Нове дослідження, опубліковане в журналі JGR Solid Earth, показує, що Етна – один з найактивніших вулканів у світі – не вписується в жодну з існуючих геологічних категорій. Вчені вважають, що він являє собою новий тип вулканізму, який кидає виклик нашим традиційним уявленням про те, як формуються і розвиваються вулкани.
Виклик трьом традиційним моделям
Протягом десятиліть вулканологія класифікувала виверження за трьома основними типами, заснованими на тектонічній активності:
- Середінно-океанічні хребти: формуються там, де океанічні плити розходяться, дозволяючи магмі створювати нову кору.
- Внутрішньоплитний вулканізм (гарячі точки): створюється зонами концентрованого тепла в мантії, такими як Гавайські острови або Йеллоустонський кальдер.
- Вулкани зон субдукції: формуються, коли океанічна плита йде під континентальну; найчастіше їхня діяльність підживлюється водою, що плавить породи, що підстилають (наприклад, гора Фудзі).
Етна, розташована на Сицилії, відповідає жодному з цих описів. Хоча вона знаходиться поблизу стику Африканської та Євразійської плит, вона розташована безпосередньо на кордоні, а не в глибині плити. Більше того, хоча за хімічним складом її лава нагадує лаву «гарячих точок», жодних свідоцтв наявності під нею мантійної гарячої точки не виявлено.
Дивна еволюція складу
Загадка Етни полягає у її розташуванні, а й у зміні хімічного складу рік у рік. Дослідники відзначили значне зрушення у «дієті» вулкана:
- Ранній етап: вулкан вивергав відносно невеликі обсяги лави, багатої кремнеземом. Зазвичай багата кремнеземом магма надходить із величезних резервуарів розплаву і призводить до сильних вивержень.
Пізній етап: вулкан перейшов до виверження великих обсягів лужної лави (багатої калієм і натрієм). Як правило, лужна лава утворюється з менш розплавлених порід і призводить до менш масштабних вивержень.
Саме ця інверсія «очікуваного» зв’язку між хімією лави та обсягом виверження змусила дослідників глибше вивчити «магістральну систему» вулкана.
Механізм «складки»: як працює Етна
Вивчаючи геохімію різних верств лави, Себастьян Піле та його команда виявили, що магма Етни бере початок у «зоні низьких швидкостей» — особливо розплавленому шарі на вершині мантії. Хоча такі зони зустрічаються часто, у більшості частин світу магма рідко сягає поверхні.
** Етну відрізняє тектонічний хаос прямо біля її порога. **
Африканська плита, що субдукує, не ковзає плавно під Євразійську плиту; вона частково застряє. Це тертя змушує гірські породи змінюватись і деформуватися. Ці тектонічні складки діють як канали, створюючи шляхи, які дозволяють магмі обходити традиційні маршрути і підніматися на поверхню.
Дослідники припускають двоетапну історію цього процесу:
1. Спочатку магмі доводилося пробиватися крізь товщу Африканської плити, шляхом вступаючи в реакцію з багатою кремнеземом континентальної корою.
2. Згодом геологічна структура змістилася, створивши пряміший «трубопровід» від мантії до поверхні, що дозволило менш «забрудненій» лужній лаві текти вільніше.
Чому це важливо для світової геології
Відкриття унікального механізму Етни – це не просто локальний курйоз. Воно оголює значну прогалину у сучасних геологічних моделях: роль літосфери (земної кори та верхньої мантії) у формуванні вулканічної активності.
Як зазначає петролог Сара Ламбарт, те, як магма взаємодіє з навколишніми шарами гірських порід, часто не береться до уваги. Якщо механізм «складки», характерний для Етни, зустрічається частіше, ніж вважалося раніше, це може означати, що багато інших вулканів у всьому світі поводяться так, як ми ще не до кінця розуміємо.
Етна може бути унікальним винятком, та її незвичайне поведінка свідчить про те, що взаємодія між магмою і земної корою грає у глобальному вулканізмі набагато важливішу роль, ніж визнає сучасна наука.
Висновок
Унікальне положення та мінливий хімічний склад Етни дозволяють припустити, що вона є продуктом складних тектонічних складок, а не стандартного руху плит. Це відкриття відкриває новий розділ у геології, вказуючи на те, що земна кора може грати набагато активнішу роль у провокуванні вулканічних вивержень, ніж вважалося раніше.
