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Peb tshaj tawm cov pov thawj ntawm kev nce hauv dej hiav txwv thiab cov pa roj tawm ntau mais ntawm ntug dej hiav txwv ntawm chaw nres nkoj Naples (Ltalis). Cov pob zeb me me, cov av qeeg thiab cov qhov av tawg yog cov yam ntxwv ntawm hauv dej hiav txwv. Cov qauv no sawv cev rau sab saum toj ntawm cov qauv crustal ntiav, suav nrog cov pagodas, cov qhov tawg thiab cov quav uas cuam tshuam rau hauv dej hiav txwv niaj hnub no. Lawv tau sau tseg qhov nce, kev nias thiab kev tso tawm ntawm helium thiab carbon dioxide hauv cov tshuaj tiv thaiv decarbonization ntawm mantle melts thiab pob zeb crustal. Cov pa roj no zoo li cov uas pub rau cov kab ke hydrothermal ntawm Ischia, Campi Flegre thiab Soma-Vesuvius, qhia tias yog qhov chaw mantle sib xyaw nrog cov kua crustal hauv qab Gulf of Naples. Kev nthuav dav hauv dej hiav txwv thiab kev tawg los ntawm cov txheej txheem nqa roj thiab kev nias yuav tsum muaj kev nias ntau dhau ntawm 2-3 MPa. Kev nce hauv dej hiav txwv, cov qhov tawg, thiab cov pa roj tawm yog cov tsos mob ntawm kev hloov pauv tsis yog volcanic uas yuav ua rau muaj kev tawg hauv dej hiav txwv thiab / lossis kev tawg hauv dej hiav txwv.
Cov dej kub thiab roj tawm hauv hiav txwv tob yog ib qho tshwj xeeb ntawm cov kab nruab nrab ntawm dej hiav txwv thiab cov npoo ntawm cov phaj sib sau ua ke (suav nrog cov seem hauv qab dej ntawm cov kob arcs), thaum cov dej txias tawm ntawm cov roj hydrates (chlatrates) feem ntau yog cov yam ntxwv ntawm cov txee continental thiab cov npoo tsis ua haujlwm1, 2, 3, 4, 5. Qhov tshwm sim ntawm cov dej hiav txwv hydrothermal tawm hauv thaj chaw ntug dej hiav txwv txhais tau tias cov chaw kub (magma reservoirs) hauv lub ntiaj teb crust thiab / lossis mantle. Cov dej tawm no yuav ua ntej magma nce mus rau hauv cov khaubncaws sab saud ntawm lub ntiaj teb crust thiab culminate hauv kev tawg thiab kev tso cov roob hluav taws hauv hiav txwv6. Yog li ntawd, kev txheeb xyuas ntawm (a) morphology cuam tshuam nrog kev ua haujlwm hauv hiav txwv deformation thiab (b) cov pa roj tawm ze rau cov chaw ntug dej hiav txwv xws li thaj chaw volcanic ntawm Naples hauv Ltalis (~ 1 lab tus neeg nyob) yog qhov tseem ceeb rau kev ntsuam xyuas cov roob hluav taws uas muaj peev xwm. Kev tawg tsis tob. Ntxiv mus, thaum cov yam ntxwv morphological cuam tshuam nrog cov dej hiav txwv tob lossis cov pa roj hydrate tau paub zoo vim lawv cov khoom geological thiab biological, qhov tshwj xeeb yog cov yam ntxwv morphological cuam tshuam nrog Cov dej ntiav dua, tshwj tsis yog cov uas tshwm sim hauv Hauv Pas Dej 12, muaj cov ntaub ntawv tsawg heev. Ntawm no, peb nthuav qhia cov ntaub ntawv tshiab txog bathymetric, seismic, water kem, thiab geochemical rau thaj chaw hauv qab dej, morphologically thiab structurally complex uas cuam tshuam los ntawm cov pa roj hauv Gulf of Naples (Southern Italy), kwv yees li 5 km ntawm chaw nres nkoj Naples. Cov ntaub ntawv no tau sau thaum lub sijhawm SAFE_2014 (Lub Yim Hli 2014) caij nkoj R/V Urania. Peb piav qhia thiab txhais cov qauv hauv qab dej hiav txwv thiab cov qauv hauv qab av uas cov pa roj tshwm sim, tshawb nrhiav cov chaw ntawm cov kua dej tawm, txheeb xyuas thiab piav qhia txog cov txheej txheem uas tswj cov pa roj nce thiab kev hloov pauv cuam tshuam, thiab tham txog cov teebmeem ntawm volcanology.
Lub Gulf of Naples tsim cov ntug dej hiav txwv sab hnub poob Plio-Quaternary, NW-SE ntev Campania tectonic depression13,14,15.EW ntawm Ischia (ca. 150-1302 AD), Campi Flegre crater (ca. 300-1538) thiab Soma-Vesuvius (los ntawm <360-1944). Qhov kev npaj txwv lub bay mus rau sab qaum teb AD)15, thaum sab qab teb ciam teb rau Sorrento Peninsula (Daim duab 1a). Lub Gulf of Naples raug cuam tshuam los ntawm NE-SW thiab theem nrab NW-SE tseem ceeb faults (Daim duab 1)14,15. Ischia, Campi Flegrei thiab Somma-Vesuvius yog tus cwj pwm los ntawm hydrothermal manifestations, av deformation, thiab ntiav seismicity16,17,18 (piv txwv li, qhov xwm txheej turbulent ntawm Campi Flegrei hauv xyoo 1982-1984, nrog uplift ntawm 1.8 m thiab ntau txhiab tus av qeeg). Cov kev tshawb fawb tsis ntev los no19,20 qhia tias tej zaum yuav muaj kev sib txuas ntawm qhov dynamics ntawm Soma-Vesuvius thiab ntawm Campi Flegre, tej zaum cuam tshuam nrog 'tob' ib leeg magma reservoirs. Volcanic kev ua ub no thiab dej hiav txwv oscillations nyob rau hauv 36 ka kawg ntawm Campi Flegrei thiab 18 ka ntawm Somma Vesuvius tswj lub sedimentary system ntawm Gulf of Naples. Qhov dej hiav txwv qis ntawm qhov kawg glacial siab tshaj plaws (18 ka) ua rau regression ntawm offshore-shallow sedimentary system, uas tom qab ntawd tau puv los ntawm transgressive xwm txheej thaum lub sij hawm Late Pleistocene-Holocene. Submarine roj emissions tau pom nyob ib ncig ntawm cov kob ntawm Ischia thiab tawm ntawm ntug dej hiav txwv ntawm Campi Flegre thiab ze Mount Soma-Vesuvius (Daim duab 1b).
