Wetenschappers hebben een enorme hoeveelheid magma diep onder Toscane ontdekt, ook al vertoont de regio weinig van de oppervlakte-aanwijzingen die doorgaans met dergelijke systemen worden geassocieerd. Met behulp van een seismische beeldvormingsmethode genaamd omgevingsgeluidstomografie detecteerden onderzoekers ongeveer 6.000 km3 aan vulkanische vloeistoffen begraven op 8 tot 15 km onder het oppervlak. (6.000 km3 staat gelijk aan het volume van 2,4 miljard standaard Olympische zwembaden.)

Het internationale team bestond uit wetenschappers van de Universiteit van Genève (UNIGE), het Instituut voor Geowetenschappen en Aardbronnen (CNR-IGG) en het Nationaal Instituut voor Geofysica en Vulkanologie (INGV). Hun bevindingen, gepubliceerd in Communications Earth & Environment, zouden onderzoekers ook kunnen helpen bij het lokaliseren van geothermische reservoirs, lithiumafzettingen en zeldzame aardmetalen die verband houden met diepe magmatische activiteit.

Sommige van 's werelds bekendste vulkanische regio's, waaronder Yellowstone National Park in de Verenigde Staten, het Tobameer in Indonesië en het Taupomeer in Nieuw-Zeeland, liggen boven magmareservoirs die duizenden kubieke kilometers gesmolten materiaal bevatten. Wetenschappers identificeren deze systemen meestal via zichtbaar of meetbaar bewijs aan het oppervlak, zoals oude eruptieafzettingen, vulkanische kraters, stijgende of dalende grond en ontsnappende gassen. Wanneer die tekenen echter ontbreken, kunnen zelfs enorme hoeveelheden magma onopgemerkt blijven in de aardkorst.

Dat lijkt in Toscane te zijn gebeurd. Onderzoekers van UNIGE, samen met specialisten van het Instituut voor Geowetenschappen en Aardbronnen (IGG-CNR) en het Nationaal Instituut voor Geofysica en Vulkanologie (INGV), brachten ongeveer 6.000 km3 aan vulkanische vloeistoffen in de continentale korst in kaart. Het nieuw geïdentificeerde materiaal strekt zich uit over Toscane op diepten variërend van 8 tot 15 km.

Over geologische tijdschalen zou een magmalichaam van deze omvang theoretisch een rol kunnen spelen bij de ontwikkeling van een supervulkaan. Onderzoekers benadrukken echter dat het systeem momenteel geen bedreiging vormt. "We wisten dat deze regio, die van noord naar zuid door Toscane loopt, geothermisch actief is, maar we beseften niet dat het zo'n grote hoeveelheid magma bevatte, vergelijkbaar met die van supervulkanische systemen zoals Yellowstone," legt Matteo Lupi uit, universitair hoofddocent bij de afdeling Aardwetenschappen van de Faculteit der Wetenschappen van UNIGE, die het onderzoek leidde.

Het team lokaliseerde het magma door middel van omgevingsgeluidstomografie, een techniek die vaak door seismologen wordt gebruikt om structuren onder het oppervlak te onderzoeken. De methode functioneert als een 'röntgenfoto' van de aardkorst door subtiele trillingen te analyseren die continu worden geproduceerd door oceaangolven, wind en menselijke activiteit. Terwijl deze trillingen door de grond bewegen, registreren seismische instrumenten aan het oppervlak hoe snel de golven reizen. De onderzoekers plaatsten ongeveer 60 gevoelige sensoren voor het onderzoek. Seismische golven vertragen over het algemeen wanneer ze door ongewoon heet of gedeeltelijk gesmolten materiaal gaan. Door gebieden te identificeren waar de golven met lagere snelheden bewogen, konden de onderzoekers de waarschijnlijke locatie van magma pinpointen. Vervolgens combineerden ze de metingen om een driedimensionale reconstructie van de ondergrondse structuren in het studiegebied te maken.

De ontdekking heeft implicaties die verder gaan dan het begrijpen van de geologie van Toscane. Omdat omgevingsgeluidstomografie relatief snel en goedkoop grote ondergrondse gebieden kan onderzoeken, kan het een nuttige manier zijn om te zoeken naar geothermische energie en minerale hulpbronnen. Diepe magmatische systemen worden vaak geassocieerd met afzettingen van lithium en zeldzame aardmetalen. Deze materialen worden steeds belangrijker voor technologieën zoals batterijen voor elektrische voertuigen en andere componenten die nodig zijn voor de energietransitie.

"Deze resultaten zijn belangrijk zowel voor fundamenteel onderzoek als voor praktische toepassingen, zoals het lokaliseren van geothermische reservoirs of afzettingen rijk aan lithium en zeldzame aardmetalen, die bijvoorbeeld worden gebruikt in batterijen voor elektrische voertuigen. Naast hun grote wetenschappelijke interesse..."