Етна вже понад пів мільйона років залишається однією з найбільших загадок для геологів. Її активність не вкладається у звичні схеми, за якими науковці пояснюють походження більшості вулканів.
Нове дослідження вказує, що цей сицилійський вулкан може живитися глибокими магматичними осередками у мантії. Саме це дозволяє розглядати Етну не як типовий тектонічний чи “гарячий” вулкан, а як рідкісний об’єкт типу “петіт-спот”.
Етна розташована на Сицилії та вважається найактивнішим вулканом Європи. Попри десятиліття спостережень, її походження досі не мало повного пояснення. Дослідники з Лозаннського університету запропонували нову гіпотезу, згідно з якою Етна може бути унікальною серед відомих вулканів Землі.
Вулкану понад 500 000 років, а його висота перевищує 3000 метрів над рівнем моря. Він здіймається вздовж східного узбережжя Сицилії та вивергається кілька разів на рік. Саме тому Етна є не лише найактивнішим, а й одним із найбільш досліджених вулканів світу, хоча механізм її формування досі залишався зрозумілим лише частково.
Нову версію походження Етни викладено у дослідженні, опублікованому в Journal of Geophysical Research–Solid Earth. Над роботою працювали фахівці Лозаннського університету разом з Анною Розою Корсаро з Національного інституту геофізики та вулканології в Катанії.
Автори зазначають, що їхні висновки допомагають краще зрозуміти причини частих вивержень Етни. Крім того, така модель може стати корисною для італійських спеціалістів INGV, які оцінюють вулканічні ризики.
Вулкани формуються за трьома основними сценаріями
Зазвичай вулкани виникають тоді, коли породи в мантії Землі плавляться, перетворюються на магму, а потім піднімаються до поверхні й застигають. У класичній геології виділяють три головні механізми такого процесу.
Перший сценарій пов’язаний із межами тектонічних плит. Коли плити розходяться, матеріал мантії піднімається, плавиться і формує нове океанічне дно.
Другий механізм працює у зонах субдукції, де одна тектонічна плита занурюється під іншу. Вода, яка потрапляє вниз разом із плитою, знижує температуру плавлення мантії, що може спричиняти появу вибухових вулканів, зокрема таких, як гора Фудзі в Японії.
Третій тип формування відбувається всередині тектонічних плит. Там аномально гарячий матеріал мантії піднімається у зоні так званої гарячої точки, створюючи ланцюги вулканічних островів на кшталт Гаваїв або Реюньйону.
Етна не відповідає стандартним моделям
Етна не вписується в жоден із цих трьох варіантів. Вулкан розташований поблизу зони субдукції, але за хімічними ознаками нагадує вулкани гарячих точок, хоча поруч такої точки немає. Нове дослідження припускає, що магма Етни не формується безпосередньо перед виверженнями, а надходить із невеликих запасів, які вже існують у верхній мантії на глибині приблизно 80 кілометрів.
Ця магма просувається догори не рівномірно, а ривками. На процес впливають складні тектонічні сили, пов’язані зі зіткненням Африканської та Євразійської плит. Коли плита згинається біля зони субдукції, у ній виникають тріщини, через які магма підіймається так, ніби рідина вичавлюється з губки.
Дослідники вважають, що Етна може належати до маловідомої четвертої категорії – вулканів “петіт-спот”. Їх уперше описали японські вчені у 2006 році. Такі невеликі підводні вулкани підтверджують ідею про існування магматичних кишень у верхній частині мантії та показують, що за певних умов вони здатні створювати вулканічні структури.
Наше дослідження припускає, що Етна могла сформуватися за механізмом, аналогічним тому, який породжує підводні вулкани “петіт-спот”, – пояснює Себастьєн Піле, професор факультету наук про Землю та навколишнє середовище Лозаннського університету і провідний автор дослідження.
Це несподівано, оскільки такі процеси раніше спостерігалися лише у дуже невеликих вулканічних структурах, що зазвичай підносяться не більше ніж на кілька сотень метрів. Етна ж, навпаки, є величезним стратовулканом, активність якого почалася близько 500 000 років тому і який зараз підноситься на понад 3000 метрів над рівнем моря.
Дослідження змінює погляд на вулканічні процеси
Отримані результати дають науковцям новий інструмент для пояснення того, як вулкани можуть виникати у різних тектонічних умовах. Етна в цьому контексті стає прикладом вулкана, який не можна повністю описати старими схемами.
Щоб дійти такого висновку, дослідники вивчили зразки гірських порід Етни. Вони простежили, як змінювався хімічний склад лави приблизно за 500 000 років, і встановили, що склад магми залишався переважно стабільним, навіть коли тектонічні умови змінювалися.
Усі ці спостереження свідчать, що магма, яка живить Етну, давно перебувала у верхній мантії. А зміни в інтенсивності та обсягах вивержень, імовірно, пов’язані насамперед із рухами плит. Це підсилює версію про те, що активність вулкана пояснюється механізмом “петіт-спот”.
