Dans les Apennins centraux de l'Italie, des chercheurs dirigés par Erica Erlanger et Niels Hovius du Centre de recherche allemand en géosciences GFZ et Aaron Bufe de la Ludwig-Maximilians-Universität München ont pour la première fois étudié et équilibré tous ces processus dans une région. —en utilisant, entre autres, des analyses du CO₂ contenu dans les rivières et les sources de montagne. Ils ont constaté que l'altération dans cette région entraîne une réduction globale du CO₂ adoption.

Cependant, ces processus proches de la surface ne déterminent que le CO₂ équilibre dans les zones à croûte épaisse et froide. Du côté ouest des Apennins centraux, la croûte est plus fine et le flux de chaleur est plus élevé. Là, du CO₂ le dégazage des profondeurs est jusqu'à 50 fois supérieur à celui du CO₂ absorption par les intempéries.

Au total, le paysage analysé est un CO₂ émetteur. La structure et la dynamique de la croûte terrestre contrôlent donc la libération de CO₂ ici plus fortement que l'altération chimique. L'étude a été publiée aujourd'hui dans la revue Nature Geoscience. .

Le rôle des montagnes dans le CO₂ de la Terre budget

En plus du CO₂ d'origine humaine émissions, de nombreux processus naturels, à la fois biologiques et géologiques, jouent également un rôle dans l'équilibre du CO₂ mondial. budget. Les paysages de montagne modulent fortement le cycle du carbone, et il est important de prendre en compte de manière adéquate la concurrence du CO₂ émissions et CO₂ l'absorption se produit ici dans les modèles climatiques.

D'une part, les roches à la surface de la Terre sont altérées par des processus de dissolution chimique :l'érosion expose continuellement les roches qui, selon le type de roche, s'altèrent à des rythmes différents et absorbent ou libèrent du CO₂. . Les minéraux silicatés, par exemple, lient le CO₂ et forment du calcaire. À son tour, l'altération des minéraux contenant des carbonates et des sulfures libère du CO₂ .

Une équipe de recherche dirigée par Aaron Bufe et Niels Hovius a étudié la concurrence du CO₂ libération et retrait dus aux intempéries dans une autre étude publiée dans la revue Science au début du mois de mars. phys.org/news/2024-03-geologis … -ranges-largest.html">Ils ont analysé l'influence du taux d'érosion sur le CO₂ équilibre en utilisant diverses régions de montagne à travers le monde comme exemple.

Cependant, la formation de montagnes n’influence pas seulement les taux d’érosion et d’altération à la surface de la Terre. Là où les plaques tectoniques glissent les unes sur les autres, le réchauffement des roches carbonatées de la croûte et du manteau peut entraîner des réactions chimiques associées au CO₂. émissions.

"Les études précédentes se sont souvent concentrées sur un seul processus et ont traité séparément l'altération en surface et les processus en profondeur. Nous voulions changer cela", explique Niels Hovius.

Enquêtes dans les Apennins :CO₂ dégazage ou stockage :quel processus domine ?

La compétition entre les processus proches de la surface et en profondeur fait désormais l'objet d'une nouvelle étude menée par Erica Erlanger, chercheuse postdoctorale au GFZ et à l'Université de Lorraine (France), Aaron Bufe, professeur de sédimentologie au LMU de Munich et ancien chercheur postdoctoral au GFZ, et Niels Hovius, chef de la section de géomorphologie au GFZ et professeur à l'Université de Potsdam, ainsi que des collègues de France, d'Italie, des États-Unis et de Suisse.

Les Apennins centraux en Italie s'avèrent être une région particulièrement adaptée à cette étude, comme l'explique Erica Erlanger, première auteure de l'étude :« Cette zone fait partie d'une chaîne de montagnes active avec des zones rapprochées de croûte épaisse et froide et mince, croûte chaude, nous permettant d'étudier l'influence de l'activité souterraine. Les conditions climatiques ainsi que la topographie et les types de roches à la surface sont similaires dans toute la zone, il ne devrait donc pas y avoir de grandes différences dans l'activité météorologique. "

Échantillonnage et analyse du CO₂ contenu

Dans les Apennins centraux-ouest, l'épaisseur de la croûte est d'environ 20 kilomètres et le flux de chaleur peut atteindre plus de 100 milliwatts par mètre carré, tandis qu'à l'est, la croûte a une épaisseur de plus de 40 kilomètres, avec un flux de chaleur d'environ 30 milliwatts par mètre carré. mètre.

