Do nitra Etny

Etna neohrožuje jen zvědavé turisty či blízká lidská osídlení svými erupcemi. Může být nebezpečná i nestabilitou svých sopečných svahů.

Na začátku června svět obletěla dramatická videa turistů prchajících po svazích ve vrcholových částech Etny. Důvodem jejich úprku byla erupce jednoho ze čtyř kráterů této sopky, ze kterého se uvolnila rychle se pohybující směs horkého popela, plynu a úlomků hornin. Etna nám tak předvedla malou ukázku své nebezpečnosti. Rizikové ovšem nejsou jenom její vrcholové partie. Zejména východní svah Etny je poměrně nestabilní a rychlostí několika centimetrů za rok se sesouvá do moře. [1] Nelze zde vyloučit ani vznik rychlého svahového pohybu s katastrofálními následky. Kvůli nezanedbatelným rizikům se aktuálně připravuje mezinárodní projekt, který, pokud dojde k jeho realizaci, bude zaměřen na uskutečnění hlubokého vrtu do nitra potenciálně nejproblematičtějšího východního svahu Etny.

1. Asymetrická silueta Etny je do značné míry podmíněna pokračujícím strukturním kolapsem tohoto stratovulkánu. Snímek z 19. června letošního roku zachycuje probíhající vrcholovou erupci.

Snímek Lukáš Krmíček

Etna je mohutná aktivní sopka, která tvoří významnou dominantu východního pobřeží italského ostrova Sicílie. Její výška se díky probíhajícím erupcím neustále mění, ale v roce 2024 dosáhla přes 3400 metrů, což je nejvyšší zaznamenaná hodnota od počátku měření. Sopka se rozkládá na ploše 1190 km2 (tato hodnota je téměř srovnatelná s rozsahem našeho největšího sopečného pohoří – Českého středohoří) s obvodem báze okolo 140 km. Okolí sopky obývá přibližně milion obyvatel. Etna je od roku 2013 zapsána na seznamu světového dědictví UNESCO pro svůj mimořádný vědecký význam a jako příklad „živoucích“ geologických procesů.

2. Stav nestabilního Jihovýchodního kráteru Etny po červnových erupcích.

Snímek Lukáš Krmíček

Z mořského dna až na vrchol

Sopečná činnost předcházející vzniku Etny začala přibližně před 500 000 lety podmořskými výlevy tholeiitických bazaltů v oblasti dnešního východního pobřeží. Tyto nejstarší sopečné horniny jsou odkryty v podobě tzv. polštářových láv v obci Aci Castello, kde na nich stojí relikt stejnojmenného hradu. Díky postupnému výzdvihu terénu se původně podmořský vulkanismus vynořil nad hladinu, a začal tak vznikat zárodek dnešního stratovulkánu, jehož centrum se postupně přesouvalo od východu k západu až do místa dnešní vrcholové části. [2] Hloubkovou diferenciací magmatu došlo k rozrůznění složení původně čedičových láv, které se v dílčích magmatických krbech obohatily o prvky, jako je křemík či sodík. Vznikly tak horniny ve složení trachybazaltů až trachyandezitů. Podle místa erupce se na Etně rozlišují vrcholové, boční a excentrické erupce. Vrcholové erupce vycházejí z aktivních kráterů na vrcholu sopky, boční z bočních jícnů a excentrické z trhlin na svazích sopky. Tam dnes můžeme najít nižší stovky menších parazitických kuželů. Samotný vrchol Etny v současnosti tvoří čtyři hlavní krátery – Bocca Nuova, vzniklý v roce 1968, Voragine, vzniklý v roce 1964, Severovýchodní kráter, vzniklý v roce 1911 a Jihovýchodní kráter, vzniklý v roce 1971, který je v současnosti nejaktivnější. Částečný kolaps tohoto kráteru byl příčinou výše zmiňovaného úprku turistů.

3. Pohled do nitra Severovýchodního kráteru Etny.

Snímek Lukáš Krmíček

Nebezpečná Etna

„My však si představme takovou tmu, jaká prý kdysi obestřela sousední končiny po výbuchu Etny, takže po dva dny nikdo nikoho nepoznával! Když třetího dne slunce opět vysvitlo, zdálo se jim, jako by byli obživli.“ Takto zaznamenal sopečnou tmu způsobenou erupcí Etny římský řečník a spisovatel Marcus Tullius Cicero (106–43 př. n. l.) v knize O přirozenosti bohů.

Explozivní erupce spojené s produkcí tefry (nezpevněné sopečné vyvrženiny různých velikostí) jsou nejčastější v centrálních kráterech, zatímco lávy vytékají většinou na úbočí. Například v únoru letošního roku vznikla na úbočí kráteru Bocca Nuova trhlinová erupce, ze které vytekl lávový proud v délce přes 4 kilometry. Lávové proudy jsou poměrně rozšířenou hrozbou pro níže položená obydlí. K nejničivější zdokumentované erupci došlo v roce 1669. [3] Při excentrické erupci vzniklo několik parazitických kuželů na jižním svahu Etny a láva zalila několikatisícové město Malpasso (město bylo později přestavěno a jeho název byl pro jistotu změněn na pozitivnější Belpasso vycházející z italských slov „bello“ – krásný a „passo“ – průchod). Týden po začátku erupce dosáhla láva okraje města Katánie, které se nacházelo 15 km od místa erupce. Za tři týdny po začátku erupce láva zpustošila západní část města. Její mnohametrové akumulace jsou zde dodnes patrné v okolí nedostavěného benediktinského kláštera San Nicolò l’Arena či hradu Castello Ursino. Při této přírodní katastrofě se poprvé v historii lidé pokusili odchýlit cestu lávového proudu, což při pozdějších výlevných erupcích Etny zkusili s větším či menším úspěchem (včetně použití výbušnin) ještě několikrát.

