Beszámoló
az MTA Geokémiai Kutatóintézet 2007. évi tudományos tevékenységérıl
MTA GEOKÉMIAI KUTATÓINTÉZET 1112 Budapest, Budaörsi út 45. Tel./Fax: 319-3137 E-mail:
[email protected] Honlap: http://www.geochem.hu I. A kutatóhely fı feladatai a beszámolási évben Az intézet fı feladata geokémiai alapkutatások végzése a kızetgenetika, az ásványi nyersanyagképzıdés és a környezetgeokémia területén. Így a korábbi évekhez hasonlóan a beszámolási évben is folytatták a nagy hagyományokkal és széleskörő szakmai elismertséggel rendelkezı klasszikus alapkutatási témák mővelését. Vizsgálták a magmás és metamorf képzıdmények, illetve a velük együtt elıforduló fluidumok képzıdési körülményeit és jellegzetességeit, továbbá az ásványi nyersanyagok genetikáját. Környezettudományi kutatásaik keretében tanulmányozták a múltbéli és jelenkori környezet állapotának változásait. Kutatták a nehézfémek talajbeli viselkedését, a közelmúlt klímaváltozásait dokumentáló változatos földtani képzıdmények geokémiai jellegeit, továbbá a hévizek szerves komponenseinek sajátságait. Tanulmányozták az épített környezetet és a kulturális örökségünk tárgyi emlékeit ért antropogén hatásokat is. Folytatták a nagy aktivitású radioaktív hulladékok elhelyezésére kiválasztott földtani képzıdmény egyes kifejlıdéseinek komplex geokémiai vizsgálatát. II. Az év folyamán elért kiemelkedı kutatási és más jellegő eredmények A litoszférát alakító ásvány-, kızet- és ásványi nyersanyag-képzıdési folyamatok, valamint fluidumok komplex geokémiai vizsgálata A metamorf ásvány-kızettani kutatásaik során az energiavesztéses spektroszkópia újszerő alkalmazásával igazolták, hogy koegzisztens kálium- és nátrium-csillámok esetén az ammóniumion az elıbbit preferálja. A kızetkémizmus, a metamorf nyomás, valamint a paragonit és az említett csillámtípusok elıfordulási törvényszerőségeit több geológiai objektum nagyszámú kızetmintáinak adatbázisát felhasználva határozták meg. A világos csillámok kémiai és szerkezeti változásain alapuló petrogenetikai ismereteket a Kelet-Bükk egyik fontos nyírásos zónájának komplex szerkezeti-ásvány-kızettani értékelésénél, valamint a Rudabányai-hegység tektonometamorf fejlıdéstörténeti rekonstrukciójánál is felhasználták. Korábbi filloszilikát kristályossági vizsgálataik eredményeit nemzetközi munkacsoportban újraértékelve hozzájárultak a Tethysi Himalaya (Nepál) devon-triász korú üledékes összletei metamorfózisának termokronológiai és tekonikai rekonstrukciójához. Az illit és klorit „kristályossági” indexeken alapuló metamorf zóna meghatározási módszert a kalcit „kristályossági” index és átlagos krisztallitméret adataival korrelálták. Megállapították, hogy a metamorf kızetek tömeges kalcitjának „kristályossági” indexe és doménmérete függ a litológiától. Így a kalcit röntgen-pordiffrakciós profiljából számolható paraméterek szintén hasznos eszköznek bizonyulhatnak a metamorfózis fokának megállapításához.