(a) Kev teeb tsa morphological thiab cov qauv ntawm lub txee continental thiab Gulf of Naples 15, 23, 24, 48. Cov dots yog cov chaw tawg loj hauv qab dej; cov kab liab sawv cev rau qhov tawg loj. (b) Kev ntsuas dej ntawm Bay of Naples nrog cov qhov dej uas pom (dots) thiab cov kab av qeeg (kab dub). Cov kab daj yog cov kab av qeeg L1 thiab L2 uas tau tshaj tawm hauv Daim Duab 6. Cov ciam teb ntawm Banco della Montagna (BdM) cov qauv zoo li lub dome tau cim los ntawm cov kab xiav dashed hauv (a,b). Cov plaub fab daj cim qhov chaw ntawm cov qauv dej acoustic, thiab cov thav duab CTD-EMBlank, CTD-EM50 thiab ROV tau tshaj tawm hauv Daim Duab 5. Lub voj voog daj cim qhov chaw ntawm cov roj kuaj, thiab nws cov khoom sib xyaw tau qhia hauv Rooj S1. Golden Software (http://www.goldensoftware.com/products/surfer) siv cov duab kos los ntawm Surfer® 13.
Raws li cov ntaub ntawv tau txais thaum lub sijhawm SAFE_2014 (Lub Yim Hli 2014) caij nkoj (saib Cov Txheej Txheem), ib qho Digital Terrain Model (DTM) tshiab ntawm Gulf of Naples nrog 1 m kev daws teeb meem tau tsim. DTM qhia tau hais tias lub hauv qab dej hiav txwv sab qab teb ntawm Chaw nres nkoj Naples yog tus cwj pwm los ntawm qhov chaw maj mam nqes mus rau sab qab teb (qaum ≤3°) cuam tshuam los ntawm 5.0 × 5.3 km lub qauv zoo li lub dome, hu ua Banco della Montagna (BdM). Daim duab. 1a,b). BdM tsim tawm ntawm qhov tob li ntawm 100 txog 170 meters, 15 txog 20 meters saum toj ntawm lub hauv av hiav txwv ib puag ncig. Lub dome BdM tau pom ib lub morphology zoo li lub roob vim muaj 280 lub roob subcircular mus rau oval (Daim Duab 2a), 665 lub cones, thiab 30 lub qhov (Daim Duab 3 thiab 4). Lub roob muaj qhov siab tshaj plaws thiab qhov ncig ntawm 22 m thiab 1,800 m, raws li. Qhov ncig [C = 4π (cheeb tsam / perimeter2)] ntawm cov roob txo qis nrog rau qhov ncig nce (Daim Duab 2b). Axial ratios rau cov roob nyob nruab nrab ntawm 1 thiab 6.5, nrog rau cov roob nrog axial ratio >2 qhia txog N45 ° E + 15 ° strike nyiam thiab qhov thib ob dispersed ntau dua, dispersed ntau dua N105 ° E rau N145 ° E strike (Daim Duab 2c). Cov duab puab ib leeg lossis cov duab puab sib dhos muaj nyob rau ntawm lub dav hlau BdM thiab saum lub roob (Daim Duab 3a,b). Cov duab puab sib dhos ua raws li cov duab puab uas lawv nyob. Cov cim pob feem ntau nyob rau ntawm lub hauv paus dej hiav txwv tiaj tus (Daim Duab 3c) thiab qee zaum nyob rau ntawm cov roob. Qhov sib nrug ntawm cov duab puab thiab cov cim pob qhia tau hais tias qhov sib dhos NE-SW tseem ceeb txwv cov ciam teb sab qaum teb sab hnub tuaj thiab sab qab teb sab hnub poob ntawm BdM dome (Daim Duab 4a,b); txoj kev NW-SE uas tsis ntev dua nyob hauv thaj chaw nruab nrab BdM.
(a) Qauv av digital (1 m cell loj) ntawm lub dome ntawm Banco della Montagna (BdM).(b) Perimeter thiab roundness ntawm BdM mounds.(c) Axial ratio thiab lub kaum sab xis (orientation) ntawm lub axis loj ntawm lub ellipse zoo tshaj plaws uas nyob ib puag ncig lub mound. Qhov yuam kev txheem ntawm tus qauv av Digital yog 0.004 m; qhov yuam kev txheem ntawm perimeter thiab roundness yog 4.83 m thiab 0.01, raws li, thiab qhov yuam kev txheem ntawm axial ratio thiab lub kaum sab xis yog 0.04 thiab 3.34°, raws li.
Cov ntsiab lus ntawm cov cones, craters, mounds thiab qhov av uas tau txheeb xyuas hauv thaj tsam BdM uas tau rho tawm los ntawm DTM hauv Daim Duab 2.
(a) Cov duab sib dhos ua ke ntawm lub puam tiaj tus; (b) cov duab sib dhos thiab cov qhov av ntawm cov roob me me NW-SE; (c) cov cim ntawm qhov chaw ntub me ntsis.
(a) Kev faib tawm ntawm qhov chaw ntawm cov qhov av qeeg, qhov av qeeg, thiab cov pa roj uas tawm los. (b) Qhov ceev ntawm qhov chaw ntawm cov qhov av qeeg thiab qhov av qeeg uas tau tshaj tawm hauv (a) (tus lej/0.2 km2).
