Pod Toskánskom objavili obrovský zásobník magmy, ktorý môže vysvetliť miestnu geotermálnu energiu

Pod pokojnou krajinou stredného Toskánska sa skrýva niečo, čo vedcov prekvapilo svojím rozsahom: rozsiahly zásobník magmy, ktorý môže byť zdrojom mimoriadneho tepla v oblasti Larderello. Nový výskum naznačuje, že pod regiónom, kde stojí aj prvá geotermálna elektráreň na svete, sa nachádza teleso čiastočne roztavenej horniny s objemom tisícov kubických kilometrov.

Scientists Find Thousands of Cubic Kilometers of Magma Hiding Beneath Tuscany.

Zdroj: https://eos.org/articles/scientists-find-thousands-of-cubic-kilometers-of-magma-hiding-beneath-tuscany

Larderello je už dlho známe tým, že z podzemia tu vystupuje veľa tepla. Krajina si kedysi vyslúžila prezývku „Diablovo údolie“ pre parné výduchy roztrúsené po zvlnenom teréne. Doteraz však nebolo jasné, odkiaľ presne toto teplo pochádza, najmä preto, že oblasť nepôsobí ako typické vulkanické územie. Nová štúdia publikovaná v časopise Communications Earth and Environment teraz ukazuje na masívny magmatický rezervoár ukrytý približne 10 kilometrov pod povrchom.

Výskum viedol geofyzik Matteo Lupi z University of Geneva so spolupracovníkmi. Tím použil relatívne novú metódu nazývanú ambient noise tomography, ktorá využíva sieť seizmometrov a prirodzený „šum“ Zeme. Z údajov o povrchových vlnách vedci vytvorili obraz rýchlosti šírenia seizmických signálov pod Larderellom. V jednej z vrstiev sa objavila výrazná anomália: miesto, kde sa vlny pohybujú citeľne pomalšie než v okolí. Takéto spomalenie zodpovedá hornine, ktorá je zahriata alebo obsahuje čiastočné tavenie.

Podľa autorov má tento zásobník približne 20 kilometrov v priemere a jeho objem sa odhaduje na asi 5 000 kubických kilometrov. Vnútorná časť má byť z veľkej časti roztavená, zatiaľ čo okolie tvorí skôr „kryštalická kaša“ – zmes chladnejšej a pevnejšej horniny. Lupi zároveň upozornil, že v ľudských časových mierkach to neznamená bezprostredné nebezpečenstvo erupcie. Zároveň však ide o nález, ktorý mení pohľad na to, čo sa pod Toskánskom deje.

Prečo je to dôležité? Pretože takýto objem magmy môže vysvetľovať mimoriadnu geotermálnu aktivitu v oblasti, ale zároveň otvára novú otázku: prečo sa tu napriek tomu netvorí supervulkán podobný Yellowstone či Tobe. Odpoveď zatiaľ nepoznáme. Vedci uvažujú o viacerých možnostiach naraz: magma mohla byť menej „suchá“ a teda menej výbušná, mohla sa do kôry dostávať pomalšie alebo ju mohla zadržať samotná stavba zemskej kôry v regióne.

Ako vedci „počúvajú“ podzemie

Ambient noise tomography je v podstate spôsob, ako z bežného seizmického šumu vytvoriť obraz hlbokého podložia.

Snímka zobrazuje: Scientists Find Thousands of Cubic Kilometers of Magma Hiding Beneath Tuscany.

Zdroj: https://eos.org/articles/scientists-find-thousands-of-cubic-kilometers-of-magma-hiding-beneath-tuscany

Nejde o hluk v bežnom zmysle slova, ale o neustále drobné vibrácie spôsobené vetrom, oceánskymi vlnami a ďalšími prirodzenými procesmi. Keď sa tieto signály zaznamenajú na viacerých staniciach a štatisticky spracujú, dajú sa z nich odvodiť vlastnosti hornín v hĺbke.

