Этна нарушает все правила: вулкан питается магмой с глубины 80 километров и относится к редчайшему четвёртому типу

Расположенная на восточном побережье Сицилии, гора Этна — самый активный вулкан Европы. Ежегодно он извергается несколько раз. За ним следят десятки сейсмографов и камер. Его склоны исследованы вдоль и поперёк. Но его происхождение остаётся загадкой. Ни одна из существующих геологических моделей не объясняет, как образовался этот гигант. Новое исследование учёных из Лозаннского университета предполагает, что Этна может быть уникальной в мире — представителем редчайшего, четвёртого типа вулканов, о существовании которого наука знает всего два десятилетия.

Три категории, в которые Этна не вписывается

Вулканы на нашей планете образуются тремя основными способами. Первый — на границе двух тектонических плит, где их расхождение позволяет мантийному материалу подниматься и плавиться, создавая океаническое дно. Второй — в зонах субдукции, где одна плита погружается под другую. Вода, уносимая погружающейся плитой, понижает температуру плавления мантии, порождая часто взрывные вулканы, такие как гора Фудзи в Японии. Третий — внутри тектонических плит, когда аномально горячий мантийный материал поднимается вверх, формируя океанические острова вроде Гавайев или Реюньона. Это явление называется «горячей точкой».

Этна не подходит ни под одну из этих категорий. Она расположена вблизи зоны субдукции, но её химический состав напоминает вулканы горячих точек. Проблема в том, что никакой горячей точки поблизости нет.

Четвёртый тип: «маленькое пятно»

Новое исследование показывает, что, в отличие от обычных вулканов, где магма образуется непосредственно перед извержением, Этна питается небольшими количествами магмы, уже присутствующей в верхней мантии, примерно в восьмидесяти километрах под поверхностью. Эта магма транспортируется к поверхности спорадически, под действием сложных тектонических движений, вызванных столкновением Африканской и Евразийской плит. Магма поднимается через трещины в тектонической плите, возникающие при её изгибе вблизи зоны субдукции — словно жидкость, выжимаемая из губки.

Этот механизм соответствует так называемым вулканам «маленького пятна» — четвёртому, малоизученному типу, впервые описанному японскими геологами в 2006 году. Эти крошечные подводные вулканы служат убедительным доказательством существования карманов магмы в верхней мантии Земли.

Гигант среди малюток

Проблема в масштабе. До сих пор вулканы типа «маленькое пятно» наблюдались только в виде очень маленьких вулканических структур, возвышающихся не более чем на несколько сотен метров над дном океана. Этна — стратовулкан-гигант, чья активность началась около 500 000 лет назад и который сейчас возвышается более чем на три километра над уровнем моря.

Ведущий автор исследования Себастьян Пиле, профессор факультета наук о Земле и окружающей среде Лозаннского университета, не скрывает удивления: «Наше исследование предполагает, что Этна могла сформироваться через механизм, подобный тому, который порождает подводные вулканы "маленького пятна". Это неожиданно, поскольку такие процессы ранее наблюдались только в очень маленьких вулканических структурах».

Постоянство состава

Учёные собрали образцы с горы Этна, чтобы реконструировать химическую эволюцию лав, извергавшихся с момента формирования вулкана, примерно 500 000 лет назад, до наших дней. Основываясь на экспериментальных данных, они смогли показать, что состав магм Этны оставался в значительной степени неизменным с течением времени, даже когда тектонический режим менялся. Эти наблюдения подтверждают идею о том, что магмы, питающие Этну, существовали в верхней мантии заранее, а вариации объёмов извержений в первую очередь контролируются движениями плит.

Вопрос, который остаётся без ответа, заключается не в том, является ли Этна уникальной — все данные говорят, что да. Вопрос в том, сколько ещё вулканов такого типа скрыто под океанами, куда учёные ещё не заглядывали. И если механизм «маленького пятна» способен породить гиганта вроде Этны, то, возможно, представления о том, как формируются вулканы, нуждаются в фундаментальном пересмотре. Пока Этна продолжает извергаться, нарушая все правила, в её недрах, на глубине восьмидесяти километров, продолжают тихо накапливаться те самые карманы магмы, которые когда-нибудь снова поднимутся на поверхность. И, возможно, в следующий раз учёные будут знать, чего ожидать. А возможно, вулкан приготовил ещё один сюрприз.