Peb tau txheeb xyuas 37 qhov pa roj hauv thaj tsam BdM los ntawm ROV cov duab echo sounder dej thiab kev soj ntsuam ncaj qha ntawm lub hauv av hiav txwv tau txais thaum lub sijhawm SAFE_2014 caij nkoj thaum Lub Yim Hli 2014 (Daim Duab 4 thiab 5). Cov teeb meem suab ntawm cov pa roj no qhia txog cov duab ntev ntev nce los ntawm lub hauv av hiav txwv, uas ntev li ntawm 12 thiab txog 70 m (Daim Duab 5a). Hauv qee qhov chaw, cov teeb meem suab tsim ib qho "tsheb ciav hlau" uas yuav luag txuas ntxiv mus. Cov pa npuas uas pom tau sib txawv ntau: los ntawm kev txuas ntxiv mus, cov npuas dej ntws mus rau cov xwm txheej luv luv (Supplementary Movie 1). Kev tshuaj xyuas ROV tso cai rau kev txheeb xyuas qhov tshwm sim ntawm cov qhov dej hauv av hiav txwv thiab qhia txog cov pob me me ntawm lub hauv av hiav txwv, qee zaum puag ncig los ntawm cov av liab mus rau txiv kab ntxwv (Daim Duab 5b). Hauv qee kis, ROV cov channel rov ua kom cov pa roj rov ua haujlwm. Lub qhov cua morphology qhia txog qhov qhib voj voog ntawm sab saum toj tsis muaj flare hauv cov dej kem. Lub pH hauv cov dej kem saum toj ntawm qhov chaw tso tawm tau qhia txog qhov poob qis tseem ceeb, qhia txog cov xwm txheej acidic ntau dua hauv zos (Daim Duab 5c, d). Tshwj xeeb, lub pH saum toj no BdM roj tso tawm ntawm 75 m qhov tob txo qis los ntawm 8.4 (ntawm 70 m qhov tob) mus rau 7.8 (ntawm 75 m qhov tob) (Daim duab 5c), thaum lwm qhov chaw hauv Gulf of Naples muaj pH tus nqi ntawm 0 thiab 160 m hauv qhov tob ntawm 8.3 thiab 8.5 (Daim duab 5d). Kev hloov pauv tseem ceeb ntawm qhov kub thiab txias ntawm dej hiav txwv thiab salinity tsis muaj ntawm ob qhov chaw sab hauv thiab sab nraum thaj chaw BdM ntawm Gulf of Naples. Ntawm qhov tob ntawm 70 m, qhov kub yog 15 ° C thiab salinity yog li 38 PSU (Daim duab 5c, d). Kev ntsuas ntawm pH, kub, thiab salinity qhia: a) kev koom tes ntawm cov kua qaub uas cuam tshuam nrog cov txheej txheem BdM degassing thiab b) qhov tsis muaj lossis qeeb heev ntawm cov kua thermal thiab brine.
(a) Lub qhov rais txais ntawm cov qauv dej acoustic (echometer Simrad EK60). Cov kab ntsuab ntsug sib raug rau qhov roj flare ntes tau ntawm EM50 cov kua dej tawm (kwv yees li 75 m hauv qab hiav txwv) nyob hauv thaj tsam BdM; cov teeb liab hauv qab thiab hauv av hiav txwv kuj tau pom (b) sau nrog lub tsheb tswj chaw taws teeb hauv thaj tsam BdM. Ib daim duab qhia txog lub qhov me me (lub voj voog dub) puag ncig los ntawm cov av liab mus rau txiv kab ntxwv. (c,d) Cov ntaub ntawv CTD ntau yam ntsuas tau ua tiav siv SBED-Win32 software (Seasave, version 7.23.2). Cov qauv ntawm cov kev xaiv xaiv (salinity, kub, pH thiab oxygen) ntawm cov dej kem saum cov kua dej tawm EM50 (vaj huam sib luag c) thiab sab nraum Bdm thaj tsam tawm vaj huam sib luag (d).
Peb tau sau peb cov qauv roj los ntawm thaj chaw kawm ntawm lub Yim Hli 22 thiab 28, 2014. Cov qauv no qhia txog cov khoom sib xws, feem ntau yog CO2 (934-945 mmol/mol), ua raws li cov ntsiab lus tseem ceeb ntawm N2 (37-43 mmol/mol), CH4 (16-24 mmol/mol) thiab H2S (0.10 mmol/mol) -0.44 mmol/mol), thaum H2 thiab He tsis tshua muaj (<0.052 thiab <0.016 mmol/mol, feem) (Daim Duab 1b; Rooj S1, Zaj Yeeb Yaj Kiab Ntxiv 2). Cov ntsiab lus siab ntawm O2 thiab Ar kuj tau ntsuas (txog li 3.2 thiab 0.18 mmol/mol, feem). Cov lej ntawm cov hydrocarbons sib txawv ntawm 0.24 txog 0.30 mmol/mol thiab muaj C2-C4 alkanes, aromatics (feem ntau yog benzene), propene thiab sulfur-muaj cov tshuaj sib xyaw (thiophene). Tus nqi 40Ar/36Ar yog sib xws nrog huab cua. (295.5), txawm hais tias cov qauv EM35 (BdM dome) muaj tus nqi ntawm 304, qhia me ntsis ntau dhau ntawm 40Ar. Qhov piv ntawm δ15N siab dua li huab cua (txog li +1.98% vs. Huab Cua), thaum cov nqi δ13C-CO2 yog txij li -0.93 txog 0.44% vs. V-PDB.R/Ra tus nqi (tom qab kho qhov pa phem siv qhov piv ntawm 4He/20Ne) yog ntawm 1.66 thiab 1.94, qhia tias muaj ib feem loj ntawm mantle He. Los ntawm kev sib xyaw cov helium isotope nrog CO2 thiab nws cov isotope ruaj khov 22, qhov chaw ntawm cov pa phem hauv BdM tuaj yeem piav qhia ntxiv. Hauv daim ntawv qhia CO2 rau CO2/3He piv rau δ13C (Daim duab 6), cov roj BdM sib piv rau Ischia, Campi Flegrei thiab Somma-Vesuvius fumaroles. Daim duab 6 kuj qhia txog cov kab sib xyaw theoretical ntawm peb qhov chaw sib txawv ntawm cov pa roj carbon uas yuav koom nrog hauv kev tsim cov roj BdM: cov roj yaj uas yaj hauv lub mantle, cov av nplua nuj organic, thiab carbonates. Cov qauv BdM poob rau ntawm txoj kab sib tov uas tau piav qhia los ntawm peb lub roob hluav taws Campania, uas yog, kev sib tov ntawm cov pa roj mantle (uas xav tias muaj cov pa roj carbon dioxide ntau me ntsis piv rau cov MORBs qub rau lub hom phiaj ntawm kev haum cov ntaub ntawv) thiab cov tshuaj tiv thaiv los ntawm crustal decarbonization Cov pob zeb roj tshwm sim.
