5c,d). Sa partikular, ang pH sa ibabaw sa BdM gas Ang pag-awas sa giladmon nga 75 m mikunhod gikan sa 8.4 (sa giladmon nga 70 m) ngadto sa 7.8 (sa giladmon nga 75 m) (Fig. 5c), samtang ang ubang mga lugar sa Gulpo sa Naples adunay mga kantidad sa pH tali sa 0 ug 160 m sa interval sa giladmon tali sa 8.3 ug 8.5 (Fig. 5d). Walay dakong mga pagbag-o sa temperatura ug kaasinan sa tubig sa dagat sa duha ka lugar sa sulod ug gawas sa lugar sa BdM sa Gulpo sa Naples. Sa giladmon nga 70 m, ang temperatura kay 15 °C ug ang kaasinan kay mga 38 PSU (Fig. 5c,d). Ang mga sukod sa pH, temperatura, ug kaasinan nagpakita sa: a) ang partisipasyon sa acidic fluids nga nalangkit sa proseso sa BdM degassing ug b) ang pagkawala o hinay kaayo nga pag-awas sa thermal fluids ug brine.
(a) Acquisition window sa acoustic water column profile (echometer Simrad EK60). Bertikal nga berde nga banda nga katumbas sa gas flare nga nakita sa EM50 fluid discharge (mga 75 m ubos sa lebel sa dagat) nga nahimutang sa rehiyon sa BdM; ang mga signal sa ilawom ug salog sa dagat nga multiplex gipakita usab (b) nga gikolekta gamit ang usa ka remote-controlled nga sakyanan sa rehiyon sa BdM. Ang usa ka litrato nagpakita sa usa ka gamay nga crater (itom nga lingin) nga gilibutan sa pula ngadto sa orange nga sediment. (c,d) Multiparameter probe CTD data nga giproseso gamit ang SBED-Win32 software (Seasave, bersyon 7.23.2). Mga sumbanan sa pinili nga mga parameter (salinity, temperatura, pH ug oxygen) sa water column ibabaw sa fluid discharge EM50 (panel c) ug gawas sa Bdm discharge area panel (d).
Nakakolekta mig tulo ka gas samples gikan sa study area tali sa Agosto 22 ug 28, 2014. Kini nga mga sample nagpakita og parehas nga komposisyon, nga gidominar sa CO2 (934-945 mmol/mol), gisundan sa may kalabutan nga konsentrasyon sa N2 (37-43 mmol/mol), CH4 (16-24 mmol/mol) ug H2S (0.10 mmol/mol) -0.44 mmol/mol), samtang ang H2 ug He dili kaayo daghan (<0.052 ug <0.016 mmol/mol, matag usa) (Fig. 1b; Table S1, Supplementary Movie 2). Gisukod usab ang medyo taas nga konsentrasyon sa O2 ug Ar (hangtod sa 3.2 ug 0.18 mmol/mol, matag usa). Ang suma sa mga light hydrocarbons gikan sa 0.24 hangtod 0.30 mmol/mol ug gilangkoban sa C2-C4 alkanes, aromatics (kasagaran benzene), propene ug sulfur-containing compounds (thiophene). Ang 40Ar/36Ar nga kantidad nahiuyon sa hangin. (295.5), bisan tuod ang sample EM35 (BdM dome) adunay kantidad nga 304, nga nagpakita og gamay nga sobra nga 40Ar. Ang δ15N ratio mas taas kay sa hangin (hangtod sa +1.98% vs. Air), samtang ang δ13C-CO2 values ​​​​gikan sa -0.93 ngadto sa 0.44% vs. V-PDB. Ang R/Ra values ​​​​(human sa pagtul-id sa polusyon sa hangin gamit ang 4He/20Ne ratio) anaa sa taliwala sa 1.66 ug 1.94, nga nagpakita sa presensya sa usa ka dako nga bahin sa mantle He. Pinaagi sa paghiusa sa helium isotope uban sa CO2 ug sa stable isotope 22 niini, ang tinubdan sa mga emisyon sa BdM mahimong mas klaro. Sa mapa sa CO2 para sa CO2/3He batok sa δ13C (Fig. 6), ang komposisyon sa gas sa BdM gitandi sa Ischia, Campi Flegrei ug Somma-Vesuvius fumaroles. Ang Figure 6 nagtaho usab sa theoretical mixing. mga linya tali sa tulo ka lain-laing tinubdan sa carbon nga mahimong nalambigit sa produksiyon sa BdM gas: dissolved mantle-derived melts, organic-rich sediments, ug carbonates. Ang mga sample sa BdM nahulog sa mixing line nga gihulagway sa tulo ka bulkan sa Campania, nga mao, ang pagsagol tali sa mga mantle gas (nga gituohan nga gamay nga dato sa carbon dioxide kon itandi sa classical MORBs alang sa katuyoan sa pagpahaom sa datos) ug mga reaksyon nga gipahinabo sa crustal decarbonization Ang resulta nga gas rock.
