Matur nuwun sampun ngunjungi Nature.com. Versi browser sing sampeyan gunakake nduweni dhukungan CSS sing winates. Kanggo pengalaman sing paling apik, disaranake sampeyan nggunakake browser sing dianyari (utawa mateni mode kompatibilitas ing Internet Explorer). Kangge, kanggo njamin dhukungan sing terus-terusan, kita bakal nampilake situs tanpa gaya lan JavaScript.
Kita nglaporake bukti pengangkatan dasar laut aktif lan emisi gas sawetara kilometer lepas pantai saka pelabuhan Napoli (Italia). Bongkahan, gundukan, lan kawah minangka fitur saka dasar laut. Formasi kasebut makili pucuk struktur kerak cethek, kalebu pagoda, patahan, lan lipatan sing mengaruhi dasar laut saiki. Formasi kasebut nyathet kenaikan, tekanan, lan pelepasan helium lan karbon dioksida ing reaksi dekarbonisasi lelehan mantel lan watu kerak. Gas-gas kasebut kemungkinan padha karo sing nyedhiyakake sistem hidrotermal Ischia, Campi Flegre, lan Soma-Vesuvius, sing nuduhake sumber mantel sing dicampur karo cairan kerak ing ngisor Teluk Napoli. Ekspansi lan pecahan dasar laut sing disebabake dening proses pengangkatan lan tekanan gas mbutuhake tekanan berlebih 2-3 MPa. Pengangkatan dasar laut, patahan, lan emisi gas minangka manifestasi saka pergolakan non-vulkanik sing bisa uga dadi pertanda letusan dasar laut lan/utawa ledakan hidrotermal.
Debit hidrotermal (banyu panas lan gas) segara jero minangka fitur umum ing punggungan tengah samudra lan pinggiran lempeng konvergen (kalebu bagean sing terendam saka busur pulo), dene debit hidrat gas (klatrat) sing adhem asring dadi ciri khas rak kontinental lan pinggiran pasif1, 2,3,4,5. Kedadeyan debit hidrotermal dasar laut ing wilayah pesisir nuduhake sumber panas (waduk magma) ing kerak lan/utawa mantel kontinental. Debit kasebut bisa ndhisiki kenaikan magma liwat lapisan paling ndhuwur kerak Bumi lan puncaknya yaiku letusan lan penempatan gunung laut vulkanik6. Mulane, identifikasi (a) morfologi sing ana gandhengane karo deformasi dasar laut aktif lan (b) emisi gas sing cedhak karo wilayah pesisir sing pedunung kayata wilayah vulkanik Napoli ing Italia (~1 yuta jiwa) penting banget kanggo netepake kemungkinan gunung geni. Letusan cethek. Salajengipun, nalika fitur morfologis sing ana gandhengane karo emisi gas hidrotermal utawa hidrat segara jero relatif dikenal amarga sifat geologis lan biologis, pangecualian yaiku fitur morfologis sing ana gandhengane karo banyu sing luwih cethek, kajaba sing kedadeyan ing Tlaga In 12, ana sawetara cathetan sing relatif sithik. Ing kene, kita nampilake data batimetri, seismik, kolom banyu, lan geokimia anyar kanggo wilayah ing jero banyu, kanthi morfologi lan struktural sing kompleks sing kena pengaruh emisi gas ing Teluk Napoli (Italia Kidul), kira-kira 5 km saka pelabuhan Napoli. Data kasebut dikumpulake sajrone pelayaran SAFE_2014 (Agustus 2014) ing kapal R/V Urania. Kita njlentrehake lan napsirake struktur dasar laut lan ing ngisor permukaan ing ngendi emisi gas kedadeyan, nyelidiki sumber cairan ventilasi, ngenali lan menehi ciri mekanisme sing ngatur kenaikan gas lan deformasi sing ana gandhengane, lan ngrembug dampak vulkanologi.
Teluk Napoli mbentuk wates kulon Plio-Kuaterner, NW-SE ndawakake depresi tektonik Campania13,14,15. EW Ischia (kira-kira 150-1302 Masehi), kawah Campi Flegre (kira-kira 300-1538) lan Soma-Vesuvius (saka <360-1944). Susunan iki mbatesi teluk ing sisih lor Masehi)15, dene sisih kidul wewatesan karo Semenanjung Sorrento (Gambar 1a). Teluk Napoli kena pengaruh dening sesar signifikan NE-SW lan sekunder NW-SE (Gambar 1)14,15. Ischia, Campi Flegrei lan Somma-Vesuvius ditondoi dening manifestasi hidrotermal, deformasi lemah, lan seismikitas cethek16,17,18 (contone, kedadeyan turbulen ing Campi Flegrei ing taun 1982-1984, kanthi pengangkatan 1,8 m lan ewonan lindhu). Panliten anyar19,20 nuduhake yen Bisa uga ana hubungane antarane dinamika Soma-Vesuvius lan Campi Flegre, sing bisa uga ana gandhengane karo waduk magma tunggal sing 'jero'. Aktivitas vulkanik lan osilasi permukaan laut ing 36 ka pungkasan Campi Flegrei lan 18 ka Somma Vesuvius ngontrol sistem sedimen Teluk Napoli. Permukaan laut sing endhek ing maksimum glasial pungkasan (18 ka) nyebabake regresi sistem sedimen lepas pantai-dangkal, sing banjur diisi dening kedadeyan transgresif sajrone Pleistosen Akhir-Holosen. Emisi gas kapal selam wis dideteksi ing sekitar pulo Ischia lan ing pesisir Campi Flegre lan cedhak Gunung Soma-Vesuvius (Gambar 1b).
