來(lái)自地幔中的二氧化碳在意大利某些地區(qū)引發(fā)地震

Maria Temming

意大利應(yīng)將某些地震活動(dòng)歸因于來(lái)自地下深處的二氧化碳溢出。

這個(gè)國(guó)家中部亞平寧山脈地區(qū)在最近幾年已經(jīng)遭遇了數(shù)次嚴(yán)重的破壞性地震，這其中包括2009年讓拉奎拉城飽受破壞的6.3級(jí)地震。這一地區(qū)一項(xiàng)幾十年來(lái)最新的自然界二氧化碳排放記錄顯示出二氧化碳溢出激增與最大規(guī)模的地震是同時(shí)發(fā)生的。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)暗示著升向地表的二氧化碳能夠改變沿著斷層的壓力，從而引發(fā)地震。研究人員在8月26日于在線發(fā)表的《科學(xué)進(jìn)展》上就此作了報(bào)告。了解二氧化碳與地質(zhì)活動(dòng)的關(guān)系或可在某一天對(duì)地震形成更好的預(yù)測(cè)。

當(dāng)?shù)貧?gòu)造力量熔化了地幔中碳酸鹽巖，地球就會(huì)釋放出二氧化碳，這是一個(gè)自然釋放的過(guò)程。這些二氧化碳逐漸升高，聚集在地幔中的增壓區(qū)域，并且滲出到地下水中，而那些地下水則是地表泉水的源泉。此前的研究注意到二氧化碳趨向于在地震熱點(diǎn)區(qū)域溢出地球。但是由于沒有二氧化碳在易震地區(qū)長(zhǎng)期的排放記錄，沒有人準(zhǔn)確地知道如何將碳排放的時(shí)間與地震發(fā)生相比較。

2009—2018年，研究人員測(cè)量了由維利諾蓄水層供給的泉水中的碳含量，這一蓄水層位于2009年拉奎拉地震的震中附近，并且還坐落于地殼中的一個(gè)二氧化碳“蓄水池”的頂端。這些數(shù)據(jù)顯示出，二氧化碳釋放量的猛增與強(qiáng)震是同時(shí)發(fā)生的，并且在地震減弱及遠(yuǎn)去之時(shí)，排放量也會(huì)下降。當(dāng)這個(gè)區(qū)域遭受6級(jí)甚至更為嚴(yán)重的地震打擊時(shí)，維利諾蓄水層的泉水每天會(huì)釋放出超過(guò)600噸的二氧化碳。在地震較為平靜期間，這些泉水每天的二氧化碳釋放量約為400 500噸。

當(dāng)然這些數(shù)據(jù)還不能明確顯示出是否激增的二氧化碳有助于刺激地震的產(chǎn)生，或者是晃動(dòng)的地面將更多的二氧化碳帶到了地表，來(lái)自意大利國(guó)家研究委員會(huì)的地質(zhì)學(xué)家Andrea Billi說(shuō)道：“這是個(gè)雞與蛋的問(wèn)題?！蓖ㄟ^(guò)對(duì)亞平寧山脈及其他地震活躍區(qū)域，諸如加利福尼亞以及日本，此種類型二氧化碳釋放的持續(xù)觀察，或可揭示出這些激增的氣體是否可成為一個(gè)前兆或者就是地震的產(chǎn)物，他說(shuō)道。

“我想在二者之間存在著反饋?！眮?lái)自意大利國(guó)家地球物理與火山學(xué)研究院的地質(zhì)學(xué)家Giovanni Chiodini說(shuō)道，他也是此項(xiàng)研究的合著者。地下二氧化碳含量的逐漸增加，有可能會(huì)引發(fā)地震，它導(dǎo)致地殼斷裂，并且使得更多二氧化碳向上“爬”去，這又將產(chǎn)生更多的地震。

如果二氧化碳的激增會(huì)加強(qiáng)某些地區(qū)的地震活動(dòng)，那么對(duì)于本地泉水化學(xué)成分的跟蹤就可為預(yù)報(bào)員提供一種新工具形成他們的預(yù)測(cè)，這是在2009年拉奎拉出其不意地發(fā)生致命性地震時(shí)科學(xué)家所不具備的能力，Billi說(shuō)道。在那場(chǎng)災(zāi)難之后，6名意大利科學(xué)家及1名政府官員因?yàn)闆]能充分地向這一地區(qū)的公眾發(fā)出地震災(zāi)害警告而被宣判犯有過(guò)失罪——盡管這些被告均在不久之后得到釋放或者獲得了減刑。■

王麒 譯自 《科學(xué)新聞》（Science News）2020年9月26日