Ang mga hybrid nga linya tali sa komposisyon sa mantle ug mga tumoy sa anapog ug organikong mga sediment gitaho alang sa pagtandi. Ang mga kahon nagrepresentar sa mga fumarole area sa Ischia, Campi Flegrei ug Somma-Vesvius 59, 60, 61. Ang BdM sample anaa sa mixed trend sa bulkan sa Campania. Ang endmember gas sa mixed line gikan sa mantle source, nga mao ang gas nga gihimo sa decarburization reaction sa carbonate minerals.
Ang mga seismic section nga L1 ug L2 (Figs. 1b ug 7) nagpakita sa transisyon tali sa BdM ug sa distal stratigraphic sequences sa Somma-Vesuvius (L1, Fig. 7a) ug Campi Flegrei (L2, Fig. 7b) nga mga rehiyon sa bulkan. Ang BdM gihulagway sa presensya sa duha ka dagkong seismic formations (MS ug PS sa Fig. 7). Ang ibabaw (MS) nagpakita sa mga subparallel reflector nga taas ngadto sa kasarangan nga amplitude ug lateral continuity (Fig. 7b,c). Kini nga layer naglakip sa mga marine sediments nga giguyod sa Last Glacial Maximum (LGM) system ug gilangkoban sa balas ug lapok23. Ang nagpahiping PS layer (Fig. 7b–d) gihulagway sa usa ka chaotic ngadto sa transparent nga phase sa porma sa mga column o hourglasses. Ang ibabaw sa PS sediments nagporma og mga seafloor mounds (Fig. 7d). Kini nga mga diapir-like geometries nagpakita sa pagsulod sa PS transparent nga materyal ngadto sa pinakataas nga MS deposits. Ang Uplift maoy responsable sa pagporma sa mga pilo ug mga fault nga makaapekto sa MS layer ug nagsapaw sa kasamtangang mga sediment sa BdM seafloor (Fig. 7b–d). Ang MS stratigraphic interval klaro nga nadelaminate sa ENE nga bahin sa L1 nga seksyon, samtang kini moputi padulong sa BdM tungod sa presensya sa usa ka gas-saturated layer (GSL) nga natabunan sa pipila ka internal nga lebel sa MS sequence (Fig. 7a). Ang mga gravity core nga nakolekta sa ibabaw sa BdM nga katumbas sa transparent seismic layer nagpakita nga ang pinakataas nga 40 cm gilangkoban sa balas nga bag-o lang nadeposito hangtod karon; )24,25 ug mga tipik sa pumice gikan sa pagbuto sa Campi Flegrei sa "Naples Yellow Tuff" (14.8 ka)26. Ang transparent nga hugna sa PS layer dili ikapatin-aw pinaagi lamang sa chaotic mixing processes, tungod kay ang chaotic layers nga nalangkit sa landslides, lapok ug pyroclastic flows nga makita sa gawas sa BdM sa Gulpo sa Naples kay acoustically opaque21,23,24. Among nahinapos nga ang naobserbahan nga BdM PS seismic facies ingon man ang pagpakita sa subsea outcrop PS layer (Fig. 7d) nagpakita sa pag-alsa sa natural gas.
(a) Single-track seismic profile L1 (navigation trace sa Fig. 1b) nga nagpakita sa usa ka columnar (pagoda) spatial arrangement. Ang pagoda gilangkoban sa chaotic deposits sa pumice ug balas. Ang gas-saturated layer nga anaa sa ubos sa pagoda nagtangtang sa continuity sa mas lawom nga mga pormasyon. (b) Single-channel seismic profile L2 (navigation trace sa Fig. 1b), nga nagpasiugda sa incision ug deformation sa mga seafloor mounds, marine (MS), ug pumice sand deposits (PS). (c) Ang mga detalye sa deformation sa MS ug PS gitaho sa (c,d). Kon ang velocity kay 1580 m/s sa pinakataas nga sediment, ang 100 ms nagrepresentar sa mga 80 m sa vertical scale.
