Z punktu widzenia geologii, Etna to prawdziwy fenomen. Liczący ponad 500 000 lat stratowulkan, wznoszący się na ponad 3 000 metrów nad poziomem morza, wybucha średnio kilka razy w roku. Mimo tak intensywnej aktywności, naukowcy długo głowili się nad jego genezą. Aby zrozumieć problem, należy przyjrzeć się trzem klasycznym mechanizmom powstawania wulkanów, które dominują w ziemskiej litosferze.
Pierwszy z nich występuje na granicach płyt tektonicznych, gdzie płyty odsuwają się od siebie, pozwalając materiałowi z płaszcza Ziemi na wzniesienie się i stopienie. Drugi mechanizm to strefy subdukcji, w których jedna płyta wsuwa się pod drugą, wprowadzając wodę do płaszcza i obniżając temperaturę topnienia skał – tak powstały m.in. japońska góra Fudżi czy wulkany w Andach. Trzeci typ to tzw. plamy gorąca, czyli punkty w środku płyt tektonicznych, gdzie gorący materiał z głębin płaszcza przebija się na powierzchnię, tworząc np. archipelag Hawajów.
Czytaj także: Etna, największy wulkan w Europie źródłem zjawiskowych pierścieni wirowych. Zobacz nagrania
Etna nie pasuje do żadnego z tych opisów. Chociaż znajduje się w pobliżu strefy subdukcji, jej skład chemiczny magmy przypomina raczej wulkany z “plam gorąca”, mimo że pod Sycylią nie stwierdzono obecności żadnego pióropusza płaszcza. To niedopasowanie sprawiało, że Etna była uznawana za geologiczną anomalię.
Czwarta kategoria: Mechanizm “petit-spot”
Zespół badawczy pod kierownictwem profesora Sébastiena Pileta zaproponował śmiałą hipotezę, opublikowaną w prestiżowym “Journal of Geophysical Research: Solid Earth”. Według naukowców Etna jest zasilana przez mechanizm podobny do tzw. wulkanów typu “petit-spot”. Zjawisko to zostało opisane po raz pierwszy w 2006 roku przez japońskich badaczy w odniesieniu do małych, podwodnych struktur wulkanicznych.
Wulkany typu “petit-spot” powstają w wyniku specyficznych ruchów tektonicznych, które powodują wyginanie się płyt litosfery. Podczas gdy tradycyjne wulkany tworzą magmę tuż przed erupcją w wyniku procesów termicznych lub chemicznych, “petit-spoty” korzystają z magmy, która już wcześniej istniała w górnym płaszczu Ziemi, na głębokości około 80 kilometrów, w obszarze zwanym strefą niskich prędkości. Jest to warstwa, w której skały są częściowo stopione i mają konsystencję plastyczną.
Odkrycie to jest rewolucyjne, ponieważ do tej pory mechanizm “petit-spot” obserwowano jedynie w przypadku maleńkich struktur wulkanicznych o wysokości kilkuset metrów. Etna byłaby pierwszym znanym przypadkiem gigantycznego wulkanu lądowego, który funkcjonuje w ten sposób.
Magma wyciskana jak z gąbki
Jak to możliwe, że magma z głębokości 80 kilometrów przedostaje się na powierzchnię w tak ogromnych ilościach? Kluczem jest unikalne położenie Sycylii na styku płyt afrykańskiej i eurazjatyckiej. Naukowcy wyjaśniają, że skomplikowane ruchy tektoniczne i kolizje tych płyt powodują potężne naprężenia w litosferze. Płyta tektoniczna, wyginając się w pobliżu strefy subdukcji, zaczyna pękać.
Te głębokie uskoki działają jak system rur, przez które magma – istniejąca tam od dawna – jest wypychana ku powierzchni. Można to porównać do wyciskania wody z nasiąkniętej gąbki: pod wpływem nacisku i zginania, płyn z wnętrza struktury znajduje ujście przez nowo powstałe szczeliny. Dlatego autorzy badania określają Etnę mianem “wyciekającej rury”, która transportuje pierwotną magmę prosto z astenosfery.
Analiza pół miliona lat historii
Aby potwierdzić tę teorię, badacze przeanalizowali próbki lawy zebrane z różnych warstw wulkanu, rekonstruując ewolucję chemiczną Etny od momentu jej powstania 500 000 lat temu aż po dzisiejsze erupcje. Wyniki były zdumiewające: skład chemiczny magmy pozostał niemal niezmienny przez pół miliona lat, mimo że reżim tektoniczny w regionie ulegał ewolucji.
Czytaj także: Kolejna erupcja Etny w ciągu zaledwie 4 miesięcy. Naukowcy nie mają wątpliwości co do nieprzewidywalności wulkanu
Taka stabilność chemiczna jest silnym dowodem na to, że wulkan nie wytwarza magmy “na bieżąco” w wyniku lokalnych procesów, lecz czerpie ją z ogromnego, prehistorycznego rezerwuaru znajdującego się głęboko pod ziemią. Zmienność natężenia erupcji, którą obserwujemy na przestrzeni wieków, nie wynika więc ze zmian w składzie płaszcza, ale z dynamiki ruchów płyt tektonicznych, które “otwierają” lub “przymykają” wspomniane szczeliny.
Dlaczego to odkrycie jest ważne?
Zrozumienie, że Etna działa w systemie “petit-spot”, ma fundamentalne znaczenie nie tylko dla czystej nauki, ale i dla bezpieczeństwa publicznego. Nowy model pozwala ekspertom z INGV w Katanii lepiej oceniać zagrożenie wulkaniczne. Wiedząc, że wulkan jest bezpośrednio połączony z głębokim rezerwuarem magmy poprzez system uskoków tektonicznych, naukowcy mogą precyzyjniej prognozować, jak zmiany w aktywności sejsmicznej regionu wpłyną na przyszłe erupcje.
Ponadto badanie to otwiera nowe perspektywy w poszukiwaniu podobnych systemów w innych częściach świata. Sugeruje ono, że wulkany, które dotychczas uznawano za “nietypowe” lub trudne do sklasyfikowania, mogą w rzeczywistości działać według tego samego, głębinowego mechanizmu. Etna, będąca od wieków symbolem potęgi natury, po raz kolejny udowodniła, że Ziemia wciąż kryje przed nami tajemnice, które wymagają przedefiniowania naszej wiedzy o funkcjonowaniu błękitnej planety.
