Langdurige bevingen gelinkt aan Mefite D’Ansanto (Italië) mantel‑afkomstige CO2‑emissies

Verborgen gebrom onder een rustig dal

In een afgelegen dal in Zuid‑Italië ademt een spookachtig meer stilletjes enorme hoeveelheden kooldioxide uit, afkomstig uit de diepte van de aarde. Hoewel het landschap vredig oogt, tonen gevoelige instrumenten zwakke, ritmische trillingetjes in de grond. Deze studie onderzoekt die subtiele schokken – zogenaamde langdurige bevingen – om te achterhalen hoe opstijgend gas en ondergronds water in de gesteenten onderling reageren, en wat dat kan betekenen voor lokale risico’s en ons bredere begrip van hoe diepe aarden vloeistoffen aardbevingen beïnvloeden.

Een natuurlijk laboratorium van de diepe ademhaling van de aarde

Mefite D’Ansanto, het onderzoeksobject, is een van de grootste bekende natuurlijke bronnen van koud, uit de mantel afkomstig kooldioxide aan het aardoppervlak. Het gas ontsnapt via ventielen en een klein borrelend meer boven geplooide en verbroken gesteentelagen tussen twee seismisch actieve gebieden van de zuidelijke Apennijnen. Eerder werk toonde aan dat het gebied constant ’zoemt’ van hydrothermale tremor – een continue, laag‑energetische vibratie gekoppeld aan gas‑ en vloeistofstromen in de ondergrond. Bovenop deze achtergrondruis merkten onderzoekers kortdurende, laagenergetische uitbarstingen op die er anders uitzagen: korte golfpakketten van slechts enkele seconden, met eenvoudige tonen geconcentreerd tussen ongeveer 0,7 en 7 hertz. Deze signalen leken op de langdurige gebeurtenissen die typisch in actieve vulkanen worden gezien, ook al is er bij Mefite geen magma aan het oppervlak.

Luisteren naar herhalende ondergrondse tonen

Het team plaatste een kleine opstelling van seismometers rond de ventielen gedurende enkele maanden in 2021 en gebruikte één bijzonder duidelijk signaal als een “sjabloon” om naar vergelijkbare signalen in de continue opnamen te zoeken. Door de gekozen golfvorm zorgvuldig te kruis‑corrigeren met de data en te filteren op amplitude, bouwden zij een catalogus van bijna duizend overeenkomende langdurige bevingen bij het station het dichtst bij het meer, en honderden meer bij nabijgelegen stations. Een geavanceerde signaalscheidingsmethode, Independent Component Analysis, toonde aan dat deze gebeurtenissen consequent twee hoofdtoonbanden bevatten: één rond 2–4 hertz, vergelijkbaar met de altijd aanwezige tremor, en een andere nabij 6,5–7,5 hertz die opvalt als een duidelijke, bijna eentonige bijdrage. Dit patroon suggereert dat de bevingen een specifiek bronproces weerspiegelen dat tussen verschillende ‘modaliteiten’ van trilling kan schakelen.

Scheuren, bellen en klingend gesteente

Om te onderzoeken wat er mogelijk trilt, analyseerden de onderzoekers hoe de signalen in de tijd vervagen met een methode bekend als Sompi‑analyse. De dominante tonen, tussen ongeveer 3,5 en 10 hertz, nemen snel af, wat wijst op een lage “kwaliteitsfactor” – het kenmerk van een verliesgevend resonatormechanisme zoals vloeistof die klotst in een ruwe scheur. Door deze waarden te combineren met eenvoudige fysieke formules, konden zij vloeistof‑gevulde scheuren afleiden van enkele meters lang maar slechts fracties van een millimeter breed, gelegen op grofweg 40 meter diepte, dieper dan de belangrijkste bronnen van de continue tremor. Een aparte berekening van bellen‑resonantie suggereert dat de effectieve grootte van gaspatches in het water enkele centimeters bedraagt, vergelijkbaar met de grootte van de nu zichtbare ventielen in de opgedroogde meerbodem. Alle bewijslijnen wijzen erop dat CO2‑rijk water binnen smalle breuken trilt terwijl gasbellen zich vormen, groeien en oscilleren.

Gemengde golven op weg naar het oppervlak

Het team onderzocht ook hoe de grond tijdens elk event beweegt. Bij het dichtstbijzijnde station tonen veel sterkere bevingen bijna rechtlijnige deeltjesbewegingen die terugwijzen naar het meer, een kenmerk van compressiegolven die het snelst door gesteente reizen. Verder weg wordt de beweging elliptischer, wat wijst op een toenemende bijdrage van oppervlaktegolven die langs de bovenkant van de grond rimpelen. Door minieme tijdsvertragingen tussen stations te meten en een ondiepe seismische snelheidsbeeld van de ondergrond te gebruiken, concludeerden de auteurs dat de langdurige bevingen bestaan uit een mix van lichaamsgolven en oppervlaktegolven die door gelaagde, waterdragende gesteenten reizen. Hun schijnbare snelheden en richtingen zijn consistent met een compacte bron onder de ventielen in plaats van met verre aardbevingen.

Waarom deze zachte bevingen ertoe doen

Al met al laat de studie zien dat de ongewone langdurige bevingen bij Mefite D’Ansanto geen miniatuurlijke tektonische aardbevingen zijn, noch simpele ruis, maar het ritmische klingelen van gasbeladen water in smalle scheuren, ongeveer 40 meter onder het borrelende meer. Drukveranderingen in het opstijgende CO2–watermengsel lijken het systeem aan te drijven: wanneer de druk voldoende stijgt, reageren de breuken en bubbelwolken als natuurlijke muziekinstrumenten en zenden ze kort lage frequentietonen uit die seismometers kunnen opvangen. Omdat hetzelfde diepgewortelde gas wordt verondersteld ook invloed te hebben op grotere regionale aardbevingen, kan het volgen van deze subtiele signalen een nieuwe manier bieden om te monitoren hoe vloeistoffen door de korst bewegen. Mefite dient zo als een zeldzaam, niet‑vulkanisch proefveld waar wetenschappers de diepe adem van de aarde kunnen observeren — en beluisteren — terwijl die stilletjes de grond doet trillen.

Bronvermelding: 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

Trefwoorden: langdurige seismiciteit, CO2‑ontgassing, hydrothermale tremor, met vloeistof gevulde scheuren, zuidelijke Apennijnen