Гора Этна на Сицилии, Италия, является самым активным вулканом в Европе, но научному сообществу было трудно объяснить, как он образовался, поскольку традиционные геологические модели не могут быть полностью применены к этому вулкану. Последние исследования Лозаннского университета выдвигают новую гипотезу, утверждающую, что Этна, возможно, не принадлежит к привычным вулканам на границе плит, вулканам зоны субдукции или вулканам горячих точек, а похожа на особый тип редкого вулкана «маленькой точки».
Гора Этна расположена на восточном побережье Сицилии. История его деятельности насчитывает более 500 000 лет. Он имеет высоту более 3000 метров и извергается несколько раз в год. Это один из наиболее интенсивно наблюдаемых вулканов в мире. Несмотря на это, его происхождение до сих пор понятно лишь частично: ни один из трех основных механизмов зажигания, а именно раскол плит, субдукция и внутриплитные горячие точки, не может полностью объяснить источник магмы и химические характеристики.
Исследовательская группа из Лозаннского университета в сотрудничестве с Анной Розой Корсаро из Катанского филиала Итальянского национального института геофизики и вулканологии (INGV) опубликовала в журнале Journal of Geophysical Research: Solid Earth статью, в которой предположила, что магма Этны не возникла в результате крупномасштабного плавления в мантии до извержения, а постоянно пополнялась за счет небольшого ранее существовавшего «запаса» магмы в верхней мантии в течение длительного времени. период времени. Эта магма скапливается в верхней части верхней мантии примерно в 80 километрах от поверхности, а затем периодически поднимается вверх под воздействием тектонического напряжения.
Вообще говоря, образование вулканов можно грубо разделить на три категории: во-первых, на границах разрыва плит, таких как срединно-океанические хребты, разделение плит позволяет поднимающейся мантии разжиматься и таять, образуя новую океаническую кору; во-вторых, в зонах субдукции плиты океанической коры, погружающиеся вниз, несут воду в поясе, понижая температуру плавления вышележащей мантии, вызывая таяние и создавая взрывные вулканы, такие как гора Фудзи в Японии; в-третьих, внутри плиты аномально горячие мантийные плюмы образуют горячие точки, образуя цепи вулканических островов, таких как Гавайи и Реюньон.
Однако Этна «не похожа ни на какой стандартный ответ». Хотя он близок к зоне субдукции, химический состав его пород ближе к вулканам горячих точек; но под ним нет явных свидетельств существования горячих точек мантии, таких как Гавайи. Новое исследование показывает, что необычность Этны заключается в том, что поглощаемая ею магма не «выплавляется свежей» при каждом извержении, а выдавливается из существующего небольшого по объему кармана расплава в верхней мантии.
Исследовательская группа считает, что необычный тектонический фон является одним из ключевых факторов: Африканская плита и Евразийская плита продолжают сталкиваться в этой области, в результате чего плита вблизи зоны субдукции изгибается, образуя на плите серию трещин и слабых зон. Поскольку плита медленно изгибается, эти трещины подобны каналам, образующимся при сжатии сжатой губки, позволяя магме в верхней мантии подниматься порциями вдоль трещин и образовывать на поверхности большие слоистые вулканы.
Основываясь на этой идее, исследователи предположили, что Этна может принадлежать к типу «четвертого вулкана», который был признан только с 2006 года, — береговой, увеличенной версии вулкана-микроточки. Так называемые микроточечные вулканы — разновидность небольших подводных вулканов, открытых японскими учёными в зоне изгиба глубоководной плиты. Их существование показывает, что в верхней части верхней мантии действительно существуют разбросанные очаги магмы, которые при соответствующих тектонических условиях могут «разжиматься» в вулканы.
Себастьен Пиле, первый автор статьи и профессор Школы наук о Земле и окружающей среде Университета Лозанны, отметил, что механизм формирования Этны поразительно похож на механизм образования этих крошечных подводных вулканов, но масштаб увеличен до совершенно другого уровня. В прошлом микроточечные вулканы, наблюдаемые на морском дне, имели высоту всего несколько сотен метров, но Этна представляет собой типичный крупномасштабный стратовулкан. Он начал активную деятельность около 500 000 лет назад и сейчас находится на высоте более 3000 метров над уровнем моря. Это гигант.
Чтобы проверить эту новую гипотезу, исследовательская группа провела систематический анализ образцов горных пород горы Этна в течение ее примерно 500 000-летней эволюции, отслеживая долгосрочные изменения в химическом составе ее лавы. Результаты показывают, что химический состав магмы Этны относительно стабилен, даже несмотря на то, что окружающая тектоническая среда развивалась на протяжении долгой геологической истории. Это показывает, что область источника, поставляющая магму, существует в верхней мантии уже давно, и изменения интенсивности и объема извержений связаны в основном с движением плит и вызванными им изменениями каналов разломов, а не с резкими изменениями самого глубинного магматического источника.
На основании этого исследователи предположили, что Этна больше похожа на длительную «протекающую» трубу, которая непрерывно выводит магму из низкоскоростного слоя верхней мантии на поверхность, тем самым поддерживая ее аномально частую эруптивную активность. Эта модель «протекающего трубопровода» взаимно подтверждает представление о магматических мешках верхней мантии, отраженных микроточечными вулканами, обеспечивая новую теоретическую основу для понимания происхождения вулканов в различных тектонических средах по всему миру.
Это исследование не только помогает переопределить положение Этны на карте классификации вулканов, но и дает новые идеи для оценки рисков ее будущей активности. Ожидается, что более точно охарактеризовав глубину, масштаб и методы пополнения магматических резервуаров, исследователи INGV в Катании внесут более реалистичные параметры в мониторинг вулканов и оценку стихийных бедствий, тем самым улучшив возможности раннего предупреждения об этом супер-"нормально открытом" вулкане.