(a) Susunan morfologis lan struktural saka landas kontinen lan Teluk Napoli 15, 23, 24, 48. Titik-titik minangka pusat letusan kapal selam utama; garis abang makili patahan utama. (b) Batimetri Teluk Napoli kanthi ventilasi cairan sing dideteksi (titik-titik) lan jejak garis seismik (garis ireng). Garis kuning minangka lintasan garis seismik L1 lan L2 sing dilapurake ing Gambar 6. Wates struktur kaya kubah Banco della Montagna (BdM) ditandhani nganggo garis putus-putus biru ing (a,b). Kothak kuning nandhani lokasi profil kolom banyu akustik, lan pigura CTD-EMBlank, CTD-EM50 lan ROV dilapurake ing Gambar 5. Bunderan kuning nandhani lokasi pembuangan gas sampling, lan komposisine dituduhake ing Tabel S1. Golden Software (http://www.goldensoftware.com/products/surfer) nggunakake grafis sing digawe dening Surfer® 13.
Adhedhasar data sing dipikolehi sajrone pelayaran SAFE_2014 (Agustus 2014) (waca Metode), Model Medan Digital (DTM) anyar ing Teluk Napoli kanthi resolusi 1 m wis dibangun. DTM nuduhake yen dasar laut sisih kidul Pelabuhan Napoli ditondoi dening permukaan sing madhep kidul (lereng ≤3°) sing miring alon-alon sing diinterupsi dening struktur kaya kubah 5,0 × 5,3 km, sing dikenal sacara lokal minangka Banco della Montagna (BdM). Gambar. 1a,b). BdM berkembang ing jerone udakara 100 nganti 170 meter, 15 nganti 20 meter ing ndhuwur dasar laut sekitar. Kubah BdM nuduhake morfologi kaya gundukan amarga 280 gundukan subbunder nganti oval (Gambar 2a), 665 kerucut, lan 30 jugangan (Gambar 3 lan 4). Gundukan kasebut nduweni dhuwur lan keliling maksimal 22 m lan 1.800 m. Sirkularitas [C = 4π(area/perimeter2)] gundukan mudhun kanthi nambah keliling (Gambar 2b). Rasio aksial kanggo gundukan antara 1 lan 6,5, kanthi gundukan kanthi rasio aksial >2 nuduhake serangan N45°E + 15° sing disenengi lan serangan sekunder sing luwih kasebar, N105°E nganti N145°E sing luwih kasebar (Gambar 2c). Kerucut tunggal utawa sejajar ana ing bidang BdM lan ing ndhuwur gundukan (Gambar 3a, b). Susunan kerucut ngetutake susunan gundukan sing dumunung. Bongkahan umume dumunung ing dhasar segara sing rata (Gambar 3c) lan kadhangkala ing gundukan. Kapadhetan spasial kerucut lan bongkahan nuduhake yen keselarasan NE-SW sing dominan mbatesi wates lor-wetan lan kidul-kulon kubah BdM (Gambar 4a, b); rute NW-SE sing kurang dawa dumunung ing wilayah BdM tengah.
(a) Model medan digital (ukuran sel 1 m) saka kubah Banco della Montagna (BdM).(b) Perimeter lan kebunderan gundukan BdM.(c) Rasio aksial lan sudut (orientasi) saka sumbu utama elips paling cocog sing ngubengi gundukan. Kesalahan standar model Medan Digital yaiku 0,004 m; kesalahan standar perimeter lan kebunderan yaiku 4,83 m lan 0,01, lan kesalahan standar rasio aksial lan sudut yaiku 0,04 lan 3,34°, masing-masing.
Rincian kerucut, kawah, gundukan, lan jugangan sing diidentifikasi ing wilayah BdM sing dijupuk saka DTM ing Gambar 2.
(a) Kerucut alignment ing dhasar segara sing rata; (b) kerucut lan kawah ing gundukan ramping sisih Lor-Tenggara; (c) bopeng ing lumahing sing rada cendhek.
(a) Distribusi spasial kawah, jugangan, lan pembuangan gas aktif sing dideteksi. (b) Kapadhetan spasial kawah lan jugangan sing dilapurake ing (a) (cacah/0,2 km2).
Kita ngidentifikasi 37 emisi gas ing wilayah BdM saka gambar gema sounder kolom banyu ROV lan pengamatan langsung saka dasar laut sing dipikolehi sajrone pelayaran SAFE_2014 ing Agustus 2014 (Gambar 4 lan 5). Anomali akustik saka emisi kasebut nuduhake bentuk vertikal sing dawa sing munggah saka dasar laut, kanthi vertikal antarane 12 lan udakara 70 m (Gambar 5a). Ing sawetara panggonan, anomali akustik mbentuk "sepur" sing meh terus-terusan. Gumpalan gelembung sing diamati beda-beda banget: saka aliran gelembung sing terus-terusan lan padhet nganti fenomena sing umure cendhak (Film Tambahan 1). Inspeksi ROV ngidini verifikasi visual kedadeyan ventilasi cairan dasar laut lan nyorot bopeng cilik ing dasar laut, kadhangkala diubengi sedimen abang nganti oranye (Gambar 5b). Ing sawetara kasus, saluran ROV ngaktifake maneh emisi. Morfologi ventilasi nuduhake bukaan bunder ing sisih ndhuwur tanpa suar ing kolom banyu. PH ing kolom banyu ing ndhuwur titik pembuangan nuduhake penurunan sing signifikan, nuduhake kahanan sing luwih asam sacara lokal (Gambar 5c, d). Utamane, pH ing ndhuwur gas BdM debit ing jerone 75 m mudhun saka 8,4 (ing jerone 70 m) dadi 7,8 (ing jerone 75 m) (Gambar 5c), dene situs liyane ing Teluk Napoli duwe nilai pH antarane 0 lan 160 m ing interval jerone antarane 8,3 lan 8,5 (Gambar 5d). Owah-owahan sing signifikan ing suhu banyu segara lan salinitas kurang ing rong situs ing njero lan njaba wilayah BdM Teluk Napoli. Ing jerone 70 m, suhu yaiku 15 °C lan salinitas udakara 38 PSU (Gambar 5c, d). Pangukuran pH, suhu, lan salinitas nuduhake: a) partisipasi cairan asam sing ana gandhengane karo proses degassing BdM lan b) ora ana utawa debit cairan termal lan brine sing alon banget.
