A vulkáni kitöréseket megelőző mélybeli magmás folyamatok
Jankovics M. Éva MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport SZTE ÁGK Vulcano Kutatócsoport Szeged, 2014.10.09. ábrák, adatok forrása: tudományos publikációk saját kutatási anyagok
Vulkanológia: multidiszciplináris tudományterület • földtani térképezés
• kísérleti kőzettan
• rétegtan
• fizikai - matematikai modellezés
• szedimentológia
• veszély-előrejelzés
• fáciesanalízis
• geodézia
• geomorfológia
• távérzékelés
• kőzettan
• gázkémia
• geokémia
• kockázatbecslés
• petrogenezis • termodinamika • termobarometria • geofizika • tektonika • geokronológia
A magmás rendszer és a vulkáni felépítmény komplex vizsgálata és megértése = a magmaképződéstől a felszíni folyamatokig! + a vulkáni működésnek a környezetre és társadalomra gyakorolt hatásai
Köpenyforrás – magmás rendszer – vulkáni kitörés – kitörési felhő
A tűzhányókat tápláló magmás rendszerben zajló mélybeli folyamatok feltárása
Kristálypopulációk
Davidson et al., 2007
Kristályok zónássága
Kiss & Harangi, 2009
kémiai sztratigráfia a kristályosodás körülményei
Bakony-Balaton-felvidéki Vulkáni Terület
Hogyan vizsgálunk egy bazaltot? •
Teljes kőzet geokémia (fő- és nyomelem-összetétel)
•
Integrált ásványszöveti és ásványkémiai vizsgálatok: -> olivin -> króm-spinell -> klinopiroxén Cr-spinell: - korai kiválású (likvidusz) fázis - Összetételét befolyásoló tényezők: - Olvadék összetétele - Köpenyeredetű magmák forrásának jellege - Magma differenciációja - Magmakeveredés - Termodinamikai paraméterek változása (p, T, fO2)
Petrogenetikai indikátor
Teljes kőzet geokémiai összetétel
a Bondoró-hegy és a Füzes-tó salakkúp bazaltja: MgO= 13,1-14,2 t.% Ni= 455-564 ppm Cr= 459-657 ppm
Eltérő teljes kőzet összetétel:
- más, eltérő jellegű köpenyforrásból származnak? - eltérő mértékű volt a részleges olvadás mértéke?
Kőzetszövet
Jankovics et al., 2013
Ásványszövetek
Jankovics et al., 2013
Olivin: feno- vagy xenokristály?
Jankovics et al., 2012, 2013
Klinopiroxének diverzitása
Jankovics et al., 2012, 2013
Magmafeláramlási történet
Eltérő teljes kőzet összetétel oka: nagy mennyiségű idegen anyag bekerülése a magmába
Jankovics, 2014
Magmafeláramlási sebesség becslése 1.) az idegen eredetű kristály bekerül a magmába
2.) az ásvány és az olvadék közötti koncentrációkülönbség kiegyenlítése érdekében diffúzió zajlik közöttük
Mennyi idő alatt érhette el a bazaltos magma a felszínt kb. 60-70 km-es mélységből?
Kb. 3-4 nap alatt gyors magmafeláramlás
Olivin xenokristály és mért kalcium profilja Jankovics, 2014
Magmás folyamatok időléptéke
zónás kristályok összetételének nagy felbontású vizsgálata
diffúziós modellezés
Magmás folyamatok időléptéke
Turner & Costa, 2007
Diffúziós modellezés
szöveti elemzés: reverz zónás olivin kristály normál zónás + vázkristályos peremmel
kémiai elemzés: a kristály összetételének mikronszintű vizsgálata
a kristály kialakulásáért felelős folyamatok feltárása diffúziós modellezés e folyamatok időléptéke Martí et al., 2013 (El Hierro vulkáni működése)
El Hierro vulkáni működése (Kanári-szigetek), 2011-2012
A kőzettani és geokémiai vizsgálati eredmények összekapcsolása a geofizikai adatokkal
Martí et al., 2013
Plagioklász kristályok részletes szöveti és kémiai elemzése: Sivelucs, Kamcsatka (Oroszország) oszcillációs zónásság
200 µm
foltos zónás mag, oszcillációs zónás perem
szabálytalan lefutású visszaoldódási felszínek 200 µm
Humphreys et al., 2006
Nem-egyensúlyi folyamatokra utaló szöveti és kémiai jellemzők plagioklász kristályokban:
plagioklász kristály: lekerekített mag + szita szövetű perem (közöttük olvadékcsatornák)
200 µm
200 µm
két plagioklász + amfibol populáció (mag + perem) amfibol-plagioklász termométer egyensúlyi hőmérséklet a két populáció két eltérő kristályosodási környezetet jelez Humphreys et al., 2006
Ásványfázisok részletes szöveti és kémiai elemzésének értelmezése:
Humphreys et al., 2006
A Sivelucs alatti magmás rendszer modellje az ásványfázisok szöveti és kémiai tulajdonságai alapján
Humphreys et al., 2006
Magmatározó: felzikus kristálypép 2 cm
pl am
Molnár, 2010; Kiss et al., 2011
Csomád (Erdély)
Mafikus magmabenyomulások
Kiss & Harangi, 2013
Csomád - kitörés előtti magmakamra modell: -felzikus és mafikus magmatározók -bazaltos magmabenyomulások -magmatározó rendszer reaktivációja -kristálypép remobilizáció
A Csomád magmatározó rendszere friss magmabenyomulásokkal újra aktivizálható, még akkor is ha egy hosszabb szunnyadó periódusban a magmatározó erőteljesen lehűl és kigázosodik.
Kiss & Harangi, 2013, Kiss et al., 2014
Kvarc kristályok részletes szöveti és kémiai elemzése: Zónás kvarc kristályok rezorpciós felszínekkel horzsakőből, Whakamaru ignimbrit, Új-Zéland (Matthews et al., 2011). A Whakamaru szupervulkáni kitörés (~340 ka) során lerakódott ignimbritösszlet horzsaköveiben lévő kvarc szemcsék szöveti vizsgálata + az egyes zónák Ti-tartalmának mérése a magmatározóban uralkodó viszonyok változása + a kitörést előidéző folyamatok feltárása. Magmás kvarc CL intenzitása korrelál a Tiés Al-tartalommal (lineáris kapcsolat) megfelelő kalibrációval folyamatos Ti-profilok készíthetők a CL-spektrumokból Ti-in-Q termométer hőmérséklet változása a kristály növekedése során! Markáns rezorpciós felszín a mag-perem határon jelentős ugrás a CL intenzitásban és Ti-tartalomban T-növekedés mafikus magmabenyomulás, a kristálypép reaktivációja!