Ang morphological ug structural nga mga kinaiya sa BdM parehas sa ubang mga subsea hydrothermal ug gas hydrate fields sa tibuok kalibutan2,12,27,28,29,30,31,32,33,34 ug kanunay nga nalangkit sa mga uplift (vaults ug mounds) ug gas Discharge (cones, pit). Ang mga BdM-aligned cones ug pit ug elongated mounds nagpakita sa structurally controlled permeability (Figures 2 ug 3). Ang spatial arrangement sa mga mounds, pit ug active vents nagsugyot nga ang ilang distribution partially controlled sa NW-SE ug NE-SW impact fractures (Fig. 4b). Kini ang gipalabi nga mga strike sa fault systems nga nakaapekto sa Campi Flegrei ug Somma-Vesuvius volcanic areas ug sa Gulf of Naples. Sa partikular, ang istruktura sa una nagkontrol sa lokasyon sa hydrothermal discharge gikan sa Campi Flegrei crater35. Busa among nahinapos nga ang mga faults ug fractures sa Gulf of Naples nagrepresentar sa gipalabi nga ruta alang sa gas migration ngadto sa ibabaw, usa ka bahin nga gipaambit sa ubang structurally controlled hydrothermal. mga sistema36,37. Talalupangdon nga ang mga BdM cone ug mga lungag dili kanunay nga nalangkit sa mga bungdo (Fig. 3a,c). Kini nagsugyot nga kini nga mga bungdo dili kinahanglan nga nagrepresentar sa mga pasiuna sa pagporma sa lungag, sama sa gisugyot sa ubang mga tagsulat alang sa mga gas hydrate zone32,33. Ang among mga konklusyon nagsuporta sa pangagpas nga ang pagkaguba sa mga dome seafloor sediment dili kanunay nga mosangpot sa pagporma sa mga lungag.
Ang tulo ka nakolekta nga gaseous emissions nagpakita og mga kemikal nga timaan nga tipikal sa mga hydrothermal fluid, nga mao ang CO2 nga adunay dakong konsentrasyon sa mga reducing gas (H2S, CH4 ug H2) ug mga light hydrocarbon (ilabi na ang benzene ug propylene)38,39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 (Table S1). Ang presensya sa mga atmospheric gas (sama sa O2), nga wala gilauman nga anaa sa mga submarine emissions, mahimong tungod sa kontaminasyon gikan sa hangin nga natunaw sa tubig sa dagat nga nakontak sa mga gas nga gitipigan sa mga plastik nga kahon nga gigamit alang sa sampling, tungod kay ang mga ROV gikuha gikan sa salog sa dagat ngadto sa dagat aron mo-revolt. Sa laing bahin, ang positibo nga mga kantidad sa δ15N ug ang taas nga N2/Ar (hangtod sa 480) nga mas taas kaysa ASW (air-saturated water) nagsugyot nga kadaghanan sa N2 gihimo gikan sa extra-atmospheric nga mga tinubdan, subay sa nag-unang hydrothermal nga gigikanan niini nga mga gas. Ang hydrothermal-volcanic nga gigikanan sa BdM gas gikumpirma sa mga sulod sa CO2 ug He ug sa ilang isotopic. mga pirma. Ang mga carbon isotopes (δ13C-CO2 gikan sa -0.93% hangtod +0.4%) ug mga kantidad sa CO2/3He (gikan sa 1.7 × 1010 hangtod 4.1 × 1010) nagsugyot nga ang mga sample sa BdM nahisakop sa usa ka sinagol nga uso sa mga fumarole sa palibot sa mga tumoy sa mantle sa Gulpo sa Naples ug ang relasyon tali sa mga gas nga gihimo sa reaksyon (Figure 6). Mas espesipiko, ang mga sample sa gas sa BdM nahimutang ubay sa uso sa pagsagol sa halos parehas nga lokasyon sama sa mga pluwido gikan sa kasikbit nga mga bulkan sa Campi Flegrei ug Somma-Veusivus. Mas crustal sila kaysa sa mga fumarole sa Ischia, nga mas duol sa tumoy sa mantle. Ang Somma-Vesuvius ug Campi Flegrei adunay mas taas nga mga kantidad sa 3He/4He (R/Ra tali sa 2.6 ug 2.9) kaysa BdM (R/Ra tali sa 1.66 ug 1.96; Table S1). Kini nagsugyot nga ang pagdugang ug akumulasyon sa radiogenic Siya naggikan sa samang tinubdan sa magma nga nagpakaon sa mga bulkan sa Somma-Vesuvius ug Campi Flegrei. Ang pagkawala sa makita nga mga organic carbon fractions sa mga emisyon sa BdM nagsugyot nga ang mga organic sediment wala nalambigit sa proseso sa pag-degassing sa BdM.