(a) Jendhela akuisisi profil kolom banyu akustik (ekometer Simrad EK60). Pita ijo vertikal sing cocog karo suar gas sing dideteksi ing debit cairan EM50 (udakara 75 m ing ngisor permukaan laut) sing dumunung ing wilayah BdM; sinyal multipleks ngisor lan dasar laut uga dituduhake (b) sing dikumpulake nganggo kendaraan sing dikontrol jarak jauh ing wilayah BdM. Foto tunggal nuduhake kawah cilik (bunderan ireng) sing diubengi sedimen abang nganti oranye. (c,d) Data CTD probe multiparameter sing diproses nggunakake piranti lunak SBED-Win32 (Seasave, versi 7.23.2). Pola parameter sing dipilih (salinitas, suhu, pH lan oksigen) saka kolom banyu ing ndhuwur debit cairan EM50 (panel c) lan ing njaba panel area debit Bdm (d).
Kita nglumpukake telung sampel gas saka area panliten antarane tanggal 22 lan 28 Agustus 2014. Sampel kasebut nuduhake komposisi sing padha, didominasi dening CO2 (934-945 mmol/mol), diikuti dening konsentrasi N2 sing relevan (37-43 mmol/mol), CH4 (16-24 mmol/mol) lan H2S (0,10 mmol/mol) -0,44 mmol/mol), dene H2 lan He kurang akeh (<0,052 lan <0,016 mmol/mol, masing-masing) (Gambar 1b; Tabel S1, Film Tambahan 2). Konsentrasi O2 lan Ar sing relatif dhuwur uga diukur (nganti 3,2 lan 0,18 mmol/mol, masing-masing). Jumlah hidrokarbon entheng antara 0,24 nganti 0,30 mmol/mol lan kasusun saka alkana C2-C4, aromatik (utamane benzena), propena lan senyawa sing ngandhut belerang (tiofena). Nilai 40Ar/36Ar konsisten karo udara. (295.5), sanajan sampel EM35 (kubah BdM) nduweni nilai 304, nuduhake keluwihan tipis 40Ar. Rasio δ15N luwih dhuwur tinimbang udara (nganti +1.98% vs. Udara), dene nilai δ13C-CO2 kisaran saka -0.93 nganti 0.44% vs. V-PDB. Nilai R/Ra (sawise mbenerake polusi udara nggunakake rasio 4He/20Ne) ana ing antarane 1.66 lan 1.94, nuduhake anane fraksi gedhe saka mantel He. Kanthi nggabungake isotop helium karo CO2 lan isotop stabil 22, sumber emisi ing BdM bisa dijlentrehake luwih lanjut. Ing peta CO2 kanggo CO2/3He versus δ13C (Gambar 6), komposisi gas BdM dibandhingake karo fumarol Ischia, Campi Flegrei lan Somma-Vesuvius. Gambar 6 uga nglaporake pencampuran teoretis. Garis antarane telung sumber karbon sing beda sing bisa uga melu produksi gas BdM: lelehan sing asale saka mantel sing larut, sedimen sing sugih organik, lan karbonat. Sampel BdM tiba ing garis pencampuran sing digambarake dening telung gunung geni Campania, yaiku pencampuran antarane gas mantel (sing dianggep rada sugih karbon dioksida relatif marang MORB klasik kanggo tujuan nyesuaikan data) lan reaksi sing disebabake dening dekarbonisasi kerak. Batuan gas sing diasilake.
Garis hibrida antarane komposisi mantel lan anggota pungkasan watu gamping lan sedimen organik dilaporake kanggo perbandingan. Kothak-kothak makili area fumarol Ischia, Campi Flegrei lan Somma-Vesvius 59, 60, 61. Sampel BdM ana ing tren campuran gunung geni Campania. Gas anggota pungkasan saka garis campuran kasebut asale saka sumber mantel, yaiku gas sing diasilake dening reaksi dekarburisasi mineral karbonat.
