نظام لارديريلو الحراري عالي الإنتالبي في إيطاليا مدفوع بآلاف الكيلومترات المكعبة من الماغما في منتصف القشرة

حرارة خفية تحت تلال هادئة

الريف التوسكاني المتدحرج في وسط إيطاليا لا يبدو عادة كموقع لبركان عملاق مخفي. ومع ذلك، تحت الحقول والغابات والينابيع الحارة الشهيرة اكتشف العلماء جسماً واسعاً من الصخر المذاب وشبه المذاب. يعمل هذا المحرك الحراري الجوفي على تشغيل إحدى أقدم مناطق توليد الطاقة الحرارية الجوفية في العالم، لارديريلو، ويتنافس مع أنظمة الماغما تحت السطح المعروفة لدى براكين فائقة مثل يلوستون. فهم هذا العملاق المدفون مهم ليس فقط من أجل الطاقة النظيفة، بل أيضاً لمعرفة كيفية تقييم الإمكانات البركانية في أماكن تظهر فيها القليل أو لا توجد بها سجلات تفجّر حديثة.

لماذا أثارت منطقة هادئة أسئلة كبيرة

لطالما حيرت محمية توسكان الماغماتية العلماء. على عكس المناطق البركانية الإيطالية المجاورة التي أنتجت انفجارات مذهلة وفوهات واضحة، تُظهر توسكانيا فقط قباب لافا قديمة متناثرة وبركاناً من العصر الجليدي الأوسط عند جبل أمياتا. في الوقت نفسه، يطلق حقل لارديريلو–ترافالي الحراري كميات استثنائية من الحرارة، مع ارتفاعات في درجات الحرارة تزيد على 150 درجة مئوية لكل كيلومتر وسوائل فائقة السخونة توجد على عمق بضعة كيلومترات فقط. قبل بدء الحفر الحراري، لُقِّبَت المنطقة بـ«وادي الشيطان» لبخاراتها الطبيعية وبركها المغلية. مثل هذه الحرارة الشديدة والينابيع الحارة المنتشرة ألمحت إلى أن شيئاً هائلاً كان يحدث تحت الأرض، لكن المسوحات الزلزالية والحفرية والجاذبية السابقة لم تستطع كشف شكلها أو حجمها بوضوح.

إنصات للهمهمة المستمرة للأرض

لكي يَخْرِطوا ما يكمن في الأسفل، حول الباحثون اهتزازات الخلفية المستمرة للأرض إلى أداة تصويرية. نشروا 30 مقياس زلازل واسعة النطاق مؤقتة عبر جنوب توسكانيا ودمجوها مع محطات دائمة موجودة، فأنشأوا شبكة تضم أكثر من 60 جهازاً. بدلاً من انتظار الزلازل الكبيرة، استخدموا مراقبة ضوضاء المحيط: اهتزازات طفيفة دائمة الحدوث من المحيطات والطقس والنشاط البشري. من خلال التقاطع المتبادل لتلك الإشارات بين أزواج المحطات، أعادوا بناء كيفية سفر موجات السطح، ثم عكسوا سرعاتها لبناء نموذج ثلاثي الأبعاد لسرعات موجات القص في أول 15 كيلومتراً من القشرة العليا. عادةً ما تشير سرعة موجات القص البطيئة إلى صخور ساخنة ومرنة أو جزئياً مذابة؛ بينما تشير السرعات الأسرع إلى صخور أبرد وأكثر صلابة.

كشف بحر مدفون من المذاب

تُظهر الصور الناتجة منطقتين هائلتين منخفضتي السرعة تحت توسكانيا، إحداهما تحت لارديريلو والأخرى تحت حقل جبل أمياتا–بيانكاستانياغنيو الحراري. ومع تزايد العمق، تزداد قوة واتساق هذه المناطق، لتصل سرعات موجات القص إلى قيم منخفضة لا يمكن تفسيرها إلا بوجود أحجام كبيرة من الماغما و«عجين» بلوري غني بلورات. تحت لارديريلو، يبدو أبطأ نطاق على شكل جسم شبه إهليلجي واسع يمتد من نحو 8 إلى 15 كيلومتراً عمقاً. تشير النمذجة إلى أن نواته تحتوي على كسور ذوبان تزيد عن 80 في المئة، محاطة بقشرة تحتوي نحو خمس الصخور سائلاً. يقدّر الباحثون بحوالي 3000 كيلومتر مكعب من الذوبان الجزئي في النواة محاطاً بنحو 5000 كيلومتر مكعب من العجين البلوري. ويستدل على حجم مماثل أو أكبر تحت جبل أمياتا، على الرغم من أن حدود المسح تجعل هذا التقدير أكثر تحفّظاً.

من الذوبان العميق إلى المياه الساخنة السطحية

يعمل هذا الخزان الماغماتي في منتصف القشرة كبطارية حرارية، تدفع شبكة إقليمية من السوائل الصاعدة. تُظهر مقاطع الدراسة كيف أن النطاق الأدنى سرعةً والغني بالمذاب يغذي صخوراً أسرع قليلاً وما تزال دافئة حول عمق 3 كيلومترات. هناك، واجهت عمليات الحفر الحقيقية سوائل فائقة الحرجة — مياه شديدة السخونة والضغط تتصرف كغاز كثيف وسائل في آن واحد، بدرجات حرارة تتجاوز 500 درجة مئوية. تهاجر هذه السوائل إلى الخارج وإلى الأعلى على طول الفوالق، وتظهر كينابيع حارة وتغذي الحقول الحرارية التي تولد الكهرباء اليوم. كما يُعتقد أن نفس التدخل الساخن رفع المنطقة بلطف بمئات الأمتار عبر الزمن الجيولوجي وأثار تفاعلات كيميائية تُطلق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون من الحجارة الجيرية المسخنة، مما يساعد على تفسير العديد من منافذ الغاز وودائع الترافرتين في المنطقة.

نظام بحجم بركان فائق ولم ينفجر

عندما قارَن الباحثون تقديراتهم للحجوم مع أنظمة بركانية مشهورة حول العالم، وجدوا أن الأجسام الماغماتية الخفية في توسكانيا تضاهي تلك تحت براكين فائقة معترف بها مثل تاوبو، لونغ فالي وييلوستون. ومع ذلك، وعلى عكس تلك الأنظمة، لا تظهر منطقة لارديريلو دليلاً على انفجارات هائلة في الماضي ولا ندبة فوهة واضحة. يقترح المؤلفون أن كيمياء ماغمات توسكانا ودرجات حرارتها المنخفضة تجعلها لزجة وبطيئة الحركة بشكل غير عادي، فتكوّن حاجزاً سميكاً لزجاً في القشرة العليا يحبس المذاب بدلاً من أن يسمح له بالثوران. تُظهر نتائجهم أن المناطق يمكن أن تستضيف خزانات ماغماتية بحجم براكين فائقة بينما تظهر على السطح في الغالب كمجالات حرارية جوفية. يعيد هذا الاكتشاف تشكيل تفكير العلماء حول جذور الطاقة الحرارية الجوفية النظيفة وعن الحيوات الطويلة والهادئة التي قد تعيشها بعض الأنظمة الماغماتية الكبيرة.

الاستشهاد: Lupi, M., Stumpp, D., Cabrera-Pérez, I. et al. High-enthalpy Larderello geothermal system, Italy, powered by thousands of cubic kilometres of mid-crustal magma. Commun Earth Environ 7, 269 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03334-0

الكلمات المفتاحية: الطاقة الحرارية الجوفية, خزان الماغما, محمية توسكان الماغماتية, لارديريلو, بركان فائق