Base sa datos nga gitaho sa ibabaw ug mga resulta gikan sa mga eksperimental nga modelo sa mga istruktura nga sama sa simboryo nga nalangkit sa mga rehiyon nga dato sa subsea gas, ang deep gas pressurization mahimong responsable sa pagporma sa mga kilometro nga sukod nga BdM domes. Aron mabanabana ang overpressure nga Pdef nga padulong sa BdM vault, gigamit namo ang thin-plate mechanics model33,34 nga nagtuo, gikan sa nakolekta nga morphological ug seismic data, nga ang BdM vault usa ka subcircular sheet nga adunay radius nga mas dako kaysa sa usa ka deformed soft viscous deposit. Ang vertical maximum displacement w ug ang gibag-on h sa (Supplementary Fig. S1). Ang Pdef mao ang kalainan tali sa total pressure ug rock static pressure dugang sa water column pressure. Sa BdM, ang radius mga 2,500 m, ang w kay 20 m, ug ang h maximum nga gibanabana gikan sa seismic profile mga 100 m. Among gikalkulo ang Pdef 46Pdef = w 64D/a4 gikan sa relasyon, diin ang D mao ang flexural stiffness; Ang D gihatag sa (E h3)/[12(1 – ν2)], diin ang E mao ang Young's modulus sa deposito, ang ν mao ang Poisson's ratio (~0.5)33. Tungod kay ang mekanikal nga mga kabtangan sa mga sediment sa BdM dili masukod, among gibutang ang E = 140 kPa, nga usa ka makatarunganon nga kantidad alang sa mga sediment sa balas sa baybayon 47 nga susama sa BdM14,24. Wala namo gikonsiderar ang mas taas nga mga kantidad sa E nga gitaho sa literatura alang sa mga deposito sa silty clay (300 < E < 350,000 kPa)33,34 tungod kay ang mga deposito sa BDM gilangkoban kasagaran sa balas, dili silt o silty clay24. Atong makuha ang Pdef = 0.3 Pa, nga nahiuyon sa mga banabana sa mga proseso sa pag-alsa sa seafloor sa mga palibot sa gas hydrate basin, diin ang Pdef nagkalainlain gikan sa 10-2 hangtod 103 Pa, nga adunay mas ubos nga mga kantidad nga nagrepresentar sa ubos nga w/a ug/o unsa. Sa BdM, ang pagkunhod sa katig-a tungod sa lokal nga saturation sa gas sa sediment ug/o ang hitsura Ang mga pre-existing fractures mahimo usab nga makatampo sa pagkapakyas ug ang resulta nga pagpagawas sa gas, nga nagtugot sa pagporma sa naobserbahan nga mga istruktura sa bentilasyon. Ang nakolekta nga reflected seismic profiles (Fig. 7) nagpakita nga ang mga PS sediments gipataas gikan sa GSL, nga nagduso sa nagsapaw nga MS marine sediments, nga miresulta sa mga mound, pil-on, faults, ug sedimentary cuts (Fig. 7b,c). Kini nagsugyot nga ang 14.8 ngadto sa 12 ka ka tuig nga pumice nakasulod sa mas batan-on nga MS layer pinaagi sa pataas nga proseso sa transportasyon sa gas. Ang morphological features sa BdM structure makita isip resulta sa overpressure nga gihimo sa fluid discharge nga gihimo sa GSL. Tungod kay ang active discharge makita gikan sa seafloor hangtod sa kapin sa 170 m bsl48, among gihunahuna nga ang fluid overpressure sulod sa GSL milapas sa 1,700 kPa. Ang pataas nga pagbalhin sa mga gas sa mga sediment adunay usab epekto sa paglimpyo sa materyal nga anaa sa MS, nga nagpatin-aw sa presensya sa chaotic sediments sa gravity cores nga gi-sample sa BdM25. Dugang pa, ang overpressure sa GSL nagmugna og komplikado nga sistema sa bali (polygonal fault sa Fig. 7b). Sa kinatibuk-an, kini nga morpolohiya, istruktura, ug stratigraphic settlement, nga gitawag nga "pagodas"49,50, orihinal nga gipahinungod sa ikaduhang epekto sa daan nga mga pormasyon sa glacial, ug karon gihubad nga mga epekto sa pagtaas sa gas31,33 o mga evaporite50. Sa continental margin sa Campania, ang mga evaporative sediment nihit, labing menos sulod sa pinakataas nga 3 km sa crust. Busa, ang mekanismo sa pagtubo sa mga BdM pagodas lagmit nga kontrolado sa pagtaas sa gas sa mga sediment. Kini nga konklusyon gisuportahan sa transparent nga seismic facies sa pagoda (Fig. 7), ingon man ang datos sa gravity core sama sa gitaho kaniadto24, diin ang karon nga balas mibuto uban sa 'Pomici Principali'25 ug 'Naples Yellow Tuff'26 Campi Flegrei. Dugang pa, ang mga deposito sa PS misulong ug nag-deform sa pinakataas nga MS layer (Fig. 7d). Kini nga istruktura nga kahikayan nagsugyot nga ang pagoda nagrepresentar sa usa ka uprising structure ug dili lamang usa ka gas pipeline. Busa, Duha ka pangunang proseso ang nagdumala sa pagporma sa pagoda: a) ang densidad sa humok nga sediment mokunhod samtang mosulod ang gas gikan sa ubos; b) ang sagol nga gas-sediment mosaka, nga mao ang naobserbahan nga pagpilo, faulting ug fracture Hinungdan sa MS deposits (Figure 7). Usa ka susamang mekanismo sa pagporma ang gisugyot alang sa mga pagoda nga nalangkit sa mga gas hydrate sa South Scotia Sea (Antarctica). Ang mga BdM pagoda nagpakita sa mga grupo sa mga bungtod, ug ang ilang bertikal nga gidak-on nag-aberids og 70-100 m sa two-way travel time (TWTT) (Fig. 7a). Tungod sa presensya sa MS undulations ug gikonsiderar ang stratigraphy sa BdM gravity core, among gihubit nga ang edad sa pagporma sa mga istruktura sa pagoda mas ubos sa mga 14-12 ka tuig. Dugang pa, ang pagtubo niini nga mga istruktura aktibo pa (Fig. 7d) tungod kay ang ubang mga pagoda misulong ug nag-deform sa nagsapaw nga karon nga balas sa BdM (Fig. 7d).