Bagian seismik L1 lan L2 (Gambar 1b lan 7) nuduhake transisi antarane BdM lan urutan stratigrafi distal saka wilayah vulkanik Somma-Vesuvius (L1, Gambar 7a) lan Campi Flegrei (L2, Gambar 7b). BdM ditondoi kanthi anané rong formasi seismik utama (MS lan PS ing Gambar 7). Sing paling ndhuwur (MS) nuduhake reflektor subparalel kanthi amplitudo dhuwur nganti sedheng lan kontinuitas lateral (Gambar 7b, c). Lapisan iki kalebu sedimen laut sing diseret dening sistem Last Glacial Maximum (LGM) lan kasusun saka wedhi lan lempung23. Lapisan PS sing ndasari (Gambar 7b–d) ditondoi kanthi fase kacau nganti transparan ing wangun kolom utawa jam pasir. Bagian ndhuwur sedimen PS mbentuk gundukan dasar laut (Gambar 7d). Geometri kaya diapir iki nuduhake intrusi materi transparan PS menyang endapan MS paling ndhuwur. Uplift tanggung jawab kanggo pembentukan lipatan lan patahan sing mengaruhi lapisan MS lan Sedimen dasar laut BdM sing ana ing ndhuwur saiki (Gambar 7b–d). Interval stratigrafi MS jelas didelaminasi ing bagean ENE saka bagean L1, dene dadi putih menyang BdM amarga anane lapisan jenuh gas (GSL) sing ditutupi dening sawetara tingkat internal urutan MS (Gambar 7a). Inti gravitasi sing diklumpukake ing sisih ndhuwur BdM sing cocog karo lapisan seismik transparan nuduhake yen 40 cm paling ndhuwur kasusun saka wedhi sing diendapkan bubar nganti saiki; )24,25 lan pecahan batu apung saka letusan eksplosif Campi Flegrei saka "Naples Yellow Tuff" (14.8 ka)26. Fase transparan lapisan PS ora bisa diterangake mung kanthi proses pencampuran sing kacau, amarga lapisan kacau sing ana gandhengane karo longsor, aliran lendhut lan aliran piroklastik sing ditemokake ing njaba BdM ing Teluk Napoli ora transparan sacara akustik21,23,24. Kita nyimpulake manawa fasies seismik BdM PS sing diamati uga tampilan lapisan PS singkapan ing ngisor laut (Gambar 7d) nggambarake pengangkatan gas alam.
(a) Profil seismik jalur tunggal L1 (jejak navigasi ing Gambar 1b) sing nuduhake susunan spasial kolom (pagoda). Pagoda kasebut kasusun saka endapan batu apung lan pasir sing kacau. Lapisan jenuh gas sing ana ing ngisor pagoda mbusak kontinuitas formasi sing luwih jero. (b) Profil seismik saluran tunggal L2 (jejak navigasi ing Gambar 1b), sing nyoroti sayatan lan deformasi gundukan dasar laut, segara (MS), lan endapan pasir apung (PS). (c) Rincian deformasi ing MS lan PS dilaporake ing (c,d). Kanthi nganggep kecepatan 1580 m/s ing sedimen paling ndhuwur, 100 ms makili udakara 80 m ing skala vertikal.
Karakteristik morfologis lan struktural BdM padha karo lapangan hidrotermal lan gas hidrat bawah laut liyane sacara global2,12,27,28,29,30,31,32,33,34 lan asring digandhengake karo uplift (vault lan gundukan) lan Gas Discharge (kerucut, jugangan). Kerucut lan jugangan sing sejajar karo BdM lan gundukan sing dawa nuduhake permeabilitas sing dikontrol sacara struktural (Gambar 2 lan 3). Susunan spasial gundukan, jugangan, lan ventilasi aktif nuduhake yen distribusine sebagian dikontrol dening retakan dampak NW-SE lan NE-SW (Gambar 4b). Iki minangka serangan sistem patahan sing disenengi sing mengaruhi wilayah vulkanik Campi Flegrei lan Somma-Vesuvius lan Teluk Napoli. Utamane, struktur sing pertama ngontrol lokasi debit hidrotermal saka kawah Campi Flegrei35. Mula, kita nyimpulake yen patahan lan retakan ing Teluk Napoli minangka rute sing disenengi kanggo migrasi gas menyang permukaan, fitur sing dienggo bareng karo hidrotermal liyane sing dikontrol sacara struktural. sistem36,37. Utamane, kerucut lan jugangan BdM ora mesthi ana gandhengane karo gundukan (Gambar 3a,c). Iki nuduhake manawa gundukan kasebut ora mesthi makili prekursor pembentukan jugangan, kaya sing disaranake penulis liyane kanggo zona hidrat gas32,33. Kesimpulan kita ndhukung hipotesis manawa gangguan sedimen dasar laut kubah ora mesthi nyebabake pembentukan jugangan.
Telung emisi gas sing diklumpukake nuduhake ciri kimia khas cairan hidrotermal, yaiku utamane CO2 kanthi konsentrasi gas reduksi sing signifikan (H2S, CH4 lan H2) lan hidrokarbon entheng (utamane benzena lan propilena)38,39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 (Tabel S1). Anane gas atmosfer (kayata O2), sing ora diarepake ana ing emisi kapal selam, bisa uga amarga kontaminasi saka udara sing larut ing banyu segara sing kontak karo gas sing disimpen ing kothak plastik sing digunakake kanggo sampling, amarga ROV diekstrak saka dasar samudra menyang segara kanggo mbrontak. Kosok baline, nilai δ15N positif lan N2/Ar sing dhuwur (nganti 480) sing luwih dhuwur tinimbang ASW (banyu jenuh udara) nuduhake yen sebagian besar N2 diasilake saka sumber ekstra-atmosfer, sing cocog karo asal hidrotermal utama gas kasebut. Asal hidrotermal-vulkanik saka gas BdM dikonfirmasi dening isi CO2 lan He lan isotop. tandha tangan. Isotop karbon (δ13C-CO2 saka -0,93% nganti +0,4%) lan nilai CO2/3He (saka 1,7 × 1010 nganti 4,1 × 1010) nuduhake yen sampel BdM kalebu tren campuran fumarol ing sekitar anggota ujung mantel Teluk Napoli lan hubungan dekarbonisasi antarane gas sing diasilake dening reaksi kasebut (Gambar 6). Luwih khusus, sampel gas BdM dumunung ing sadawane tren pencampuran ing lokasi sing meh padha karo cairan saka gunung geni Campi Flegrei lan Somma-Veusivus sing jejer. Fumarol kasebut luwih kerak tinimbang fumarol Ischia, sing luwih cedhak karo ujung mantel. Somma-Vesuvius lan Campi Flegrei duwe nilai 3He/4He sing luwih dhuwur (R/Ra antarane 2,6 lan 2,9) tinimbang BdM (R/Ra antarane 1,66 lan 1,96; Tabel S1). Iki nuduhake yen tambahan lan akumulasi Radiogenik Dhèwèké asalé saka sumber magma sing padha sing nyuplai gunung geni Somma-Vesuvius lan Campi Flegrei. Anané fraksi karbon organik sing bisa dideteksi ing emisi BdM nuduhaké yèn sedimen organik ora melu ing proses degassing BdM.
