Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie JGR Solid Earth pokazuje, że Etna – jeden z najbardziej aktywnych wulkanów na świecie – nie pasuje do żadnej istniejącej kategorii geologicznej. Naukowcy uważają, że reprezentuje on „nowy typ wulkanizmu”, który podważa nasze tradycyjne rozumienie powstawania i rozwoju wulkanów.
Rzucenie wyzwanie trzem tradycyjnym modelom
Przez dziesięciolecia wulkanologia dzieliła erupcje na trzy główne typy w oparciu o aktywność tektoniczną:
- Grzbiety śródoceaniczne: powstają w miejscach, gdzie płyty oceaniczne oddalają się od siebie, umożliwiając magmie utworzenie nowej skorupy.
- Wulkanizm wewnątrzpłytowy (gorące punkty): utworzony przez strefy skoncentrowanego ciepła w płaszczu, takie jak Wyspy Hawajskie czy kaldera Yellowstone.
- Wulkany strefy subdukcji: powstają, gdy płyta oceaniczna przesuwa się pod płytę kontynentalną; często ich aktywność jest napędzana przez topienie wody pod spodem skał (na przykład góra Fuji).
Położona na Sycylii Etna nie pasuje do żadnego z tych opisów. Chociaż znajduje się w pobliżu styku płyt afrykańskiej i euroazjatyckiej, znajduje się bezpośrednio na granicy, a nie głęboko w płycie. Co więcej, chociaż skład chemiczny tamtejszej lawy przypomina gorące punkty, nie znaleziono pod nią żadnych dowodów na istnienie gorącego punktu w płaszczu.
Dziwna ewolucja składu
Tajemnica Etny kryje się nie tylko w jej położeniu, ale także w zmianie składu chemicznego z roku na rok. Naukowcy zauważyli znaczącą zmianę w diecie wulkanu:
- Wczesny etap: wulkan wyrzucił stosunkowo niewielkie ilości lawy bogatej w krzemionkę. Zazwyczaj magma bogata w krzemionkę pochodzi z ogromnych stopionych zbiorników i powoduje potężne erupcje.
- Późny etap: wulkan zaczął wybuchać dużymi ilościami alkalicznej lawy (bogatej w potas i sód). Zazwyczaj lawa alkaliczna powstaje z mniej stopionych skał i prowadzi do znacznie mniejszych erupcji.
To właśnie odwrócenie „oczekiwanej” zależności pomiędzy składem chemicznym lawy a objętością erupcji skłoniło badaczy do głębszego przyjrzenia się „systemowi szkieletowemu” wulkanu.
Mechanizm „składania”: jak działa Etna
Badając geochemię różnych warstw lawy Sebastian Pilet i jego zespół odkryli, że magma Etny pochodzi ze „strefy niskiej prędkości” – szczególnie stopionej warstwy na szczycie płaszcza. Chociaż takie strefy są powszechne, w większości części świata magma rzadko dociera do powierzchni.
Etna charakteryzuje się chaosem tektonicznym tuż za progiem.
Subdukcyjna płyta afrykańska nie wsuwa się płynnie pod płytę euroazjatycką; częściowo się zacina. Tarcie powoduje, że skały kruszą się i ulegają deformacji. Te fałdy tektoniczne działają jak przewody, tworząc ścieżki umożliwiające magmie ominięcie tradycyjnych dróg i wypłynięcie na powierzchnię.
Naukowcy sugerują dwuetapową historię tego procesu:
1. Najpierw magma musiała przedostać się przez grubość płyty afrykańskiej, po drodze reagując z bogatą w krzemionkę skorupą kontynentalną.
2. Z biegiem czasu struktura geologiczna uległa zmianie, tworząc bardziej bezpośredni „rurociąg” prowadzący z płaszcza na powierzchnię, umożliwiając swobodniejszy przepływ mniej „zanieczyszczonej” lawy alkalicznej.
Dlaczego jest to ważne dla globalnej geologii?
Odkrycie unikalnego mechanizmu Etny to nie tylko lokalna ciekawostka. Ujawnia znaczącą lukę w obecnych modelach geologicznych: rolę litosfery (skorupy i górnego płaszcza Ziemi) w powstawaniu aktywności wulkanicznej.
Jak wskazuje petrolog Sarah Lambart, często pomija się interakcję magmy z otaczającymi ją warstwami skał. Jeśli mechanizm „składania” charakterystyczny dla Etny jest bardziej powszechny niż wcześniej sądzono, może to oznaczać, że wiele innych wulkanów na świecie zachowuje się w sposób, którego jeszcze nie do końca rozumiemy.
Etna może być wyjątkowym wyjątkiem, ale jej niezwykłe zachowanie wskazuje, że interakcje między magmą a skorupą ziemską odgrywają znacznie ważniejszą rolę w globalnym wulkanizmie, niż uznaje współczesna nauka.
Wniosek
Wyjątkowe położenie Etny i zmieniający się skład chemiczny sugerują, że jest ona produktem złożonych fałd tektonicznych, a nie standardowego ruchu płyt. Odkrycie otwiera nowy rozdział w geologii, wskazując, że skorupa ziemska może odgrywać znacznie bardziej aktywną rolę w wywoływaniu erupcji wulkanów, niż wcześniej sądzono.
