Tektonski aktivne planine igraju važnu ulogu u prirodnoj regulaciji CO 2 atmosfere. Ovde se odvijaju konkurentski procesi: Na površini Zemlje, erozija pokreće procese vremenskih uticaja koji apsorbuju ili oslobađaju CO 2, u zavisnosti od vrste stene. Na dubini, zagrevanje i otapanje karbonatnih stena dovodi do ispuštanja CO 2 na površinu.
U centralnim italijanskim Apeninskim planinama, istraživači predvođeni Erikom Erlanger i Nilsom Hovijusom iz Nemačkog istraživačkog centra za geonauke GFZ i Aron Bufeom sa Ludvig-Maksimilians-Universitat Minhena, sada su po prvi put istražili i izbalansirali sve ove procese u jednom regionu. —koristeći, između ostalog, analize sadržaja CO 2 u planinskim rekama i izvorima. Otkrili su da vremenske prilike u ovom regionu dovode do ukupnog unosa CO 2.
Međutim, ovi procesi blizu površine određuju ravnotežu CO 2 samo u oblastima sa debelom i hladnom korom. Na zapadnoj strani Centralnih Apenina kora je tanja i toplotni tok je veći. Tamo je izlučivanje CO 2 iz dubina do 50 puta veće od unosa CO 2 kroz vremenske uslove.
Sve u svemu, analizirani pejzaž je emiter CO 2 . Struktura i dinamika Zemljine kore, dakle, kontrolišu oslobađanje CO 2 ovde jače od hemijskog trošenja. Studija je objavljena danas u časopisu Nature Geoscience.
Uloga planina u Zemljinom CO 2 budžetu
Pored emisija CO 2 koje je napravio čovek, mnogi prirodni procesi – i biološki i geološki – takođe igraju ulogu u balansiranju globalnog budžeta CO 2 . Planinski pejzaži snažno moduliraju ciklus ugljenika, i važno je adekvatno uzeti u obzir konkurenciju emisije CO 2 i unosa CO 2 koja se ovde dešava u klimatskim modelima.
S jedne strane, stene na Zemljinoj površini su izložene vremenskim uticajima procesima hemijskog rastvaranja: erozija neprekidno izlaže stene, koje – u zavisnosti od vrste stene – vremenske uslove različitom brzinom i apsorbuju ili oslobađaju CO 2 . Silikatni minerali, na primer, vezuju CO 2 i formiraju krečnjak. Zauzvrat, trošenje karbonata i minerala koji sadrže sulfide oslobađa CO 2 .
Istraživački tim predvođen Aronom Bufeom i Nilsom Hovijusom istražio je konkurenciju u oslobađanju CO 2 i povlačenju usled vremenskih uticaja u daljoj studiji objavljenoj u časopisu Science početkom marta. phis.org/nevs/2024-03-geologis … -ranges-largest.html „>Oni su analizirali uticaj stope erozije na balans CO 2 koristeći različite planinske regione širom sveta kao primer.
Međutim, izgradnja planina ne utiče samo na stope erozije i vremenskih uticaja na površini Zemlje. Tamo gde tektonske ploče klize jedna preko druge, zagrevanje karbonatnih stena u kori i plaštu može dovesti do hemijskih reakcija povezanih sa emisijom CO 2 .
„Prethodne studije su se često fokusirale na jedan proces i posebno su tretirale vremenske prilike na površini i procese na dubini. Želeli smo da to promenimo“, kaže Niels Hovius.
Istraživanja na Apeninima: izbacivanje ili skladištenje CO 2 – koji proces dominira?
Konkurencija između procesa blizu površine i duboko usađenih procesa sada je u fokusu nove studije Erike Erlanger, postdoktorske naučnice na GFZ-u i Universite de Lorraine (Francuska), Arona Bufea, profesora sedimentologije na LMU Minhenu i bivši postdoktorski naučnik na GFZ-u i Niels Hovius, šef geomorfološke sekcije na GFZ-u i profesor na Univerzitetu u Potsdamu, zajedno sa kolegama iz Francuske, Italije, SAD i Švajcarske.
