Forskare har upptäckt en enorm magmakropp djupt under Toscana, trots att regionen visar få av de ytliga ledtrådar som vanligtvis förknippas med sådana system. Med hjälp av en seismisk avbildningsmetod som kallas ambient brusstomografi upptäckte forskarna cirka 6 000 km3 vulkaniska vätskor begravda 8 till 15 km under ytan. (6 000 km3 motsvarar volymen av 2,4 miljarder standard olympiska simbassänger.)

Det internationella teamet inkluderade forskare från universitetet i Genève (UNIGE), Institutet för geovetenskaper och jordresurser (CNR-IGG) och Nationella institutet för geofysik och vulkanologi (INGV). Deras fynd, publicerade i Communications Earth & Environment, kan också hjälpa forskare att lokalisera geotermiska reservoarer, litiumfyndigheter och sällsynta jordartsmetaller kopplade till djup magmatisk aktivitet.

Några av världens mest kända vulkaniska regioner, inklusive Yellowstone National Park i USA, Lake Toba i Indonesien och Lake Taupo i Nya Zeeland, ligger ovanför magmareservoarer som innehåller tusentals kubikkilometer smält material. Forskare identifierar vanligtvis dessa system genom synliga eller mätbara bevis på ytan, såsom gamla eruptionsavlagringar, vulkankratrar, stigande eller sjunkande mark och utströmmande gaser. När dessa tecken saknas kan dock även enorma mängder magma förbli oupptäckta inom jordskorpan.

Det verkar ha hänt i Toscana. Forskare från UNIGE, tillsammans med specialister från Institutet för geovetenskaper och jordresurser (IGG-CNR) och Nationella institutet för geofysik och vulkanologi (INGV), kartlade cirka 6 000 km3 vulkaniska vätskor inom den kontinentala skorpan. Det nyidentifierade materialet sträcker sig över Toscana på djup från 8 till 15 km.

Över geologiska tidsskalor skulle en magmakropp av denna storlek teoretiskt kunna spela en roll i utvecklingen av en supervulkan. Forskarna betonar dock att systemet för närvarande inte utgör ett hot. ”Vi visste att denna region, som sträcker sig från norr till söder över Toscana, är geotermiskt aktiv, men vi insåg inte att den innehöll en så stor volym magma, jämförbar med supervulkaniska system som Yellowstone”, förklarar Matteo Lupi, docent vid institutionen för geovetenskaper vid UNIGE:s fakultet för naturvetenskap, som ledde studien.

Teamet lokaliserade magman genom ambient brusstomografi, en teknik som vanligtvis används av seismologer för att undersöka strukturer dolda under ytan. Metoden fungerar som en ”röntgen” av jordskorpan genom att analysera subtila vibrationer som kontinuerligt produceras av havs vågor, vind och mänsklig aktivitet. När dessa vibrationer rör sig genom marken registrerar seismiska instrument vid ytan hur snabbt vågorna färdas. Forskarna placerade ut cirka 60 högupplösta sensorer för studien. Seismiska vågor saktar vanligtvis ner när de passerar genom ovanligt heta eller delvis smälta material. Genom att identifiera områden där vågorna rörde sig med lägre hastigheter kunde forskarna peka ut den troliga platsen för magma. De kombinerade sedan mätningarna för att skapa en tredimensionell rekonstruktion av de underjordiska strukturerna i studieområdet.

Upptäckten har implikationer bortom att förstå Toscanas geologi. Eftersom ambient brusstomografi kan kartlägga stora underjordiska regioner relativt snabbt och billigt, kan det vara ett användbart sätt att söka efter geotermisk energi och mineralresurser. Djupa magmatiska system är ofta förknippade med fyndigheter av litium och sällsynta jordartsmetaller. Dessa material blir allt viktigare för teknik som elbilsbatterier och andra komponenter som behövs för energiomställningen.

”Dessa resultat är viktiga både för grundforskning och för praktiska tillämpningar, såsom att lokalisera geotermiska reservoarer eller fyndigheter rika på litium och sällsynta jordartsmetaller, som används till exempel i elbilsbatterier. Förutom deras stora vetenskapliga intresse”