2
A monacit U-Pb tartalmán alapuló módszerrel meghatározták a Szlavóniai-hegység (Horvátország) közepes fokú metamorfitjaink korát. Befejezték az ún. mellétei kékpalák (Szlovákia) egyik kiválasztott feltárásának részletes ásvány-kızettani vizsgálatát is. A kékpala fácieső metapélitek gránátot, glaukofánt és fengites csillámot tartalmaznak, alkalmanként ezekhez klorit, albit vagy zoizit társul. A mintasorozat az alpi (jura) szubdukció során az ún. Mellétei-óceán egykori üledékes kızetsorozatának átalakulásával képzıdött. A horvátországi Medvednica hegység takarós egységeinek vizsgálatával megállapították, hogy a két felsı egységet a legalsó egységhez képest kb. 250 °C-kal alacsonyabb hımérséklető átalakulás érte, melynek idıbeli elhelyezése kérdéses. Valószínősíthetı, hogy a metamorfózis egy nem megırzıdött, kérdéses eredető takarós egység rátolódásához köthetı, azaz az összletet ún. transzportált metamorfózis érte. A hegység kızetsorozatainak metamorf foka a kapott eredmények alapján leginkább a Szendrıi-hegység paleozoos összleteinek átalakultsági fokához hasonlítható. Az International Union of Geological Sciences metamorf kızettani albizottsága (Subcommission ont the Systematics of Metamorphic Rocks) 1987-óta tartó munkájának eredményeként a Cambridge University Press kiadásában megjelent a metamorf kızetek és jelenségek elsı teljes rendszere és értelmezı szótára. Az intézet egyik kutatója az albizottság tagjaként és az egyik, több mint 30 fıs nemzetközi munkacsoport vezetıjeként – társszerzıkkel – fejezetet írt a kisfokú (kis hımérséklető) metamorf kızetek rendszerezésérıl, nevezéktanáról. A könyv – remélhetıen hosszú idıre – alapmunkául szolgál majd a közös tudományos nyelv használatának kialakításához világszerte. A metamorf ásvány-kızettani kutatások eredményeinek hasznosulása elsısorban földtani alapkutatási jellegő. Ezek az eredmények hozzájárulnak a hazai metamorf képzıdmények jobb megismeréséhez, ezáltal a Pannon-medence pontosabb geodinamikai rekonstrukciójához. A kutatásokban 18 kutató vett részt, ebbıl 6 fı volt a GKKI alkalmazásában. A kutatásokra fordított összeg intézeti részrıl 3,2 M Ft volt, további 7 M Ft volt pályázati forrásból elnyert összeg. Magmás kızettan-geokémiai kutatásaik körében folytatták a Kanári-szigetek létrejöttét meghatározó nagymélységő magmafeláramlás (ún. plume) anyagának vizsgálatát. Megállapították, hogy a kezdeti vulkanizmushoz kapcsolódó magmás anyag összetétele egy normál felsıköpenybeli és egy ettıl eltérı, valószínőleg részben az alsó köpenybıl származó, részben szubdukcióval a köpenybe jutott, korábban felszíni átalakulást szenvedett komponens keveredését mutatja. Meghatározták továbbá a La Gomera vulkáni szigetének gyökérzónájában lejátszódott oldat-kızet kölcsönhatás okait is. Folytatódott a polikristályos gyémántok, más néven diamondit xenolitok kutatása is. Eredményeik szerint mind a Cr-dús (peridotitos), mind a Cr-szegény (eklogitos) gránátot és gyémántot kristályosító fluidum peridotitos forrásból ered, a különbség elsısorban a parciális olvadás mértékében van. Kimutatták továbbá, hogy a gyémánttal elıforduló Cr-pirop metaszomatikus eredető. Az év folyamán újabb kísérletsorozatot végeztek, mind grafitkarbonát-Mg-dús eklogit, mind grafit-karbonát-peridotit rendszerekben, a gyémánt stabilitás tartományában. Tapasztalataik szerint az eklogitos kísérleti rendszerekben elsıként a gránát kristályosodott, ezt a gránát és klinopiroxén, majd gránát, klinopiroxén és magnezit együttes kristályosodása követte. Klinopiroxén-gránát szételegyedést tanulmányoztak egy Obnazsonnaja kimberlitbıl (Oroszország) származó eklogit xenolit klinopiroxénjében. Megállapították, hogy a gránáttal kompatibilis nyomelemek (Sc, Y, nehéz lantanidák) erısen