Cov kab sib xyaw ntawm cov khoom sib xyaw ntawm lub mantle thiab cov tswv cuab kawg ntawm limestone thiab cov organic sediments tau tshaj tawm rau kev sib piv. Cov thawv sawv cev rau thaj chaw fumarole ntawm Ischia, Campi Flegrei thiab Somma-Vesvius 59, 60, 61. Tus qauv BdM yog nyob rau hauv qhov sib xyaw ntawm lub roob hluav taws Campania. Cov roj kawg ntawm cov kab sib xyaw yog qhov chaw mantle, uas yog cov roj tsim los ntawm cov tshuaj tiv thaiv decarburization ntawm cov zaub mov carbonate.
Cov ntu av qeeg L1 thiab L2 (Daim duab 1b thiab 7) qhia txog kev hloov pauv ntawm BdM thiab cov kab ke distal stratigraphic ntawm Somma-Vesuvius (L1, Daim duab 7a) thiab Campi Flegrei (L2, Daim duab 7b) thaj chaw roob hluav taws. BdM yog tus yam ntxwv los ntawm qhov muaj ob lub qauv av qeeg loj (MS thiab PS hauv Daim duab 7). Sab saum toj ib (MS) qhia txog cov reflectors subparallel ntawm qhov siab mus rau nruab nrab amplitude thiab lateral continuity (Daim duab 7b, c). Cov txheej no suav nrog cov av qeeg hauv dej hiav txwv uas rub los ntawm Last Glacial Maximum (LGM) system thiab muaj xuab zeb thiab av nplaum23. Cov txheej PS hauv qab (Daim duab 7b-d) yog tus yam ntxwv los ntawm ib theem chaotic mus rau pob tshab hauv cov duab ntawm cov kem lossis cov xuab zeb xuab zeb. Sab saum toj ntawm cov av qeeg PS tsim cov mounds hauv hiav txwv (Daim duab 7d). Cov geometries zoo li diapir no qhia txog kev nkag mus ntawm PS cov khoom pob tshab rau hauv cov deposits MS sab saud. Uplift yog lub luag haujlwm rau kev tsim cov quav thiab qhov tawg. uas cuam tshuam rau txheej MS thiab cov av noo uas nyob saum toj ntawm BdM seafloor (Daim Duab 7b-d). Lub sijhawm MS stratigraphic tau raug cais tawm meej meej hauv ENE ntu ntawm ntu L1, thaum nws dawb mus rau BdM vim muaj cov txheej roj-saturated (GSL) uas npog los ntawm qee qib sab hauv ntawm MS kab ke (Daim Duab 7a). Cov pob zeb gravity cores sau rau sab saum toj ntawm BdM sib raug rau cov txheej av qeeg pob tshab qhia tias qhov siab tshaj plaws 40 cm muaj cov xuab zeb tso tsis ntev los no txog rau tam sim no; )24,25 thiab cov khoom tawg ntawm cov pob zeb pumice los ntawm qhov tawg ntawm Campi Flegrei ntawm "Naples Yellow Tuff" (14.8 ka)26. Cov theem pob tshab ntawm PS txheej tsis tuaj yeem piav qhia los ntawm cov txheej txheem sib xyaw ua ke chaotic ib leeg, vim tias cov txheej chaotic cuam tshuam nrog cov av qeeg, cov av nkos thiab cov dej ntws pyroclastic pom sab nraum BdM hauv Gulf of Naples yog acoustic opaque21,23,24. Peb xaus lus tias cov av qeeg BdM PS seismic facies pom nrog rau qhov tshwm sim ntawm cov txheej PS hauv qab dej hiav txwv (Daim duab 7d) qhia txog kev nce ntawm cov roj ntuj.
(a) Ib txoj kab seismic profile L1 (navigation trace hauv daim duab 1b) qhia txog ib lub columnar (pagoda). Lub pagoda muaj cov av xuab zeb pumice thiab xuab zeb uas tsis sib haum. Cov txheej roj uas muaj nyob hauv qab lub pagoda tshem tawm qhov sib txuas ntawm cov formations tob dua. (b) Ib txoj kab seismic profile L2 (navigation trace hauv daim duab 1b), qhia txog qhov txiav thiab kev hloov pauv ntawm cov av hauv hiav txwv, cov av xuab zeb marine (MS), thiab cov av xuab zeb pumice (PS). (c) Cov ntsiab lus deformation hauv MS thiab PS tau tshaj tawm hauv (c,d). Xav tias qhov ceev ntawm 1580 m/s hauv cov av xuab zeb sab saud, 100 ms sawv cev rau kwv yees li 80 m ntawm qhov ntsuas ntsug.
