Långperiodiska skalv kopplade till mantelbundna CO2-utsläpp vid Mefite D’Ansanto (Italien)

Dolda mullringar under en stilla dal

I en avlägsen dal i södra Italien andas en kuslig sjö tyst ut stora mängder koldioxid från djupet av jorden. Trots att landskapet verkar fridfullt avslöjar känsliga instrument svaga, rytmiska darrningar i marken. Denna studie undersöker dessa subtila skakningar – kallade långperiodiska skalv – för att klarlägga hur stigande gas och grundvatten samspelar i bergrunden under ytan och vad det kan innebära för både lokala risker och vår bredare förståelse av hur djupa fluidrörelser påverkar jordbävningar.

Ett naturligt laboratorium för jordens djupa andetag

Mefite D’Ansanto, som är studiens fokus, är en av de största kända naturliga källorna till kall, mantelursprunglig koldioxid vid jordytan. Gasen slingrar sig upp genom springor och en liten bubblande sjö som ligger ovanpå veckade och förkastade berglager mellan två jordbävningsutsatta områden i södra Apenninerna. Tidigare arbete har visat att området ständigt "surrar" av hydrotermisk tremor – en kontinuerlig, låg nivå av vibration kopplad till gas- och vätskeflöde under marken. Ovanpå detta bakgrundsbrus noterade forskarna korta, lågenergiska utbrott som såg annorlunda ut: korta vågtåg, bara några sekunder långa, med enkla toner koncentrerade mellan ungefär 0,7 och 7 hertz. Dessa signaler liknade de långperiodiska händelser som vanligtvis ses i aktiva vulkaner, även om Mefite inte har magma vid ytan.

Lyssna efter återkommande underjordiska toner

Teamet placerade en liten array av seismometrar runt ventilerna under flera månader 2021 och använde en särskilt tydlig händelse som en "mall" för att söka efter liknande signaler i de kontinuerliga inspelningarna. Genom noggrann korskorrelation av den valda vågformen med data och avskärmning efter amplitud byggde de ett katalog med nästan tusen matchande långperiodiska skalv vid stationen närmast sjön, och flera hundra fler vid närliggande stationer. En avancerad signalsepareringsmetod, oberoende komponentanalys, visade att dessa händelser konsekvent innehåller två huvudsakliga tonband: ett runt 2–4 hertz, liknande den ständigt närvarande tremorn, och ett annat nära 6,5–7,5 hertz som sticker ut som ett distinkt, nästan en-tons bidrag. Detta mönster tyder på att skalven representerar en specifik källprocess som kan skifta mellan olika "lägen" av vibration.

Sprickor, bubblor och klingande berg

För att undersöka vad som kan vibrera analyserade forskarna hur signalerna avtar över tiden med en metod känd som Sompi-analys. De dominerande tonerna, mellan cirka 3,5 och 10 hertz, avtar snabbt, vilket indikerar en låg "kvalitetsfaktor" – kännetecknet för en dämpande resonator, såsom vätska som slår mot sidorna i en grov spricka. Genom att kombinera dessa värden med enkla fysiska formler härledde de vätskefyllda sprickor några meter långa men endast bråkdelar av en millimeter breda, belägna på ungefär 40 meters djup, djupare än de huvudsakliga källorna till den kontinuerliga tremorn. En separat bubbleresonansberäkning antyder att den effektiva storleken på gasfickor i vattnet är i storleksordningen flera centimeter, jämförbar med storleken på ventilerna som nu syns i den uttorkade sjöbottnen. Alla bevislinjer pekar mot CO2-rikt vatten som vibrerar inom smala brott när gasbubblor bildas, växer och oscillerar.

Blandade vågor på väg mot ytan

Teamet undersökte också hur marken rör sig under varje händelse. Vid den närmaste stationen visar många starkare skalv nästan rätlinjig partikelförflyttning riktad tillbaka mot sjön, ett kännetecken för kompressionsvågor som färdas snabbast genom berg. Längre bort blir rörelsen mer elliptisk, vilket indikerar ett växande bidrag från ytvågor som rör sig längs markytan. Genom att mäta små tidsförskjutningar mellan stationer och använda en grund seismisk hastighetsbild av undergrunden drog författarna slutsatsen att de långperiodiska skalven består av en blandning av kroppsvågor och ytvågor som färdas genom lager av vattenförande berg. Deras till synes hastigheter och riktningar stämmer överens med en kompakt källa under ventilerna snarare än med avlägsna jordbävningar.

Varför dessa milda skalv är viktiga

Sammantaget visar studien att de ovanliga långperiodiska skalven vid Mefite D’Ansanto inte är mini-tektoniska jordbävningar eller enkelbrus, utan det rytmiska klingandet av gasfyllt vatten i smala sprickor, ungefär 40 meter under den bubblande sjön. Tryckförändringar i den stigande CO2–vatten-blandningen tycks driva systemet: när trycket stiger tillräckligt svarar sprickorna och bubbelskrämmorna som naturliga musikinstrument och avger kortvarigt lågfrekventa toner som seismometrar kan plocka upp. Eftersom samma djupt härledda gas antas påverka större regionala jordbävningar kan övervakning av dessa subtila signaler erbjuda ett nytt sätt att följa hur vätskor rör sig genom jordskorpan. Mefite fungerar därmed som en sällsynt, icke-vulkanisk försöksplats där forskare kan iaktta — och lyssna till — jordens djupa andetag medan det tyst skakar marken.

Citering: 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

Nyckelord: långperiodisk seismiskhet, CO2-avgasning, hydrotermisk tremor, vätskefyllda sprickor, södra Apenninerna