Még mindig jelentős mennyiségű magma lehet a Csomád alatt!

Az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport kiemelt tudományos célja a székelyföldi Csomád vulkán természetének jobb megismerése. Bár a tűzhányó legutolsó kitörései 30 ezer évvel ezelőtt voltak, a kutatási eredmények azt mutatják, hogy a térség legfiatalabb tűzhányója közel sem inaktív. A kutatócsoport három új tudományos közleménye segíti a Csomád és általában is a hosszan szunnyadó vulkánok működésének jobb megértését.

„Ez egy igazi detektívmunka, rekonstruálni a vulkán múltját és megérteni a jelenlegi állapotát úgy, hogy látszatra minden nyugodtnak tűnik. Vallatjuk a régmúlt vulkáni események tanúit, a vulkáni kőzeteket, ebből pedig egy izgalmas történet kerekedik ki: a látszólag inaktív tűzhányó alatt van még magmatározó és abban úgy tűnik nem kevés olvadék is” – meséli Harangi Szabolcs, a kutatócsoport vezetője és a csomádi NKFIH-OTKA kutatási projekt irányítója.

A kőzetekben lévő hajszálvékonyságú cirkon kristály az egyik koronatanú. Lukács Réka az urán, tórium és ólom izotópok arányát mérte, Molnár Kata pedig a hélium tartalmat. Ezekből az adatokból pedig kiszámítható mikor keletkeztek a kristályok, illetve mikor voltak a vulkánkitörések. A Journal of Volcanology Research folyóiratban a kutatócsoport Molnár Kata vezetésével összesítette a Csomád kitöréstörténetét. Ebben nem csak a vulkáni működés ideje a fontos, hanem a köztük eltelt nyugodt időszakok hossza is. A kapott eredmények azt jelzik, hogy a Csomád egy igazi hosszan szunnyadó tűzhányó. Történetében gyakran volt több tízezer éves kitörésmentes időszak, sőt volt, amikor több mint 100 ezer évig nem volt vulkáni működés. Azonban ilyen hosszú alvás után is felébredt a vulkán és a legutolsó aktív időszakban, 57-30 ezer éve, heves robbanásos kitörések zajlottak.

A széndioxid és kénes gáz kiáramlást sokan utóvulkáni működésnek tartják. Ez azonban megtévesztő, mert ez a folyamat az aktív vulkánokon is megszokott. „A Csomád és környezetében számos helyen van jelentős mennyiségű széndioxid gázkiáramlás, ami nem kis veszélyt jelent, mert mélyedésekben, például barlangokban, pincékben felhalmozódva kiszorítja az oxigént és a gáz belégzése halálos kimenetelű lehet. E veszély mellett e gázok fontos információt adnak a mélybeli folyamatokról. Több tucat helyen vettünk mintát és elemeztük a gázok hélium és szén izotóptartalmát. Mindebből arra következtettünk, hogy a gázok jelentős részben magmás eredetűek, azaz a vulkán alatt lehet még magmás test, amiből széndioxid gázok szabadulnak fel és többnyire törések, kőzetrepedések mentén jutnak a felszínre” – mondja a kolozsvári Kis Boglárka-Mercédesz, a kutatócsoport vulkáni gáz szakértője. A gázok izotópösszetétele olaszországi és indonéziai aktív és szunnyadó vulkáni területeken mért értékekkel mutatott jó egyezést. A kutatási eredményeket bemutató tanulmány a Geochemistry, Geophysics, Geosystems neves szakfolyóiratban jelent meg. „A gázok izotóp összetételének elemzése során arra is következtetni tudtunk, hogy a vulkánt tápláló elsődleges magma valószínűleg a kőzetburok alsó, földköpeny részének erősen átalakult részéből származhat” – teszi hozzá Harangi Szabolcs.

A kutatócsoport legújabb, jelentős figyelmet kapó eredménye, a tudományterület egyik vezető szakfolyóiratában, az Earth and Planetary Science Letters szeptemberi számában jelent meg. Francia, svájci és román szakemberekkel együtt kísérelték meg számszerűsíteni, hogy mennyi olvadék lehet a Csomád alatt. A kutatás egyik fő újdonsága, hogy ilyen sokrétűen még nem vizsgáltak meg egy vulkánt, hogy információt kapjanak arról, mi van alatta, van-e még a mélyben magma. „Az egymástól független vizsgálatok eredményeit értékelve, nem vonhattunk le más következtetést, minthogy a Csomád alatti magmatározóban helyenként akár az 50 %-ot is meghaladja az olvadék mennyisége. Ez azért figyelemre méltó, mert egy magma csak akkor törhet a felszínre, ha olvadéktartartalma nagyobb mint 45-50%.” – mondja Mickael Laumonier, a tanulmány vezető szerzője. „Ez azonban nem jelenti azt, hogy a Csomád kitörés előtt áll!” – nyugtat meg Harangi Szabolcs, hozzátéve, hogy a kapott eredmények azonban azt jelzik, hogy egy jövőbeli vulkánkitörés lehetőségét azonban nem lehet kizárni. Egy közelgő vulkánkitörésnek vannak előjelei, a Csomád esetében egyelőre azonban ilyenről nem tudunk. A tudományos eredmények azonban segítik, hogy adott esetben tudjuk mi várható, mire kell figyelni. A vulkáni kőzetekben lévő kristályok kémiai összetételét is meghatározva kiszámolták hol történhetett a kristályosodás, azaz milyen mélyen lehetett a magmatározó és mekkora volt a hőmérséklete. „A cirkon szemcsék izotópösszetétele alapján számolt kristályosodási korok pedig arra utalnak, hogy a magmatározó hosszú ideig, akár több százezer éven keresztül is fennállhat úgy, hogy abban mindig van olvadék is” – teszi hozzá Lukács Réka, a tanulmány másik hazai, kutatócsoporti szerzőtársa.