V geofyzike je to cenné najmä preto, že povrchové vlny sú citlivé na strihové vlastnosti hornín. Ak je hornina horúca alebo obsahuje taveninu, jej mechanické vlastnosti sa oslabia a seizmické vlny sa šíria pomalšie. Práve preto môže táto metóda odhaliť veľké magmatické telesá aj tam, kde na povrchu nie sú jasné známky aktívneho vulkanizmu.

Prečo je Larderello geologicky výnimočné

Larderello je už desaťročia známe ako geotermálna oblasť.

Snímka zobrazuje: Over a dark blue-green square appear the words Special Report: The State of the Science 1 Year On.

Zdroj: https://eos.org/articles/scientists-find-thousands-of-cubic-kilometers-of-magma-hiding-beneath-tuscany

Teplo z podzemia sa tu využíva na výrobu energie a región je dlhodobo považovaný za jeden z najzaujímavejších príkladov toho, ako sa dá energia Zeme využiť v praxi. Nový nález teraz ponúka pravdepodobné vysvetlenie, prečo je tu tepla toľko.

Zároveň však pripomína, že aj oblasti bez nápadnej sopečnej aktivity môžu ukrývať rozsiahle magmatické systémy. To je dôležité pre geológov aj pre odborníkov na geotermálnu energiu, pretože podzemná stavba regiónu určuje, kde sa teplo hromadí, ako sa presúva a či sa môže v budúcnosti uvoľniť iným spôsobom.

Čo hovoria ďalšie stopy v horninách

Do skladačky zapadajú aj staršie náznaky. Predchádzajúce štúdie už predpokladali, že pod Toskánskom sa nachádza veľa magmy, no chýbal presvedčivý dôkaz. V roku 2018 ukončený vrt ukázal prudký nárast teploty v niekoľkých kilometroch hĺbky a ďalšie seizmické štúdie naznačovali nezvyčajnú štruktúru kôry.

Spoluautor výskumu Federico Farina z University of Milan uviedol aj ďalší typ dôkazu: datovanie zirkónov, drobných kryštálov vznikajúcich pri chladnutí magmy. Ak sa v jednej horninovej matrici nachádzajú kryštály s veľmi podobným, no predsa odlišným vekom, môže to naznačovať dlhodobo aktívny systém, v ktorom magma prechádza viacerými rezervoármi. Takéto údaje môžu pomôcť odhadnúť aj to, ako rýchlo sa magma hromadila a aký veľký systém pod zemou vlastne je.

Čo zostáva nejasné a čo môže prísť ďalej

Najväčšou otvorenou otázkou zostáva, prečo sa pod Toskánskom netvorí kaldera podobná tým, ktoré poznáme zo supervulkánov. Samotná veľkosť zásobníka totiž naznačuje, že by teoreticky mohol byť schopný vyprodukovať veľmi veľkú erupciu. Zatiaľ však nič nenasvedčuje tomu, že by sa niečo podobné chystalo v ľudskom časovom horizonte.

Lupi zároveň naznačil, že podobné veľké zásobníky môžu existovať aj inde v oblastiach, ktoré navonok pôsobia geologicky pokojne. Podľa neho je dôležité pozerať sa na tieto regióny ako na súčasť magmatického systému, nie iba cez viditeľné výduchy či parné otvory na povrchu. A práve to môže byť najväčší odkaz tohto výskumu: pod zdanlivo tichou krajinou sa môžu skrývať procesy, ktoré sa odohrávajú v oveľa väčšom meradle, než bolo doteraz zrejmé.

Vedci navyše naznačili, že v blízkosti Mount Amiata môže byť ešte väčší rezervoár, no ich sieť seizmometrov ho nedokázala úplne rozlíšiť. Aj to ukazuje, že obraz podzemia je stále neúplný a ďalšie merania môžu priniesť nové prekvapenia.

Zdroj: Eos

Pôvodný článok: https://eos.org/articles/scientists-find-thousands-of-cubic-kilometers-of-magma-hiding-beneath-tuscany