Az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport az amfibol szilikátásvány akár egyetlen kristályából is képes rekonstruálni az időben elkülönülő, összetett magmás folyamatokat.
A vulkáni veszély pontosabb előrejelzését segítő, egyedülálló kutatási eredményekről a szakterület vezető folyóirata, a Contributions to Mineralogy and Petrology legfrissebb, márciusi számában jelent meg tanulmány.
"A Földön jelenleg mintegy 1500 potenciálisan aktív tűzhányót ismerünk, ezek közül évente körülbelül 50-60 lép működésbe. Sok olyan vulkán is van, amely nagyon hosszú ideig szunnyad, sőt szinte már inaktívnak látszik. A 21. században a vulkanológia egyik nagy kihívása, hogy ezeknek az alvó tűzhányóknak a működését jobban megértsük. Alattuk ugyanis jelentős mennyiségű, még valamennyi olvadékot is tartalmazó magmás testek lehetnek, akár több tízezer éven keresztül is, amelyek néhány évtized alatt is remobilizálódhatnak. A kulcskérdés tehát az, mikor áll össze akkora magmamennyiség, amelyik képes egy vulkánkitörést táplálni. A történelmi idők nagy vulkánkitöréseit is jórészt olyan vulkánok produkálták, amelyekről már kevesen gondolták, hogy még veszélyt jelenthetnek. Az alvó tűzhányók egyik legismertebb példája a Vezúv, amely kilenc évszázadnyi szunyókálás után, Kr. u. 79-ben ébredt fel, betemetve Pompejiit és Herculaneumot" -– magyarázta az mta.hu-nak Harangi Szabolcs, az MTA doktora, az ELTE Kőzettan-GeokémiaiTanszéke, valamint az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport vezetője.
Mint kifejtette, a vulkánkitörések jellege -– például hogy a nagyobb veszélyekkel fenyegető, heves robbanásos vagy csendesebb, lávaöntő lefolyásúak-e -– nagymértékben a tűzhányók alatti magmakamrában lejátszódó folyamatoktól függ. Ma már egyre inkább elfogadott, hogy a magmakamrát még az aktív vulkánok esetében sem olvadékkal kitöltött nagy üregként kell elképzelni, hanem sokkal inkább a földkéreg kőzeteit szétrepesztő, több-kevesebb kristályt is tartalmazó kőzetolvadékról, egyfajta „magmakásáról" van szó.
Az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport munkatársai a székelyföldi Csomád-vulkán kőzeteit fogták vallatóra, hogy a bennük található kristályok kémiai összetétele alapján következtessenek arra, milyen mélységben helyezkednek el a tűzhányó alatti magmakamrák, és milyen folyamatok vezetnek a vulkánkitörésekhez. "A székelyföldi tűzhányó egy-egy kitörése között nagyon hosszú idő telt el. A legutolsó kitörése 30 ezer éve volt, képződményeit Csomádtól több mint 20 kilométerre, Kézdivásárhely környékén fedeztük fel, ahol 10-15 centiméteres vulkáni eredetű réteget találtunk. Mindez arra utal, hogy nagyon erős, robbanásos kitörés volt" -– emelte ki Harangi Szabolcs.
Kiss Balázs doktoranduszhallgató, a tanulmány első szerzője a csomádi kőzetek összetételét taglalva rámutatott, milyen különlegesen fontos jelentősége van az amfiboloknak. "Az ásvány számos elemet épít be a kristályrácsába. Ezek mennyisége egyebek közt attól is függ, hogy a kristályosodás folyamata milyen hőmérsékleti és nyomási viszonyok között zajlott. Az amfibolok tehát a vulkanológus detektívmunkájának fontos »koronatanúi«. Segítségükkel következtethetünk arra, hogy hány magmakamra van a tűzhányók alatt, milyen mélységben, továbbá megtudhatjuk azt is, mi történik ott közvetlenül a vulkánkitörés előtt, és hogy mindez mennyi idő alatt zajlik le" -– mondta.
A csomádi vulkáni kőzetekben lévő amfibolok tanulmányozása során a kutatócsoport arra a következtetésre jutott, hogy a szilikátásvány összetételén alapuló, általánosan használt hőmérséklet- és nyomásbecslések sok esetben téves következtetésekhez vezetnek, ami pedig befolyásolhatja a vulkáni veszély előrejelzését is. A frissen publikált eredmények az olyan tűzhányók alatti magmatározó rendszerről alkotott modellek újragondolására késztethetik a kutatókat, mint a Pinatubo, a Mount Saint Helens, a Redoubt, az Unzen, a Mount Pelée és a Soufriére Hills, amelyekéhez hasonló volt a Csomád működése is.