Adhedhasar data sing dilapurake ing ndhuwur lan asil saka model eksperimen struktur kaya kubah sing ana gandhengane karo wilayah sing sugih gas ing jero laut, tekanan gas jero bisa uga tanggung jawab kanggo pembentukan kubah BdM skala kilometer. Kanggo ngira-ngira tekanan berlebih Pdef sing ndadékaké kubah BdM, kita ngetrapake model mekanika pelat tipis33,34 kanthi nganggep, saka data morfologis lan seismik sing diklumpukake, kubah BdM minangka lembaran subbunder kanthi radius sing luwih gedhe tinimbang deposit kental alus sing cacat. Pamindahan maksimum vertikal w lan kekandelan h saka (Gambar Tambahan S1). Pdef minangka bedane antarane tekanan total lan tekanan statis watu ditambah tekanan kolom banyu. Ing BdM, radius udakara 2.500 m, w yaiku 20 m, lan h maksimum sing diestimasikake saka profil seismik udakara 100 m. Kita ngetung Pdef 46Pdef = w 64D/a4 saka hubungan kasebut, ing ngendi D minangka kekakuan lentur; D diwenehake dening (E h3)/[12(1 – ν2)], ing ngendi E minangka modulus Young saka deposit, ν minangka rasio Poisson (~0.5)33. Amarga sifat mekanik sedimen BdM ora bisa diukur, kita nyetel E = 140 kPa, sing minangka nilai sing cukup kanggo sedimen berpasir pesisir 47 padha karo BdM14,24. Kita ora nganggep nilai E sing luwih dhuwur sing dilapurake ing literatur kanggo deposit lempung berlumpur (300 < E < 350.000 kPa)33,34 amarga deposit BDM utamane kasusun saka pasir, dudu lanau utawa lempung berlumpur24. Kita entuk Pdef = 0.3 Pa, sing konsisten karo prakiraan proses pengangkatan dasar laut ing lingkungan cekungan hidrat gas, ing ngendi Pdef beda-beda saka 10-2 nganti 103 Pa, kanthi nilai sing luwih murah sing makili w/a rendah lan/utawa apa. Ing BdM, pengurangan kekakuan amarga saturasi gas lokal saka sedimen lan/utawa penampilan Patahan sing wis ana uga bisa nyebabake kegagalan lan pelepasan gas, sing ngidini pembentukan struktur ventilasi sing diamati. Profil seismik sing diklumpukake (Gambar 7) nuduhake yen sedimen PS diangkat saka GSL, ndorong sedimen laut MS sing ana ing ndhuwur, sing nyebabake gundukan, lipatan, patahan, lan potongan sedimen (Gambar 7b,c). Iki nuduhake yen batu apung umur 14,8 nganti 12 ka wis mlebu ing lapisan MS sing luwih enom liwat proses transportasi gas munggah. Fitur morfologis struktur BdM bisa dideleng minangka asil saka tekanan sing digawe dening debit cairan sing diasilake dening GSL. Amarga debit aktif bisa dideleng saka dasar laut nganti luwih saka 170 m bsl48, kita nganggep yen tekanan cairan ing GSL ngluwihi 1.700 kPa. Migrasi gas munggah ing sedimen uga duwe efek nggosok materi sing ana ing MS, nerangake anané sedimen kacau ing inti gravitasi sing disampel ing BdM25. Salajengipun, tekanan GSL nggawe sistem fraktur kompleks (sesar poligonal ing Gambar 7b). Sacara kolektif, morfologi, struktur, lan pemukiman stratigrafi iki, sing diarani "pagoda" 49,50, wiwitane disebabake efek sekunder saka formasi glasial lawas, lan saiki diinterpretasikake minangka efek saka gas sing munggah 31,33 utawa evaporit 50. Ing wates kontinental Campania, sedimen evaporatif langka, paling ora ing 3 km paling ndhuwur saka kerak. Mulane, mekanisme pertumbuhan pagoda BdM kemungkinan dikontrol dening kenaikan gas ing sedimen. Kesimpulan iki didhukung dening fasies seismik transparan pagoda (Gambar 7), uga data inti gravitasi kaya sing dilapurake sadurunge 24, ing ngendi pasir saiki njeblug karo 'Pomici Principali' 25 lan 'Naples Yellow Tuff' 26 Campi Flegrei. Salajengipun, deposit PS nyerang lan ngowahi bentuk lapisan MS paling ndhuwur (Gambar 7d). Susunan struktural iki nuduhake yen pagoda makili struktur sing munggah lan ora mung pipa gas. Dadi, Rong proses utama sing ngatur pembentukan pagoda: a) kapadhetan sedimen alus mudhun nalika gas mlebu saka ngisor; b) campuran gas-sedimen mundhak, yaiku lipatan, patahan, lan fraktur sing diamati Nyebabake endapan MS (Gambar 7). Mekanisme pembentukan sing padha wis diusulake kanggo pagoda sing ana gandhengane karo hidrat gas ing Segara Scotia Kidul (Antartika). Pagoda BdM muncul ing klompok ing wilayah perbukitan, lan jembar vertikal rata-rata 70-100 m ing wektu perjalanan rong arah (TWTT) (Gambar 7a). Amarga anane undulasi MS lan nimbang stratigrafi inti gravitasi BdM, kita nyimpulake umur pembentukan struktur pagoda kurang saka udakara 14-12 ka. Salajengipun, wutah struktur kasebut isih aktif (Gambar 7d) amarga sawetara pagoda wis nyerang lan ngowahi bentuk pasir BdM saiki (Gambar 7d).