3
frakcionálódtak a szekvenciális szételegyedés során és a nyomelemek frakcionációját a diffúzió kontrollálta. Az erdélyi Persányi-hegységbıl származó köpenyeredető gránát piroxenit xenolitok termobarometriai vizsgálata során a xenolitokra 1030 – 1140 oC egyensúlyi hımérsékletet és 1.4 – 1.7 GPa nyomást kaptak. A klinopiroxén és a gránát nyomelemei alapján a teljes xenolit MORB-hoz hasonló rekonstruált nyomelemtartalmat mutat. A gránát peridotit valószínőleg a litoszféra köpenybe benyomult tholeiites jellegő bázisos olvadékok kristályosodási terméke, amely jelenleg még nem köthetı felszínen is kimutatható vulkáni tevékenységhez. Az MTA Izotópkutató Intézettel kötött kutatási együttmőködési szerzıdés keretében (Geoanalitikai Kutatócsoport) sikerrel alkalmazták a lézer-ablációs ICP-MS módszert a geológiai minták (peridotit és granulit xenolitok ásványainak) nyomelemzésére. Az elsı méréseket korábban már elemzett, jól ismert összetételő klinopiroxén, amfibol, gránát, plagioklász és üveg mintákon végezték, és az eredmények nagyon jó egyezést mutattak a korábban mért adatokkal. A magmás kızettani-geokémiai eredmények elsısorban alapkutatási jellegőek. Ezen kutatások során szerzett módszertani és metodikai tapasztalatokat azonban az archeometriai és környezetgeokémiai kutatásokban is lehet alkalmazni. A kutatásokban 8 kutató vett részt, ebbıl 3 fı a GKKI alkalmazottja. A kutatásokra fordított összeg intézeti részrıl 2,5 M Ft volt, további 5 M Ft volt pályázati forrásból elnyert összeg. A hazai ásványi nyersanyagok kutatását folytatva a Dunántúli-középhegység jura idıszakában felhalmozódott üledékes környezető Mn-telepek vasas, kovás, oxidos, illetve vasas, oxidos képzıdményeinek ásványtani, geokémiai és szöveti vizsgálatát végezték el. Számos mélyfúrás és fúrási magminta kémiai adatsorainak matematikai statisztikai és 3D térinformatikai feldolgozását végezték el. İsmaradványokat tartalmazó mangán-karbonátos konkréciók CT vizsgálatát végezték el a fosszíliák jellemzése céljából. Az eredmények az ércképzıdés folyamatának megértését segítik elı, de közvetve a környezetszennyezés és elhárítás, valamint a bánya-rekultivációs tevékenység keretében hasznosíthatók. Az eredményeket 7 fıs kutatócsoport érte el, ebbıl 5 fı volt a GKKI alkalmazásában. A kutatásokra fordított összeg intézeti részrıl 0,5 M Ft volt, további 1 M Ft pályázati forrásból származott. A földtani környezet geokémiai állapotának és változásainak vizsgálata Folytatták a Bodai Aleurit Formáció, mint a nagy radioaktivitású hulladékok elhelyezésére kiválasztott földtani képzıdmény analcimfészkes agyagkı változatának radionuklid szorpciós tulajdonságainak, valamint a kızet oldhatóságának a vizsgálatát. Az alábbi radionuklid affinitási sort állapították meg: Sr > Co > Cs. Minden vizsgált elem nagy affinitást mutatott a kızet felé. A Sr és Co esetében a kicsapódás és az ioncsere a fı megkötıdési folyamatok, míg a Cs-nál ezen folyamatokra utaló adatot nem nyertek. A kızet jelentıs karbonáttartalmát, valamint a felszín alatti víz kémiai jellemzıit figyelembe véve az analcimfészkes agyagkı hatékonyan tudja gátolni az esetlegesen a tározóból kikerülı radionuklidok mozgását. A kioldásos kísérletek a kızet nagy stabilitását mutatták rövid távon (<56 nap) és viszonylag széles hımérséklettartományban (25-90°C). A természetes körülmények kis változásakor nem kell számolni az analcimfészkes agyagkı átalakulásával lúgos körülmények között. Az
4
