Vulkanológiai detektívmunka: a vulkánok alatti magmakamrába néznek (sajtóközlemény)

Az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport munkatársai a székelyföldi Csomád vulkán kőzeteit fogták vallatóra, hogy a bennük található kristályok kémiai összetétele alapján következtessenek arra, hogy milyen mélységben helyezkednek el a vulkánok alatti magmakamrák és milyen folyamatok vezetnek a vulkáni kitörésekhez. Legfrissebb eredményeiket a rangos Contributions to Mineralogy and Petrology folyóirat tette közzé.

A vulkánkitörések jellege, például a nagyobb veszélyekkel fenyegető, heves robbanásos vagy csendesebb, lávaöntő lefolyása nagymértékben a tűzhányók alatti magmakamrában lejátszódó folyamatoktól függ. Ma már egyre inkább elfogadott, hogy a magmakamra még az aktív vulkánok alatt sem nagy, olvadékkal kitöltött üregként képzelhető el, sokkal inkább egy, a földkéreg kőzeteit szétrepesztő, több-kevesebb kristályt is tartalmazó kőzetolvadékként, egyfajta „magmakása”-ként fogható fel.

A Földön jelenleg mintegy 1500 potenciálisan aktív tűzhányó van, ezek közül évente mintegy 50-60 lép működésbe. Sok olyan vulkán is van, ami nagyon hosszú ideig szunnyad, sőt szinte már inaktívnak látszik. „A vulkanológia egyik nagy kihívása a 21. században, hogy ezeknek az ’aluszékony’ tűzhányóknak a működését jobban megértsük” – mondja Harangi Szabolcs, az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport vezetője. „A történelmi idők nagy vulkánkitöréseit ugyanis jórészt olyan vulkánok produkálták, amelyekről már nem sokan gondolták, hogy még aktívak lehetnek”. Pedig alattuk jelentős mennyiségű, még valamennyi olvadékot is tartalmazó magmás testek lehetnek akár több tízezer éven keresztül is, ezek aztán pedig, akár néhány évtized alatt remobilizálhatóak. A kulcskérdés tehát az, hogy mikor áll össze egy olyan magmamennyiség, amelyik vulkánkitörést táplálhat.

„A csomádi kőzetekben lévő kristályok közül az amfiboloknak különlegesen fontos jelentőségük van, mivel az ásvány számos elemet épít a kristályrácsába és ezek mennyisége többek között függ a kristályosodás hőmérsékletétől és nyomásától.” meséli Kiss Balázs, a friss tanulmány vezető szerzője. „Az amfibolok tehát fontos koronatanúk a vulkanológus detektívmunkájában, amelyekből lényeges információkat kapunk arra, hogy hány magmakamra van a vulkánok alatt, milyen mélységben, mi történik ott közvetlenül a vulkánkitörés előtt és mindez mennyi idő alatt zajlik”.

A csomádi vulkáni kőzetekben lévő amfibolok tanulmányozása során a kutatócsoport arra a következtetésre jutott, hogy az amfibolok összetételén alapuló, általánosan használt hőmérséklet és nyomás becslések sok esetben téves következtetésre vezetnek, ami befolyásolhatja akár a vulkáni veszély előrejelzés munkáját is. A frissen publikált eredmények újragondolásra késztetheti az olyan tűzhányók alatti magmatározó rendszerről alkotott modelleket, mint a Pinatubo, a Mt. St. Helens, a Redoubt, az Unzen, a Mt. Pelée és a Soufriére Hills, mind olyanok, amelyek vulkánkitöréseikkel felhívták magukra a figyelmet, és amelyekhez hasonló volt a Csomád működése is.
A kutatócsoport olyan amfibolokat is elemzett, amelyek kialakulási története részben a hosszú szunnyadási időre tehető, ami a már kihűlés közeli magmatározóban zajlott, részben a vulkánkitörést közvetlen megelőző folyamatok során növekedtek tovább. Egyetlen amfibol kristályban is sikerült tehát rekonstruálni a magmás folyamatok időben elkülönülő, összetett folyamatait, amire hasonló példa még nem volt. Az amfibol kristályok nagy felbontású vizsgálata alapján pedig a kutatók azt a következtetést vonták le, hogy a Csomád alatt és vélhetően más tűzhányók alatt is csupán egy magmakamra található és itt zajlanak a vulkánkitörést közvetlen megelőző és azt kiváltó folyamatok. Azaz a kitörések előtti jeleket másképpen kell értelmezni.

Az amfibolok e mellett további értékes információval szolgáltattak. „Az amfibolok és a velük együtt kristályosodott plagioklász kristályok kémiai összetétele alapján kiszámoltuk, hogy közvetlen a kitörés előtt a 720-740 fokos, már a megszilárdulás közelében lévő kristálykásás magmaanyag hőmérséklete több mint 200 fokkal emelkedett!” – mondja Kiss Balázs. „Ez pedig csak úgy magyarázható, hogy a vulkán alatt hosszú ideig meglapuló magmás kristálykásába egy friss magmatömeg érkezett a földköpenyből. Ez gyorsan felolvasztotta és mobilizálta a magmás anyagot, készre hozva azt egy vulkánkitörés táplálására. Az amfibolok vizsgálatából azt is tudjuk, hogy mindez akár néhány évtized alatt megtörténhetett, a mobilizált magma pedig akár egy héten belül a felszínre törhetett”.

A kutatócsoport további részletes vizsgálatokat tervez a Csomádon. „A Csomád kutatásával olyan tudományos eredményeket érhetünk el, amelyek nem csak e tűzhányó állapotát, esetleges felújulási lehetőségét segít megérteni, hanem hozzájárul ahhoz is, hogy a hosszú ideig szunnyadó, illetve a látszólag inaktívnak tűnő vulkánok viselkedését jobban megismerjük.” teszi hozzá Harangi Szabolcs.

A Kutatócsoport tanulmányát a szakterület egyik vezető szakfolyóirata, a Contributions to Mineralogy and Petrology legfrissebb, márciusi száma publikálta:
http://link.springer.com/article/10.1007/s00410-014-0986-6

További információk a Tűzhányó blogon: http://tuzhanyo.blogspot.hu/2014/03/kutatocsoportunk-eredmenyeibol-vulka...

MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport - http://vulkanologia.elte.hu/
2014. március 18.