4. Ukázkově vyvinuté polštářové lávy na lokalitě Aci Castello jsou dokladem nejstarší podmořské vulkanické aktivity, která geneticky předcházela vlastnímu vzniku Etny.

Snímek Lukáš Krmíček

Etna může být ovšem nebezpečná i z pohledu nestability jejích sopečných svahů. Před několika tisíci lety došlo na jejím východním svahu ke katastrofickému kolapsu, do značné míry podobnému události při laterální erupci americké sopky Mount St. Helens z roku 1980. Sesuv po sobě zanechal podkovovitou depresi známou jako Valle del Bove. V současnosti má tato struktura rozměry 7 × 4,5 km a je orientována směrem k východu. Výzkum publikovaný v roce 2023 ukázal, že k laterální erupci a následnému sesuvu došlo ve druhé polovině osmého tisíciletí před naším letopočtem. [4] Tato událost rovněž pravděpodobně vedla ke vzniku tsunami, která zpustošila část východní oblasti Středomoří. Svahové pohyby Etny však nekončí prapůvodním megasesuvem. Pomocí satelitních měření je dobře dokumentováno pokračující sesouvání východního svahu. Nejnovější studie z května letošního roku, která vychází z analýzy 15 000 zemětřesení z let 2002 až 2021, odhaluje vnitřně komplikovanou zlomovou stavbu Etny, jež se nápadně odlišuje od její aktuální vnější morfologie. [5] Klíčové zjištění se rovněž týká jejího východního svahu, který se nechová jako koherentní sesouvající se blok, ale spíše jako vícevrstvá deformační struktura, jež komplexně reaguje na působení magmatických, tektonických a gravitačních procesů.

5. Pohled na horní patro domu, který v roce 1983 zalila láva. Při této erupci zde byly poprvé použity k regulaci proudu lávy trhaviny.

Snímek Lukáš Krmíček

Co se aktuálně chystá

V červnu letošního roku jsem se společně s italskými vulkanology z organizace Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologi (jejíž pobočka Osservatorio Etneo sídlí v Katánii) zúčastnil terénního studia Etny. Důvodem výzkumu byla jednak dokumentace aktuálních erupcí, které zde od února letošního roku probíhaly přibližně ve čtrnáctidenních intervalech, jednak odběr vzorků vybraných hornin na testování jejich fyzikálně-mechanických vlastností. Červnové terénní studium proběhlo ovšem také v návaznosti na předpřípravnou fázi většího projektu zaměřeného na mezinárodní program hlubokého vrtání na kontinentech (ICDP – International Continental Scientific Drilling). [6] Ten je historicky koordinován z Německého výzkumného centra pro geovědy (Deutsches GeoForschungsZentrum) se sídlem v Postupimi. Cílem programu ICDP je zkoumat stavbu a dynamiku zemské kůry, vulkanismus, seismologii, ale také mikrobiální život v zemské kůře. Česká republika je členem ICDP a podílí se na projektech tohoto programu (v minulých letech na našem území probíhaly vrtné aktivity v rámci projektu Drilling the Eger Rift). Pokud jde o aktivní sopečné oblasti, program ICDP zahrnuje celou škálu projektů, jako je například Hawai‘i Scientific Drilling Project (jedná se o vrtný výzkum havajské sopky Mauna Kea s hloubkou přes 3 km, díky kterému vědci získali vůbec nejhlubší stratigrafický záznam oceánského sopečného ostrova), nebo Unzen Scientific Drilling Project (vrtný projekt, který provrtal přívodní dráhu nechvalně proslulého japonského aktivního vulkanického komplexu Unzen). Další mimořádně zajímavý projekt ICDP Krafla Magma Testbed je aktuálně nachystán k rea- lizaci. Tento projekt si vytkl ambiciózní cíl vrtat do magmatického krbu v kaldeře islandské sopky Krafla. Zdroj magmatu se zde nachází přibližně v hloubce 2,1–2,5 km. V rámci projektu se plánuje odběr vzorků přímo z rozhraní magma–hornina, které se na přechodu mezi taveninou a pevnou horninou vyznačuje pozoruhodnými fyzikálně-mechanickými vlastnostmi. Všechny zmíněné projekty ICDP v aktivních vulkanických oblastech jsou ovšem stále poměrně „mělké“ v porovnání s nejhlubším vrtem v minulosti realizovaným na naší planetě. Tím je „kolský superhluboký vrt“ (Kola SG-3) na poloostrově Kola v Rusku, který dosáhl celkové hloubky 12 262 m (viz též Vesmír 75, 448, 1996/8).

6. Utuhlý lávový proud z trhliny, která se otevřela v únoru letošního roku na úbočí kráteru Bocca Nuova. Pozorný čtenář objeví v levé části snímku postavu vulkanoložky Andrey Tonatové, která je dobrým měřítkem mohutnosti tohoto výlevu.

Snímek Lukáš Krmíček

V případě realizace na Etně bude projekt ICDP zaměřen na uskutečnění hlubokého vrtu (o hloubce až 3 km) orientovaného na výzkum rizik souvisejících s dynamikou východního svahu Etny. Zatím ovšem možnost vrtání do nitra Etny zůstává stále v rovině úvah. Koncem září se v Katánii bude konat přípravný workshop, na kterém budou vědci ze spolupracujících mezinárodních institucí koordinovat další postup k realizaci tohoto ambiciózního plánu.