agyagásványok átalakulása erısen alkáli körülmények között kis mértékben elıfordulhat, azonban az újonnan képzıdı zeolitfázisok újabb adszorpciós helyeket szolgáltathatnak a radionuklidok számára. Az eredmények a nagy radioaktivitású hulladékok földtani környezetben történı elhelyezésének biztonságát növelik, új alapadatokat szolgáltatva a tervezéshez. A vizsgálatoknak regionális, sıt országos jelentısége van, hiszen a radioaktív hulladékok tárolójának esetleges mőködési zavara a regionális életminıséget rendkívüli mértékben ronthatja, az esetleges kárelhárítással kapcsolatosan felmerülı költségek pedig nemzetgazdasági mértékőek lehetnek. Az eredményeket 5 fıs kutatócsoport érte el, ezek mindegyike a GKKI alkalmazottja. A kutatásokra fordított összeg intézeti részrıl 5,4 M Ft volt, további 2,4 M Ft volt pályázati forrásból elnyert összeg. A nehézfémek geokémiai körforgalmának vizsgálata témakörben elvégzett kutatásaik szerint a különbözı rétegtöltéső réz- és ólomadszorbeált montmorillonitok szerkezeti tulajdonságai kis számú (~20) nedvesítési-kiszárítási ciklus után jelentısen még nem változnak. Barna erdıtalajok felhalmozódási szintjében kimutatták, hogy a klorit pedogén vermikulittá történı átalakulása növeli a talajagyagok rézadszorpcióját. Hasonlóan megnöveli a megkötött fém mennyiségét az ásványok felületén levı vasas bevonat is. Analitikai transzmissziós elektronmikroszkópos vizsgálatok újszerő alkalmazásával bizonyították, hogy az illit/ szmektit kevert szerkezető agyagásványban a réz megkötıdéséért elsısorban a szmektit komponens a felelıs. A talaj-nehézfém kapcsolat mélyreható vizsgálatának eredményei megkönnyíthetik a szennyezések pontos elkülönítésének, lehatárolásának és viselkedésének megértését. Ezen feladatok elvégzése alapvetı környezetvédelmi érdek. Az eredményeket 8 fıs kutatócsoport érte el, ebbıl 3 fı volt a GKKI alkalmazottja. A kutatásokra fordított összeg intézeti részrıl 1 M Ft volt, további 2 M Ft volt pályázati forrásból elnyert összeg. A paleoklimatológiai kutatásaik keretében Barlangi képzıdmények karbonátmintáin nyomon követték az utolsó 4800 év klímaeseményeit kimutatva egy lehőléssel és csapadékmennyiség változással járó, több lépésben bekövetkezett éghajlat-változási ciklust. Speciális geokémiai vizsgálatokkal tovább pontosították a korábban kimutatott középsı bronzkori klímaváltozást is. A kb. 3500-3600 évvel ezelıtt bekövetkezett változások egybeesnek a Théra vulkánkitörés (Görögország) idıpontjával, továbbá a cseppkı szerkezetébe beépülı nyomelemek és stroncium-izotóparányok a vulkáni por jelenlétét, barlangba mosódását jelzik. Az elmúlt 2500 évet lefedı, jól laminált cseppkı vizsgálatával (kormeghatározásokkal, továbbá az elmúlt ezer évet lefedı szakasz nagy felbontású stabilizotóp-geokémiai vizsgálatával) a kutatások jól kapcsolódnak a MILLENNIUM European Climate c. Európai Uniós 6-os keretprogram keretében zajló projektbe. Édesvízi mészkövek vizsgálatával megállapították, hogy a paleohidrológiai aktivitás változását és a forrástevékenység idınkénti áthelyezıdését a stabilizotópos vizsgálatokkal és az U/Th sorozatos kormeghatározással jól nyomon lehet követni. A képzıdmények kora, eredete, képzıdési környezete (a Duna-teraszokkal való kapcsolata) és a képzıdés idején fennálló klíma rekonstrukciója az ilyen típusú vizsgálatokkal tovább pontosítható. A kagylóhéjak stabilizotópos összetételén alapuló környezet- és klímarekonstrukció alapvetı feltétele a víz-karbonát frakciónációjának meghatározása illetve a hımérséklet hatásának vizsgálata recens héjak segítségével monitorzott körülmények között. Ennek érdekében recens vizsgálatok végeztek Unio pictorum és Dreissena polymorphya fajokon.