A kutatócsoport olyan amfibolokat is elemzett, amelyek a már kihűlés közeli magmatározóban részben a hosszú szunnyadási idő alatt alakultak ki, részben a vulkánkitörést közvetlenül megelőző folyamatok során növekedtek tovább. "Egyetlen amfibolkristályban is sikerült tehát rekonstruálni a magmaképződés időben elkülönülő, összetett folyamatait, amire még nem volt példa" -– fogalmazott Kiss Balázs. Az amfibolkristályok nagy felbontású vizsgálata alapján pedig azt a következtetést vonták le a kutatók, hogy a Csomád és vélhetően más tűzhányók alatt is csupán egy magmakamra található, ahol a vulkánkitörést közvetlen megelőző és azt kiváltó folyamatok zajlanak. Azaz a kitörések előtti jeleket másképpen kell értelmezni. Az amfibolok emellett további értékes információval is szolgáltak.
"Az amfibolok és a velük együtt formálódott plagioklászkristályok kémiai összetétele alapján kiszámoltuk, hogy a 720-740 fokos, a megszilárdulás közelében lévő kristálykásás magmaanyag hőmérséklete közvetlenül a kitörés előtt több mint 200 fokkal emelkedett! Ez pedig csak azzal magyarázható, hogy a vulkán alatt hosszú ideig meglapuló kristálykásába friss magmatömeg érkezett a földköpenyből, ami a magmás anyagot a vulkánkitörés táplálására alkalmas »készenléti állapotba« hozva, azt gyorsan megolvasztotta és mobilizálta. Az amfibolok vizsgálatából azt is tudjuk, hogy mindez akár néhány évtized alatt megtörténhetett, a mobilizált magma pedig egy héten belül is a felszínre törhetett" -– fejtegette Kiss Balázs.
A kutatócsoport további részletes vizsgálatokat tervez a Csomádon. "A Csomád kutatásával olyan tudományos eredményeket érhetünk el, amelyek nemcsak e tűzhányó állapotát és esetleges felújulása lehetőségét segít megérteni, hanem ahhoz is hozzájárul, hogy a hosszú ideig szunnyadó, illetve a látszólag inaktívnak tűnő vulkánok viselkedését jobban megismerjük" -– tette hozzá Harangi Szabolcs.
"A Földön jelenleg mintegy 1500 potenciálisan aktív tűzhányót ismerünk, ezek közül évente körülbelül 50-60 lép működésbe. Sok olyan vulkán is van, amely nagyon hosszú ideig szunnyad, sőt szinte már inaktívnak látszik. A 21. században a vulkanológia egyik nagy kihívása, hogy ezeknek az alvó tűzhányóknak a működését jobban megértsük. Alattuk ugyanis jelentős mennyiségű, még valamennyi olvadékot is tartalmazó magmás testek lehetnek, akár több tízezer éven keresztül is, amelyek néhány évtized alatt is remobilizálódhatnak. A kulcskérdés tehát az, mikor áll össze akkora magmamennyiség, amelyik képes egy vulkánkitörést táplálni. A történelmi idők nagy vulkánkitöréseit is jórészt olyan vulkánok produkálták, amelyekről már kevesen gondolták, hogy még veszélyt jelenthetnek. Az alvó tűzhányók egyik legismertebb példája a Vezúv, amely kilenc évszázadnyi szunyókálás után, Kr. u. 79-ben ébredt fel, betemetve Pompejiit és Herculaneumot" -– magyarázta az mta.hu-nak Harangi Szabolcs, az MTA doktora, az ELTE Kőzettan-GeokémiaiTanszéke, valamint az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport vezetője.
Mint kifejtette, a vulkánkitörések jellege -– például hogy a nagyobb veszélyekkel fenyegető, heves robbanásos vagy csendesebb, lávaöntő lefolyásúak-e -– nagymértékben a tűzhányók alatti magmakamrában lejátszódó folyamatoktól függ. Ma már egyre inkább elfogadott, hogy a magmakamrát még az aktív vulkánok esetében sem olvadékkal kitöltött nagy üregként kell elképzelni, hanem sokkal inkább a földkéreg kőzeteit szétrepesztő, több-kevesebb kristályt is tartalmazó kőzetolvadékról, egyfajta „magmakásáról" van szó.
