רעידות ארוכות־תקופה מקושרות לפליטות CO2 ממעטפת הארץ במפיטה ד’אנסנטו (איטליה)

נהימות חבויות מתחת לעמק שקט

בעמק מרוחק בדרום איטליה, אגם מוזר נפלט בשקט כמויות עצומות של פחמן דו‑חמצני שמקורו בעומק המעטפת. אף על פי שהנוף נראה שלו, כלים רגישים חושפים ריצודים חלשים וקצביים בקרקע. המחקר הזה חוקר את הרעידות העדינות — הנקראות רעידות ארוכות‑תקופה — כדי לגלות כיצד גז עולה ומים תת‑קרקעיים מתקשרים בסלעים מתחת לפני הקרקע, ומה משמעות הדבר מבחינת סיכונים מקומיים והבנתנו הרחבה על האופן שבו נוזלים מעמקים משפיעים על רעידות אדמה.

מעבדה טבעית של נשימת האדמה העמוקה

מפיטה ד’אנסנטו, שעומד במרכז המחקר, היא אחד ממקורות ה‑CO2 הקפואים ונגזרי המעטפת הגדולים הידועים בפני השטח. הגז בוקע דרך פתחים ואגם קטן שמבעבע, משוכנים מעל שכבות סלע מקופלות ושבורות בין שתי אזורים בעלי פעילות סייסמית באפנינים הדרומיים. עבודות קודמות הראו שהאזור רוטן באופן מתמשך ברעש הידרותרמי — רטט רציף ברמה נמוכה הקשור לזרימת גז ונוזלים מתחת לפני הקרקע. מעל לרעש הרקע הזה, החוקרים שמו לב לפיצוצים קצרים וחסרי‑אנרגיה שנראים שונים: רצפי גל קצרים, שאורכם רק כמה שניות, עם גוונים פשוטים מרוכזים בין כ־0.7 ל‑7 הרץ. האותות האלה דמוּ לרעידות ארוכות‑תקופה שנרשמות בדרך כלל בהר געש פעיל, אף על פי שלמפיטה אין מאגמה על פני השטח.

האזנה לנעימות תת‑קרקעיות החוזרות

הצוות פרש מערך קטן של סייסמומטרים סביב הפתחים במשך מספר חודשים ב‑2021 והשתמש באירוע אחד במיוחד נקי כ"תבנית" כדי לחפש אותות דומים ברישומים הרציפים. על ידי קרוס‑קורלציה מדויקת של צורת הגל שנבחרה עם הנתונים וסינון לפי אמפליטודה, הם בנו קטלוג של כמעט אלף רעידות ארוכות‑תקופה תואמות בתחנה הקרובה ביותר לאגם, ומאות נוספות בתחנות סמוכות. טכניקת הפרדת אותות מתקדמת, ניתוח רכיבים בלתי תלויים (ICA), הראתה שאירועים אלה מכילים באופן עקבי שתי קבוצות טוניות עיקריות: אחת סביב 2–4 הרץ, דומה לרעש המתמיד, ואחת נוספת בסביבות 6.5–7.5 הרץ שמתבלטת כתרומה מונוטונית כמעט. הדפוס הזה מרמז שהרעידות מייצגות תהליך מקור ספציפי שיכול להחליף בין "מצבי" רטט שונים.

סדקים, בועות וסלע הפעמון

כדי לחקור מה עשוי לרטוט, החוקרים ניתחו כיצד האותות דעכים בזמן באמצעות שיטה ידועה כניתוח סומפי. הגוונים השולטים, בין כ־3.5 ל‑10 הרץ, דועכים במהירות, מצביעים על "מקדם איכות" נמוך — מאפיין של רזונאטור מאבד אנרגיה, כגון נזילה של נוזל בסדק מחוספס. באמצעות שילוב ערכים אלה עם נוסחאות פיזיקליות פשוטות, הם הסיקו על סדקים ממולאים נוזל שאורכם כמה מטרים אך רוחבם רק עשיריות המילימטר, ממוקמים בערך 40 מטר מתחת לפני הקרקע, עמוקים יותר ממקורות הרעש הרציף העיקריים. חישוב נפרד של תהודה בועית מציע שהגודל היעיל של פלחי הגז במים הוא סדר גודל של כמה סנטימטרים, השווה בגודלו לפתחים שנראים כיום בקרקעית האגם היבשה. כל קווי הראיות מצביעים על מים עשירים ב‑CO2 רוטטים בתוך סדקים צרים כאשר בועות גז נוצרות, צומחות ומתנודדות.

גלים מעורבים בדרכם אל פני השטח

הצוות בחן גם כיצד הקרקע נעה במהלך כל אירוע. בתחנה הקרובה ביותר, רבות מהרעדות החזקות מראות תנועת חלקיקים כמעט בקו ישר שמצביעה חזרה לכיוון האגם, סימן אופייני לגלי דחיסה שנעים במהירות דרך הסלע. הרחק יותר, התנועה נעשית אליפטית יותר, מה שמורה על תרומה גדלה של גלים שטחיים המתפשטים לאורך פני הקרקע. על‑ידי מדידת הפרשי זמנים זעירים בין תחנות ושימוש בתמונה של מהירות סייסמית רדודה של תת‑הקרקע, המחברים הסיקו שהרעידות ארוכות‑התקופה מורכבות מתערובת של גלי גוף וגלי שטח הנעים דרך סלעים משוכבים ומכילים מים. מהירויותיהן וכיווניהן נראות תואמות למקור קומפקטי מתחת לפתחים ולא לרעידות מרוחקות.

למה הרעידות העדינות האלה חשובות

בסך הכול, המחקר מראה שהרעידות הארוכות‑התקופה הבלתי‑שגרתיות במפיטה ד’אנסנטו אינן רעידות טקטוניות זעירות ולא רעש פשוט, אלא פעמון קינטי של מים עשירי‑גז בסדקים צרים, בערך 40 מטר מתחת לאגם המבעבע. שינויים בלחץ בתערובת ה‑CO2–מיים העולה נראים כמניעים את המערכת: כשהלחץ עולה מספיק, הסדקים וענני הבועות מגיבים כמו כלי נגינה טבעיים, מפיקים באופן קצר־זמן גוונים בתדר נמוך שסייסמומטרים מסוגלים לקלוט. מכיוון שנחשבים כי אותו גז שמקורו בעומק משפיע גם על רעידות גדולות אזוריות, מעקב אחרי האותות העדינים האלה עשוי להציע דרך חדשה לנטר את תנועת הנוזלים בקרום. כך, מפיטה משמשת כאתר בדיקה נדיר שאינו וולקני שבו מדענים יכולים לצפות — ולהקשיב — לנשימת האדמה העמוקה בזמן שהיא רועדת את הקרקע בשקט.

ציטוט: 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

מילות מפתח: סייסמיות ארוכת־תקופה, פליטת CO2, רעידות הידרותרמיות, סדקים ממולאים בנוזלים, אפנינים הדרומיים