Cov yam ntxwv ntawm BdM zoo ib yam li lwm cov chaw ua dej hydrothermal thiab roj hydrate hauv qab dej hiav txwv thoob ntiaj teb2,12,27,28,29,30,31,32,33,34 thiab feem ntau cuam tshuam nrog kev nce siab (vaults thiab mounds) thiab kev tso pa roj (cones, pits). Cov cones thiab pits uas sib phim nrog BdM thiab cov mounds ntev qhia txog kev tswj hwm permeability (Daim Duab 2 thiab 3). Kev npaj chaw ntawm mounds, pits thiab cov qhov cua ua haujlwm qhia tias lawv qhov kev faib tawm yog ib feem tswj hwm los ntawm NW-SE thiab NE-SW kev cuam tshuam tawg (Daim Duab 4b). Cov no yog cov kab ke ua txhaum uas nyiam cuam tshuam rau thaj chaw roob hluav taws Campi Flegrei thiab Somma-Vesuvius thiab Gulf of Naples. Hauv particular, cov qauv ntawm tus qub tswj hwm qhov chaw ntawm hydrothermal tso tawm los ntawm Campi Flegrei crater35. Yog li ntawd peb xaus lus tias qhov txhaum thiab tawg hauv Gulf of Naples sawv cev rau txoj kev nyiam rau kev tsiv teb tsaws chaw roj mus rau saum npoo av, ib qho tshwj xeeb sib koom los ntawm lwm cov hydrothermal tswj hwm. systems36,37. Qhov tseem ceeb, BdM cones thiab qhov av tsis tas li cuam tshuam nrog mounds (Daim duab 3a, c). Qhov no qhia tau hais tias cov mounds no tsis tas yuav sawv cev rau cov precursors rau kev tsim qhov av, raws li lwm tus kws sau ntawv tau hais rau cov roj hydrate zones32,33. Peb cov lus xaus txhawb nqa qhov kev xav tias kev cuam tshuam ntawm dome seafloor sediments tsis tas li ua rau muaj qhov av.
Peb qhov kev tso pa roj uas tau sau los qhia txog cov cim tshuaj lom neeg uas feem ntau yog cov kua dej hydrothermal, uas yog feem ntau yog CO2 nrog cov pa roj txo qis (H2S, CH4 thiab H2) thiab cov hydrocarbons sib zog (tshwj xeeb tshaj yog benzene thiab propylene)38,39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 (Rooj S1). Qhov muaj cov pa roj hauv huab cua (xws li O2), uas tsis xav tias yuav muaj nyob rau hauv cov pa roj hauv qab dej, tej zaum yuav yog vim muaj kev ua qias tuaj ntawm huab cua yaj hauv dej hiav txwv los sib cuag nrog cov pa roj khaws cia rau hauv cov thawv yas siv rau kev kuaj, vim ROVs raug rho tawm ntawm hauv av dej hiav txwv mus rau hiav txwv kom tawm tsam. Ntawm qhov tod tes, cov nqi δ15N zoo thiab N2/Ar siab (txog li 480) siab dua ASW (dej uas muaj huab cua) qhia tias feem ntau ntawm N2 yog tsim los ntawm cov chaw sab nraud, hauv kev pom zoo nrog lub hauv paus hydrothermal tseem ceeb ntawm cov pa roj no. Lub hauv paus hydrothermal-volcanic ntawm cov roj BdM tau lees paub los ntawm CO2 thiab He cov ntsiab lus thiab lawv cov isotopic. cov kos npe. Cov isotopes carbon (δ13C-CO2 txij li -0.93% txog +0.4%) thiab CO2/3He tus nqi (txij li 1.7 × 1010 txog 4.1 × 1010) qhia tias cov qauv BdM koom nrog kev sib xyaw ntawm fumaroles nyob ib puag ncig Gulf of Naples 'mantle kawg cov tswv cuab thiab decarbonization. Kev sib raug zoo ntawm cov pa roj tsim los ntawm cov tshuaj tiv thaiv (Daim Duab 6). Qhia meej dua, cov qauv roj BdM nyob raws qhov sib xyaw ntawm qhov chaw zoo ib yam li cov kua dej los ntawm cov roob hluav taws Campi Flegrei thiab Somma-Veus uas nyob ib sab. Lawv yog cov crustal ntau dua li Ischia fumaroles, uas nyob ze rau qhov kawg ntawm lub mantle. Somma-Vesuvius thiab Campi Flegrei muaj cov nqi 3He/4He siab dua (R/Ra ntawm 2.6 thiab 2.9) dua li BdM (R/Ra ntawm 1.66 thiab 1.96; Rooj S1). Qhov no qhia tias qhov ntxiv thiab kev sib sau ua ke ntawm radiogenic Nws tau pib los ntawm tib lub hauv paus magma uas pub rau Somma-Vesuvius thiab Campi Flegrei volcanoes. Qhov tsis muaj cov organic carbon fractions uas pom tau hauv BdM emissions qhia tias cov organic sediments tsis koom nrog hauv BdM degassing txheej txheem.
Raws li cov ntaub ntawv tau tshaj tawm saum toj no thiab cov txiaj ntsig los ntawm cov qauv sim ntawm cov qauv zoo li lub dome uas cuam tshuam nrog cov cheeb tsam muaj roj ntau hauv qab dej hiav txwv, kev nias roj tob yuav yog lub luag haujlwm rau kev tsim cov domes BdM uas muaj qhov ntsuas kilometer. Txhawm rau kwv yees qhov siab dhau ntawm Pdef ua rau BdM vault, peb tau siv cov qauv kho tshuab nyias-phaj33,34 xav tias, los ntawm cov ntaub ntawv morphological thiab seismic sau, tias BdM vault yog daim ntawv subcircular ntawm lub vojvoog a loj dua li qhov tso nyiaj mos mos deformed Qhov siab tshaj plaws ntsug hloov chaw w thiab tuab h ntawm (Supplementary