Naukowcy odkryli ogromną masę magmy głęboko pod Toskanią, mimo że region ten wykazuje niewiele powierzchniowych oznak typowych dla takich systemów. Używając sejsmicznej metody obrazowania zwanej tomografią szumu tła, badacze wykryli około 6000 km3 płynów wulkanicznych zakopanych 8-15 km pod powierzchnią. (6000 km3 to objętość 2,4 miliarda standardowych olimpijskich basenów pływackich.)

Międzynarodowy zespół obejmował naukowców z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE), Instytutu Nauk o Ziemi i Zasobów Ziemi (CNR-IGG) oraz Narodowego Instytutu Geofizyki i Wulkanologii (INGV). Ich odkrycia, opublikowane w Communications Earth & Environment, mogą również pomóc badaczom w lokalizowaniu zbiorników geotermalnych, złóż litu i pierwiastków ziem rzadkich związanych z głęboką aktywnością magmową.

Niektóre z najbardziej znanych regionów wulkanicznych na świecie, w tym Park Narodowy Yellowstone w Stanach Zjednoczonych, jezioro Toba w Indonezji i jezioro Taupo w Nowej Zelandii, leżą nad zbiornikami magmy zawierającymi tysiące kilometrów sześciennych stopionego materiału. Naukowcy zwykle identyfikują te systemy poprzez widoczne lub mierzalne dowody na powierzchni, takie jak starożytne osady erupcyjne, kratery wulkaniczne, podnoszący się lub opadający grunt oraz uchodzące gazy. Jednak gdy tych oznak brakuje, nawet ogromne ilości magmy mogą pozostać niewykryte w skorupie ziemskiej.

Tak właśnie stało się w Toskanii. Naukowcy z UNIGE, pracujący ze specjalistami z Instytutu Nauk o Ziemi i Zasobów Ziemi (IGG-CNR) oraz Narodowego Instytutu Geofizyki i Wulkanologii (INGV), zmapowali około 6000 km3 płynów wulkanicznych w skorupie kontynentalnej. Nowo zidentyfikowany materiał rozciąga się na obszarze Toskanii na głębokościach od 8 do 15 km.

W geologicznych skalach czasowych ciało magmowe tej wielkości mogłoby teoretycznie odegrać rolę w rozwoju superwulkanu. Naukowcy podkreślają jednak, że system ten obecnie nie stanowi zagrożenia. „Wiedzieliśmy, że ten region, który rozciąga się z północy na południe przez Toskanię, jest aktywny geotermalnie, ale nie zdawaliśmy sobie sprawy, że zawiera tak dużą objętość magmy, porównywalną z systemami superwulkanicznymi, takimi jak Yellowstone” – wyjaśnia Matteo Lupi, profesor nadzwyczajny na Wydziale Nauk o Ziemi na Wydziale Nauk Uniwersytetu Genewskiego, który kierował badaniem.

Zespół zlokalizował magmę za pomocą tomografii szumu tła, techniki powszechnie stosowanej przez sejsmologów do badania struktur ukrytych pod powierzchnią. Metoda działa jak „rentgen” skorupy ziemskiej, analizując subtelne wibracje wytwarzane w sposób ciągły przez fale oceaniczne, wiatr i działalność człowieka. Gdy wibracje te przemieszczają się przez grunt, instrumenty sejsmiczne na powierzchni rejestrują, jak szybko rozchodzą się fale. Do badania naukowcy rozmieszcili około 60 czujników o wysokiej rozdzielczości. Fale sejsmiczne zwykle zwalniają, gdy przechodzą przez niezwykle gorący lub częściowo stopiony materiał. Identyfikując obszary, w których fale poruszały się z mniejszymi prędkościami, badacze byli w stanie wskazać prawdopodobne położenie magmy. Następnie połączyli pomiary, tworząc trójwymiarową rekonstrukcję podziemnych struktur w badanym obszarze.

Odkrycie ma implikacje wykraczające poza zrozumienie geologii Toskanii. Ponieważ tomografia szumu tła może stosunkowo szybko i niedrogo badać duże obszary podziemne, może być przydatnym sposobem poszukiwania energii geotermalnej i zasobów mineralnych. Głębokie systemy magmowe są często kojarzone ze złożami litu i pierwiastków ziem rzadkich. Materiały te są coraz ważniejsze dla technologii takich jak baterie pojazdów elektrycznych i inne komponenty potrzebne do transformacji energetycznej.

„Wyniki te są ważne zarówno dla badań podstawowych, jak i dla zastosowań praktycznych, takich jak lokalizowanie zbiorników geotermalnych lub złóż bogatych w lit i pierwiastki ziem rzadkich, które są wykorzystywane na przykład w bateriach pojazdów elektrycznych. Oprócz ich wielkiego znaczenia naukowego” – dodaje Lupi.