Ang kapakyasan sa pagoda sa pagtabok sa kasamtangang salog sa dagat nagpakita nga (a) ang pagtaas sa gas ug/o lokal nga paghunong sa pagsagol sa gas-sediment, ug/o (b) posible nga lateral nga pag-agos sa sagol nga gas-sediment wala magtugot sa usa ka lokal nga proseso sa overpressure. Sumala sa diapir theory model52, ang lateral nga pag-agos nagpakita sa usa ka negatibo nga balanse tali sa rate sa suplay sa sagol nga lapok-gas gikan sa ubos ug ang rate diin ang pagoda molihok pataas. Ang pagkunhod sa rate sa suplay mahimong may kalabutan sa pagtaas sa densidad sa sagol tungod sa pagkawala sa suplay sa gas. Ang mga resulta nga gisumada sa ibabaw ug ang pagsaka sa pagoda nga kontrolado sa buoyancy nagtugot kanato sa pagbanabana sa gitas-on sa kolum sa hangin hg. Ang buoyancy gihatag sa ΔP = hgg (ρw – ρg), diin ang g mao ang grabidad (9.8 m/s2) ug ang ρw ug ρg mao ang densidad sa tubig ug gas, matag usa. Ang ΔP mao ang suma sa kaniadto gikalkulo nga Pdef ug ang lithostatic pressure Plith sa sediment plate, ie ρsg h, diin ang ρs mao ang ang densidad sa sediment. Niini nga kaso, ang bili sa hg nga gikinahanglan alang sa gitinguha nga buoyancy gihatag sa hg = (Pdef + Plith)/[g (ρw – ρg)]. Sa BdM, atong gibutang ang Pdef = 0.3 Pa ug h = 100 m (tan-awa sa ibabaw), ρw = 1,030 kg/m3, ρs = 2,500 kg/m3, ang ρg kay gamay ra kay ang ρw ≫ρg. Atong makuha ang hg = 245 m, usa ka bili nga nagrepresentar sa giladmon sa ilawom sa GSL. Ang ΔP kay 2.4 MPa, nga mao ang overpressure nga gikinahanglan aron mabuak ang BdM seafloor ug maporma ang mga vent.
Ang komposisyon sa BdM gas nahiuyon sa mga tinubdan sa mantle nga giusab sa pagdugang sa mga pluwido nga nalangkit sa mga reaksyon sa decarbonization sa mga crustal rock (Fig. 6). Ang kasarangan nga EW alignment sa mga BdM dome ug aktibong mga bulkan sama sa Ischia, Campi Flegre, ug Soma-Vesuvius, uban sa komposisyon sa mga gas nga gipagawas, nagsugyot nga ang mga gas nga gipagawas gikan sa mantle sa ubos sa tibuok rehiyon sa bulkan sa Naples nagkasagol. Nagkadaghan ang mga crustal fluid nga naglihok gikan sa kasadpan (Ischia) ngadto sa sidlakan (Somma-Vesuivus) (Figs. 1b ug 6).
Among nahinapos nga sa Bay of Naples, pipila ka kilometro gikan sa pantalan sa Naples, adunay 25 km2 nga gilapdon nga sama sa simboryo nga istruktura nga apektado sa usa ka aktibo nga proseso sa degassing ug gipahinabo sa pagbutang sa mga pagoda ug mga bungtod. Sa pagkakaron, ang mga pirma sa BdM nagsugyot nga ang non-magmatic turbulence53 mahimong mas una pa sa embryonic volcanism, ie ang sayo nga pagpagawas sa magma ug/o thermal fluids. Ang mga kalihokan sa pagmonitor kinahanglan nga ipatuman aron ma-analisar ang ebolusyon sa mga panghitabo ug aron mahibal-an ang mga geochemical ug geophysical signal nga nagpakita sa potensyal nga mga kagubot sa magmatic.