5
A Kárpát-medencebeli klímarekonstrukció újabb módszerekkel történı kiegészítése jelentısen hozzájárulhat a tudományos alapokra épülı, egyre pontosabb klímaváltozási forgatókönyvek megalkotásához. A fenti paleoklimatológiai vizsgálatokat 6 fıs kutatócsoport végezte el, mindannyian a GKKI alkalmazottai. A kutatásokra fordított összeg intézeti részrıl 3,9 M Ft volt, további 5,6 M Ft volt pályázati forrásból elnyert összeg. Vízgeokémiai kutatásaik során a vízkörforgás legkevésbé ismert elemeit (felszíni csapadékvíz és barlangi csepegı vizek) folyamatosan mintázták és elemezték. A cseppkı képzıdéséhez hozzájáruló víz (csapadék és csepegı víz) és a kicsapódó karbonát izotóparányainak összevetése érdekében megkezdték egy kijelölt budai barlang (Szemlı-barlang) csepegı vízmintáin az oxigén és hidrogénizotóp értékek meghatározását. Vizsgálták továbbá Budapest és környéke vízáramlási rendszereit. Megállapították, hogy a rendkívül bonyolult rendszerben legalább három komponens keveredik (jégkorszaki beszivárgású víz, továbbá két különbözı holocén beszivárgású víz) más-más arányban. Egy negyedik komponens (fosszilis tengervíz) egyes helyeken való megjelenése szintén valószínősíthetı. A kutatott áramlási modell hátteret szolgáltat a tervezhetı vízminıség megbízható szolgáltatásához. A vízgeokémiai kutatásokban 5 fı vett részt, ebbıl kettı a GKKI alkalmazottja. A kutatásokra fordított összeg intézeti részrıl 2,7 M Ft volt, további 3,7 M Ft volt pályázati forrásból elnyert összeg. A hazai hévizek szervesanyag-tartalmának vizsgálata körében a humin- és fulvosavak hımérsékletfüggését vizsgálták hat termálkútból származó vízben, melyek kifolyási hımérséklete 46 és 92ºC között változott. Összehasonlították az elemi összetételt és a jellegzetes funkciós csoportok változását mindkét preparált sav esetében. Megállapították, hogy a huminsavak több alifás csoportot tartalmaztak és gazdagabbak nitrogénben és kénben, továbbá nagyobbak a nitrogén-kén atomi hányadosaik, míg a fulvosavak kevesebb aromás szerkezetet tartalmaznak és nagyobb az oxigéntartalmuk és hidrogén-kén atomi hányadosuk. Elızetes izotóparány-méréseik alapján a termálvizekben található aromás szénhidrogének legvalószínőbb forrásai a fenti komponensek lehetnek. A fenti vizsgálatok alapvetı fontosságúak a hévizek minısítése szempontjából. Ezek a képzıdmények turisztikai vonzerejük révén számos régió legfontosabb gazdasági lehetıségét képviselik. Az eredményeket 4 fıs kutatócsoport érte el, ebbıl 2 fı volt a GKKI alkalmazottja. A kutatásokra fordított összeg intézeti részrıl 3,9 M Ft volt, további 5,6 M Ft volt pályázati forrásból elnyert összeg. A kulturális örökség vizsgálata témakörben geokémiai kutatási módszerek alkalmazásával a mőkı mállási folyamatainak feltárásában módszert fejlesztettek ki a mőkı-természetes kızet kontaktusokon végbemenı átalakulások mennyiségi és minıségi meghatározásához. A kızettisztítási eljárások hatékonyságának meghatározásához, illetve azok roncsolást elıidézı mértékének megállapításához új röntgendiffrakciós diagnosztikai eljárást vezettek be. Magyarország egyik leghíresebb késı-rézkori régészeti lelıhelye a Badeni Kultúrához sorolt, agyagból készült kocsi modellt is tartalmazó budakalászi temetı, ahol több száz sírból jelentıs mennyiségő, ékszerként alkalmazott kagyló és csiga héjanyag került elı. A Geokémiai Kutatóintézet kutatói az MTA Régészeti Intézetével történt együttmőködés során a budakalászi sírleletek karbonátgyöngyeinek stabilizotóp-geokémai elemzését végezték el. A stabilizotóp-összetételek alapján jól elkülöníthetıek a mészkıgyöngyök, a miocén héjakból készített díszítıelemek, valamint a tavi-folyami kagylólemezek. A mészkıgyöngyök több kızettípusból készültek. Döntı részben édesvízi mészkı az anyaguk, amelynek lelıhelyét
6
