De Etna op Sicilië, Italië, is de meest actieve vulkaan van Europa, maar het is voor de wetenschappelijke gemeenschap lastig uit te leggen hoe deze is ontstaan, omdat traditionele geologische modellen niet volledig op deze vulkaan kunnen worden toegepast. Het laatste onderzoek van de Universiteit van Lausanne stelt een nieuwe hypothese voor, met het argument dat de Etna misschien niet tot de bekende plaatgrensvulkanen, subductiezone-vulkanen of hotspot-vulkanen behoort, maar vergelijkbaar is met een speciaal type zeldzame "petit-spot"-vulkaan.

De Etna ligt aan de oostkust van Sicilië. Het heeft een geschiedenis van activiteit van meer dan 500.000 jaar. De vulkaan heeft een hoogte van meer dan 3.000 meter en barst meerdere keren per jaar uit. Het is een van de meest intensief waargenomen vulkanen ter wereld. Desondanks wordt de oorsprong ervan nog steeds slechts gedeeltelijk begrepen: geen van de drie belangrijkste ontstekingsmechanismen, namelijk plaatsplitsing, subductie en intraplate hotspots, kan de magmabron en chemische kenmerken ervan volledig verklaren.

Een onderzoeksteam van de Universiteit van Lausanne publiceerde, in samenwerking met Anna Rosa Corsaro van de Catania-afdeling van het Italiaanse Nationale Instituut voor Geofysica en Volcanologie (INGV), een artikel in de Journal of Geophysical Research: Solid Earth, waarin werd voorgesteld dat het magma van de Etna niet werd gegenereerd door het op grote schaal smelten van de mantel vóór de uitbarsting, maar gedurende een lange periode voortdurend werd aangevuld door een kleine reeds bestaande magma-inventaris in de bovenmantel. tijd. Dit magma hoopt zich op aan de bovenkant van de bovenmantel, ongeveer 80 kilometer van het oppervlak, en stijgt vervolgens met tussenpozen op als gevolg van tektonische spanning.

Over het algemeen kan de vorming van vulkanen grofweg in drie categorieën worden ingedeeld: ten eerste zorgt de scheiding van de platen ervoor dat de stijgende mantel op de grenzen van plaatbreuken, zoals mid-oceanische ruggen, decomprimeert en smelt, waardoor nieuwe oceanische korst ontstaat; ten tweede dragen de naar beneden zinkende oceanische korstplaten in subductiezones het smeltpunt van de bovenliggende mantel. Het water in de gordel verlaagt het smeltpunt van de bovenliggende mantel, waardoor smelten wordt veroorzaakt en explosieve vulkanen ontstaan ​​zoals de berg Fuji in Japan; ten derde vormen binnen de plaat abnormaal hete mantelpluimen hotspots, waardoor vulkanische eilandketens zoals Hawaï en Réunion ontstaan.

Etna "lijkt echter niet op een standaardantwoord." Hoewel het dicht bij de subductiezone ligt, ligt de chemische samenstelling van het gesteente dichter bij hotspotvulkanen; maar daaronder is er geen duidelijk bewijs van mantelhotspots zoals Hawaï. De nieuwe studie wijst erop dat het ongebruikelijke aan de Etna is dat het magma dat het consumeert niet bij elke uitbarsting "vers wordt gesmolten", maar wordt geëxtrudeerd uit een bestaande smeltzak met een klein volume in de bovenmantel.

Het onderzoeksteam is van mening dat de ongebruikelijke tektonische achtergrond een van de sleutelfactoren is: de Afrikaanse plaat en de Euraziatische plaat blijven in dit gebied botsen, waardoor de plaat nabij de subductiezone buigt en een reeks scheuren en zwakke zones op de plaat vormt. Terwijl de plaat langzaam buigt, lijken deze scheuren op kanalen die ontstaan ​​wanneer een samengedrukte spons wordt samengedrukt, waardoor magma in de bovenmantel in batches langs de scheuren kan opstijgen en grote gelaagde vulkanen op het oppervlak kunnen ontstaan.

Op basis van dit idee stelden de onderzoekers voor dat de Etna mogelijk tot een soort "vierde vulkaan" behoort die pas sinds 2006 wordt erkend: een vergrote versie van de micropuntvulkaan aan land. De zogenaamde micropuntvulkanen zijn een soort kleine onderzeese vulkaan die door Japanse wetenschappers is ontdekt in de bochtzone van de diepzeeplaat. Hun bestaan ​​laat zien dat er inderdaad verspreide magmazakken aan de bovenkant van de bovenste mantel zijn, die onder geschikte tektonische omstandigheden kunnen worden "gedecomprimeerd" tot vulkanen.

Sebastien Pilet, de eerste auteur van het artikel en professor aan de School of Earth Sciences and Environment van de Universiteit van Lausanne, wees erop dat het vormingsmechanisme van de Etna opvallend veel lijkt op dat van deze kleine onderzeese vulkanen, maar dat de schaal wordt vergroot tot een heel ander niveau. In het verleden waren micropuntvulkanen die op de zeebodem werden waargenomen slechts een paar honderd meter hoog, maar de Etna is een typische grootschalige stratovulkaan. Het begon ongeveer 500.000 jaar geleden actief te worden en bevindt zich nu meer dan 3.000 meter boven zeeniveau. Het is een reus.

Om deze nieuwe hypothese te testen voerde het onderzoeksteam een ​​systematische analyse uit van gesteentemonsters van de Etna gedurende zijn ongeveer 500.000 jaar durende evolutie, waarbij veranderingen op lange termijn in de chemische samenstelling van de lava werden gevolgd. De resultaten laten zien dat de chemische vingerafdruk van Etna-magma relatief stabiel is, ook al is de omringende tektonische omgeving in de loop van de lange geologische geschiedenis geëvolueerd. Dit toont aan dat het brongebied dat magma levert al lange tijd in de bovenmantel bestaat, en veranderingen in de uitbarstingsintensiteit en -volume houden voornamelijk verband met plaatbewegingen en veranderingen in breukkanalen die daardoor worden veroorzaakt, in plaats van drastische veranderingen in de diepe magmabron zelf.

Op basis hiervan stelden de onderzoekers voor dat de Etna meer op een langdurige "lekkende" pijp lijkt, die het magma in de laag met lage snelheid van de bovenste mantel voortdurend naar de oppervlakte leidt, waardoor de abnormaal frequente eruptieve activiteiten behouden blijven. Dit 'lekkende pijpleiding'-model bevestigt wederzijds het beeld van de magmazakjes in de bovenste mantel die worden weerkaatst door micropuntvulkanen, en biedt een nieuw theoretisch raamwerk voor het begrijpen van de oorsprong van vulkanen in verschillende tektonische omgevingen over de hele wereld.

Dit onderzoek helpt niet alleen om de positie van de Etna op de vulkaanclassificatiekaart te herdefiniëren, maar levert ook nieuwe ideeën op voor het beoordelen van de risico's van zijn toekomstige activiteit. Door de diepte, schaal en aanvullingsmethoden van magmareservoirs nauwkeuriger te karakteriseren, wordt van INGV-onderzoekers in Catania verwacht dat ze realistischere parameters introduceren in vulkaanmonitoring en rampenbeoordeling, waardoor de mogelijkheden voor vroegtijdige waarschuwing voor deze super "normaal open" vulkaan worden verbeterd.