Pod europejską ziemią tyka gigantyczna bomba. Badacze mówią, czy jest się czego bać
Toskania kojarzy się nam przede wszystkim z pięknym krajobrazem i winem, ale pod nią może kryć się system porównywalny rozmiarem do rezerwuarów pod superwulkanami.
Zespół badaczy opisał w Communications Earth & Environment rozległy system pod środkową Toskanią, powiązany z regionem geotermalnym Larderello-Travale. Chodzi o objętość liczonych w tysiącach kilometrów sześciennych częściowo stopionych skał, porównywalną z rezerwuarami pod znanymi systemami superwulkanicznymi. Ale jest też druga, równie ważna część tej historii.
Toskania wygląda spokojnie, ale głęboko pod nią dzieje się coś niepokojącego
Powierzchnia Toskanii nie wygląda jak klasyczny krajobraz wielkiego, aktywnego systemu magmowego. W regionie nie ma świeżych wielkich kraterów, rozległych młodych pokryw popiołów ani wyraźnych śladów dużych erupcji z holocenu. A jednak wcześniejsze dane geotermalne i geofizyczne już od lat sugerowały, że pod ziemią musi działać potężne źródło ciepła. W rejonie Larderello przepływ ciepła dochodzi lokalnie do około 1000 mW na metr kwadratowy, a temperatury płynów na głębokości około 3 km mogą przekraczać 500 st. C.
Larderello to jeden z najsłynniejszych obszarów geotermalnych świata i miejsce działania historycznie bardzo ważnych elektrowni geotermalnych. Nowe badanie sugeruje, że ten niezwykle gorący i aktywny geotermalnie region jest zasilany przez dużo większy system magmowy w środkowej skorupie ziemskiej, niż wcześniej udało się ilościowo uchwycić.
Jak można zobaczyć magmę, której nie widać?
Badacze nie zobaczyli magmy w sensie bezpośredniego wiercenia czy obrazu z kamery. Użyli metody zwanej tomografią szumu sejsmicznego. To technika, która wykorzystuje naturalne drgania Ziemi wywoływane przez fale oceaniczne, wiatr i aktywność człowieka. Te sygnały są rejestrowane przez gęstą sieć sejsmometrów, a następnie analizowane tak, by odtworzyć trójwymiarową strukturę skorupy ziemskiej. Tam, gdzie fale sejsmiczne biegną wyjątkowo wolno, można podejrzewać obecność gorącego materiału, płynów lub częściowo stopionej skały.
W pracy wykorzystano ponad 60 szerokopasmowych sejsmometrów, w tym 30 dodatkowo rozstawionych między wrześniem 2020 a wrześniem 2021 r. Dzięki temu zespół zrekonstruował model prędkości fal ścinających w górnych 15 km skorupy pod południową Toskanią. To wystarczyło, by uchwycić rozległe strefy wyjątkowo niskich prędkości, które badacze interpretują jako obszary magmy, częściowego stopienia i bogatych w płyny układów magmowych.
Skala naprawdę robi wrażenie
Autorzy pracy piszą o ponad 5 tys. km3. magmy i częściowego stopienia w środkowej skorupie Toskanii, a w interpretacji konkretnego obszaru pod Larderello wskazują około 3 tys. km3 częściowego stopu otoczonego przez około 5 tys. km3 bardzo gorącej mieszaniny kryształów i ciekłej frakcji magmowej. Dodatkowo rejon pod Monte Amiata może zawierać objętości co najmniej dwukrotnie większe od tych pod Larderello.
Objętości te są porównywalne z rezerwuarami środkowej skorupy pod rozpoznanymi systemami superwulkanów, takimi jak Yellowstone, Toba czy Taupo. To jednak porównanie rozmiaru i typu systemu, a nie zapowiedź podobnej erupcji w najbliższym czasie.
Czy to oznacza, że pod Włochami tyka bomba z opóźnionym zapłonem?
Badacze bardzo wyraźnie zaznaczają, że choć tak duży system magmowy mógłby w skali geologicznej brać udział w budowie układu superwulkanicznego, obecnie nie stanowi bezpośredniego zagrożenia. Matteo Lupi z Uniwersytetu Genewskiego powiedział w komunikacie uczelni, że region jest aktywny geotermalnie, ale odkryty system nie stanowi obecnie zagrożenia.
Autorzy pracy sugerują, że toskańskie magmy są gęste, lepkie i bogate w składniki sprzyjające tworzeniu bardzo lepkich, peraluminiowych stopów. Taka magma może mieć duży problem z przebijaniem się ku powierzchni. Zamiast łatwo zasilać erupcje, może gromadzić się w skorupie i tworzyć coś w rodzaju lepkiej bariery, która utrudnia wznoszenie się kolejnych porcji stopu. Pod Toskanią może więc istnieć ogromny system magmowy, który jest gorący i bardzo ważny geologicznie, ale niekoniecznie skłonny do szybkiego wybuchowego rozładowania.
To odkrycie jest ważne nie tylko dla wulkanologii
Uniwersytet Genewski podkreśla, że nowe wyniki mogą pomóc szybciej i taniej lokalizować zbiorniki geotermalne oraz obszary sprzyjające koncentracji litu i pierwiastków ziem rzadkich, które często są powiązane z głębokimi systemami magmowymi. To sprawia, że badanie ma nie tylko znaczenie akademickie, ale też praktyczne dla transformacji energetycznej i przyszłych poszukiwań zasobów.
To zresztą dobrze pasuje do wcześniejszych badań nad Larderello i innymi systemami supergorących płynów geotermalnych. Już od lat wiadomo, że najgorętsze i najbardziej wydajne systemy geotermalne wiążą się z bardzo specyficznymi warunkami głęboko w skorupie. Nowe rozpoznanie skali magmy pod Toskanią wzmacnia obraz tego regionu jako jednego z najciekawszych naturalnych laboratoriów geotermii na świecie.
Największa zagadka pozostaje nadal nierozwiązana
Autorzy otwarcie przyznają, że nadal nie wiadomo, dlaczego tak duża ilość magmy nie doprowadziła do większych erupcji, mimo że system istnieje i zasila bardzo silną aktywność geotermalną. Piszą wręcz, że brak znaczących erupcji zasilanych przez ten duży rezerwuar pozostaje zagadką i jest przedmiotem debat.
Przeczytaj także:
Odkrycie nie zamyka więc sprawy, tylko otwiera nowy rozdział. Z jednej strony dostajemy najpełniejszy jak dotąd obraz wielkiego systemu magmowego pod Toskanią. Z drugiej wciąż nie umiemy do końca wyjaśnić, dlaczego ten system zachowuje się inaczej niż część bardziej klasycznych dużych prowincji magmowych. I właśnie dlatego to badanie może okazać się tak ważne dla zrozumienia, jak Ziemia przechowuje wielkie ilości magmy bez natychmiastowego przejścia do katastrofalnej erupcji.
