남극 서부 스웨이츠 빙하 아래의 높은 지열

남극

극지방의 지열 열 흐름은 빙상의 역학과 해수면 상승 예측을 이해하는 데 중요한 역할을 합니다. 대륙 규모의 간접 추정치는 종종 낮은 공간 해상도를 가지며 서부 남극 대륙에서 가장 큰 불일치를 산출합니다. 여기에서 우리는 서부 남극 대륙의 아문센 해역에서 지열 열 흐름을 추정하기 위해 지구 물리학 데이터를 분석합니다. 새로운 자기 이상 그리드 편집을 기반으로 한 Curie 깊이 분석을 통해 암석권 열 구배의 변화를 밝힙니다. 우리는 빠르게 후퇴하는 Thwaites 빙하와 특히 Pope 빙하가 이 지역의 서부 남극 열곡 시스템의 지각 및 마그마 역사와 관련된 지열 열 흐름이 크게 증가한 지역에 기초하고 있음을 보여줍니다. 우리의 결과는 서남극 빙상의 이 취약한 부분의 행동이 밑에 있는 암석권의 역학과 강하게 결합되어 있음을 암시합니다.

 

극지방의 지열 열 흐름과 빙상의 관계

서남극의 아문센 해 구역은 고체 지구와 빙권 사이의 상호 작용 관계 및 결합에 대한 가설을 테스트하는 지구의 주요 지역입니다. 이 연구에서 우리는 과거와 현재의 지구역학, 구조 및 암석권 과정을 밝히는 핵심 요소인 지열 열 흐름(GHF)의 분포와 이 지역에서 현재 관찰된 엄청난 얼음 질량 손실과의 상관 관계를 조사합니다. 남극 대륙의 지열 열 흐름은 구조 및 지구 역학적 특징과 과정을 설명 및 식별하고 얼음 흐름 역학 모델에서 기저 조건의 매개변수화를 개선하는 데 필수적인 지구물리학적 매개변수 중 하나입니다. 몇몇 위치를 제외하고, 두꺼운 얼음 덮개와 물류 문제로 인해 드릴 구멍에 직접 온도 구배 측정 사이트의 조밀한 네트워크를 설치할 수 없었고 앞으로도 그럴 가능성이 높습니다. 자기 이상 지진학 모델과 같은 다른 지구물리학적 매개변수로부터의 열 흐름의 간접 결정, 얼음 투과 레이더 이미지의 해석 및 노출된 지질학적 지역의 지각 열 생성 추정이 더 많은 적용 범위로 향상되었습니다. 모델의 데이터와 정확성, 그리고 지각 및 마그마 특성을 빙상 역학과 관련시키는 데 점점 더 도움이 됩니다. 아문센 해만은 로스 해에서 아문센 해와 서남극의 벨링스하우젠 해 구역까지 뻗어 있는 서남극 단층계의 동쪽 지류 아래에 있습니다. 얇은 지각, 얇은 탄성 암석권 두께, 높은 융기율과 같은 암석권 및 지각 특성과 개별 단층 분지, 단층계, 젊은 화산 활동과 같은 해석된 지각 및 마그마 특성은 현재 관찰되는 가장 큰 얼음과 일치합니다. Pine Island, Thwaites, Pope 및 만에서 다른 빙하의 급격한 얇아짐과 후퇴에 의한 남극 대륙(북극 남극 반도 외부)의 대량 손실. ASE의 이러한 구조적 설정은 상대적으로 높은 지열 열 흐름을 선호할 가능성이 있습니다. 자기 및 지진학 데이터에서 파생된 지열 열 흐름에 대한 대륙 전체의 연구는 동남극에 비해 서남극의 지열 열 흐름이 상당히 높다는 것을 일관되게 나타냅니다. 그러나 이러한 대륙 규모 모델은 여전히 ​​큰 불확실성으로 어려움을 겪고 있으며 아문센 해 및 기타 부문에 대한 지역적 세부 사항이 부족합니다.

 

퀴리 깊이 분포

퀴리 깊이는 지각 암석의 자화 온도 의존성의 첫 번째 근사치에서 자기 소스의 바닥까지의 깊이를 나타내기 때문에 지열 열 흐름에 대한 프록시로 간주됩니다. 우리는 퀴리 깊이가 10에서 18 km 사이이고 580 °C 등온선이 Thurston Island 쪽으로 내려가는 것을 발견했습니다. Thwaites 및 Pope 빙하 집수 시스템의 중앙 부분에서 Curie 등온선은 12~16 km의 얕은 깊이를 나타내며 Amundsen Sea Embayment 선반으로 전파됩니다. 얕은 580 °C 등온선은 Byrd Subglacial Basin 지역과 Bentley Subglacial Trench의 남서부에 위치합니다. Pine Island Rift 구조는 눈에 띄는 Curie 깊이 이상을 보이지 않지만 동쪽 부분에 얕은 열 이상을 나타냅니다. Curie 깊이의 표준 편차에 대한 추정치는 대부분의 연구 지역에서 ±1 km이고 Thurston Island와 Ellsworth와Whitmore Mountains 사이의 자기 분지와 Marie Byrd Land 방향으로 ±2.7 km의 피크입니다. 우리는 얕은 퀴리 깊이 분포가 화산 중심과 잘 관련되어 있으며, 이는 추정된 상승된 지각 열 흐름을 추가로 나타냅니다.

 

지열 열 흐름

2.2 W/mK의 열전도율을 가정한 지열 열 흐름 추정치는 퀴리 깊이 분포와 유사하며 50~230 mW/m²(Ø = 86 mW/m2) 범위입니다. 높은 지열 열 흐름 밴드는 Byrd Subglacial Basin과 Bentley Subglacial Trench의 남서쪽 측면에서 뻗어 있으며 대부분의 Thwaites 및 Pope 빙하 집수 및 유출 지역의 밑에 있으며 내부 및 중간 Amundsen Sea Embayment 선반까지 확장됩니다. 이 높은 열 흐름 대역은 50~80 mW/m2 범위의 낮은 GHF 값에 의해 동쪽과 서쪽으로 제한됩니다. Curie 깊이 표준 편차를 기반으로 모델 불확실성을 추정했습니다. 이 다른 GHF 모델 출력을 최적의 솔루션과 비교함으로써 불확실성 분포는 주로 20 mW/m2 이하이며 Takahe 화산 남동쪽 최대 70 mW/m2입니다. Baikal, Basin and Range, East African, Rhine 및 Rio Grande 열곡과 같은 대륙 열곡의 지열 열 흐름 데이터는 젊은 열곡이 높은 열 흐름을 특징으로 함을 나타냅니다. 열곡 내 열편 그래벤 시스템의 평균 값은 일반적으로 70~125 mW/m2 범위입니다. 동아프리카 열곡계의 비화산 부분에서 열 흐름은 정상에서 낮지만 이 시스템은 어린 열곡층에서 강력한 화산 열 전달을 보여줍니다. West Antarctic Rift System의 Amundsen Sea 구역은 최근 또는 진행중인 마그마 활동으로 특징지어지며, Pine Island Glacier 지역20과 Marie Byrd Land21의 집행 위원회 산맥에 대한 가설이 세워졌습니다. BST의 남서쪽 측면과 Thwaites 빙하 아래에 더 많은 화산 구조물이 모여 있는 것으로 밝혀졌습니다. 관련 지진이 없다는 것은 열곡대에 활동적인 구조가 없음을 나타냅니다. 그러나 BST 아래와 같은 상부 맨틀의 낮은 지진 속도의 좁은 지역은 최근 국부적인 확장 단계를 추론할 수 있습니다.