Month: December 2021

Buntin, S., Artemieva, I.M., Malehmir, A., Thybo, H., Malinowski, M., Högdahl, K., Janik, T. and Buske, S., 2021. Long-lived Paleoproterozoic eclogitic lower crust. Nature communications, 12(1), pp.1-13.

https://www.nature.com/articles/s41467-021-26878-5

Artykuł ten dotyczy wyników profilu głębokich sondowań sejsmicznych o akronimie UPPLAND, zrealizowanego w 2017 roku we współpracy zespołów ze Szwecji (Uniwersytet w Uppsali), Polski (IGF PAN), Danii (Uniwersytet w Kopenhadze) oraz Niemiec (Uniwersytet Techniczny we Freibergu). Akwizycja profilu była możliwa dzięki grantowi szwedzkiej rady badań naukowych (VR), kierowanego przez prof. Alirezę Malehmira z Uppsali i współkierowanego przez prof. Hansa Thybo i prof. Michała Malinowskiego. Profil ten o długości ok. 550 km zlokalizowany był w środkowej Szwecji, przecinając mikrobloki kontynentalne przyłączone podczas paleoproterozoicznej akrecji orogenu swekofeńskiego (ok. 1.8-1.9 mld lat).

Zarejestrowane pole falowe i wyniki modelowania sejsmicznego pokazują bardzo wysokie prędkości sejsmiczne (8.5-8.6 km/s dla fali P) w górnym płaszczu w centralnej części profilu, stowarzyszone z anomalnie wysokimi gęstościami w płaszczu. Tak wysokie prędkości zaobserwowano wcześniej jedynie w obszarze wystąpienia kimberlitów na Syberii.  Prędkościom tym towarzyszy wystąpienie wysokoprędkościowej dolnej skorupy (7.3 – 7.4 km/s dla fali P), która widoczna jest na długości ok. 350 km – dużo większej niż obserwowana np. w Finlandii. Wyniki te świadczą o możliwości przejścia skał skorupowych w facje eklogitowe. Ich wyjątkowość polega na tym, że proces eklogityzacji prowadzi zazwyczaj do delaminacji (odspojenia) dolnej skorupy – w tym wypadku mamy do czynienia z procesem, którego ślady w skorupie i płaszczu ziemi przetrwały prawie 2 mld lat.

Artykuł wszedł w skład rozprawy doktorskiej Sebastiana Buntina z Uniwerystetu w Uppsali, obronionej 17 grudnia br. (prof. Malinowski był współpromotorem).

Methane (CH4) is a greenhouse gas contributing to the global climate change. Global CH4 fluxes are increasing, and positive trends have been reported in boreal and Arctic regions. These atmospheric CH4 “bursts” in northern habitats are likely related to the activation of old hydrocarbon stocks and CH4 hydrates. These stocks were trapped within and beneath permafrost soils and glaciers over the past millennia but are now being mobilized through the climate change. Permafrost soils and glaciers are often rapidly eroding along their coastal boundaries where sudden emissions of CH4 have been previously observed but where data on fluxes are scarce. In this project we hypothesize that effluxes during coastal erosion of glaciers and permafrost represents an important natural CH4 source in the changing Arctic. We further hypothesize that large but short-lived emissions are triggered by extreme meteorological events as well as subglacial and sub-permafrost flushing.

Addressing the need for continuous CH4 flux assessment in these biogeochemically active parts of the cryosphere, we aim to test our hypotheses using a system combining real-time visualization of CH4 emissions by a hyperspectral camera and ecosystem-scale estimations by eddy covariance coupled to a laser-based CH4 sensor. These analyses will be complemented with concentration and ?13C-CH4 measurements allowing process understanding of the CH4 cycle. Selected gas samples will be dated using ?14C-CH4 analysis to evaluate whether recent or old carbon is sourcing observable emissions. Our comprehensive approach will also include continuous estimates and modelling of glacial and permafrost discharge as well as hydro-acoustic surveys over large area of the coast to quantify bubble fluxes. Considering that permafrost and glacial ecosystems are undergoing rapid transition and can be expected to be influenced even more strongly in the future, it is important to understand how these effects reflect on their CH4 budget.

W najnowszej pracy zatytułowanej “Seasonal trends and relation to water level of reservoir-triggered seismicity in Song Tranh 2 reservoir, Vietnam” opublikowanej w Tectonophysics zajęliśmy się sejsmicznością wywoływaną eksploatacją sztucznych zbiorników wodnych.

Zmiany poziomów wody w takich zbiornikach mogą wywoływać silne,
a czasem tragiczne w skutkach trzęsienia ziemi. Song Tranh 2 to zbiornik wodny w centralnym Wietnamie o maksymalnym spiętrzeniu wody 35 metrów. Pojemność zbiornika wynosi 740 mln metrów sześciennych,
a poziom wody waha się od 140 do 175 m. Aktywność sejsmiczna w rejonie zbiornika, rozpoczęła się w 2011 roku, wkrótce po  jego napełnieniu. Wcześniej ta część Wietnamu była uznawana za prawie asejsmiczną.

W naszej pracy skupiliśmy się na wpływie opróżnienia zbiornika w czasie prac serwisowych oraz wpływie sezonowych zmian poziomu wody po ponownym napełnieniu na aktywność sejsmiczną i związane z nim zagrożenie. Odkryliśmy, że roczna przerwa w napełnianiu zbiornika charakteryzuje się prawie dwukrotnie większą aktywnością sejsmiczną oraz istotnie większym zagrożeniem sejsmicznym wyznaczonym w tym okresie dla zjawisk o magnitudzie 3.5 i większych w porównaniu z czasem przed opróżnieniem i po ponownym napełnieniu zbiornika.

Wykazaliśmy sezonowość aktywności sejsmicznej w tym drugim okresie (lata 2013-2016), która związana jest ze zmianami wody w trakcie pory suchej, gdy woda jest wypuszczana ze zbiornika po osiągnięciu maksymalnego napełnienia i deszczowej, kiedy zbierana jest woda w trakcie okresu wzmożonych opadów deszczu. Największy wzrost aktywności obserwowany jest z dwu- trzymiesięcznym opóźnieniem względem początku napełniania i wypuszczania wody w ciągu rocznego cyklu zbierania i uwalniania wody ze zbiornika. Związana jest z tym również istotna różnica w zagrożeniu sejsmicznym. W porze suchej prawdopodobieństwo wystąpienia wstrząsu o magnitudzie 3,5 i silniejszego jest prawie trzykrotnie większe niż w porze deszczowej.

Na podstawie tych wyników i analizując opóźnienie z jakim występuje wzrost aktywności wywnioskowaliśmy, że głównym czynnikiem wpływającym na wyzwalanie sejsmiczności ma zmiana ciśnienia porowego w skałach powiązana ze zmianami poziomu wody w trakcie roku.

Praca powstała w ramach projektu finansowanego przez NCN w konkursie OPUS (projekt numer  2017/27/B/ST10/01267), dane użyte w pracy są dostępne przez platformę EPISODES (https://tcs.ah-epos.eu) w ramach epizodu Song Tranh.

Cała praca dostępna jest jako open access pod linkiem:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040195121004030