585
Уявіть собі гігантський вулкан, який наче грає за правилами, яких у підручниках просто не існує. Нове дослідження європейських геофізиків, про яке пише Refractor, показує: Етна може бути першою відомою «велетенською версією» крихітних підводних вулканів петіт-спот і живитися зовсім іншим, «четвертим» типом магматичного двигуна.
Що відомо коротко
- Етна — найактивніший вулкан Європи, який вивергається кілька разів на рік і сягає понад 3 000 м над рівнем моря.
- Традиційно великі вулкани відносять до трьох типів: серединно-океанічні хребти, субдукційні зони та гарячі точки.
- Етна розташована біля субдукційної зони, але хімічний склад її лави нагадує вулкани гарячих точок, при цьому під Сицилією немає гарячої точки.
- Команда з Університету Лозанни (UNIL) вважає, що Етну живлять давні кишені магми в зоні низьких швидкостей (LVZ) верхньої мантії на глибині близько 80 км.
- Якщо це підтвердиться, Етна стане першим великим стратовулканом, утвореним механізмом, відомим досі лише для крихітних підводних вулканів петіт-спот.
Як Етна «ламає» шкільну схему вулканів
У шкільних підручниках усе доволі просто: є три великі родини вулканів. Одні виростають там, де океанічні плити розходяться, як блискавка по тріснутому склу. Інші — над місцями, де одна плита занурюється під іншу, наче ковдра, що з’їжджає з краю ліжка. Треті — це «острови на трубі», як Гаваї, над гарячими точками в мантії.
Етна зручно лежить поряд із субдукційною зоною, тож за картою мала б вести себе як типовий вулкан цього типу. Але її лава вперто «розмовляє іншою мовою» — за хімічним складом вона більше схожа на продукцію гарячої точки. При цьому жодної гарячої точки під Сицилією не виявлено. Це як знайти пальмовий гай у центрі тундри: умови не ті, а «рослина» є.
Тож вченим довелося поставити незручне запитання: а що, як генератор магми в Етни взагалі не вписується в жодну з трьох класичних схем?
Прихована магма, що чекає свого «стискання»
Команда Університету Лозанни (UNIL) разом із Італійським національним інститутом геофізики та вулканології (INGV) пропонує нову картину. За їх версією, Етна живиться не магмою, яка швидко утворюється перед виверженням, а розтопами, що зберігаються у верхній мантії дуже довго.
Ці розплавлені «кишені» містяться у так званій зоні низьких швидкостей (Low Velocity Zone, LVZ) на глибині близько 80 км. Їх можна уявити як кишені води в товстому шарі губки: вони не рухаються роками, навіть століттями, доки хтось не стисне губку з потрібного боку.
Роль цього «стиску» відіграє тектоніка. Коли плита згинається біля субдукційної зони, в ній з’являються тріщини, що тягнуться вгору крізь кору. Дослідники порівнюють це з тим, як рідина вичавлюється з губки: магма не утворюється наново, а витискається із уже наявних резервуарів. Через ці тріщини вона і піднімається, живлячи Етну.
Велетенський «петіт-спот»: як малий механізм створив гіганта
Провідний автор роботи Себастьєн Піле (Sébastien Pilet) нагадує: схожий механізм був відомий раніше, але в зовсім іншому масштабі. У 2006 році поблизу Японії виявили так звані вулкани петіт-спот — крихітні підводні конуси висотою лише кілька сотень метрів.
Ці мініатюрні вулкани стали свого роду «вікном» у межу між літосферою та астеносферою, адже показали, що поблизу цієї межі можуть існувати кишені магми, які зрідка вичавлюються вгору, коли плита згинається. До недавнього часу вважалося, що цей процес здатен створювати тільки маленькі, локальні структури.
Нове дослідження натякає на інше: Етна може бути першим великим стратовулканом, утвореним тим самим «петіт-спот» механізмом. Місцеві виверження почалися близько 500 000 років тому, і за цей час вулкан виріс більш ніж на 3 000 м. Це все одно, що виявити, що невелика протікання у трубі здатна створити ціле внутрішнє море.
