Egy hosszan szunnyadó vulkán alatt is lehet magmatározó

Kutatók csoportja tizenöt éve vizsgálja a székelyföldi Csomádot, ahol a Kárpát-medence legutolsó vulkánkitörése volt.

Bolygónk más részein ma is előfordulnak vulkánkitörések ( A képen a Pacaya tűzhányó izzó lávafolyamát piszkálja egy férfi egy bottal a guatemalai San Vicente Pacaya település közelében 2021. április 15-én) Fotó: Moises Castillo Forrás: MTI/AP/Moises Castillo

Az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoportja nemzetközi együttműködésben tizenöt éve vizsgálja a székelyföldi Csomádot, ahol a Kárpát-medence legutolsó vulkánkitörése volt. Legújabb eredményeik szerint még egy hosszan szunnyadó vulkán alatt is található kristálykása állapotú magmatározó. Ez pedig akár több százezer éven keresztül is folyamatosan fennállhat.

A vulkán működése egy epizodikus folyamat: vannak tűzhányók, amelyek rövid nyugalom után újra és újra kitörnek, ilyen például az Etna, vannak azonban olyanok, amelyek hosszú szunnyadás után aktivizálódnak. Ezek között találhatók olyanok, amelyek évtizedek után törnek ki, mint például a karibi La Soufriére vagy a Fülöp-szigeteki Taal, de vannak olyanok is, amelyek több évszázad szünet után, mint például az izlandi Reykjanes-félszigeten. A kérdés az, hogy mi okozza ezt a szabályos vagy szabálytalan periodicitást – olvasható az ELTE szerdai közleményében.

A vulkánok alatti magmakamrákról sokáig az volt a felfogás, hogy ezek rövid életű nagy, kőzetolvadékkal kitöltött üregek a földkéregben. A XXI. század elején azonban alapvetően módosult ez az elképzelés: a magmatározóban kristályokkal teli magma található, ahol a kristálytartalom általában meghaladja az 50 térfogatszázalékot (ennek neve kristálykása). Egy ilyen magma fizikailag nem képes felszínre jutni és vulkánkitörést táplálni, ehhez az kell, hogy ez az arány megforduljon, azaz a magma olvadékanyaga legyen több mint 50 térfogatszázalékban jelen. Ezek után két kulcskérdés került előtérbe: milyen hosszan létezhetnek ezek a kristálykása állapotú magmatározók és ebben mi okozza, illetve milyen gyorsan a kitörésre képes magmaadag kialakulását – írják.

Az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport és az ELTE TTK FFI Kőzettan-Geokémiai Tanszék munkatársainak román–svájci–német nemzetközi együttműködésben elért tudományos eredményei e kulcskérdések megválaszolásához járulnak hozzá.

A kutatók a geofizikai elemzések adatai alapján azt valószínűsítették, hogy a Csomád alatt még most is lehet nagy kristálytartalmú magma, azaz kristálykása.

Lukács Réka, a kutatócsoport munkatársa a vulkán kőzeteiben lévő piciny, mindössze néhány száz mikronos kristályt, a cirkont vizsgálta.

A modern műszeres eljárások lehetővé teszik, hogy a kristályok urán-, tórium- és ólom-izotóparányait nagy pontossággal, akár néhány 10 mikronos területről is mérni lehessen. Az izotóparányokból pedig kiszámítható a kristályok keletkezési kora.

Lukács Réka több mint 500 cirkonkristályt elemzett, amelyek felölelik a teljes vulkáni működés kitörési anyagát. Az eredmények azt mutatták, hogy a Csomád legfiatalabb (30–160 ezer éves) kőzeteiben lévő cirkonkristályok jelentős része 160 ezer évvel ezelőtt keletkezett és egy kitörés során a vulkáni képződményekben különböző korú kristályok mindig keverve jelentek meg.

Ez azt jelenti, hogy a Csomád alatt, jóval a 160 ezer évvel ezelőtti vulkáni működés megindulása előtt már kialakult a magmatározó (mintegy 500–600 ezer évvel ezelőtt), és abban folyamatosan, mindig volt olvadék, amiből a cirkon és egyéb kristályok ki tudtak alakulni.

A másik fontos következtetés, hogy a vulkánkitörések előtt a kristálykása minden esetben hatékonyan felkeveredett, és a kitörési anyagban különböző időkben, a vulkáni működést akár több mint százezer évvel megelőzően képződött kristályok jutottak be.

Ezt követően a cirkonvizsgálatok adatait felhasználva svájci szakemberekkel együtt modellszámításokat végeztek arra, hogy milyen feltételek kellenek ahhoz, hogy egy 700 Celsius-fok hőmérsékletű kristálykása több százezer éven keresztül fennmaradjon és ennyi idő alatt milyen méretű magmatározó alakul ki. A kulcs a folyamatos magmautánpótlás, ami mellett 35 köbkilométer térfogatú magmatározó jöhetett létre a Csomád alatt.

Bolygónk más részein ma is előfordulnak vulkánkitörések (A képen a Pacaya tűzhányó izzó lávafolyamát piszkálja egy férfi egy bottal a guatemalai San Vicente Pacaya település közelében 2021. április 15-én)
Fotó: MTI/AP/Moises Castillo

A tározóban lévő olvadékmennyiségnek kiemelt a fontossága: amíg jelen van, legyen az nagyon kis mennyiség is, hozzájárul a gyors reaktiválódáshoz. A modellszámítások azt jelezték, hogy ennek a vulkánkitörésre alkalmas magmaadagnak a mennyisége idővel egyre nagyobb lehet. Kialakulásához pedig az kell, hogy a kristálykása anyagú magmatározóba magas hőmérsékletű, friss magma nyomuljon. Ha ez megtörténik, akkor az utánpótlás mértékétől függően akár igen gyorsan kialakulhat a vulkánkitörésre képes magmamennyiség.

A kristály belsejének és külső részének kialakulása között akár több mint 200 ezer év is lehet, azaz a kristály ismétlődően képes volt tovább növekedni a bezáróolvadékból. Ez azt jelenti, hogy több mint 200 ezer évig létezett olvadéktartalmú magmatározó a vulkán alatt

– állapították meg a kutatók.

Az újszerű kutatások eredményei segítenek jobban megérteni a vulkánok, ezen belül különösen a hosszan szunnyadó tűzhányók működését. Rámutatnak arra, hogy a magmatározók nagyon hosszú ideig fennmaradhatnak a földkéregben, még akkor is, ha a tűzhányó éppen nem működik. A kutatási eredmény másik különlegessége, hogy a látszólag inaktív vulkánok alatt is lehetnek még kristálykása-tartalmú magmatömegek és amíg ezek fennállnak, addig nem zárható ki további vulkáni működés, akár több tízezer év nyugalom után sem. A Csomád jelenleg nem mutat arra utaló jelet, hogy kitörne, de ezek a tudományos eredmények azt mutatják, hogy azért nem árt figyelni rá. A kutatócsoport most azt vizsgálja, hogy a kitörésre nem képes kristálykásából mennyi idő alatt alakulhat ki kitörésre már alkalmas magmaadag.

A kutatók eredményeiket az Earth and Planetary Science Letters című szakfolyóiratban publikálták áprilisban.