A hosszan szunnyadó vulkánok rövid idő alatt, nagy robbanásokkal törhetnek ki

Kitörhet-e egy vulkán akár több tízezer év nyugalmi időszak után? Ha igen, akkor ez mivel magyarázható és mi vezet ahhoz, hogy a vulkánkitörések veszélyesebbek, azaz robbanásos jellegűvé váljanak? Ezek kulcskérdések a vulkáni veszély előrejelzésben és ráirányíthatják a figyelmet azokra a tűzhányókra is, amelyek látszólag inaktívak. Hiába van szunnyadó fázisban egy vulkán nagyon gyorsan aktív állapotba kerülhet, és a kitörése a korábban ismerteknél nagyobb veszélyt hozhat. Magyar kutatók újszerű kutatása segít feltárni a vulkánkitörés előtti jeleket.

Az ELTE TTK Földrajz- és Földtudományi Intézet Kőzettan-Geokémiai tanszék és a HUN-REN-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport tagjai, neves hazai és külföldi szakemberekkel együttműködve a Kárpát-Pannon térség legfiatalabb vulkánját, a székelyföldi Csomádot tanulmányozták. Nagy felbontású integrált kristályszöveti és kristály kémiai összetételi adatokon alapulva számszerűsítették a magmafejlődés körülményeit, rekonstruálták a vulkán alatti magmatározó felépítését, azonosították a kitöréseket okozó, frissen felnyomuló magmák jellegzetességeit és adtak magyarázatot arra, hogy miért vált a vulkáni működés uralkodóan robbanásos jellegűvé a legutolsó aktív fázisában.

Terepmunka a Csomád hosszú szunnyadási időszak utáni első robbanásos kitöréseinek képződménysorán (fotó: Németh Bianca)

Csomád: egy tipikus hosszan szunnyadó vulkán

A Csomád kitöréstörténetét a kutatócsoport korábbi munkái egy piciny kristály, a cirkon U-Th-Pb-He izotópos elemzésével és a kapott eredményekből számolt koradatok alapján fedték fel. Harangi Szabolcs, egyetemi tanár, a kutatási projekt vezetője hangsúlyozza: „az elmúlt közel egy millió éves időszakban többször volt hosszú nyugalmi periódus, azonban még több tízezer, esetenként több mint 100 ezer év szünet után is újra megindultak a vulkánkitörések!” A legjelentősebb vulkanizmus az elmúlt 160 ezer évben történt, amin belül 160-95 ezer évvel ezelőtt, nehezen mozgó, viszkózus lávadómok türemkedtek ki, majd több mint 30 ezer év nyugalom után, 56 ezer éve újultak fel ismét a kitörések. Cserép Barbara, az ELTE doktorandusza ennek képződményeit vizsgálja: „Ezek már veszélyesebb, robbanásos jellegű kitörések voltak. Fontos tudnunk azt, hogy mi változott, mi okozta a kitörési stílusban történt változást!” Az utolsó vulkáni működés 30 ezer éve történt, azóta ismét nyugalmi állapotban van a tűzhányó.

Egy kőzettani detektív munka

A vulkánkitörés oka és az annak jellegét meghatározó folyamatok a vulkáni működés során keletkezett kőzetekben vannak elrejtve. Ezek a kőzeteket alkotó ásványok vallatásával, azaz részletes elemzésével hozhatók elő. A kutatócsapat az 56–30 ezer évvel ezelőtti robbanásos kitörések horzsaköveiben lévő összes kristály kémiai összetételét meghatározta, sokszor nagy felbontással a kristály belsejétől a legkülső részig. Ezt követően, a feltárt adatokon alapuló különböző hőmérséklet, nyomás, redoxállapot, olvadék összetétel és olvadék víztartalom számítási módszerek eredményeit értékelték kritikusan, hogy a végén számszerűen is megadhassák a kristályosodás körülményeit, azaz megállapítsák, hogy a kőzetekben lévő kristályok milyen magmából, milyen mélyen, milyen hőmérsékleten keletkeztek és a végén hogyan kerültek egy kitörő magmába. Ez segített a magmatározó rendszer felépítésének, a kitöréshez vezető folyamatok feltárásában, továbbá a robbanásossá váló kitörések magyarázatában.

A Csomád vulkán alatt rekonstruált magmatározó rendszer a legutolsó, 56-30 ezer éves kitörési szakasz során

A robbanásos kitörések kulcsa

A kőzettani detektív munka fő tanúja az amfibol nevű ásvány volt. „Az amfibol kristályrácsába sok elem képes beépülni, de az egyes rácshelyeken való helyettesítés a kristályosodás körülményeitől függ” – avat be a kutatás részletébe Cserép Barbara. Az amfibol kémiai összetétele nagy változást mutatott egy kőzetben is. Ezek részben egy alacsony hőmérsékletű, 8-12 kilométer mélyen lévő kristálykásából származtak, többségük azonban az ebbe a magmatározóba nagyobb mélységből felnyomuló, magasabb hőmérsékletű magmával érkezett. „A korábbi, 160-95 ezer éves lávadóm kitörésekhez képest ezek a friss magmák más összetételű amfibolokat hoztak fel, azaz ezek a magmák különbözőek voltak és ennek fontos szerepe volt abban, hogy a vulkánkitörések robbanásossá váltak.” – mutat rá Harangi. „Ilyen amfibol összetételeket még nem nagyon mutattak ki vulkáni kőzetekben más vulkánokon” – teszi hozzá Cserép, mint a kutatómunka egyik fontos eredményét. Értelmezésük szerint az ilyen amfibol kristályok keletkezéséhez nagy víztartalmú magma szükséges és e feltöltő magmának lehetett kulcsszerepe a robbanásos kitörések kialakulásában.

A kitörések előtti magma állapotról a kristályok legkülső része és a vas-titán oxidok összetételei adtak információt. Szemerédi Máté posztdoktor kutató, a tanulmány másik vezető szerzője elmondta: „a vas-titán oxidok akár napok alatt alkalmazkodnak az új körülményekhez, kémiai összetételük azt jelzik, hogy egy 800–830 Celsius fokos, oxidált magma tört ki.”

A Csomád kutatásának jelentősége

A Csomád jelenleg nem mutat olyan jeleket, hogy a közeljövőben újra aktivizálódna. Azonban ez a tanulmány is rámutat arra, hogy egy friss magma felnyomulás után akár heteken-hónapokon belül vulkánkitörés történhet. A kőzettani vulkanológiai kutatások, a vulkánok alatti magmatározó felépítés és az ott zajló folyamatok kvantitatív feltárása segítséget ad ahhoz, hogy jobban megértsük a vulkánkitörések előtti jeleket. „Ez a kutatás újszerű abban, hogy mindezt hosszan szunnyadó vulkán esetében teszi és ebben a Csomád nemzetközi szinten is egyre nagyobb figyelmet kap.” – mutat rá Harangi Szabolcs. Ez segít ráirányítani a figyelmet arra, hogy a Föld mintegy 1500 potenciális tűzhányója mellett, ezek is jelenthetnek veszélyt, főleg, ha alattuk még van olvadéktartalmú magma.

A tanulmány szabadon hozzáférhető:

További információ: Harangi Szabolcs (harangi.szabolcs@ttk.elte.hu)

Borítókép: A Csomád vulkán legfiatalabb kitörésének helye: a Szent Anna kráter (fotó: Fodor István)