Hoe de Etna op Sicilië terecht kwam

Subductie

De meest voor de hand liggende verklaring voor de Etna is dat hij – net als de Stromboli en de Vesuvius – veroorzaakt is door de botsing van de Afrikaanse en de Euro-aziatische aardschol. Deze twee aardplaten drijven langzaam maar zeker op de relatief vloeibare aardmantel naar elkaar toe. Bij Italië komen ze elkaar tegen, en duikt de oceanische korst van de Afrikaanse plaat onder het Europese continent.

In de diepte komt water vrij uit de korst, waardoor het omringende mantelgesteente een lagere smelttemperatuur krijgt en gedeeltelijk smelt. Door zijn lage dichtheid komt dit gesmolten gesteente naar boven, om als vloeibaar magma door het aardoppervlak heen te breken: de vulkaan is een feit.

De Stromboli, net ten noorden van Sicilië, is een voorbeeld van zo’n vulkaan. Hij bevindt zich precies boven de plek waar de duikende plaat de diepte bereikt waarop het hierboven beschreven proces plaats kan vinden. Maar voor de Etna geldt dit niet: de Etna ligt te ver van de subductiezone af om door opwellend smeltgesteente verklaard te kunnen worden.

Kwarts

Bovendien bevat het magma van vulkanen die op deze manier ontstaan veel SiO₂ (kwarts). Dit mineraal komt veelvuldig in de aardkorst voor, en wordt door het magma opgenomen als het zich door de korst heen naar het aardoppervlak beweegt. Het magma wordt taai van SiO₂, en stroomt niet makkelijk uit de vulkaan.

Mantel

Op sommige plaatsen op aarde is de aardmantel extra heet, en is er sprake van een hotspot. Ook in dat geval kan er magma naar boven komen en vulkanen vormen op het aardoppervlak.

Het magma bestaat dan puur en alleen uit gesmolten mantelmateriaal en bevat geen gesmolten korst. Het is daardoor arm aan SiO₂, maar juist rijk aan magnesium en ijzer. Het vulkaaneiland Hawaï is bijvoorbeeld op deze manier gevormd. Zou dit dan wellicht ook een verklaring kunnen zijn voor de Etna?

Jan Wijbrans, geochemicus aan de Vrije Universiteit in Amsterdam, denkt van niet. Er is geen enkele aanleiding om te denken dat er een hotspot onder de Etna zit, en tomografische beelden (een soort CT-scan van de aarde, waarop je de warme en koude regio’s onder het aardoppervlak kan onderscheiden) laten dit ook niet zien.

Dat er mantelmateriaal door de korst heen breekt bij de Etna gelooft hij wel, maar hij geeft een andere verklaring. “De oostkant van Sicilië is een breuklijn”, legt hij uit, “dat kun je bijvoorbeeld zien aan het feit dat de kust een kaarsrechte lijn vormt.” Hierdoor zou ook de subductiezone in de diepte gebroken kunnen zijn. Wijbrans:“Dan zit er gewoon een lek in het systeem, waardoor het mantelmateriaal naar boven kan komen.”

Experimenten

Dat klinkt logisch, maar waarom zou de mantel zich door het lek omhoog gaan bewegen? Wat is de drijvende kracht daarachter, als er geen sprake is van een hotspot? Daar denkt Wouter Schellart van Monash University in Melbourne, Australië, het antwoord op gevonden te hebben. Schellart slaagde er vorig jaar in om met laboratoriummodellen de opwaartse stroom van mantelmateriaal op de plek van de Etna, in het klein na te bootsen: van kilometers naar centimeters in het lab.