Fig. S1). Pdef yog qhov sib txawv ntawm tag nrho cov siab thiab pob zeb static siab ntxiv rau dej kem siab. Ntawm BdM, lub vojvoog yog li 2,500 m, w yog 20 m, thiab h siab tshaj plaws kwv yees los ntawm cov qauv seismic yog li 100 m. Peb xam Pdef 46Pdef = w 64 D/a4 los ntawm kev sib raug zoo, qhov twg D yog qhov flexural stiffness; D yog muab los ntawm (E h3)/[12(1 – ν2)], qhov twg E yog Young's modulus ntawm qhov tso nyiaj, ν yog Poisson's ratio (~0.5)33. Vim tias cov khoom siv kho tshuab ntawm BdM sediments tsis tuaj yeem ntsuas tau, peb teeb tsa E = 140 kPa, uas yog tus nqi tsim nyog rau cov xuab zeb ntug dej hiav txwv 47 zoo ib yam li BdM14,24. Peb tsis xav txog cov nqi E siab dua uas tau tshaj tawm hauv cov ntaub ntawv rau cov av nplaum silty (300 < E < 350,000 kPa)33,34 vim tias BDM cov deposits feem ntau yog xuab zeb, tsis yog silt lossis silty clay24. Peb tau txais Pdef = 0.3 Pa, uas yog sib xws nrog kev kwv yees ntawm cov txheej txheem nqa dej hiav txwv hauv cov pa roj hydrate basin ib puag ncig, qhov twg Pdef sib txawv ntawm 10-2 txog 103 Pa, nrog cov nqi qis dua sawv cev rau qis w/a thiab/lossis dab tsi. Hauv BdM, kev txo qis kev tawv vim yog cov roj hauv zos ntawm cov av nplaum thiab/lossis qhov pom ntawm cov pob zeb tawg uas twb muaj lawm kuj tseem yuav ua rau tsis ua haujlwm thiab tso cov pa roj tawm, ua rau muaj cov qauv cua uas pom. Cov qauv av qeeg uas tau sau los (Daim Duab 7) qhia tias cov av qeeg PS tau raug tsa los ntawm GSL, thawb cov av qeeg MS uas nyob saum toj, ua rau muaj cov pob zeb, cov qhov, cov qhov tawg, thiab cov pob zeb txiav (Daim Duab 7b, c). Qhov no qhia tau tias cov pumice qub 14.8 txog 12 ka tau nkag mus rau hauv txheej MS hluas dua los ntawm cov txheej txheem thauj roj mus rau saum toj. Cov yam ntxwv ntawm cov qauv BdM tuaj yeem pom tias yog qhov tshwm sim ntawm kev siab dhau los ntawm cov kua dej tawm los ntawm GSL. Muab qhov kev tso tawm nquag tuaj yeem pom los ntawm hauv av hiav txwv mus txog ntau dua 170 m bsl48, peb xav tias qhov kev siab dhau ntawm cov kua dej hauv GSL tshaj 1,700 kPa. Kev tsiv teb tsaws chaw ntawm cov pa roj hauv cov av qeeg kuj muaj qhov cuam tshuam ntawm cov khoom siv txhuam uas muaj nyob hauv MS, piav qhia txog qhov muaj cov av qeeg chaotic hauv cov cores gravity sampled rau BdM25. Ntxiv mus, qhov kev ntxhov siab ntawm GSL tsim ib qho kev tawg ua ntu zus (polygonal fault hauv daim duab 7b). Ua ke, cov morphology, cov qauv, thiab stratigraphic settlement no, hu ua "pagodas"49,50, tau raug suav hais tias yog cov teebmeem thib ob ntawm cov dej khov qub, thiab tam sim no txhais tau tias yog cov teebmeem ntawm cov roj nce31,33 lossis evaporites50. Ntawm ntug dej hiav txwv ntawm Campania, cov av noo tsis tshua muaj, tsawg kawg yog nyob rau hauv qhov siab tshaj plaws 3 km ntawm lub crust. Yog li ntawd, lub tshuab loj hlob ntawm BdM pagodas yuav raug tswj los ntawm cov roj nce hauv cov av noo. Qhov xaus lus no tau txhawb nqa los ntawm cov av noo pob tshab ntawm lub pagoda (Daim duab 7), nrog rau cov ntaub ntawv gravity core raws li tau tshaj tawm ua ntej24, qhov twg cov xuab zeb niaj hnub no tawg nrog 'Pomici Principali'25 thiab 'Naples Yellow Tuff'26 Campi Flegrei. Ntxiv mus, PS deposits tau nkag mus thiab deformed lub txheej MS saum toj kawg nkaus (Daim duab. 7d). Qhov kev teeb tsa qauv no qhia tau hais tias lub pagoda sawv cev rau ib qho qauv tawm tsam thiab tsis yog ib qho kav dej roj xwb. Yog li, ob txoj hauv kev tseem ceeb tswj hwm kev tsim ntawm lub pagoda: a) qhov ceev ntawm cov av noo txo ​​qis thaum cov roj nkag los ntawm hauv qab; b) cov roj-dediment sib xyaw nce siab, uas yog qhov pom kev folding, faulting thiab fracture Ua rau MS deposits (Daim Duab 7). Ib qho mechanism tsim zoo sib xws tau raug pom zoo rau cov pagodas cuam tshuam nrog cov roj hydrates hauv South Scotia Hiav Txwv (Antarctica). BdM pagodas tshwm sim ua pawg hauv thaj chaw roob, thiab lawv qhov ntev ntsug nruab nrab 70-100 m hauv ob txoj kev mus ncig (TWTT) (Daim Duab 7a). Vim muaj MS undulations thiab xav txog stratigraphy ntawm BdM gravity core, peb xav tias lub hnub nyoog tsim ntawm cov qauv pagodas tsawg dua li 14-12 ka. Ntxiv mus, kev loj hlob ntawm cov qauv no tseem ua haujlwm (Daim Duab 7d) vim qee cov pagodas tau nkag mus thiab deformed cov xuab zeb BdM tam sim no (Daim Duab 7d).
