Проект глубинной дегазации углерода - Deep Earth Carbon Degassing Project

Глубоководная дегазация углерода (ДЕСЯТИЛЕТИЕ) - это инициатива, объединяющая ученых всего мира для достижения ощутимых успехов в количественной оценке количества углерод выделяется из глубоких недр Земли (ядро, мантия, кора) в поверхностную среду (например, биосферу, гидросферу, криосферу, атмосферу) в результате естественных процессов. ДЕСЯТИЛЕТИЕ - это инициатива в рамках Глубокая углеродная обсерватория (DCO).

Вулканы - это главный путь, по которому летучие вещества, включая углерод, переносятся из недр Земли в поверхностную среду.[1] Еще один, хотя и менее изученный, путь включает в себя разломы и трещины в земной коре,[2] часто называют тектонической дегазацией. Когда DCO был впервые сформирован в 2009 году, оценки глобального потока углерода из вулканических регионов колебались от 65 до 540 Мт / год,[2] и ограничения на глобальную тектоническую дегазацию были практически неизвестны.[2] Неопределенность по порядку величины в текущей вулканической / тектонической дегазации углерода заставляет ответить на фундаментальные вопросы о глобальном углеродный бюджет практически невозможно. В частности, одно фундаментальное неизвестное - переносится ли углерод внутрь Земли через субдукция эффективно перерабатывается обратно в мантию Земли литосфера, земная кора и поверхностная среда из-за вулканической и тектонической дегазации, или если значительные количества углерода погружаются в глубокую мантию.[3] Поскольку значительное количество мантийного углерода также выделяется через Срединно-океанический хребет вулканизма, если входы и выходы углерода в настройках зоны субдукции находятся в равновесии, то чистым эффектом будет дисбаланс в глобальном углеродном бюджете, при котором углерод предпочтительно удаляется из глубоких недр Земли и перераспределяется в более мелкие резервуары, включая мантию литосфера, корочка, гидросфера и атмосфера. Последствия этого могут означать, что концентрация углерода в приземной среде увеличивается за всю историю Земли, что имеет серьезные последствия для изменения климата.

Результаты проекта DECADE улучшат наше понимание того, как углеродные циклы проходят через глубокие слои Земли, а закономерности в данных о выбросах вулканов могут потенциально предупредить ученых о надвигающемся извержении.[4]

Цели проекта

Основная цель проекта DECADE - уточнить оценки глобального выброса углерода с использованием многоаспектного подхода. В частности, инициатива DECADE объединяет ученых с опытом в геохимия, петрология и вулканология для ограничения глобального потока вулканического углерода путем 1) создания базы данных вулканического и гидротермального состава и потоков газа, связанной с EarthChem / PetDB и Смитсоновским институтом Глобальная программа вулканизма, 2) создание глобальной сети мониторинга для непрерывного измерения потока вулканического углерода от 20 действующих вулканов, 3) измерение потока углерода от удаленных вулканов, по которым в настоящее время отсутствуют или имеются лишь скудные данные, 4) разработка новых полевых и аналитических приборов для измерения углерода и мониторинг потоков, и 5) установить официальное сотрудничество с вулканическими обсерваториями по всему миру для поддержки измерений и мониторинга вулканического газа.[5]

История

Инициатива ДЕСЯТИЛЕТИЯ была задумана в сентябре 2011 г. Международная ассоциация вулканологии и химии недр Земли Комиссия по химии вулканических газов во время своего 11-го полевого семинара.[6] Здесь было широко определено направление инициативы и создана структура управления. DECADE получает финансовую поддержку от Deep Carbon Observatory для достижения целей проекта, при этом поддержка распределяется среди членов DECADE на основании представления проектного предложения и внешнего обзора и / или консенсуса Советом директоров. Все проекты в значительной степени соответствуют источникам финансирования от отдельных исследователей или других финансовых агентств. Инициативу возглавляет Совет директоров, в который входят девять членов, включая одного председателя и двух заместителей председателя. В настоящее время инициатива DECADE насчитывает около 80 членов из 13 стран.

Достижения

По состоянию на 2020 год основные достижения, поддерживаемые или частично поддерживаемые инициативой DECADE, включают:

  • Модификация базы данных IEDA EarthChem для включения данных о составе вулканического газа и газовых потоках.
  • Инструментирование 9 вулканов (Вулкан Масая, Вулкан Турриальба, Вулкан Поас, Невадо-дель-Руис, Галерас, Вильяррика (вулкан) (инструменты разрушены извержением), Попокатепетль, Гора Мерапи, Вакаари / Белый остров ) с постоянным система многокомпонентного газоанализатора (Multi-GAS) станции для почти непрерывного CO2 и так2 измерения и почти непрерывный SO2 измерения потока с помощью miniDOAS.
  • Количественная оценка выбросов и состава вулканического газа из отдаленных регионов, таких как вулканические дуги Алеутского моря, Вануату и Папуа-Новой Гвинеи.[7]
  • Первые измерения выбросов газов из Mount Bromo и вулканы Анак Кракатау, Кракатау Индонезия.[8][9]
  • Установление вулканических газохимических изменений как предвестников извержений вулканов Поас и Турриальба, Коста-Рика.[10] [11]
  • Отбор проб из вулканических шлейфов на изотопы углерода и анализ с помощью инфракрасного изотопного спектрометра Delta Ray.[12]
  • Определение диффузного CO2 дегазация на Азорских островах.[13]
  • Количественная оценка глобального CO2 выбросы от вулканов во время извержений, пассивной дегазации и диффузной дегазации [14][15]

