Sicilijoje esanti Etna – aukščiausias ir aktyviausias Europos ugnikalnis – jau dešimtmečius glumina geologus. Nors tai vienas geriausiai pasaulyje stebimų vulkaninių objektų, jo kilmės ir veikimo mechanizmo nepavyko iki galo paaiškinti tradiciniais vadovėliniais modeliais. Naujausi „Lozanos universiteto“ mokslininkų tyrimai, atlikti kartu su Italijos Nacionaliniu geofizikos ir vulkanologijos institutu „INGV“, pateikia netikėtą paaiškinimą: Etna gali priklausyti itin retai, palyginti neseniai aprašytai ketvirtai ugnikalnių kategorijai.
Geologijos požiūriu Etna – tikras fenomenas. Tai daugiau nei 500 tūkst. metų amžiaus stratovulkanas, iškilęs daugiau kaip 3 tūkst. metrų virš jūros lygio ir vidutiniškai išsiveržiantis kelis kartus per metus. Nepaisant tokio intensyvaus aktyvumo, mokslininkai ilgai nesutarė, kaip jis susiformavo. Norint suprasti problemą, verta prisiminti tris klasikinius ugnikalnių formavimosi mechanizmus, būdingus Žemės litosferai.
Pirmasis mechanizmas veikia tektoninių plokščių ribose, kur plokštės tolsta viena nuo kitos, o mantijos medžiaga kyla aukštyn ir lydosi. Antrasis – subdukcijos zonose, kai viena plokštė slysta po kita: vanduo patenka į mantiją, mažina uolienų lydymosi temperatūrą, ir taip formuojasi ugnikalniai, panašūs į Fudzijamą ar Andų vulkanus. Trečiasis tipas – vadinamosios karštosios dėmės, kai karšta mantijos medžiaga kyla per plokštės vidurį ir sukuria tokias vulkanines grandines kaip Havajai.
Etna netelpa nė į vieną iš šių kategorijų. Nors ji yra netoli subdukcijos zonos, jos magmos cheminė sudėtis labiau primena karštųjų dėmių ugnikalnius. Tačiau po Sicilija nenustatyta jokio mantijos plūmo, kuris paaiškintų tokį procesą. Dėl šio neatitikimo Etna ilgą laiką buvo laikoma geologine anomalija.
Ketvirta kategorija: „petit-spot“ mechanizmas
Tyrėjų komanda, vadovaujama profesoriaus Sébastieno Pileto, pasiūlė drąsią hipotezę, paskelbtą mokslo žurnale „Journal of Geophysical Research: Solid Earth“. Pasak mokslininkų, Etną gali maitinti mechanizmas, panašus į vadinamuosius „petit-spot“ tipo ugnikalnius. Šis reiškinys pirmą kartą aprašytas 2006 metais, kai Japonijos mokslininkai tyrė mažas povandenines vulkanines struktūras.
„Petit-spot“ tipo ugnikalniai susiformuoja dėl specifinių tektoninių judesių, kurie išlenkia litosferos plokštes. Skirtingai nei įprasti ugnikalniai, kuriuose magma prieš išsiveržimą susidaro dėl vietinių terminių ar cheminių procesų, „petit-spot“ atveju naudojama magma, jau egzistuojanti viršutinėje mantijoje, maždaug 80 kilometrų gylyje, vadinamojoje mažo greičio zonoje. Tai sluoksnis, kuriame uolienos būna dalinai išsilydžiusios ir plastiškos.
Ši idėja laikoma revoliucine, nes iki šiol „petit-spot“ mechanizmas buvo siejamas tik su mažomis, kelių šimtų metrų aukščio vulkaninėmis struktūromis. Jei hipotezė pasitvirtintų, Etna būtų pirmasis žinomas milžiniškas sausumos ugnikalnis, veikiantis tokiu principu.
Magma išspaudžiama tarsi iš kempinės
Kaip magma iš maždaug 80 kilometrų gylio gali pasiekti paviršių tokiais kiekiais? Raktas – unikali Sicilijos padėtis Afrikos ir Eurazijos plokščių sandūroje. Mokslininkų teigimu, sudėtingi šių plokščių judesiai ir susidūrimai sukelia didžiules įtampas litosferoje. Kai plokštė išlinksta šalia subdukcijos zonos, ji ima skilinėti.
Gilieji lūžiai veikia tarsi vamzdynų sistema, kuria seniai ten esanti magma stumiama į viršų. Šį procesą tyrėjai lygina su vandens spaudimu iš permirkusios kempinės: spaudžiant ir lenkiant struktūrą, skystis randa kelią per naujai atsiradusius plyšius. Dėl to Etna apibūdinama kaip „pratekanti trasa“, tiesiogiai transportuojanti pirminę magmą iš astenosferos.
Pusės milijono metų istorijos analizė
Siekdami patikrinti teoriją, mokslininkai išanalizavo lavos mėginius iš įvairių ugnikalnio sluoksnių ir atkūrė Etnos cheminę evoliuciją nuo jos susiformavimo prieš 500 tūkst. metų iki šių dienų išsiveržimų. Rezultatai nustebino: magmos cheminė sudėtis per pusę milijono metų išliko beveik nepakitusi, nors tektoninis režimas regione keitėsi.
Toks stabilumas rodo, kad ugnikalnis magmos „nepasigamina“ vietoje nuolat vykstančių procesų metu, o ima ją iš didžiulio, senovinio rezervuaro, slypinčio giliai po žeme. Tuomet išsiveržimų intensyvumo svyravimai per amžius labiau priklauso ne nuo mantijos sudėties pokyčių, o nuo plokščių judėjimo dinamikos, kuri tai „atveria“, tai „priveria“ plyšius, kuriais kyla magma.
Kodėl šis atradimas svarbus?
Supratimas, kad Etna gali veikti pagal „petit-spot“ sistemą, reikšmingas ne tik fundamentiniam mokslui, bet ir visuomenės saugumui. Naujas modelis gali padėti „INGV“ specialistams Katanijoje tiksliau vertinti vulkaninę riziką. Žinant, kad ugnikalnis tiesiogiai susietas su giliu magmos rezervuaru per tektoninių lūžių tinklą, galima tiksliau prognozuoti, kaip regiono seisminio aktyvumo pokyčiai paveiks būsimus išsiveržimus.
Be to, tyrimas atveria naujas galimybes ieškoti panašių sistemų kitose pasaulio vietose. Tai leidžia manyti, kad ugnikalniai, iki šiol laikyti „netipiniais“ ar sunkiai klasifikuojamais, iš tiesų gali veikti pagal tą patį giliųjų procesų mechanizmą. Etna, nuo seno laikoma gamtos galios simboliu, dar kartą primena: Žemė vis dar slepia paslapčių, verčiančių perrašyti tai, ką manėme žinantys apie mūsų planetos veikimą.
Leave a Reply