Ang mga acoustic water column profile (2D) nakuha atol sa SAFE_2014 (Agosto 2014) cruise sa R/V Urania (CNR) sa National Research Council Institute of Coastal Marine Environment (IAMC). Ang acoustic sampling gihimo gamit ang usa ka scientific beam-splitting echo sounder nga Simrad EK60 nga nag-operate sa 38 kHz. Ang acoustic data natala sa average nga speed nga mga 4 km. Ang nakolekta nga mga imahe sa echosounder gigamit aron mailhan ang mga fluid discharges ug tukma nga mahibal-an ang ilang lokasyon sa collection area (tali sa 74 ug 180 m bsl). Sukda ang pisikal ug kemikal nga mga parameter sa water column gamit ang multiparameter probes (conductivity, temperature and depth, CTD). Ang datos nakolekta gamit ang CTD 911 probe (SeaBird, Electronics Inc.) ug giproseso gamit ang SBED-Win32 software (Seasave, version 7.23.2). Ang visual inspection sa seabed gihimo gamit ang "Pollux III" (GEItaliana) ROV device (remotely operated vehicle) nga adunay duha (low ug high definition) nga mga kamera.
Ang pagkuha og datos sa multibeam gihimo gamit ang 100 KHz Simrad EM710 multibeam sonar system (Kongsberg). Ang sistema nalambigit sa usa ka differential global positioning system aron masiguro ang mga sub-metric error sa beam positioning. Ang acoustic pulse adunay frequency nga 100 KHz, usa ka firing pulse nga 150° degrees ug usa ka tibuok nga pag-abli nga 400 ka beam. Sukda ug i-apply ang mga sound velocity profile sa tinuod nga oras atol sa pagkuha. Ang datos giproseso gamit ang PDS2000 software (Reson-Thales) sumala sa International Hydrographic Organization standard (https://www.iho.int/iho_pubs/standard/S-44_5E.pdf) para sa nabigasyon ug pagtul-id sa pagtaob. Ang pagkunhod sa kasaba tungod sa aksidente nga mga spike sa instrumento ug dili maayo nga kalidad nga beam exclusion gihimo gamit ang band editing ug de-spiking tools. Ang padayon nga pag-detect sa sound velocity gihimo sa usa ka keel station nga nahimutang duol sa multi-beam transducer ug nagkuha ug nag-apply sa mga real-time sound velocity profile sa water column matag 6-8 ka oras aron makahatag og real-time sound velocity para sa hustong pag-access. beam steering. Ang tibuok dataset gilangkoban sa gibana-bana nga 440 km2 (0-1200 m nga giladmon). Ang datos gigamit aron makahatag og high-resolution digital terrain model (DTM) nga gihulagway sa 1 m nga gidak-on sa grid cell. Ang katapusang DTM (Fig. 1a) gihimo gamit ang datos sa terrain (>0 m ibabaw sa lebel sa dagat) nga nakuha sa 20 m nga gidak-on sa grid cell sa Italian Geo-Military Institute.
Usa ka 55-kilometros nga high-resolution single-channel seismic data profile, nga nakolekta atol sa luwas nga mga cruise sa kadagatan niadtong 2007 ug 2014, mitabon sa usa ka lugar nga gibana-bana nga 113 kilometro kwadrado, pareho sa R/V Urania. Ang mga profile sa Marisk (pananglitan, L1 seismic profile, Fig. 1b) nakuha pinaagi sa paggamit sa IKB-Seistec boomer system. Ang acquisition unit gilangkoban sa usa ka 2.5 m nga catamaran diin gibutang ang source ug receiver. Ang source signature gilangkoban sa usa ka positibo nga peak nga gihulagway sa frequency range nga 1-10 kHz ug nagtugot sa pag-resolve sa mga reflector nga gibulag sa 25 cm. Ang mga luwas nga seismic profile nakuha gamit ang usa ka 1.4 Kj multi-tip Geospark seismic source nga gi-interface sa Geotrace software (Geo Marine Survey System). Ang sistema gilangkoban sa usa ka catamaran nga adunay 1–6.02 KHz nga tinubdan nga makasulod hangtod sa 400 milliseconds sa humok nga sediment sa ilawom sa seabed, nga adunay theoretical vertical resolution nga 30 cm. Ang Safe ug Marsik devices parehong nakuha sa usa ka rate nga 0.33 shots/sec nga adunay vessel velocity nga <3 Kn. Ang datos giproseso ug gipresentar gamit ang Geosuite Allworks software nga adunay mosunod nga workflow: dilation correction, water column muting, 2-6 KHz bandpass IIR filtering, ug AGC.