Вулканы

Следующие вулканы в настоящее время контролируются инициативой DECADE:

ВулканСтранаПримечания
Вулкан МасаяНикарагуа
ПопокатепетльМексика
ГалерасКолумбия
Невадо-дель-РуисКолумбия
Вулкан ВильяррикаЧилиОборудование было уничтожено Вильяррикой. 2015 извержение.
ТурриальбаКоста-Рика
ПоасКоста-Рика
Гора МерапиИндонезия
Белый островНовая Зеландия

Карта вулканических сооружений проекта DCO DECADE

Установки для мониторинга вулканов Десятилетия DCO, сентябрь 2016.jpg

Рекомендации

  1. ^ Дасгупта, Р. (2013). «Поступление, хранение и дегазация углерода Земли в течение геологического времени». Обзоры по минералогии и геохимии. 75 (1): 183–220. Bibcode:2013РвМГ ... 75..183Д. Дои:10.2138 / RMG.2013.75.7.
  2. ^ а б c "Глубинные выбросы углерода вулканами, Обзоры по минералогии и геохимии: углерод в Земле, 75, 323–355" (PDF).
  3. ^ Келемен, Петр Б; Мэннинг, Крейг Э (2015). «Переоценка потоков углерода в зонах субдукции, то, что идет вниз, в основном возникает». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 112 (30): E3997 – E4006. Bibcode:2015PNAS..112E3997K. Дои:10.1073 / pnas.1507889112. ЧВК  4522802. PMID  26048906.
  4. ^ Сара Каплан (2016). «Наблюдайте пульс Земли с землетрясениями и извержениями в этой потрясающей визуализации». Вашингтон Пост. Получено 10 октября 2016.
  5. ^ "Фишер, Т. П. (2013), DEep CArbon DEgassing: The Deep Carbon Observatory DECADE Initiative, Mineralogical Magazine, 77 (5), 1089".
  6. ^ «11-й полевой семинар по вулканическим газам».
  7. ^ Аллард, Патрик (2016). "Аллард П., М. Бертон, Г. М. Сойер и П. Бани (2016), Динамика дегазации озера базальтовой лавы у одного из высших летучих источников: вулкана Амбрим, дуга Вануату, Earth & Planetary Science Letters, 448, 69 –80 ". Письма по науке о Земле и планетах. 448: 69–80. Bibcode:2016E и PSL.448 ... 69A. Дои:10.1016 / j.epsl.2016.05.014.
  8. ^ Айуппа, А. (2015). «Первое определение выбросов газа из магмы из вулкана Бромо, восточная Ява (Индонезия)» (PDF). Журнал вулканологии и геотермальных исследований. 304: 206–213. Bibcode:2015JVGR..304..206A. Дои:10.1016 / j.jvolgeores.2015.09.008. HDL:10447/172898.
  9. ^ Бани, Филипсон (2015). «Первое измерение выхода вулканического газа из Анак Кракатау, Индонезия». Журнал вулканологии и геотермальных исследований. 302: 237–241. Bibcode:2015JVGR..302..237B. Дои:10.1016 / j.jvolgeores.2015.07.008.
  10. ^ де Моор, Дж. М. (2016). "Краткосрочные предвестники вулканического газа фреатических извержений: выводы из вулкана Поас, Коста-Рика". Письма по науке о Земле и планетах. 442: 218–227. Bibcode:2016E и PSL.442..218D. Дои:10.1016 / j.epsl.2016.02.056.
  11. ^ де Моор, Дж. Маартен; Aiuppa, A .; Авард, Г .; Wehrmann, H .; Dunbar, N .; Muller, C .; Tamburello, G .; Giudice, G .; Liuzzo, M .; Moretti, R .; Конде В. (2016). «Беспорядки на вулкане Турриальба (Коста-Рика): процессы дегазации и извержения, полученные в результате высокочастотного мониторинга газа». Журнал геофизических исследований: твердая Земля. 121 (8): 5761–5775. Дои:10.1002 / 2016jb013150. ISSN  2169-9313.
  12. ^ Фишер, Т. П. и Т. М. Лопес (2016). «Первые пробы из воздуха вулканического шлейфа для определения d13C CO2». Письма о геофизических исследованиях. 43 (7): 3272–3279. Дои:10.1002 / 2016GL068499.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  13. ^ Андраде, Сезар (2016). «Оценка потока СО2 из вулканического озера Фурнаш (Сан-Мигель, Азорские острова)». Журнал вулканологии и геотермальных исследований. 315: 51–64. Bibcode:2016JVGR..315 ... 51A. Дои:10.1016 / j.jvolgeores.2016.02.005.
  14. ^ Фишер, Тобиас П .; Арельяно, Сантьяго; Карн, Саймон; Айуппа, Алессандро; Галле, Бо; Аллард, Патрик; Лопес, Тарин; Шинохара, Хироши; Келли, Питер; Вернер, Синтия; Карделлини, Карло (2019). «Выбросы CO2 и других летучих веществ из субаэральных вулканов мира». Научные отчеты. 9 (1): 18716. Дои:10.1038 / s41598-019-54682-1. ISSN  2045-2322. ЧВК  6904619. PMID  31822683.
  15. ^ Вернер, Синтия; Фишер, Тобиас П .; Айуппа, Алессандро; Эдмондс, Мари; Карделлини, Карло; Карн, Саймон; Кьодини, Джованни; Коттрелл, Элизабет; Бертон, Майк (2019), «Выбросы углекислого газа из субаэральных вулканических регионов», Глубокий углерод, Cambridge University Press, стр. 188–236, ISBN  978-1-108-67795-0

внешняя ссылка