Lub pagoda tsis hla dhau lub hiav txwv niaj hnub no qhia tau tias (a) cov pa roj nce thiab/lossis kev tsis sib xyaw cov pa roj-dediment hauv zos, thiab/lossis (b) qhov ua tau ntawm cov pa roj-dediment sib xyaw tsis pub rau cov txheej txheem overpressure hauv zos. Raws li diapir theory model52, cov dej ntws sab qhia txog qhov sib npaug tsis zoo ntawm qhov nrawm ntawm cov khoom sib xyaw av nkos-pas los ntawm hauv qab thiab qhov nrawm uas lub pagoda txav mus rau saum toj. Qhov txo qis ntawm qhov nrawm ntawm cov khoom yuav cuam tshuam nrog qhov nce ntawm qhov ceev ntawm cov khoom sib xyaw vim yog qhov ploj ntawm cov khoom siv roj. Cov txiaj ntsig tau sau tseg saum toj no thiab qhov nce ntawm lub pagoda uas tswj hwm los ntawm kev ntab tso cai rau peb kwv yees qhov siab ntawm cov cua hg. Qhov ntab yog muab los ntawm ΔP = hgg (ρw - ρg), qhov twg g yog lub ntiajteb txawj nqus (9.8 m/s2) thiab ρw thiab ρg yog qhov ceev ntawm dej thiab roj, feem. ΔP yog qhov sib npaug ntawm Pdef uas tau xam ua ntej thiab lub siab lithostatic Plith ntawm lub phaj ntab, piv txwv li ρsg h, qhov twg ρs yog qhov ceev ntawm cov av noo. Hauv qhov no, tus nqi ntawm hg uas xav tau rau qhov buoyancy xav tau yog muab los ntawm hg = (Pdef + Plith)/[g (ρw – ρg)]. Hauv BdM, peb teeb tsa Pdef = 0.3 Pa thiab h = 100 m (saib saum toj no), ρw = 1,030 kg/m3, ρs = 2,500 kg/m3, ρg tsis tseem ceeb vim ρw ≫ρg. Peb tau txais hg = 245 m, tus nqi sawv cev rau qhov tob ntawm hauv qab ntawm GSL.ΔP yog 2.4 MPa, uas yog qhov overpressure uas xav tau los rhuav tshem BdM seafloor thiab tsim cov qhov cua.
Cov roj BdM sib xyaw ua ke nrog cov chaw mantle hloov pauv los ntawm kev ntxiv cov kua dej uas cuam tshuam nrog cov tshuaj tiv thaiv decarbonization ntawm cov pob zeb crustal (Daim Duab 6). Cov qauv EW ntxhib ntawm BdM domes thiab cov roob hluav taws uas ua haujlwm xws li Ischia, Campi Flegre, thiab Soma-Vesuvius, nrog rau cov pa roj uas tawm los, qhia tias cov pa roj uas tawm los ntawm lub mantle hauv qab tag nrho thaj chaw roob hluav taws Naples sib xyaw. Ntau thiab ntau cov kua dej crustal txav mus los ntawm sab hnub poob (Ischia) mus rau sab hnub tuaj (Somma-Vesuivus) (Daim Duab 1b thiab 6).
Peb tau xaus lus tias nyob rau hauv Bay of Naples, ob peb kilometers ntawm chaw nres nkoj ntawm Naples, muaj 25 km2 dav zoo li lub dome qauv uas cuam tshuam los ntawm cov txheej txheem degassing nquag thiab tshwm sim los ntawm qhov chaw ntawm pagodas thiab mounds. Tam sim no, BdM kos npe qhia tias non-magmatic turbulence53 tej zaum yuav ua ntej embryonic volcanism, piv txwv li thaum ntxov tso tawm ntawm magma thiab / lossis thermal fluids. Cov haujlwm saib xyuas yuav tsum tau siv los tshuaj xyuas qhov kev hloov pauv ntawm cov xwm txheej thiab kom pom cov cim geochemical thiab geophysical qhia txog kev cuam tshuam magmatic.
Cov qauv dej acoustic (2D) tau txais thaum lub sijhawm SAFE_2014 (Lub Yim Hli 2014) caij nkoj R/V Urania (CNR) los ntawm National Research Council Institute of Coastal Marine Environment (IAMC). Kev kuaj acoustic tau ua los ntawm lub tshuab hluav taws xob sib cais lub teeb Simrad EK60 ua haujlwm ntawm 38 kHz. Cov ntaub ntawv acoustic tau kaw ntawm qhov nruab nrab ntawm kwv yees li 4 km. Cov duab echosounder uas tau sau tau siv los txheeb xyuas cov kua dej tawm thiab txhais lawv qhov chaw nyob hauv thaj chaw sau (ntawm 74 thiab 180 m bsl). Ntsuas cov yam ntxwv ntawm lub cev thiab tshuaj lom neeg hauv cov dej siv cov khoom siv ntau yam (kev coj ua, kub thiab tob, CTD). Cov ntaub ntawv tau sau los ntawm kev siv CTD 911 probe (SeaBird, Electronics Inc.) thiab ua tiav siv SBED-Win32 software (Seasave, version 7.23.2). Kev tshuaj xyuas lub hiav txwv tau ua tiav siv "Pollux III" (GEItaliana) ROV ntaus ntawv (lub tsheb ua haujlwm deb) nrog ob (qib siab thiab qis) cov koob yees duab.
Kev nrhiav cov ntaub ntawv multibeam tau ua tiav los ntawm kev siv 100 KHz Simrad EM710 multibeam sonar system (Kongsberg). Lub kaw lus no txuas nrog lub kaw lus sib txawv thoob ntiaj teb kom ntseeg tau tias muaj qhov yuam kev hauv qhov chaw beam. Lub suab pulse muaj zaus ntawm 100 KHz, lub suab pulse ntawm 150 ° degrees thiab tag nrho qhib ntawm 400 beams. Ntsuas thiab siv cov suab nrov profiles hauv lub sijhawm tiag tiag thaum lub sijhawm tau txais. Cov ntaub ntawv tau ua tiav los ntawm kev siv PDS2000 software (Reson-Thales) raws li tus qauv International Hydrographic Organization (https://www.iho.int/iho_pubs/standard/S-44_5E.pdf) rau kev navigation thiab kev kho dej ntws. Kev txo suab nrov vim yog cov cuab yeej tsis sib xws thiab kev tshem tawm beam tsis zoo tau ua tiav nrog cov cuab yeej kho band thiab de-spiking. Kev ntes suab nrov tas mus li yog ua los ntawm lub chaw nres tsheb keel nyob ze ntawm lub transducer multi-beam thiab tau txais thiab siv cov suab nrov tiag tiag hauv cov dej txhua 6-8 teev kom muab lub suab nrov tiag tiag rau lub beam kom raug. kev tsav tsheb. Tag nrho cov ntaub ntawv muaj kwv yees li 440 km2 (qhov tob 0-1200 m). Cov ntaub ntawv tau siv los muab cov qauv av digital siab (DTM) uas muaj tus cwj pwm los ntawm 1 m grid cell loj. DTM kawg (Daim duab 1a) tau ua tiav nrog cov ntaub ntawv av (> 0 m saum hiav txwv) tau txais ntawm 20 m grid cell loj los ntawm Italian Geo-Military Institute.