részben a budakalászi elıfordulásban találhatjuk meg. Az adatok alapján azonban az egyébként édesvízi mészkıként meghatározható minták egy részét az eddig vizsgált budaihegységi és gerecsei elıfordulások egyikével sem lehet párhuzamba vonni. Az összetételek és katódlumineszcens mikroszkópi megfigyelések jó alapot nyújthatnak a késıbbiekben a díszítıelemek lelıhelyének pontos meghatározásához. A kulturális örökség vizsgálatának eredményeit 6 fıs kutatócsoport érte el, mindannyian a GKKI alkalmazottjai. Az intézeti ráfordítás 5,7 M Ft volt. III. Hazai és nemzetközi kapcsolatok bemutatása A metamorf ásvány-kızettani kutatások keretében a hazai intézmények közül elsısorban az MTA Atommagkutató Intézetével, az MTA Mőszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézetével, a Magyar Állami Földtani Intézettel és az Eötvös Loránd Tudományegyetemmel mőködtek együtt. Ebben a témakörben hivatalos nemzetközi kapcsolatot tartottak fenn TéT pályázatok keretében a zágrábi egyetemmel (Horvátország). A magyar-horvát TéT pályázatban tervezett együttmőködés megindításához a témavezetı halasztást kért. A magyar témavezetı 4 napos tanulmányutat tett Zágrábban, ahol egy jövıben elkészülı publikáció tárgyában folytatott megbeszéléseket. A témakörben további informális nemzetközi együttmőködést folytattak a baltimore-i Johns Hopkins Egyetemmel, a granadai, az oviedoi, a padovai, a pozsonyi, a salzburgi egyetemekkel, valamint a Krétai Mőszaki Egyetemmel, a negevi Ben Gurion Egyetemmel és a Brit Földtani Szolgálattal. A magmás kızettan-geokémiai kutatásaikat a hazai kutatóhelyek közül a Természettudományi Múzeummal, az Eötvös Loránd Tudományegyetemmel valamint az MTA-ELTE Geológiai, Geofizikai és Őrtudományi Kutatócsoportjával együttmőködésben végezték. Kutatási együttmőködési szerzıdést kötöttek az MTA Izotópkutató Intézetével a korszerő analitikai módszerek geológiai mintákon történı alkalmazására. A szerzıdés keretében az intézetek kutatóinak részvételével megalakították a Geoanalitikai Kutatócsoportot. A Kanári-szigetek vulkanizmusának geokémiai vizsgálata TéT kutatási projekt keretében zajlik. A beszámolási évben két magyar kutató töltött 2 hetet a La Lagunai Egyetemen (Spanyolország), illetve végzett terepi mintavételezést Tenerife szigetén. Emellett elıkészítették az eredmények publikálását és nemzetközi konferencián történı bemutatását. A polikristályos gyémántok kutatásában zajló informális együttmőködést az Osztrák és Magyar Tudományos Akadémiák közötti kétoldalú egyezmény keretében biztosított 1 hetes konzultációs és dokumentációs utazás is segítette. A témakörben informális nemzetközi kutatási kapcsolatot tartottak fenn a bécsi Naturhistorisches Museum-mal, valamint a müncheni és a lausanne-i egyetemekkel. A hazai ásványi nyersanyagok kutatása sokrétő informális hazai és nemzetközi együttmőködés keretében folyt. Magyarországon elsısorban az Eötvös Loránd Tudományegyetemmel, a Magyar Állami Földtani Intézettel, a Szent István Egyetemmel és a Kaposvári Diagnosztikai Központtal mőködtek együtt. Az Amerikai Geológiai Szolgálattal,
7
az Orosz Tudományos Akadémiával, a Kanazawa Egyetemmel (Japán) és a lyoni Claude Bernard Egyetemmel (Franciaország) informális nemzetközi együttmőködést folytattak. A talajok környezetgeokémiai és –ásványtani kutatása az MTA Mőszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézetével és az MTA Anyagtudományi és Környezetkémiai Kutatóintézetével, valamint a granadai és a jaeni egyetemekkel (Sapnyolország) együttmőködve történt. A paleoklimatológiai tanulmányok elsısorban az MTA-ELTE Geológiai, Geofizikai és Őrtudományi Kutatócsoport, az Eötvös Loránd Tudományegyetem és az MTA-MTM İslénytani Kutatócsoport kutatóival közös kutatómunka keretében folytak. Magyar-török TéT pályázat keretei között folyik együttmőködés a denizli-i Pamukkale University-vel az édesvízi mészkövek kutatása kapcsán. További informális kapcsolatot tartottak fönn a Szegedi Tudományegyetemmel, a Magyar Állami Földtani Intézettel, továbbá a NASA Goddard