Új modell a Kárpát-Pannon térség bazaltjainak keletkezésére

Hogyan keletkeztek térségünk bazalt vulkánjai, mikor és miért jöttek létre és miért pont ott helyezkednek el, lehet-e még folytatása e vulkáni működésnek? Ezekre a kérdésekre is válaszol és ad egy új modellt az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport Harangi Szabolcs vezetésével írt és az International Journal of Earth Sciences legfrissebb számában megjelent tudományos közlemény.

Vulkáni működés nem akárhol és nem akármikor történik. A kutatókat régóta foglalkoztatja, hogy a Pannon-medencében (Kárpát-medencében) mivel magyarázható a bazalt vulkáni területek kialakulása, mint például a Bakony és Balaton-felvidéken, a nógrádi térségben, valamint a persányi területen. E bazalt vulkánok zömmel 3-5 millió évvel ezelőtt alakultak ki, azonban több helyen még az elmúlt másfél millió évben is voltak kitörések. A legutolsó bazalt vulkáni működés a Garam völgyében Magasmart (Brehy) közelében történt, amikor kb. 100 ezer éve látványos lávaszökőkút kitörések hozták létre a Putikov salakkúpot, amiből izzó lávafolyam kígyózott az akkori folyóvölgy felé. Ezt megelőzően évmilliókon keresztül nem volt itt bazalt vulkáni kitörés!

"A bazaltos magma a földköpeny felő részén, az asztenoszférában keletkezik, az ottani kőzetanyag kis mértékű olvadása során. Munkánkban arra kerestünk választ, mi az a folyamat, ami mindezt előidézhette térségünk alatt és ami fontos, amely körülmények jelenleg is fennállhatnak, akár újabb vulkáni működéshez vezetve" - magyarázza Harangi Szabolcs, az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport vezetője, a frissen megjelent tanulmány vezető szerzője, aki mindezzel arra is utal, hogy a 100-500 ezer évvel ezelőtti vulkáni működés már olyan környezetben zajlott, ami jelenleg is jellemzi térségünket.

A kőzetlemezeken belüli bazalt vulkánok kialakulása többnyire elvékonyodó litoszférával jellemzett területekhez kapcsolódik vagy ott jelennek meg, ahol a földköpeny mélyebb részéből magas hőmérsékletű kőzetanyag áramlik fel, ezzel egy úgynevezett forró-folt területet alakítva ki. Ezek a magyarázatok Európa más bazalt vulkáni területei esetében mind felmerültek és többen ezzel magyarázták a Pannon-medence bazalt vulkáni működését is. "Elemezve térségünk földtani felépítését és a rendelkezésre álló geofizikai adatokat, arra kellett következtetnünk, hogy itt egyik klasszikus modell sem működik! Bazatjaink mondhatni rossz helyen vannak és rossz időben keletkeztek, azaz nem használhatók az általánosan elfogadott magyarázatok." - vázolja Harangi honnan kellett kiindulniuk.

A tanulmányban ismertetett új modell arra alapoz, hogy a bazaltos magmaképződés elsődleges oka az asztenoszféra kőzetanyagának felfelé való mozgása. Ezzel a kőzetanyag olvadáspontja csökken, így adott esetben a fennálló hőmérséklet alá kerülhet, ami olvadáshoz vezet. A kulcs tehát megtalálni azt a mechanizmust, ami e földköpeny áramlást előidézi. "Ha térképen megnézzük hol helyezkednek el bazalt vulkáni területeink, akkor meglepődve tapasztljuk, hogy nem ott ahol várnánk, azaz nem a medence középső részén, hanem a széleken, ott, ahol a litoszféra vastagsága hirtelen változik, a környező vastag kőzetburok a medence felé hirtelen vékonyodik" - ismerteti Harangi a modell kialakításának gondolatmenetét. Miért pont ott vannak a bazalt vulkánok? A kutatók erre azt a magyarázatot adták, hogy erre a Pannon-medence kialakulásának története adhat választ. Mintegy 12-18 millió évvel ezelőtt a térségünk alatti kőzetburok és földkéreg jelentősen elvékonyodott. Amíg a környező területek alatt 120-200 kilométer vastag litoszféra van, addig a medence területe alatt mindössze 60-80 kilométer a vastagsága. A tanulmány szerzői szerint ennek egyik következménye, hogy a környező területek alól az asztenoszféra anyaga az elvékonyodott térség alá áramlik. A nyugati és északi peremeken a feláramlás majdnem függőleges, ami a magmaképződés egyik legfontosabb kritériuma.

