Учёные обнаружили огромное тело магмы глубоко под Тосканой, хотя регион демонстрирует мало поверхностных признаков, обычно связанных с такими системами. Используя сейсмический метод визуализации, называемый томографией по окружающему шуму, исследователи обнаружили примерно 6000 км³ вулканических флюидов, погребённых на глубине от 8 до 15 км под поверхностью. (6000 км³ равны объёму 2,4 миллиардов стандартных олимпийских бассейнов.)

Международная команда включала учёных из Женевского университета (UNIGE), Института наук о Земле и ресурсах (CNR-IGG) и Национального института геофизики и вулканологии (INGV). Их результаты, опубликованные в Communications Earth & Environment, также могут помочь исследователям находить геотермальные резервуары, месторождения лития и редкоземельных элементов, связанных с глубинной магматической активностью.

Некоторые из самых известных вулканических регионов мира, включая Йеллоустонский национальный парк в США, озеро Тоба в Индонезии и озеро Таупо в Новой Зеландии, расположены над магматическими резервуарами, содержащими тысячи кубических километров расплавленного материала. Учёные обычно идентифицируют эти системы по видимым или измеримым признакам на поверхности, таким как древние отложения извержений, вулканические кратеры, поднятие или опускание грунта и выделяющиеся газы. Однако, когда эти признаки отсутствуют, даже огромные количества магмы могут остаться незамеченными в земной коре.

По-видимому, это произошло в Тоскане. Исследователи из UNIGE, работая со специалистами из Института наук о Земле и ресурсах (IGG-CNR) и Национального института геофизики и вулканологии (INGV), нанесли на карту примерно 6000 км³ вулканических флюидов в континентальной коре. Недавно идентифицированный материал простирается через Тоскану на глубинах от 8 до 15 км.

В геологических временных масштабах магматическое тело такого размера теоретически могло бы сыграть роль в развитии супервулкана. Однако исследователи подчёркивают, что система в настоящее время не представляет угрозы. «Мы знали, что этот регион, простирающийся с севера на юг через Тоскану, геотермально активен, но мы не осознавали, что он содержит такой большой объём магмы, сравнимый с супервулканическими системами, такими как Йеллоустоун», — объясняет Маттео Лупи, доцент кафедры наук о Земле факультета наук UNIGE, который руководил исследованием.

Команда обнаружила магму с помощью томографии по окружающему шуму — метода, обычно используемого сейсмологами для изучения структур, скрытых под поверхностью. Метод действует как «рентген» земной коры, анализируя тонкие вибрации, непрерывно производимые океанскими волнами, ветром и деятельностью человека. Когда эти вибрации проходят через землю, сейсмические приборы на поверхности записывают, как быстро распространяются волны. Исследователи развернули около 60 высокочувствительных датчиков для исследования. Сейсмические волны обычно замедляются, когда проходят через необычно горячий или частично расплавленный материал. Определив области, где волны двигались с меньшими скоростями, исследователи смогли точно указать вероятное местоположение магмы. Затем они объединили измерения, чтобы создать трёхмерную реконструкцию подземных структур по всей области исследования.

Открытие имеет значение не только для понимания геологии Тосканы. Поскольку томография по окружающему шуму может обследовать большие подземные регионы относительно быстро и недорого, она может стать полезным способом поиска геотермальной энергии и минеральных ресурсов. Глубинные магматические системы часто связаны с месторождениями лития и редкоземельных элементов. Эти материалы становятся всё более важными для таких технологий, как аккумуляторы электромобилей и другие компоненты, необходимые для энергетического перехода.

«Эти результаты важны как для фундаментальных исследований, так и для практических применений, таких как поиск геотермальных резервуаров или месторождений, богатых литием и редкоземельными элементами, которые используются, например, в аккумуляторах электромобилей. Помимо большого научного интереса, они открывают новые перспективы для устойчивого развития и энергетической независимости», — добавляет Лупи.