Gagale pagoda kasebut nyabrang dhasar segara saiki nuduhake yen (a) kenaikan gas lan/utawa mandhege pencampuran gas-sedimen lokal, lan/utawa (b) kemungkinan aliran lateral campuran gas-sedimen ora ngidini proses tekanan berlebih lokal. Miturut model teori diapir52, aliran lateral nuduhake keseimbangan negatif antarane tingkat pasokan campuran lendhut-gas saka ngisor lan tingkat nalika pagoda obah munggah. Penurunan tingkat pasokan bisa uga ana gandhengane karo kenaikan kapadhetan campuran amarga ilang pasokan gas. Asil sing diringkes ing ndhuwur lan kenaikan pagoda sing dikontrol daya apung ngidini kita ngira-ngira dhuwur kolom udara hg. Daya apung diwenehake dening ΔP = hgg (ρw - ρg), ing ngendi g minangka gravitasi (9,8 m/s2) lan ρw lan ρg minangka kapadhetan banyu lan gas.ΔP minangka jumlah saka Pdef sing diitung sadurunge lan tekanan litostatik Plith saka lempeng sedimen, yaiku ρsg h, ing ngendi ρs yaiku Kapadhetan sedimen. Ing kasus iki, nilai hg sing dibutuhake kanggo daya apung sing dikarepake diwenehake dening hg = (Pdef + Plith)/[g (ρw – ρg)]. Ing BdM, kita nyetel Pdef = 0,3 Pa lan h = 100 m (ndeleng ing ndhuwur), ρw = 1.030 kg/m3, ρs = 2.500 kg/m3, ρg bisa diabaikan amarga ρw ≫ρg. Kita entuk hg = 245 m, nilai sing makili ambane dhasar GSL. ΔP yaiku 2,4 MPa, yaiku tekanan sing dibutuhake kanggo ngrusak dasar laut BdM lan mbentuk ventilasi.
Komposisi gas BdM konsisten karo sumber mantel sing diowahi amarga tambahan cairan sing ana gandhengane karo reaksi dekarbonisasi watu kerak (Gambar 6). Penjajaran EW kasar saka kubah BdM lan gunung geni aktif kayata Ischia, Campi Flegre, lan Soma-Vesuvius, bebarengan karo komposisi gas sing dipancarake, nuduhake yen gas sing dipancarake saka mantel ing ngisor kabeh wilayah vulkanik Napoli dicampur. Saya akeh cairan kerak sing pindhah saka kulon (Ischia) menyang wetan (Somma-Vesuivus) (Gambar 1b lan 6).
Kita wis nyimpulake manawa ing Teluk Napoli, sawetara kilometer saka pelabuhan Napoli, ana struktur kaya kubah kanthi ambane 25 km2 sing kena pengaruh proses degassing aktif lan disebabake dening penempatan pagoda lan gundukan. Saiki, tandha-tandha BdM nuduhake manawa turbulensi non-magmatik53 bisa uga luwih dhisik tinimbang vulkanisme embrionik, yaiku pelepasan awal magma lan/utawa cairan termal. Kegiatan pemantauan kudu ditindakake kanggo nganalisis evolusi fenomena lan kanggo ndeteksi sinyal geokimia lan geofisika sing nuduhake gangguan magmatik potensial.
Profil kolom banyu akustik (2D) dijupuk nalika pelayaran SAFE_2014 (Agustus 2014) ing R/V Urania (CNR) dening Dewan Riset Nasional Institut Lingkungan Laut Pesisir (IAMC). Sampling akustik ditindakake nganggo sounder gema pamisah sinar ilmiah Simrad EK60 sing beroperasi ing 38 kHz. Data akustik direkam kanthi kecepatan rata-rata udakara 4 km. Gambar echosounder sing diklumpukake digunakake kanggo ngenali debit cairan lan kanthi akurat nemtokake lokasine ing area koleksi (antarane 74 lan 180 m bsl). Ukur parameter fisik lan kimia ing kolom banyu nggunakake probe multiparameter (konduktivitas, suhu lan ambane, CTD). Data dikumpulake nggunakake probe CTD 911 (SeaBird, Electronics Inc.) lan diproses nggunakake piranti lunak SBED-Win32 (Seasave, versi 7.23.2). Inspeksi visual dasar laut ditindakake nggunakake piranti ROV "Pollux III" (GEItaliana) (kendaraan sing dioperasikake saka jarak jauh) nganggo rong kamera (definisi rendah lan definisi dhuwur).