A hosszú időn keresztül fennálló magmatározó létét megerősítették a tanulmányban közölt hőtörténeti modellszámítások is, amit a zürichi ETH munkatársai végeztek el. „Összeállt tehát a független vizsgálatokból egy koherens következtetés, ami nem kevés olvadék és nem kevés magma jelenlétét valószínűsíti a vulkán alatt 8-20 km mélységben” – mondja Harangi Szabolcs. Bár ennek mennyisége többszöröse annak, ami eddig a vulkánkitörések során a felszínre tört, azonban fizikailag nincs olyan állapotban, hogy vulkánkitörést tápláljon, jóllehet egyes területeken a több mint 50%-ra számolt olvadéktartalom közel van a kritikus értékhez. „A magma folyékony olvadékból, szilárd kristályokból és gázokból áll. Ahhoz, hogy áttörje a felette lévő kőzettestet jelentős nyomást kell kifejtenie, amihez jóval több mint 45-50% olvadék és/vagy nagy mennyiségű gázanyagnak kell jelen lennie” – tájékoztat a vulkáni kitörések okairól Harangi Szabolcs. A kutatócsoport jelenleg is vizsgálja azt a mechanizmust, ami ezt az állapotot előidézi, ami lehetővé teszi, egy vulkán akár hosszú nyugalmi időszak után is újra aktív legyen.

A kutatócsoport munkája nemzetközi szinten is előtérbe helyezi annak fontosságát, hogy a hosszan szunnyadó vulkánok működését is jobban kell ismernünk. Ebben, a székelyföldi Csomádnak kiemelt szerepe van. A látszólag inaktív vulkánok különösen nagy potenciális veszélyt jelentenek, mert az emberek nem gondolják, hogy egy nyugodtnak látszó hegy egyszer csak kitörhet. Ilyenre pedig többször volt példa a történelmi időkben is és ezek a kitörések sok halálos áldozattal jártak. Az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport tudományos munkája és friss tanulmánya felhívja a figyelmet arra, hogy e békésnek tűnő vulkánok kutatása fontos információkat adhat a társadalomnak, az eredmények segíthetik a vulkáni kitörés előrejelzést és felkészülést olyan területeken is, ahol eddig ezt nem látták lényegesnek. A kutatási eredmény jelentőségét jelzi, hogy arról beszámolt a National Geographic és a Smithsonian Magazine is.

A Csomád kitörési történetéről közölt tanulmány:
Molnár, K., Lukács, R., Dunkl, I., Schmitt, A.K., Kiss, B., Seghedi, I., Szepesi, J. and Harangi, S.: Episodes of dormancy and eruption of the Late Pleistocene Ciomadul volcanic complex (Eastern Carpathians, Romania) constrained by zircon geochronology Journal of Volcanology and Geothermal Research, 373: 133-147. (2019)
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0377027318304839

A széndioxid gázok összetételéről és eredetéről közölt tanulmány:
Kis, B.M., Caracausi, A., Palcsu, L., Baciu, C., Ionescu, A., Futó, I., Sciarra, A., Harangi, Sz.: Noble Gas and Carbon Isotope Systematics at the Seemingly Inactive Ciomadul Volcano (Eastern‐Central Europe, Romania): Evidence for Volcanic Degassing Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 20, 3019– 3043 (2019)
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2018GC008153

A Csomád alatti magmatározóról szóló tanulmány:
Laumonier, M., Karakas, O., Bachmann, O., Gaillard, F., Lukács, R., Seghedi, I., Menand, T., Harangi, Sz.: Evidence for a persistent magma reservoir with large melt content beneath an apparently extinct volcano Earth and Planetary Science Letters, Volume 521, 1 September 2019, pp 79-90
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X19303371?fbcl...

E tanulmány eredményeiről a National Geographic beszámolója: https://www.nationalgeographic.com/science/2019/07/magma-found-simmering...

A tanulmány eredményeiről a Smithsonian Magazine beszámolója: https://www.smithsonianmag.com/smart-news/magma-lurks-below-extinct-roma...