Space Flight Center (USA), a hannoveri Leibniz Institute for Applied Geosciences (Németország), az University of Taipei (Tajvan), a Forest Research and Management Institute (Norvégia) és a Zágrábi Egyetem kutatóival. Vízgeokémiai kutatásaikat az Eötvös Loránd Tudományegyetem, az MTA Atommagkutató Intézet, a Magyar Állami Földtani Intézet, a VITUKI Kht, valamint a GWIS Kft. munkatársaival együttmőködve végezték. Kutatásaik során nemzetközi kapcsolatot tartottak fenn a lublini Maria Curie-Skłodowska Egyetemmel, a denizli-i Pamukkale University-vel és a san antonio-i University of Texas mukatársaival. A hévizek szerves anyagainak vizsgálata során a Magyar Állami Földtani Intézettel, a Szegedi Tudományegyetemmel és az MTA Mőszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézetével mőködtek együtt. További informális nemzetközi kapcsolatot tartottak fönn a wroclavi, a manchesteri és a newcastlei egyetemekkel. A kulturális örökség vizsgálata témakörben a Régészeti Intézettel, a Magyar Nemzeti Múzeummal, a Kulturális Örökségvédelmi Hivatallal, az MTA Mővészettörténeti Kutatóintézetével, az Eötvös Loránd Tudományegyetemmel, valamint a Tübingeni Egyetemmel folytattak közös kutatásokat. Az intézet igazgatója az International Association of Geochemistry and Cosmochemistry, valamint az International Union of Geological Sciences Magyar Nemzeti Bizottságának titkára. Egy további kutató az utóbbi bizottság tagja. Az intézet igazgatója az European Science Foundation értékelı bizottságának tagja. Az intézet egy kutatója részt vett az IUGS Subcommission on Systematics of Metamorphic Rocks munkájában, az albizottság tagjaként és a Very low-grade metamorphic rocks nemzetközi munkacsoport vezetõjeként. Az intézet egy munkatársa tagja az International Eclogite Conference Tanácsának, egy további kutató pedig az IUGS INHIGEO, a Nemzetközi Földtani Bizottság tagja. A GKKI igazgatója az MTA Geokémiai és Ásvány-Kızettani Tudományos Bizottság titkára, két további kutató a bizottság tagja. Két kutató tagja az MTA Geonómiai Tudományos Bizottságának, közülük az egyik a Geonómiai Albizottság elnöke is. Az intézet igazgatója tagja az MTA Bolyai János Ösztöndíj Szakértıi Kollégiumnak. Egy kutató a Magyarhoni Földtani Társulat tiszteleti tagja, az intézet igazgatója mellett az MFT választmányának tagja. Egy további kutató az MFT Ásványtan-Geokémiai Szakosztály vezetıségi tagja. Az intézet egy munkatársa az MFT Tudománytörténeti Szakosztályának elnöke, egy másik az MFT Agyagásványtani Szakosztályának titkára. Az intézet vezetıje az OTKA Földtudomány 1 zsőri elnöke volt.
8
Egy-egy kutató tagja az Acta Geologica Hungarica, valamint az Acta Mineralogica et Petrographica folyóiratok szerkesztı bizottságának. Egy kutató tagja volt a 2007. október 2427. között megrendezett 9th European Meeting on Ancient Ceramics nemzetközi konferencia szervezı bizottságának. A GKKI egy munkatársa egyetemi magántanár a Szegedi Tudományegyetemen, földtudományi szakon, valamint az ELTE TTK Földtudományi Doktori Iskolájának akkreditált tagja. Hét kutató vesz részt az egyetemi alapképezésben az Eötvös Loránd Tudományegyetemen, a Szegedi Tudományegyetemen, a Pécsi Tudományegyetemen, a Nyugat-Magyarországi Egyetemen valamint a Képzımővészeti Egyetemen. Három munkatárs témavezetıként irányította PhD hallgatók doktori értekezésének elkészítését az Eötvös Loránd Tudományegyetem, illetve a Szegedi Tudományegyetem Doktori Iskolája keretében. IV. Fontosabb elnyert hazai és nemzetközi pályázatok A beszámolási évben a GKKI kutatói 8 OTKA pályázatban voltak témavezetık, háromban szerepeltek alvállalkozóként és további kettıben résztvevıként. A beszámolási évben két új intézeti vezetéső OTKA kutatás indult. 2007. szeptember 30.-ig 1 fı minısített fiatal kutató foglalkoztatása OTKA posztdoktori pályázat keretében történt, ami nagyban hozzájárult fizetésének és kutatásainak anyagi fedezéséhez.
