Le peridotiti del mantello carbonatate rappresentano un serbatoio nascosto per il CO2 subdotto

Perché il carbonio nascosto della Terra è importante

Anidride carbonica non si muove soltanto tra aria, oceani e organismi in superficie. Enormi quantità vengono trascinate in profondità nella Terra dove possono rimanere intrappolate per milioni di anni, contribuendo a mantenere l’equilibrio climatico del pianeta. Questo studio esamina un insieme insolito di rocce in Oman che sembrano aver imprigionato una vasta quantità di carbonio in profondità. Determinando come, quando e da dove è arrivato quel carbonio, gli autori fanno luce su una parte “mancante” del ciclo del carbonio a lungo termine della Terra.

Dove il fondo oceanico incontra la Terra profonda

In alcune frontiere di placche, una placca oceanica si piega e sprofonda sotto un’altra placca in un processo chiamato subduzione. I sedimenti e la crosta oceanica alterata su quella placca sono ricchi di minerali contenenti carbonio e di fluidi acquosi. Durante la discesa si riscaldano e rilasciano fluidi che possono risalire nel cuneo mantellare sovrastante. In Oman, una grande fetta di antico fondo oceanico e mantello superiore, chiamata Ofiolite di Semail, è stata spinta sulla terraferma, preservando una sezione trasversale di una precedente zona di subduzione. All’interno di questa fetta, i ricercatori hanno esaminato un caroto di perforazione (Hole BT1b) che passa da rocce mantellari relativamente poco alterate a rocce chiare, completamente carbonatate note come listveniti, che insieme potrebbero aver immagazzinato naturalmente circa un miliardo di tonnellate di CO2.

Rocce che raccontano storie di fluidi

Quando fluidi ricchi di carbonio attraversano rocce calde, lasciano impronte chimiche. Il team si è concentrato sugli alogeni—fluoro, cloro, bromo e iodio—che preferiscono viaggiare nei fluidi piuttosto che nei minerali solidi. Utilizzando microanalisi ad alta precisione per misurare questi elementi in piccole zone di serpentino, carbonato e altri minerali lungo la transizione da rocce parzialmente alterate a rocce completamente carbonatate, hanno tracciato come i fluidi si sono mossi e trasformati. Hanno scoperto che, mentre la serpentinite si trasformava gradualmente in listvenite ricca di carbonati, il cloro veniva espulso molto più intensamente rispetto a bromo o iodio. Questo ha generato fluidi in evoluzione con rapporti alogeni distintivi che potevano essere ricondotti a probabili sorgenti più profonde nella zona di subduzione.

Seguire il percorso del carbonio nascosto

I modelli alogeni mostrano che i fluidi che hanno svolto la maggior parte della carbonatazione non erano semplicemente acqua di mare poco profonda espulsa dai sedimenti. Erano piuttosto miscele di acque di poro sedimentarie con una dose aggiuntiva di fluidi ricchi di CO2 in risalita da livelli più profondi della lastra subdotta, dove il riscaldamento causa la dissoluzione o la decomposizione dei carbonati. La modellazione dell’evoluzione chimica dei fluidi necessaria per riprodurre i dati delle rocce indica che questi fluidi dovevano trasportare quantità insolitamente elevate di carbonio rispetto al sale. Quando questi fluidi entrarono nel mantello forearc—la regione sopra la lastra ma davanti all’arco vulcanico—reagirono con peridotiti e rocce serpentinizzate, trasformandole progressivamente in listvenite e fissando il CO2 disciolto in minerali carbonatici solidi e stabili che possono persistere per tempi geologici.

Sciogliere orologi in conflitto

Misure di età precedenti su vene carbonatiche in rocce simili avevano suggerito che alcune listveniti in Oman si fossero formate molto tempo dopo la fine della subduzione in questa regione, implicando un’origine più locale e recente per i fluidi. Questo nuovo lavoro mostra che la fase principale di carbonatazione nel caroto studiato è chimicamente legata a fluidi correlati alla subduzione, non a eventi successivi. Gli autori distinguono due stadi: una fase iniziale ricca di magnesite collegata a fluidi di subduzione con una firma alogena, e una fase successiva più ricca di calcio che coinvolge dolomite, con un diverso schema alogeno e probabilmente riflettente attività tettonica o magmatica più giovane. Le età più giovani, sostengono, datano per lo più questo secondo episodio sovrapposto piuttosto che l’originaria intrappolamento su larga scala del carbonio.

Cosa significa per il motore climatico della Terra

Combinando la chimica dei fluidi con stime indipendenti di quanta acqua di poro fuoriesce dai sedimenti a livello mondiale, i ricercatori stimano che i fluidi ricchi di CO2 che si muovono da livelli più profondi della lastra verso il mantello forearc potrebbero trasportare grossomodo 1,7–3,4 × 10^13 grammi di carbonio all’anno. Questo potrebbe rappresentare una grande frazione—possibilmente fino al 90 percento—del carbonio che entra nelle zone di subduzione. In altre parole, rocce come queste peridotiti del mantello carbonatate potrebbero costituire un importante serbatoio, prima sottovalutato, che impedisce a gran parte del carbonio subdotto di tornare rapidamente all’atmosfera tramite i vulcani o di sprofondare nel mantello profondo. Poiché le condizioni che generano tali rocce dipendono da fattori come temperatura, tipo di sedimento e contesto tettonico, questo trappola di carbonio nascosta potrebbe essere variata in intensità nel corso della storia della Terra, influenzando in modo sottile il clima planetario a lungo termine.

Citazione: Carter, E.J., O’Driscoll, B., Burgess, R. et al. Carbonated mantle peridotites represent a hidden sink for subducted CO₂. Nat Commun 17, 3297 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68646-3

Parole chiave: carbonio nelle zone di subduzione, carbonatazione del mantello, listvenite, mantello forearc, ciclo globale del carbonio