Пів мільйона років лави без різких «перемикань»
Щоб перевірити свою гіпотезу, вчені проаналізували зразки гірських порід, що охоплюють близько пів мільйона років вивержень Етни. Вони шукали підказки в геохімії — у співвідношенні хімічних елементів і ізотопів у закам’янілій лаві.
Результат виявився несподівано одноманітним: склад магми Етни протягом цього часу загалом залишався напрочуд стабільним, навіть попри те, що тектонічна обстановка в регіоні змінювалася. Якби вулкан живився змінними потоками від субдукції чи гарячої точки, підпис у породах мав би суттєво «стрибати».
Натомість стабільність хімічних характеристик добре узгоджується з ідеєю довгоживучих, відносно постійних кишень розтопленої мантії. Так само, як вода в старому підземному озері може тисячі років мати однаковий мінеральний склад, магма з LVZ могла годувати Етну без кардинальної зміни «рецепта».
Що змінює «четвертий тип» вулканізму
Якщо Етну справді доведеться віднести до окремої, четвертої категорії вулканізму, це може змінити уявлення про джерела магми й оцінку небезпеки в різних регіонах планети. Виявляється, великі вулкани не обов’язково мають сидіти прямо над субдукційними зонами чи гарячими точками — їм може вистачити вдалого розташування над давніми «резервуарами» в мантії.
Для Сицилії це означає ще один важливий момент: Етна — природна лабораторія, де геологи можуть вивчати склад розтопів на межі літосфера–астеносфера без глибоких свердловин чи суто теоретичних моделей. Лава сама «приносить» інформацію з глибини 80 км на поверхню.
Практичний наслідок — потенційне вдосконалення оцінок вулканічних ризиків для сусідніх із Етною громад. Розуміння того, як і звідки живиться вулкан, допомагає краще інтерпретувати його активність, хоча дослідження поки що радше формує нову гіпотезу, ніж дає остаточні відповіді.
Водночас автори наголошують: подібні процеси можуть відбуватися й в інших частинах світу. Тож геологам варто пильніше придивитися до регіонів, де плити згинаються, — можливо, десь уже «ховаються» інші потенційні «петіт-спот гіганти», які поки не вписуються у класичну схему.
Цікаві факти
Етна вивергається кілька разів на рік, роблячи її одним із найкраще спостережуваних активних вулканів у світі.
Вулкани петіт-спот, із якими порівнюють Етну, зазвичай не перевищують кількох сотень метрів висотою — на їхньому тлі Етна виглядає справжнім гігантом.
Дослідження опубліковане в Journal of Geophysical Research – Solid Earth, що спеціалізується на процесах у твердій Землі, від кори до глибокої мантії.
FAQ
Це вже доведено, що Етна має «четвертий тип» вулканізму, чи це лише гіпотеза?
Робота команди UNIL пропонує добре обґрунтовану, але все ще гіпотетичну модель. Дані про хімічний склад лави та аналогія з петіт-спот вулканами підтримують ідею, проте потрібні додаткові дослідження, щоб остаточно підтвердити унікальний статус Етни.
Чи означає новий механізм, що Етна стала небезпечнішою для місцевих жителів?
Дослідження зосереджене на джерелі магми, а не на безпосередній зміні ризиків. Однак краще розуміння «двигуна» вулкана може з часом допомогти точніше прогнозувати його поведінку і вдосконалити системи попередження для громад, що живуть поруч.
Чому вчені не помітили цей механізм раніше?
Раніше подібні процеси ідентифікували лише для невеликих підводних вулканів, тому ніхто не очікував знайти їх «відбиток» у гігантському стратовулкані. Лише детальний аналіз порід за пів мільйона років активності дозволив побачити стабільний хімічний підпис, сумісний із тривалим живленням із глибинних кишень магми.
Чи можуть такі «петіт-спот гіганти» існувати в інших регіонах світу?
Автори дослідження припускають, що це можливо. Там, де тектонічні плити згинаються подібним чином, геологи можуть
Етна працює на прихованій «четвертій» магмі й ламає типи вулканів з’явилася спочатку на Цікавості.