Ang gas gikan sa underwater fumarole gikolekta sa salog sa dagat gamit ang plastik nga kahon nga adunay goma nga diaphragm sa ibabaw nga bahin niini, nga gibutang nga baliktad sa ROV ibabaw sa vent. Kung ang mga bula sa hangin nga mosulod sa kahon hingpit nga mipuli sa tubig sa dagat, ang ROV mobalik sa giladmon nga 1 m, ug ang diver mobalhin sa nakolekta nga gas pinaagi sa goma nga septum ngadto sa duha ka pre-evacuated nga 60 mL nga glass flasks nga adunay Teflon stopcocks diin ang usa gipuno sa 20 mL nga 5N NaOH solution (Gegenbach-type flask). Ang mga nag-unang acid gas species (CO2 ug H2S) natunaw sa alkaline solution, samtang ang low solubility gas species (N2, Ar+O2, CO, H2, He, Ar, CH4 ug light hydrocarbons) gitipigan sa sampling bottle headspace. Ang mga inorganic low solubility gas gisusi pinaagi sa gas chromatography (GC) gamit ang Shimadzu 15A nga adunay 10 m nga gitas-on nga 5A molecular sieve column ug usa ka thermal conductivity detector (TCD) 54. Ang Argon ug O2 gi-analisar ... Gi-analisar gamit ang Thermo Focus gas chromatograph nga adunay 30 m nga gitas-on nga capillary molecular sieve column ug TCD. Ang methane ug light hydrocarbons gi-analisar gamit ang Shimadzu 14A gas chromatograph nga adunay 10 m nga gitas-on nga stainless steel column nga adunay Chromosorb PAW 80/100 mesh, gi-coat og 23% SP 1700 ug usa ka flame ionization detector (FID). Ang liquid phase gigamit para sa pag-analisar sa 1) CO2, as, nga gi-titrated gamit ang 0.5 N HCl solution (Metrohm Basic Titrino) ug 2) H2S, as, human sa oxidation gamit ang 5 mL H2O2 (33%), pinaagi sa ion chromatography (IC) (IC) (Wantong 761). Ang analytical error sa titration, GC ug IC analysis ubos sa 5%. Human sa standard extraction ug purification procedures para sa gas mixtures, ang 13C/12C CO2 (gipahayag isip δ13C-CO2% ug V-PDB) gi-analisar gamit ang Finningan Delta S mass spectrometer55,56. Ang mga sukdanan nga gigamit sa pagbanabana sa eksternal nga katukma mao ang Carrara ug San Vincenzo marble (internal), NBS18 ug NBS19 (internasyonal), samtang ang analytical error ug reproducibility kay ±0.05% ug ±0.1%, matag usa.
Ang mga kantidad sa δ15N (gipahayag isip % vs. Air) ug 40Ar/36Ar gitino gamit ang Agilent 6890 N gas chromatograph (GC) nga gikonektar sa Finnigan Delta plusXP continuous flow mass spectrometer. Ang sayop sa pag-analisa mao ang: δ15N±0.1%, 36Ar<1%, 40Ar<3%. Ang He isotope ratio (gipahayag isip R/Ra, diin ang R kay 3He/4He nga gisukod sa sample ug ang Ra kay parehas nga ratio sa atmospera: 1.39 × 10−6)57 gitino sa laboratoryo sa INGV-Palermo (Italy). Ang 3He, 4He ug 20Ne gitino gamit ang dual collector mass spectrometer (Helix SFT-GVI)58 human sa pagbulag sa He ug Ne. Ang sayop sa pag-analisa ≤ 0.3%. Ang kasagarang mga blangko para sa He ug Ne kay <10-14 ug <10-16 mol, matag usa.
Unsaon pagkutlo niini nga artikulo: Passaro, S. et al. Ang pag-alsa sa salog sa dagat nga gimaneho sa proseso sa degassing nagpadayag sa nagtubo nga kalihokan sa bulkan sa daplin sa baybayon.science.Rep. 6, 22448; doi: 10.1038/srep22448 (2016).
Aharon, P. Ang heolohiya ug biyolohiya sa moderno ug karaang mga pag-agas ug mga buho sa hydrocarbon sa salog sa dagat: usa ka pasiuna. Geographic Ocean Wright.14, 69–73 (1994).
Paull, CK & Dillon, WP Ang tibuok kalibutan nga panghitabo sa mga gas hydrate. Sa Kvenvolden, KA & Lorenson, TD (mga editor) 3–18 (Natural gas hydrates: Panghitabo, distribusyon ug pag-ila. American Geophysical Union Geophysical Monograph 124, 2001).
Fisher, AT Mga limitasyon sa heopisikal sa sirkulasyon sa hydrothermal. Sa: Halbach, PE, Tunnicliffe, V. & Hein, JR (mga editor) 29–52 (Report sa Durham Workshop, Energy and Mass Transfer in Marine Hydrothermal Systems, Durham University Press, Berlin (2003)).