Centralni Apenini u Italiji pokazali su se posebno pogodnim regionom za ovu studiju, kako Erica Erlanger, prvi autor studije, objašnjava: „Ovo područje je deo aktivnog planinskog lanca sa blisko raspoređenim zonama guste, hladne kore i tanke, topla kora, što nam omogućava da istražimo uticaj podzemne aktivnosti, kao i topografija i tipovi stena na površini su slični u celom području, tako da ne bi trebalo da postoje velike razlike u aktivnosti vremenskih uslova.
Uzorkovanje i analiza sadržaja CO 2
U zapadnim centralnim Apeninima debljina kore je oko 20 kilometara, a toplotni tok je do preko 100 milivata po kvadratnom metru, dok je kora na istoku deblja više od 40 kilometara, sa toplotnim tokom od oko 30 milivata po kvadratu. metar.
Istraživači su uzeli ukupno 104 uzorka vode u zapadnim sistemima reke Tevere i istočnom Aterno-Peskara, od kojih 49 u leto 2020. i 55 u zimu 2021. godine, pokrivajući najtoplije i najsušnije sezone i najvlažnije i najhladnije sezone da bi procenili minimum ( letnji) i maksimalni (zimski) tokovi CO 2.
Uzorci vode su pogodni jer reke i izvori prenose ugljenik, koji nastaje kako iz dubina, tako i usled vremenskih reakcija blizu površine. Hemijska analiza uzoraka uključivala je određivanje relativne zastupljenosti različitih izotopa ugljenika. Oni mogu pružiti informacije o tome da li ugljenik potiče iz biljke ili iz atmosfere ili je oslobođen iz subducirane stene.
„Na osnovu toga, mogli smo da izračunamo količine CO 2 koji se oslobađaju atmosferskim uticajem ili iz karbonata na dubinama, kao i količine CO 2 vezane silikatima koji su istrošeni vremenskim uslovima“, objašnjava Erlanger.
Da bi procenili ukupnu ravnotežu za CO 2 budžet Apenina, istraživači su takođe uzeli u obzir procene za neorganske emisije CO 2 iz gasnih otvora poznatih sa zapadne strane Apenina, kao i iz razmene organskog CO 2 .
Centralni Apenini kao neto izvor CO 2, ali sa podeljenim bilansom CO 2
Istraživački tim je otkrio da procesi vremenskih uticaja u celoj oblasti istraživanja pretežno zahvataju CO 2 i ne oslobađaju ga. Zanimljivo je, međutim, da tamo gde je kora tanka i toplotni tok je visok, oslobađanje CO 2 iz dubina prevazilazi tokove CO 2 koji su povezani sa vremenskim uticajem za faktor od 10 do 50. Sve u svemu, region je, dakle, izvor CO 2 .
„Važno je da su fluktuacije u oslobađanju CO 2 iz dubokih stena mnogo veće od fluktuacija u tokovima hemijskog trošenja. To znači da regionalna geodinamika u centralnim Apeninima najjače utiče na ciklus ugljenika modulacijom oslobađanja CO 2 iz dubine, a ne tako što utičući na reakcije na vremenske prilike“, rezimira Erica Erlanger.
„Na osnovu geološke evolucije ovog područja, procenjujemo da se otpuštanje CO 2 iz kore i plašta verovatno dogodilo u poslednja 2 miliona godina.
„Naša istraživanja će doprineti boljem razumevanju stvarnog balansa CO 2 u atmosferi i, samim tim, boljim dugoročnim klimatskim modelima“, kaže Aron Bufe. „Oni takođe pomažu da se razjasni kako je naša planeta održala uski opseg uslova koji pogoduju životu balansirajući procese izbacivanja CO 2 i skladištenja CO 2 tokom geoloških vremena.
Niels Hovius kaže: „Ako želimo da istražimo ulogu planina za Zemljin ciklus ugljenika u širem smislu, čak i naizgled jednostavna geološka pitanja će zahtevati holistički pristup. Od posebnog interesa su geološki mladi planinski pojasevi na granicama ploča, gde karbonat stene će verovatno preovladavati i blizu površine i na dubini.
„Današnji mediteranski region i drugi relativno mladi planinski lanci, kao što je indonežanski arhipelag, pokazuju geološke uslove i tipove stena sličnih centralnim Apeninama. Dakle, sledeće veliko pitanje sa kojim se suočavamo je da li bi ispuštanje gasova u aktivnim tektonskim područjima moglo da bude globalni fenomen u prostor i vreme“.