Akuisisi data multibeam ditindakake nggunakake sistem sonar multibeam Simrad EM710 100 KHz (Kongsberg). Sistem iki disambungake menyang sistem posisi global diferensial kanggo njamin kesalahan sub-metrik ing posisi balok. Pulsa akustik nduweni frekuensi 100 KHz, pulsa tembakan 150° derajat lan kabeh bukaan 400 balok. Ukur lan terapkan profil kecepatan swara kanthi wektu nyata sajrone akuisisi. Data diproses nggunakake piranti lunak PDS2000 (Reson-Thales) miturut standar Organisasi Hidrografi Internasional (https://www.iho.int/iho_pubs/standard/S-44_5E.pdf) kanggo navigasi lan koreksi pasang surut. Pengurangan kebisingan amarga lonjakan instrumen sing ora disengaja lan pengecualian balok sing berkualitas rendah ditindakake nganggo alat editing band lan de-spiking. Deteksi kecepatan swara terus-terusan ditindakake dening stasiun lunas sing dumunung cedhak transduser multi-beam lan entuk lan nerapake profil kecepatan swara wektu nyata ing kolom banyu saben 6-8 jam kanggo nyedhiyakake kecepatan swara wektu nyata kanggo sing tepat. kemudi balok. Kabeh dataset kasusun saka kira-kira 440 km2 (jero 0-1200 m). Data kasebut digunakake kanggo nyedhiyakake model medan digital (DTM) resolusi dhuwur sing ditondoi kanthi ukuran sel grid 1 m. DTM pungkasan (Gambar 1a) ditindakake nganggo data medan (>0 m ing ndhuwur permukaan laut) sing dipikolehi ing ukuran sel grid 20 m dening Institut Geo-Militer Italia.
Profil data seismik saluran tunggal resolusi dhuwur 55 kilometer, sing dikumpulake sajrone pelayaran samudra sing aman ing taun 2007 lan 2014, nutupi area kira-kira 113 kilometer persegi, loro-lorone ing R/V Urania. Profil Marisk (contone, profil seismik L1, Gambar 1b) dipikolehi kanthi nggunakake sistem boomer IKB-Seistec. Unit akuisisi kasusun saka katamaran 2,5 m ing ngendi sumber lan panrima diselehake. Tandha sumber kasusun saka puncak positif tunggal sing ditondoi ing rentang frekuensi 1-10 kHz lan ngidini kanggo ngrampungake reflektor sing dipisahake dening 25 cm. Profil seismik aman dipikolehi nggunakake sumber seismik Geospark multi-tip 1,4 Kj sing disambungake karo piranti lunak Geotrace (Geo Marine Survey System). Sistem kasebut kasusun saka katamaran sing ngemot sumber 1-6,02 KHz sing nembus nganti 400 milidetik ing sedimen alus ing ngisor dasar laut, kanthi resolusi vertikal teoretis 30 cm. Piranti Safe lan Marsik dipikolehi ing laju 0,33 tembakan/detik kanthi kecepatan pembuluh <3 Kn. Data diolah lan ditampilake nggunakake piranti lunak Geosuite Allworks kanthi alur kerja ing ngisor iki: koreksi dilatasi, pambusakan kolom banyu, penyaringan IIR bandpass 2-6 KHz, lan AGC.
Gas saka fumarol ing jero banyu dikumpulake ing dasar laut nggunakake kothak plastik sing dilengkapi diafragma karet ing sisih ndhuwure, sing diselehake ing sisih ndhuwur ROV ing ndhuwur ventilasi. Sawise gelembung udara sing mlebu ing kothak wis ngganti banyu segara kanthi lengkap, ROV bali menyang jerone 1 m, lan penyelam mindhah gas sing dikumpulake liwat septum karet menyang rong labu kaca 60 mL sing wis dievakuasi sing dilengkapi stopcock Teflon sing siji diisi 20 mL larutan NaOH 5N (labu tipe Gegenbach). Spesies gas asam utama (CO2 lan H2S) dilarutake ing larutan alkali, dene spesies gas kelarutan rendah (N2, Ar+O2, CO, H2, He, Ar, CH4 lan hidrokarbon entheng) disimpen ing ruang kepala botol sampling. Gas kelarutan rendah anorganik dianalisis kanthi kromatografi gas (GC) nggunakake Shimadzu 15A sing dilengkapi kolom saringan molekul 5A dawane 10 m lan detektor konduktivitas termal (TCD) 54. Argon lan O2 dianalisis nggunakake kromatografi gas Thermo Focus sing dilengkapi kolom ayakan molekul kapiler dawane 30 m lan TCD. Metana lan hidrokarbon entheng dianalisis nggunakake kromatografi gas Shimadzu 14A sing dilengkapi kolom baja tahan karat dawane 10 m sing dikemas karo Chromosorb PAW 80/100 mesh, dilapisi karo 23% SP 1700 lan detektor ionisasi geni (FID). Fase cair digunakake kanggo analisis 1) CO2, as, dititrasi nganggo larutan HCl 0,5 N (Metrohm Basic Titrino) lan 2) H2S, as, sawise oksidasi nganggo 5 mL H2O2 (33%), kanthi kromatografi ion (IC) (IC) (Wantong 761). Kesalahan analitis titrasi, analisis GC lan IC kurang saka 5%. Sawise prosedur ekstraksi lan pemurnian standar kanggo campuran gas, 13C/12C CO2 (dinyatakan minangka δ13C-CO2% lan V-PDB) dianalisis nggunakake Spektrometer massa Finningan Delta S55,56. Standar sing digunakake kanggo ngira-ira presisi eksternal yaiku marmer Carrara lan San Vincenzo (internal), NBS18 lan NBS19 (internasional), dene kesalahan analitik lan reprodusibilitas yaiku ±0,05% lan ±0,1%.
Nilai δ15N (dinyatakan minangka % vs. Udara) lan 40Ar/36Ar ditemtokake nggunakake kromatografi gas (GC) Agilent 6890 N sing digandhengake karo spektrometer massa aliran terus-terusan Finnigan Delta plusXP. Kesalahan analisis yaiku: δ15N±0.1%, 36Ar<1%, 40Ar<3%. Rasio isotop He (dinyatakan minangka R/Ra, ing ngendi R yaiku 3He/4He sing diukur ing sampel lan Ra yaiku rasio sing padha ing atmosfer: 1.39 × 10−6)57 ditemtokake ing laboratorium INGV-Palermo (Italia) 3He, 4He lan 20Ne ditemtokake nggunakake spektrometer massa kolektor ganda (Helix SFT-GVI)58 sawise pamisahan He lan Ne. Kesalahan analisis ≤ 0.3%. Kosong khas kanggo He lan Ne yaiku <10-14 lan <10-16 mol, masing-masing.