Coumou, D., Driesner, T. & Heinrich, C. Istruktura ug dinamika sa mga sistema sa hydrothermal sa tunga-tunga sa kadagatan.Science 321, 1825–1828 (2008).
Boswell, R. & Collett, TS Mga kasamtangang panan-aw sa mga kahinguhaan sa gas hydrate.energy.and environment.science.4, 1206–1215 (2011).
Evans, RJ, Davies, RJ & Stewart, SA Internal nga istruktura ug kasaysayan sa pagbuto sa usa ka kilometro nga sukod nga sistema sa bulkan nga lapok sa South Caspian Sea. Basin Reservoir 19, 153–163 (2007).
Leon, R. et al. Mga kinaiya sa salog sa dagat nga nalangkit sa pag-agas sa mga hydrocarbon gikan sa mga bungdo sa lapok nga carbonate sa lawom nga tubig sa Gulpo sa Cadiz: gikan sa pag-agos sa lapok ngadto sa mga sediment nga carbonate. Geography March.Wright.27, 237–247 (2007).
Moss, JL & Cartwright, J. 3D seismic nga representasyon sa mga pipeline sa pag-ikyas sa pluwido sa kilometro nga sukod gikan sa baybayon sa Namibia. Basin Reservoir 22, 481–501 (2010).
Andresen, KJ Mga kinaiya sa pag-agos sa pluwido sa mga sistema sa tubo sa lana ug gas: Unsa ang ilang gisulti kanato bahin sa ebolusyon sa basin? March Geology.332, 89–108 (2012).
Ho, S., Cartwright, JA & Imbert, P. Bertikal nga ebolusyon sa istruktura sa pagpagawas sa pluwido sa Neogene Quaternary kalabot sa mga flux sa gas sa Lower Congo Basin, sa baybayon sa Angola.March Geology.332–334, 40–55 (2012).
Johnson, SY et al. Aktibidad sa tubig ug tektoniko sa amihanang Yellowstone Lake, Wyoming.geology.Socialist Party.Yes.bull.115, 954–971 (2003).
Patacca, E., Sartori, R. & Scandone, P. Ang Tyrrhenian Basin ug ang Apennine Arc: Kinematic Relationships Sukad sa Ulahing Totonian. Mem Soc Geol Ital 45, 425–451 (1990).
Milia et al. Tektoniko ug istruktura sa crustal sa kontinente nga daplin sa Campania: relasyon sa kalihokan sa bulkan.mineral.gasoline.79, 33–47 (2003)
Piochi, M., Bruno PP & De Astis G. Ang relatibong papel sa rift tectonics ug mga proseso sa magmatic uplift: inference gikan sa geophysical, structural, ug geochemical data sa rehiyon sa bulkan sa Naples (habagatang Italya). Gcubed, 6(7), 1-25 (2005).
Dvorak, JJ & Mastrolorenzo, G. Mga mekanismo sa bag-o nga bertikal nga paglihok sa crustal sa Campi Flegrei crater sa habagatang Italya.geology.Socialist Party.Yes.Specification.263, pp. 1-47 (1991).
Orsi, G. et al. Mubo nga termino nga deformasyon sa yuta ug seismicity sa nested Campi Flegrei crater (Italy): usa ka ehemplo sa aktibo nga mass recovery sa usa ka lugar nga dasok ang populasyon. J. Volcano.geothermal.reservoir.91, 415–451 (1999)
Cusano, P., Petrosino, S., ug Saccorotti, G. Hydrothermal nga gigikanan sa padayon nga dugay nga 4D nga kalihokan sa Campi Flegrei volcanic complex sa Italy.J. Volcano.geothermal.reservoir.177, 1035–1044 (2008).
Pappalardo, L. ug Mastrolorenzo, G. Paspas nga pagkalainlain sa mga sill-like magmatic reservoir: usa ka case study gikan sa Campi Flegrei crater.science.Rep. 2, 10.1038/srep00712 (2012).
Walter, TR et al. Ang InSAR time series, correlation analysis, ug time-correlation modeling nagbutyag sa posibleng pagkaparehas sa Campi Flegrei ug Vesuvius.J. Volcano.geothermal.reservoir.280, 104–110 (2014).
Milia, A. & Torrente, M. Estruktural ug estratigrapikong istruktura sa unang katunga sa Tyrrhenian graben (Golpo sa Naples, Italya). Constructive Physics 315, 297–314.
Sano, Y. & Marty, B. Mga Tinubdan sa carbon sa abo sa bulkan gikan sa Island Arcs.Chemical Geology.119, 265–274 (1995).
Milia, A. Dohrn Canyon stratigraphy: Mga tubag sa pag-ubos sa lebel sa dagat ug tectonic uplift sa gawas nga continental shelf (Eastern Tyrrhenian margin, Italy).Geo-Marine Letters 20/2, 101–108 (2000).