Ib daim ntawv qhia txog cov ntaub ntawv seismic uas muaj qhov siab thiab daws teeb meem 55 mais ib txoj kab, uas tau sau thaum lub sijhawm caij nkoj hauv dej hiav txwv xyoo 2007 thiab 2014, npog thaj tsam li ntawm 113 square kilometers, ob qho tib si ntawm R/V Urania. Cov ntaub ntawv Marisk (piv txwv li, L1 seismic profile, Daim Duab 1b) tau txais los ntawm kev siv lub kaw lus IKB-Seistec boomer. Lub chaw tau txais muaj 2.5 m catamaran uas qhov chaw thiab tus txais tau muab tso rau. Lub npe ntawm qhov chaw muaj ib lub ncov zoo uas tau piav qhia hauv qhov zaus ntau ntawm 1-10 kHz thiab tso cai rau kev daws teeb meem sib cais los ntawm 25 cm. Cov ntaub ntawv seismic muaj kev nyab xeeb tau txais los ntawm kev siv 1.4 Kj multi-tip Geospark seismic source interfaced nrog Geotrace software (Geo Marine Survey System). Lub kaw lus muaj ib lub catamaran uas muaj 1–6.02 KHz qhov chaw uas nkag mus txog 400 milliseconds hauv cov av noo hauv qab hiav txwv, nrog qhov kev daws teeb meem ntsug ntawm 30 cm. Ob qho tib si Cov khoom siv muaj kev nyab xeeb thiab Marsik tau txais ntawm tus nqi ntawm 0.33 txhaj tshuaj / sec nrog lub nkoj ceev <3 Kn. Cov ntaub ntawv tau ua tiav thiab nthuav tawm siv Geosuite Allworks software nrog cov txheej txheem ua haujlwm hauv qab no: kev kho kom dav, kev hloov pauv dej, 2-6 KHz bandpass IIR filtering, thiab AGC.
Cov pa roj los ntawm lub fumarole hauv qab dej tau sau rau hauv qab dej hiav txwv siv lub thawv yas uas muaj lub diaphragm roj hmab nyob rau sab saud, muab tso rau sab saud los ntawm ROV hla lub qhov cua. Thaum cov pa cua nkag mus rau hauv lub thawv tau hloov tag nrho cov dej hiav txwv, ROV rov qab mus rau qhov tob ntawm 1 m, thiab tus neeg dhia dej hloov cov pa roj uas tau sau los ntawm lub septum roj hmab rau hauv ob lub raj mis iav 60 mL uas tau tso tawm ua ntej uas muaj Teflon stopcocks uas Ib qho tau ntim nrog 20 mL ntawm 5N NaOH kua (Gegenbach-hom fwj). Cov roj acid tseem ceeb (CO2 thiab H2S) raug yaj rau hauv cov kua alkaline, thaum cov roj solubility qis (N2, Ar+O2, CO, H2, He, Ar, CH4 thiab cov hydrocarbons sib dua) raug khaws cia rau hauv lub raj mis kuaj. Cov pa roj inorganic solubility qis tau raug soj ntsuam los ntawm cov pa chromatography (GC) siv Shimadzu 15A uas muaj 10 m ntev 5A molecular sieve kem thiab lub tshuab ntsuas thermal conductivity (TCD) 54. Argon thiab O2 tau raug tshuaj xyuas siv Thermo Focus gas chromatograph uas muaj 30 m ntev capillary molecular sieve column thiab TCD. Methane thiab cov hydrocarbons sib dua tau raug tshuaj xyuas siv Shimadzu 14A gas chromatograph uas muaj 10 m ntev stainless hlau kem uas muaj Chromosorb PAW 80/100 mesh, coated nrog 23% SP 1700 thiab lub nplaim taws ionization detector (FID). Cov kua theem tau siv rau kev tshuaj xyuas ntawm 1) CO2, as, titrated nrog 0.5 N HCl kua (Metrohm Basic Titrino) thiab 2) H2S, as, tom qab oxidation nrog 5 mL H2O2 (33%), los ntawm ion chromatography (IC) (IC) (Wantong 761). Qhov yuam kev analytical ntawm titration, GC thiab IC tshuaj xyuas yog tsawg dua 5%. Tom qab cov txheej txheem rho tawm thiab purification txheem rau cov roj sib tov, 13C/12C CO2 (qhia ua δ13C-CO2% thiab V-PDB) tau raug tshuaj xyuas siv a Finningan Delta S mass spectrometer55,56. Cov qauv siv los kwv yees qhov tseeb sab nraud yog Carrara thiab San Vincenzo marble (sab hauv), NBS18 thiab NBS19 (thoob ntiaj teb), thaum qhov yuam kev analytical thiab reproducibility yog ± 0.05% thiab ± 0.1%, raws li.
δ15N (qhia ua % vs. Cua) tus nqi thiab 40Ar/36Ar tau txiav txim siab siv Agilent 6890 N roj chromatograph (GC) txuas nrog Finnigan Delta plusXP continuous flow mass spectrometer. Qhov yuam kev tshuaj xyuas yog: δ15N ± 0.1%, 36Ar <1%, 40Ar <3%. Qhov piv ntawm He isotope (qhia ua R/Ra, qhov twg R yog 3He/4He ntsuas hauv cov qauv thiab Ra yog tib qho piv hauv huab cua: 1.39 × 10−6)57 tau txiav txim siab ntawm lub chaw kuaj mob ntawm INGV-Palermo (Ltalis) 3He, 4He thiab 20Ne tau txiav txim siab siv lub tshuab ntsuas huab cua ob chav (Helix SFT-GVI)58 tom qab sib cais ntawm He thiab Ne. Qhov yuam kev tshuaj xyuas ≤ 0.3%. Cov khoom seem rau He thiab Ne yog <10-14 thiab <10-16 mol, feem.
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