Les chercheurs ont prélevé un total de 104 échantillons d'eau dans les systèmes fluviaux ouest du Tevere et est de la rivière Aterno-Pescara, 49 d'entre eux à l'été 2020 et 55 à l'hiver 2021, couvrant les saisons les plus chaudes et les plus sèches et les saisons les plus humides et les plus froides pour estimer le minimum ( été) et maximum (hiver) CO₂ flux.

Les échantillons d'eau conviennent car les rivières et les sources transportent du carbone, qui provient à la fois des profondeurs et des réactions climatiques près de la surface. L'analyse chimique des échantillons comprenait la détermination de l'abondance relative de divers isotopes du carbone. Ceux-ci peuvent fournir des informations quant à savoir si le carbone provient d'une plante ou de l'atmosphère ou s'il a été libéré par une roche subductée.

"Sur cette base, nous avons pu calculer les quantités de CO₂ libérés par l'altération ou par les carbonates en profondeur, et les quantités de CO₂ lié par des silicates altérés", explique Erlanger.

Afin d'estimer un bilan global pour le CO₂ budget des Apennins, les chercheurs ont également pris en compte les estimations du CO₂ inorganique émissions des bouches d'aération connues du côté ouest des Apennins, ainsi que du CO₂ organique échange.

Apennins centraux en tant que CO₂ net source, mais avec une répartition CO₂ solde

L'équipe de recherche a découvert que les processus d'altération dans l'ensemble de la zone d'étude captent principalement le CO₂ et ne le relâchez pas. Il est toutefois remarquable que lorsque la croûte est mince et que le flux de chaleur est élevé, le CO₂ les rejets des profondeurs dépassent le CO₂ lié ​​aux intempéries flux de CO₂ source.

"Il est important de noter que les fluctuations du CO₂ Les rejets provenant des roches profondes sont bien plus importants que les fluctuations des flux d'altération chimique. Cela signifie que la géodynamique régionale des Apennins centraux influence le plus fortement le cycle du carbone en modulant les émissions de CO₂. depuis la profondeur, et non en impactant les réactions d'altération", résume Erica Erlanger.

"Sur la base de l'évolution géologique de la zone, nous estimons que le CO₂ un dégazage de la croûte et du manteau s'est probablement produit au cours des 2 derniers millions d'années."

"Nos investigations contribueront à une meilleure compréhension de la quantité réelle de CO₂ équilibre de l'atmosphère et, ainsi, à de meilleurs modèles climatiques à long terme », explique Aaron Bufe. « Ils aident également à clarifier comment notre planète a maintenu la gamme étroite de conditions propices à la vie en équilibrant le CO_{2 dégazage et CO2 processus de stockage au cours des temps géologiques."}

Niels Hovius déclare :« Si nous voulons étudier le rôle des montagnes dans le cycle du carbone de la Terre dans un sens plus général, même des questions géologiques apparemment simples nécessiteront une approche plus holistique. Les ceintures de montagnes géologiquement jeunes aux limites des plaques, où les carbonates sont particulièrement intéressantes, sont particulièrement intéressantes. les roches sont susceptibles de prédominer à la fois près de la surface et en profondeur.

"La région méditerranéenne actuelle et d'autres chaînes de montagnes relativement jeunes, comme l'archipel indonésien, présentent des conditions géologiques et des types de roches similaires à ceux des Apennins centraux. La prochaine grande question à laquelle nous sommes confrontés est de savoir si le dégazage dans les zones tectoniques actives pourrait être un phénomène mondial dans l'espace et le temps."