Az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport Lukács Réka vezetésével, együttműködve svájci, ausztrál és német kutatókkal, valamint az MTA-ELTE Geológiai, Geofizikai és Csillagászati Kutatócsoporttal egy piciny ásvány, a cirkon elemzésével határozták meg a Bükk előterében előforduló vulkáni képződmények keletkezési korát és a kiterjedt magmatározók fennállásának időtartamát. A nemzetközileg is számot tevő tudományos eredményeket a rangos Contributions to Mineralogy and Petrology legújabb száma publikálta.
A Pannon-medence (földrajzi nevén Kárpát-medence) alatt 14-18 millió évvel ezelőtt jelentős mértékben elvékonyodott a kőzetburok (más néven litoszféra). Ezzel egy időben hatalmas robbanásos vulkánkitörések zajlottak, amelyek horzsaköves üledékanyaga több mint ezer négyzetkilométer nagyságú területet borított be, helyenként akár néhány 10 métert meghaladó vastagságban. Mozgalmas időszak volt mindez, a szürke hamuleplek évtizedekre megállították itt az élet fejlődését. Mintegy 17 millió éve, egy trópusi környezetben lévő itatóhelyet is vulkánkitörés anyaga temetett be, aminek következtében különleges módon maradt meg számos állat lábnyoma és az akkori növények lenyomata. Ipolytarnóc Európa Diplomás bemutató helye a Novohrad-Nógrád Geopark nemzetközi szinten is számottevő turisztikai célpontja. E hatalmas vulkánkitörések képződményei legteljesebben a Bükk előterében tárulnak fel, ahol híres borpincék mélyülnek anyagába és ezekből állnak a misztikus kaptárkövek. A vulkáni kőzetek a Pannon-medence kialakulásának fontos tanúi, ami mellett bepillantást engednek a hatalmas vulkánkitörések előtti magmatározók világába is. De mikor voltak pontosan ezek a vulkánkitörések?
„A korábbi radiometrikus koradatok szerint 13 és 21 millió év között zajlott a vulkáni működés, azonban a mérések hibahatára meglehetősen nagy. Ezért egy új módszerrel igyekeztünk pontosítani a vulkánkitörések korát, mégpedig egy piciny ásvány, a cirkon segítségével” – mondja Lukács Réka, a kutatócsoport munkatársa, aki két éve látott neki a munkának. Ehhez először egy labort kellett kiépíteni, ahol a kőzetben lévő cirkon ásványokat ki lehetett nyerni. „Mindez nem egyszerű dolog, hiszen a cirkon (cirkónium-szilikát) kristályok nem nagyobbak, mint egy hajszál átmérője. Egy kőzetmintából pedig 50-100 darabot kell kiszedni” – hangsúlyozza a munka nehézségeit a kutatócsoport egy másik tagja, Soós Ildikó.
A cirkon ásvány kristályrácsába urán és tórium is beépül, amelyek izotópjai (235 és 238 tömegszámú urán és 232 tömegszámú tórium izotópok) radioaktív bomlással végül ólom izotópokká alakulnak. Az urán és ólom izotópok mennyiségének mérése alapján kiszámolható, hogy mikor keletkezett a cirkon ásvány. A méréseket Lukács Réka a zürichi ETH (Svájc) geokronológiai laboratóriumában végezte. „A kiválasztott cirkon kristályok felpolírozott felületére lézersugárt irányítottunk, amely gerjesztésével szabadítottuk ki a vizsgálandó izotópokat. Viszonylagos mennyiségüket tömegspektrométerrel mértük. Ezzel a modern analitikai eljárással akár egyetlen kristály belsejének és külső részének keletkezési korát is meg tudtuk határozni.” – avat be az elemzések hátterébe Lukács Réka.
Kiderült, hogy a vulkáni működés jóval rövidebb idő alatt zajlott (14 és 18 millió évvel ezelőtt) mint azt korábban gondolták. Ezen belül, 14 és 15 millió év közötti időben, legalább két hatalmas vulkánkitörés is volt, amikor több mint 10 köbkilométer vulkáni anyag robbant a felszínre (ez a Mt. St. Helens 1980-as kitörésének többszöröse). A kutatásnak azonban egy másik fontos eredménye is volt. A szakemberek meghatározták, hogy a vulkánkitörések előtt milyen hosszú ideig létezett a földkéregben elhelyezkedő magmatározó. „Összegezve a cirkon ásványok kristályosodási adatait, azt a meglepő eredményt kaptuk, hogy a kiterjedt magmatározók akár 700 ezer éven keresztül is fennálltak és akár több vulkánkitörést is táplálhattak.” – mondja Lukács Réka hozzátéve, hogy ezek az eredmények fontos hozzájárulást jelentenek a szilíciumgazdag magmakamrák élettartamának megismeréséhez, amiben eddig ellentmondásos eredmények születtek. „Az új koradatok kiemelkedően fontosak azért is, mert segítségükkel pontosítani lehetett a tektonikai események, mint például a blokk-forgások és feszültségváltozások idejét is.” – teszi még hozzá Fodor László, az MTA-ELTE Geológiai, Geofizikai és Csillagászati Kutatócsoport vezetője, aki szerkezetföldtani oldalról vett részt e tudományos munkában.
„Ezek a tudományos vizsgálatok nem véletlenül vannak jelenleg a kutatások élvonalában. Ma már vannak eszközeink arra, hogy a földkéregben lévő, pusztító vulkánkitöréseket táplálni képes magmatározók méretét és állapotát vizsgálhassuk. Élettartamuk pontosításával, a vulkánkitörések előtti folyamatok feltárásával közelebb juthatunk annak megértéséhez, hogy a jelenleg kimutatható nagy magmatározók vajon képesek-e a közeljövőben ilyen eseményeket elindítani” – avat be e kutatómunka időszerűségébe Harangi Szabolcs, a kutatócsoport vezetője.
Ezek a vizsgálatok tovább folynak, a további kormérések eredményei alapján még teljesebb képet kaphatunk a térségünkben zajlott legnagyobb vulkánkitörésekről, illetve általában is, az ezekhez vezető magmakamra folyamatok időskálájáról.
A tudományos munka címe és elérhetősége:
Lukács R, Harangi S, Bachmann O, Guillong M, Danišík M, Buret Y, von Quadt A, Dunkl I, Fodor L, Sliwinski J, Soós I, Szepesi J (2015): Zircon geochronology and geochemistry to constrain the youngest eruption events and magma evolution of the Mid-Miocene ignimbrite flare-up in the Pannonian Basin, eastern central Europe. Contributions to Mineralogy and Petrology, 170(5-6):1-26. doi:10.1007/s00410-015-1206-8
http://link.springer.com/article/10.1007/s00410-015-1206-8
MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport, 2015. december
kapcsolat: +36-20-9340440