A magmaképződés lehetősége tehát megvan, azonban ez még nem elég. Ehhez az is kell, hogy a földköpeny kőzetanyaga olyan legyen, ami képes olvadásra. A kutatócsoport szakemberei ezért modellszámításokat végeztek arra, hogy a térségünkben megjelenő bazaltok kémiai összetétele milyen körülmények között és milyen kőzetanyag megolvadása során alakulhatott ki. Mindezek alapján rámutattak arra, hogy a földköpeny felső része nem homogén peridotit kőzetből áll, hanem abban vannak olyan komponensek, olyan kőzettestek és/vagy illóanyagok is, amelyek az olvadáspontot csökkentik (valahogy úgy, mint amikor a jeges útra szórunk sót, hogy az felolvadjon). Ez teszi lehetővé, hogy a modellszámítások szerint már 100-120 kilométer mélységben magmaképződés történjen.

"A kulcs tehát a peremek menti földköpenyanyag feláramlás, valamint az általában homogénnek tekintett földköpeny kőzettani változékonysága. Mindezt nem csak a modellszámításaink, hanem a bazaltokban lévő piciny ásvány, a spinell kémiai összetétele is alátámasztja" - mutat rá Jankovics Éva, a tanulmány egy másik szerzője, aki ez évben szerezte neg PhD fokozatát a hazai bazaltok kutatása nyomán. Az utolsó bazalt vulkáni kitörés mindössze 100 ezer éve volt. Az akkori körülmények most is hasonlóak. Ez azt jelenti, hogy a lehetőség akár most is megvan arra, hogy a mélyben bazaltos magma keletkezzen. "Az, hogy ez vajon bekövetkezik-e és különösen az, hogy ez az emberi történelemben történjen, vélhetően kis esélyű, de számos példa van arra, hogy egy nyugodtnak tűnő helyzet bármikor megváltozhat. Ehhez még annyit tehetünk hozzá, amit korábbi tanulmányainkban már leírtunk: a bazaltos magma nagyon gyorsan, akár néhány nap alatt felszínre törhet. Kérdés, hogy egy ilyen esetben lesznek-e olyan műszerek, ami ennek apró előjeleit észlelhetik." - ad záróértékelést Harangi, aki hangsúlyozza, már csak ezért is fontos jobban megértenünk a bazalt vulkáni működés okait. Ennek nem csak térségünkben van jelentősége, hanem hasznos információk lehetnek más területek kutatóinak is, ahol nagyobb eséllyel várnak a jövőben bazalt vulkáni kitörést. Ilyenre példa az új-zélandi Auckland térsége, ahol több százezer ember él egy potenciálisan aktív bazalt vulkáni mező kellős közepén. Az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport friss tanulmánya így tág nemzetközi érdeklődést kaphat.

A tanulmány címe és elérhetősége:
Harangi Sz., Jankovics M.É., Sági T., Kiss B., Lukács R., Soós I. (2015): Origin and geodynamic relationships of the Late Miocene to Quaternary alkaline basalt volcanism in the Pannonian basin, eastern–central Europe. INTERNATIONAL JOURNAL OF EARTH SCIENCES 104 (8):2007-2032. DOI 10.1007/s00531-014-1105-7
link: http://link.springer.com/article/10.1007/s00531-014-1105-7

MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport, 2015. november
kapcsolat: szabolcs [dot] harangiatgeology [dot] elte [dot] hu, +36-20-9340440