هزات طويلة المدة مرتبطة بانبعاثات CO2 من غلاف الأرض في ميفيتي دانسانتو (إيطاليا)

هدير خفي تحت وادٍ هادئ

في وادٍ ناءٍ بجنوب إيطاليا، يزفر بحيرة غامضة كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون القادمة من أعماق الأرض. وعلى الرغم من أن المشهد يبدو هادئًا، تكشف الأجهزة الحساسة عن اهتزازات رقيقة وإيقاعية في الأرض. تستقصي هذه الدراسة تلك الهزات الطفيفة — المسماة الزلازل طويلة المدة — لكشف كيفية تفاعل الغازات الصاعدة والمياه الجوفية داخل الصخور أدناه، وما قد يعنيه ذلك للمخاطر المحلية وفهمنا الأوسع لكيف تؤثر سوائل أعماق الأرض في الزلازل.

مختبر طبيعي لتنفس الأرض العميق

تُعد ميفيتي دانسانتو، محور الدراسة، واحدًا من أكبر المصادر الطبيعية المعروفة لثاني أكسيد الكربون البارد المأخوذ من الغلاف المانتلي على سطح الأرض. يخرج الغاز عبر فتحات وبحيرة صغيرة تفور فوق طبقات صخرية مطوية ومفككة تقع بين منطقتين عرضتين للزلازل في أبنينس الجنوبية. أظهرت أعمال سابقة أن المنطقة تصدر «همهمة» مستمرة من الاهتزازات الهيدروحرارية — اهتزاز منخفض المستوى مرتبط بتدفق الغاز والسوائل تحت السطح. فوق هذا الضجيج الخلفي، لاحظ الباحثون دفعات قصيرة ومنخفضة الطاقة مختلفة المظهر: موجات قصيرة لا تتجاوز ثوانٍ قليلة، ذات نغمات بسيطة مركزة تقريبًا بين 0.7 و7 هرتز. شابهت هذه الإشارات الأحداث طويلة المدة المعتادة في البراكين النشطة، رغم أن ميفيتي لا تُظهر أي صهير على السطح.

الاستماع إلى نغمات متكررة تحت السطح

نشر الفريق مجموعة صغيرة من أجهزة قياس الزلازل حول الفتحات لعدة أشهر في 2021 واستخدم حدثًا واضحًا بشكل خاص كـ«قالب» للبحث عن إشارات مماثلة في التسجيلات المستمرة. من خلال مقاربة متقنة للمطابقة المتبادلة لشكل الموجة المختار مع البيانات وفرز بحسب السعة، بنوا فهرسًا يقارب الألف حدث من الزلازل طويلة المدة عند المحطة الأقرب إلى البحيرة، ومئات أخرى عند محطات مجاورة. أظهرت تقنية متقدمة لفصل الإشارات، تحليل المكونات المستقلة، أن هذه الأحداث تحتوي باستمرار على نطاقين رئيسيين من النغم: أحدهما حول 2–4 هرتز، شبيه بالهمهمة المستمرة، وآخر قرب 6.5–7.5 هرتز يبرز كمساهمة مميزة تقريبًا وحيدة النغمة. يشير هذا النمط إلى أن الزلازل تمثل عملية مصدرية محددة يمكنها الانتقال بين «أنماط» اهتزاز مختلفة.

شقوق وفقاعات وصخور رنانة

لفحص ما قد يهتز، حلل الباحثون كيف تتلاشى الإشارات مع الزمن باستخدام طريقة تعرف باسم تحليل سومبي. تتلاشى النغمات السائدة، بين نحو 3.5 و10 هرتز، بسرعة، مما يدل على عامل جودة منخفض — سمة المولد الرنيني المفقود مثل سوائل تتمايل داخل شق خشن. من خلال دمج هذه القيم مع صيغ فيزيائية بسيطة، استنتجوا وجود شقوق مملوءة بالسوائل بطول عدة أمتار لكنها بعرض أجزاء من الميليمتر فقط، تقع على عمق يقارب 40 مترًا تحت السطح، أعمق من مصادر الهمهمة المستمرة الرئيسية. يشير حساب منفصل لرنين الفقاعات إلى أن الحجم الفعلي لكتل الغاز في الماء على مدى عدة سنتيمترات، بما يتوافق مع حجم الفتحات الظاهرة الآن في قاع البحيرة الجاف. تشير كل الأدلة إلى مياه غنية بثاني أكسيد الكربون تهتز داخل شقوق ضيقة بينما تتشكل الفقاعات وتنمو وتتأرجح.

أمواج مختلطة في طريقها إلى السطح

درس الفريق أيضًا كيف يتحرك الأرض أثناء كل حدث. عند المحطة الأقرب، تظهر العديد من الهزات الأقوى حركة جسيمات شبه خطية تشير إلى البحيرة، وهو مؤشر نموذجي لموجات انضغاطية تسير بسرعة عبر الصخر. كلما ابتعدت المسافة، تصبح الحركة أكثر إهليلجية، مشيرة إلى مساهمة متزايدة من موجات سطحية تمتد على قمّة الأرض. بقياس تأخيرات زمنية صغيرة بين المحطات وباستخدام صورة لسرعة الزلازل الضحلة تحت السطح، خلُص المؤلفون إلى أن الزلازل طويلة المدة تتألف من مزيج من موجات الجسم والموجات السطحية التي تسافر عبر صخور طبقية حاملة للمياه. تتوافق سرعاتها الظاهرة واتجاهاتها مع مصدر مدمج تحت الفتحات بدلاً من كونه زلازل بعيدة.

لماذا تهم هذه الهزات الرقيقة

بشكل عام، تُظهر الدراسة أن الزلازل طويلة المدة غير العادية في ميفيتي دانسانتو ليست زلازل تكتونية مصغرة، ولا مجرد ضجيج بسيط، بل هي رنين إيقاعي لمياه مشبعة بالغاز داخل شقوق ضيقة، على عمق يقارب 40 مترًا تحت البحيرة الفوارة. يبدو أن تغيرات الضغط في خليط CO₂–الماء الصاعد تحرك النظام: حين يرتفع الضغط بما يكفي، تستجيب الشقوق وسحب الفقاعات مثل آلات موسيقية طبيعية، مطلِقة نغمات منخفضة التردد لفترات قصيرة يمكن لأجهزة قياس الزلازل التقاطها. وبما أن نفس الغاز القادم من الأعماق قد يُؤثر على زلازل إقليمية أكبر، فقد يوفر تتبع هذه الإشارات الرقيقة وسيلة جديدة لمراقبة كيفية تحرك السوائل خلال القشرة. بذلك تصبح ميفيتي موقع اختبار نادر وغير بركاني حيث يمكن للعلماء مراقبة — والاستماع إلى — تنفس الأرض العميق بينما يهزّ الأرض بهدوء.

الاستشهاد: Cusano, P., Morabito, S., Petrosino, S. et al. Long period quakes linked to Mefite D’Ansanto (Italy) mantellic CO₂ emissions. Sci Rep 16, 12453 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42564-2

الكلمات المفتاحية: الزلازل طويلة المدة, تفريغ ثاني أكسيد الكربون, اهتزازات هيدروحرارية, شقوق مملوءة بالسوائل, أبينينس الجنوبية