Под Тосканой обнаружены супермагматические резервуары

Фото из открытых источников

Как можно обнаружить магму, погребенную на глубине 5, 10 или даже 15 км под землей, без каких-либо поверхностных индикаторов? Ответ кроется в томографии фонового шума — методе, который с высокой точностью анализирует естественные колебания грунта. Команда из Женевского университета, Института геонаук и земных ресурсов (CNR-IGG) и Национального института геофизики и вулканологии (INGV) обнаружила обширный резервуар, содержащий приблизительно 6000 км³ магмы под Тосканой. 

Помимо научного значения, этот прорыв открывает путь к более быстрым и экономически эффективным методам разведки для обнаружения таких ресурсов, как геотермальные резервуары, литий и редкоземельные элементы, образование которых тесно связано с глубинными магматическими системами. Исследование было опубликовано в журнале.

Йеллоустонский национальный парк в США, озеро Тоба в Индонезии или озеро Таупо в Новой Зеландии: эти знаковые вулканические места хранят огромные запасы магмы, достигающие нескольких тысяч квадратных километров под поверхностью. Их наличие было подтверждено поверхностными свидетельствами, такими как извержения, кратеры, деформация земной поверхности и выбросы газов. Однако при отсутствии таких признаков большие объемы магмы могут оставаться скрытыми и незамеченными глубоко в земной коре.

Эти результаты важны как для фундаментальных исследований, так и для практического применения, например, для поиска геотермальных резервуаров или месторождений, богатых литием и редкоземельными элементами.

Именно так произошло в Тоскане, где группа исследователей из Женевского университета при участии ученых из Института геонаук и земных ресурсов (IGG-CNR) и Национального института геофизики и вулканологии (INGV) обнаружила резервуары, содержащие приблизительно 6000 км³ вулканических флюидов на глубине 8-15 км в континентальной коре.

Хотя теоретически это магматическое тело могло бы способствовать формированию супервулкана в геологических масштабах времени, в настоящее время оно не представляет угрозы. «Мы знали, что этот регион, простирающийся с севера на юг по Тоскане, является геотермально активным, но мы не предполагали, что он содержит такой большой объем магмы, сравнимый с объемом супервулканических систем, таких как Йеллоустон», — объясняет руководитель исследования Маттео Лупи из Женевского университета.

Расплавленная порода была обнаружена с помощью томографии фонового шума — метода визуализации недр, широко используемого в сейсмологии. Он позволяет «просматривать» земную кору, используя естественные колебания окружающей среды, генерируемые океанскими волнами, ветром или деятельностью человека. По мере распространения этих сигналов через землю, они регистрируются высокоразрешающими сейсмическими датчиками, размещенными на поверхности — в этом исследовании было использовано около 60 приборов. Когда сейсмические волны распространяются с необычно низкими скоростями, это может указывать на наличие расплавленного материала, такого как магма.

Комплексный анализ записей позволил восстановить трехмерное изображение внутренней структуры исследуемой области. «Эти результаты важны как для фундаментальных исследований, так и для практического применения, например, для обнаружения геотермальных резервуаров или месторождений, богатых литием и редкоземельными элементами, которые используются, например, в батареях электромобилей. Помимо большого научного интереса, эти исследования показывают, что томография, благодаря быстрому и недорогому исследованию недр, может стать полезным инструментом для энергетического перехода», — заключает Маттео Лупи.