A Kárpát-Pannon-térség bazaltjainak keletkezése

Harangi Szabolcs munka közben.

Ezekre a kérdésekre válaszol az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport Harangi Szabolcs vezetésével írt tanulmánya, amely az International Journal of Earth Sciences legfrissebb számában jelent meg.

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

„A bazaltos magma a földköpeny felső részén, az asztenoszférában keletkezik, az ottani kőzetanyag kismértékű olvadása során. Munkánkban arra kerestük a választ, milyen folyamat idézhette ezt elő térségünk alatt. Ez azért is fontos, mert e körülmények jelenleg is fennállhatnak, akár újabb vulkáni tevékenységhez 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 bazaltvulkánok kialakulása többnyire elvékonyodó litoszférájú (a földfelszín felső szilárd része) területekhez kapcsolódik, vagy olyanokhoz, ahol a földköpeny mélyebb részéből magas hőmérsékletű kőzetanyag áramlik fel, ezzel egy úgynevezett forrófolt-területet alakítva ki. Ezek a magyarázatok merültek fel Európa más bazaltvulkáni területei esetében, többen így magyarázták a Pannon-medence bazaltvulkáni működését is. „Elemezve térségünk földtani felépítését és a rendelkezésre álló geofizikai adatokat, arra a következtetésre jutottunk, hogy itt egyik klasszikus modell sem működik! Bazaltjaink, mondhatni, rossz helyen vannak, és rossz időben keletkeztek, azaz az általánosan elfogadott magyarázatok itt nem érvényesek‟ – vázolta Harangi Szabolcs a kiindulópontjukat.

Új modell a Pannon-medence bazaltvulkanizmusának eredetére. A vastag kőzetburok (litoszféra) alól az asztenoszféra kőzetanyaga áramlik lassan felfelé a peremterületek mentén, az elvékonyodott kőzetburokkal rendelkező medence alá. A változatos összetételű kőzetanyag olvadáspontja csökken a feláramlás (nyomáscsökkenés) következtében, ezért részlegesen megolvad, ami bazaltvulkáni működéshez vezetett.
Rajz: Harangi Szabolcs

A tanulmányban ismertetett új modell arra alapoz, hogy a bazaltos magmaképződés elsődleges oka az asztenoszféra (földköpeny felső, folyékony magmából álló része) 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 földköpenyáramlást előidézi. „Ha térképen megnézzük, hol helyezkednek el bazaltvulkáni területeink, akkor meglepődve tapasztaljuk, hogy nem ott, ahol várnánk, azaz nem a medence középső részén, hanem a széleken, ahol a litoszféra vastagsága hirtelen változik: a környező vastag kőzetburok a medence felé hirtelen elvékonyodik” – ismerteti Harangi Szabolcs a modell kialakításának gondolatmenetét. De miért éppen ott vannak a bazaltvulkánok? A kutatók magyarázata szerint 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 található, 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 az 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, hogy a földköpeny felső része nem homogén peridotit kőzetből áll, hanem olyan komponensek, olyan kőzettestek és/vagy illóanyagok is vannak benne, amelyek az olvadáspontot csökkentik (valahogy úgy, mint amikor a jeges útra sót szórunk, hogy megolvadjon). Ez teszi lehetővé, hogy a modellszámítások szerint már 100-120 kilométer mélységben magmaképződés történjen.

Bazaltvulkáni mezők és bazalttűzhányók a Kárpát-Pannon-térségben. A 0.1-11.0 millió évvel ezelőtt kialakult vulkánok főleg a medence peremi területein vannak, ott, ahol a litoszféra vastagságban a leggyorsabb változás figyelhető meg.
Ábra: Horváth Ferenc és munkatársai (ELTE Geofizikai tanszék) nyomán

„A kulcs tehát a peremek menti földköpenyanyag-feláramlás, valamint az általában homogénnek tekintett földköpeny kőzettani változékonysága. Mindezt nemcsak 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 meg PhD-fokozatát a hazai bazaltok kutatása területén. Az utolsó bazaltvulkáni kitörés mindössze 100 ezer éve történt. A jelenlegi körülmények hasonlóak az akkoriakhoz. Ez azt jelenti, hogy a lehetőség akár most is megvan rá, hogy a mélyben bazaltos magma keletkezzen. „Annak, hogy ez bekövetkezik, különösen, hogy az emberi történelemben következik be, vélhetően kicsi az esélye, de számos példa igazolja, 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, amelyek ennek apró előjeleit észlelik” – teszi hozzá Harangi Szabolcs, aki úgy véli, már csak ezért is fontos jobban megértenünk a bazaltvulkáni működés okait. Ennek nem csak térségünkben van jelentősége, az információk hasznosak lehetnek más területek kutatói számára is, ahol nagyobb eséllyel várnak a jövőben bazaltvulkáni kitörést. Ez utóbbira példa az új-zélandi Auckland térsége, ahol több százezer ember él egy potenciálisan aktív bazaltvulkáni mező kellős közepén. Az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport friss tanulmánya így széles körű nemzetközi érdeklődésre számíthat.

Forrás: MTA