Az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport munkatársai a székelyföldi Csomád-vulkán kőzeteit fogták vallatóra, hogy a bennük található kristályok kémiai összetétele alapján következtessenek arra, milyen mélységben helyezkednek el a tűzhányó alatti magmakamrák, és milyen folyamatok vezetnek a vulkánkitörésekhez. "A székelyföldi tűzhányó egy-egy kitörése között nagyon hosszú idő telt el. A legutolsó kitörése 30 ezer éve volt, képződményeit Csomádtól több mint 20 kilométerre, Kézdivásárhely környékén fedeztük fel, ahol 10-15 centiméteres vulkáni eredetű réteget találtunk. Mindez arra utal, hogy nagyon erős, robbanásos kitörés volt" -– emelte ki Harangi Szabolcs.
Kiss Balázs doktoranduszhallgató, a tanulmány első szerzője a csomádi kőzetek összetételét taglalva rámutatott, milyen különlegesen fontos jelentősége van az amfiboloknak. "Az ásvány számos elemet épít be a kristályrácsába. Ezek mennyisége egyebek közt attól is függ, hogy a kristályosodás folyamata milyen hőmérsékleti és nyomási viszonyok között zajlott. Az amfibolok tehát a vulkanológus detektívmunkájának fontos »koronatanúi«. Segítségükkel következtethetünk arra, hogy hány magmakamra van a tűzhányók alatt, milyen mélységben, továbbá megtudhatjuk azt is, mi történik ott közvetlenül a vulkánkitörés előtt, és hogy mindez mennyi idő alatt zajlik le" -– mondta.
A csomádi vulkáni kőzetekben lévő amfibolok tanulmányozása során a kutatócsoport arra a következtetésre jutott, hogy a szilikátásvány összetételén alapuló, általánosan használt hőmérséklet- és nyomásbecslések sok esetben téves következtetésekhez vezetnek, ami pedig befolyásolhatja a vulkáni veszély előrejelzését is. A frissen publikált eredmények az olyan tűzhányók alatti magmatározó rendszerről alkotott modellek újragondolására késztethetik a kutatókat, mint a Pinatubo, a Mount Saint Helens, a Redoubt, az Unzen, a Mount Pelée és a Soufriére Hills, amelyekéhez hasonló volt a Csomád működése is.
A kutatócsoport olyan amfibolokat is elemzett, amelyek a már kihűlés közeli magmatározóban részben a hosszú szunnyadási idő alatt alakultak ki, részben a vulkánkitörést közvetlenül megelőző folyamatok során növekedtek tovább. "Egyetlen amfibolkristályban is sikerült tehát rekonstruálni a magmaképződés időben elkülönülő, összetett folyamatait, amire még nem volt példa" -– fogalmazott Kiss Balázs. Az amfibolkristályok nagy felbontású vizsgálata alapján pedig azt a következtetést vonták le a kutatók, hogy a Csomád és vélhetően más tűzhányók alatt is csupán egy magmakamra található, ahol a vulkánkitörést közvetlen megelőző és azt kiváltó folyamatok zajlanak. Azaz a kitörések előtti jeleket másképpen kell értelmezni. Az amfibolok emellett további értékes információval is szolgáltak.
"Az amfibolok és a velük együtt formálódott plagioklászkristályok kémiai összetétele alapján kiszámoltuk, hogy a 720-740 fokos, a megszilárdulás közelében lévő kristálykásás magmaanyag hőmérséklete közvetlenül a kitörés előtt több mint 200 fokkal emelkedett! Ez pedig csak azzal magyarázható, hogy a vulkán alatt hosszú ideig meglapuló kristálykásába friss magmatömeg érkezett a földköpenyből, ami a magmás anyagot a vulkánkitörés táplálására alkalmas »készenléti állapotba« hozva, azt gyorsan megolvasztotta és mobilizálta. Az amfibolok vizsgálatából azt is tudjuk, hogy mindez akár néhány évtized alatt megtörténhetett, a mobilizált magma pedig egy héten belül is a felszínre törhetett" -– fejtegette Kiss Balázs.
A kutatócsoport további részletes vizsgálatokat tervez a Csomádon. "A Csomád kutatásával olyan tudományos eredményeket érhetünk el, amelyek nemcsak e tűzhányó állapotát és esetleges felújulása lehetőségét segít megérteni, hanem ahhoz is hozzájárul, hogy a hosszú ideig szunnyadó, illetve a látszólag inaktívnak tűnő vulkánok viselkedését jobban megismerjük" -– tette hozzá Harangi Szabolcs.