Cara ngutip artikel iki: Passaro, S. et al. Pengangkatan dasar laut sing didorong dening proses degassing nuduhake aktivitas vulkanik sing lagi berkembang ing sadawane pesisir.science.Rep. 6, 22448; doi: 10.1038/srep22448 (2016).
Aharon, P. Geologi lan biologi rembesan lan ventilasi hidrokarbon dasar laut modern lan kuna: pambuka. Geographic Ocean Wright.14, 69–73 (1994).
Paull, CK & Dillon, WP Kedadeyan global hidrat gas. Ing Kvenvolden, KA & Lorenson, TD (eds.) 3–18 (Hidrat gas alam: Kedadeyan, distribusi lan deteksi. American Geophysical Union Geophysical Monograph 124, 2001).
Fisher, AT Kendala geofisika ing sirkulasi hidrotermal. Ing: Halbach, PE, Tunnicliffe, V. & Hein, JR (eds) 29–52 (Laporan Lokakarya Durham, Transfer Energi lan Massa ing Sistem Hidrotermal Laut, Durham University Press, Berlin (2003)).
Coumou, D., Driesner, T. & Heinrich, C. Struktur lan dinamika sistem hidrotermal punggungan tengah samudra.Science 321, 1825–1828 (2008).
Boswell, R. & Collett, TS Pandangan saiki babagan sumber daya gas hidrat.energi.lan lingkungan.sains.4, 1206–1215 (2011).
Evans, RJ, Davies, RJ & Stewart, SA Struktur internal lan sejarah letusan sistem gunung berapi lendhut skala kilometer ing Segara Kaspia Kidul. Waduk Cekungan 19, 153–163 (2007).
Leon, R. et al. Fitur dasar laut sing ana gandhengane karo rembesan hidrokarbon saka gundukan lendhut karbonat banyu jero ing Teluk Cadiz: saka aliran lendhut menyang sedimen karbonat. Geography March.Wright.27, 237–247 (2007).
Moss, JL & Cartwright, J. Representasi seismik 3D saka pipa uwal cairan skala kilometer ing lepas pantai Namibia. Waduk Cekungan 22, 481–501 (2010).
Andresen, KJ Karakteristik aliran fluida ing sistem pipa lenga lan gas: Apa sing dicritakake babagan evolusi cekungan? March Geology.332, 89–108 (2012).
Ho, S., Cartwright, JA & Imbert, P. Evolusi vertikal saka struktur debit cairan Neogen Kuarterner gegayutan karo fluks gas ing Cekungan Kongo Ngisor, lepas pantai Angola.March Geology.332–334, 40–55 (2012).
Johnson, SY et al. Aktivitas hidrotermal lan tektonik ing sisih lor Tlaga Yellowstone, Wyoming.geology.Socialist Party.Yes.bull.115, 954–971 (2003).
Patacca, E., Sartori, R. & Scandone, P. Cekungan Tyrrhenian lan Busur Apennine: Hubungan Kinematik Wiwit Totonian Akhir. Mem Soc Geol Ital 45, 425–451 (1990).
Milia et al. Struktur tektonik lan kerak ing pinggir bawana Campania: hubungan karo aktivitas vulkanik. mineral.gasoline.79, 33–47 (2003)
Piochi, M., Bruno PP & De Astis G. Peran relatif saka tektonik retakan lan proses pengangkatan magmatik: inferensi saka data geofisika, struktural, lan geokimia ing wilayah vulkanik Napoli (Italia kidul). Gcubed, 6(7), 1-25 (2005).
Dvorak, JJ & Mastrolorenzo, G. Mekanisme gerakan kerak vertikal anyar ing kawah Campi Flegrei ing Italia kidul.geology.Socialis Party.Yes.Specification.263, pp. 1-47 (1991).
Orsi, G. et al. Deformasi lemah jangka pendek lan seismisitas ing kawah Campi Flegrei sing nyarang (Italia): conto pemulihan massa aktif ing wilayah sing padhet penduduk. J. Volcano.geothermal.reservoir.91, 415–451 (1999)
Cusano, P., Petrosino, S., lan Saccorotti, G. Asal-usul hidrotermal saka aktivitas 4D jangka panjang sing lestari ing kompleks gunung berapi Campi Flegrei ing Italia. J. Volcano.geothermal.reservoir.177, 1035–1044 (2008).
Pappalardo, L. lan Mastrolorenzo, G. Diferensiasi cepet ing waduk magmatik kaya ambang: studi kasus saka kawah Campi Flegrei.science.Rep. 2, 10.1038/srep00712 (2012).
Walter, TR et al. InSAR runtut wektu, analisis korelasi, lan pemodelan korelasi wektu nuduhake kemungkinan gandhengan Campi Flegrei lan Vesuvius. J. Volcano.geothermal.reservoir.280, 104–110 (2014).
Milia, A. & Torrente, M. Struktur struktural lan stratigrafi saka separo pisanan saka graben Tyrrhenian (Teluk Napoli, Italia). Fisika Konstruktif 315, 297–314.
Sano, Y. & Marty, B. Sumber karbon ing gas awu vulkanik saka Island Arcs. Chemical Geology.119, 265–274 (1995).
Stratigrafi Ngarai Milia, A. Dohrn: Respon marang penurunan permukaan laut lan pengangkatan tektonik ing landas kontinen njaba (pinggiran Tyrrhenian Wétan, Italia). Geo-Marine Letters 20/2, 101–108 (2000).