9
Az Intézet által elnyert hazai pályázatok a pályázatot kiíró finanszírozók szerinti bontásban által elnyert összeg (eFt)
saját forrása (eFt)
2007 (eFt)
2008 (eFt)
2009 (eFt)
2010 (eFt)
2011 (eFt)
Projekt idıtartama (hó)
MTA GKKI
Ásványtani és geokémiai vizsgálatok karbonátokon, különös tekintettel talajokpaleotalajok és metamorf kızetek karbonátfázisaira
2004 Bajnóczi Bernadett
18203
18203
-
2990
-
-
-
-
48
OTKA F1000307
MTA GKKI
Metamorfózis és a tektonikai deformáció összefüggéseinek vizsgálata
2004 Horváth Péter
3985
3985
-
1237
-
-
-
-
36
OTKA T-49454
MTA GKKI
Prográd és retrográd metamorf folyamatok jellemzése a filloszilikátok és más kızetalkotó ásványok szerkezeti és kémiai változásai alapján
2005 Árkai Péter
11600
11600
-
2900
2900
-
-
-
48
OTKA T 049176
MTA GKKI
A szubkontinentális litoszféraköpeny nagy mélységeiben lejátszódó fluidmigrációs folyamatok összehasonlító vizsgálata
2005 Dobosi Gábor
5 870
5870
-
1375
1375
-
-
-
48
OTKA T 049713
ELTE TTK
Hazai holocén cseppkövek peloklimatológiai elemzése uránsorozatos korhatározás és stabil izotóp vizsgálatok alapján
2005 Demény Attila
10 853
2920
-
700
890
-
-
-
48
OTKA T 048829
MTA GKKI
2005 Sajgó Csanád
10 000
10000
-
2500
2500
-
-
-
48
OTKA T 048325
SZTE TTK
A magyarországi termálvízkincs szervesgeokémiai jellemzése: termálvízkerogén/bitumen kölcsönhatás geokémiai kutatása Szerves anyag a talajban és recens üledékekben SZTE,MTA GKKI
2005 Sajgó Csanád
14 000
3 600
-
900
900
-
-
-
48
OTKA K 60921
MTA GKKI
A víz és a széndioxid eredete a Budapest környéki termális karsztvizekben
2006 Fórizs István
14440
14440
-
3600
3840
3500
-
-
48
OTKA F62760
MTA GKKI
Fémion-adszorbeált duzzadó agyagásványok és talajagyagok kristályszerkezeti, kristálykémiai és ásványtani jellemzése laboratóriumi nedvesítési–kiszárítási ciklusokban.
2006 Németh Tibor
4800
4800
-
1600
1600
-
-
-
36
OTKA K62468
MÁFI
A Mecseki- és a Villány-Bihari-zóna ısföldrajzi MÁFI,MTA viszonyainak feltárása a felsı-triász - középsı- GKKI kréta képzıdmények sokoldalú elemzése alapján
2006 Nagy Géza
19345
6000
-
1500
1500
1500
-
-
48
OTKA K 68343
MTA GKKI
Édesvizi kagylók geokémiai-paleoklimatológiai elemzése
2007 Demény Attila
14 886
14 886
-
2 152 3732
3732
3509
1761
48
NKTH-OTKA K 68992
MTA GKKI
Biomineralizáció szerepe földtani képzıdmények és bányászati melléktermékek viszonylatában
2007 Polgári Márta
10 000
10 000
-
1 000 3 000 3 000 3 000
0
48
Konzorcium tagok neve
ELTE TTK, OMSZ,MTA GKKI
Indulási év
OTKA D048631
A pályázatot kiíró VEZETİ INTÉZMÉNY PÁLYÁZAT CÍME (Téma címe) szervezet, a pályázat (KOORDINÁTOR) típusa (NKFP,OTKA, stb.) és a pályázat száma
Az intézeti témavezetı neve
TELJES Ebbıl az Intézet ÖSSZEG (eFT)
Elnyert összeg éves bontásban
V. Az év folyamán megjelent jelentısebb publikációk felsorolása Arkai P, Sassi FP, Desmons J Very low- to low-grade metamorphic rocks. In:: Metamorphic Rocks: A Classification and Glossary of Terms: Recommendations of the International Union of Geological Sciences Subcommission on the Systematics of Metamorphic Rocks. (Eds., D Fettes D Desmons J). Cambridge University Press, Cambridge, UK, pp 36-42 2007 Haas, J., Demény, A., Hips, K., Zajzon, N., Weiszburg, T.G., Sudar, M., Pálfy, J. (2007): Biotic and environmental changes in the Permian–Triassic boundary interval recorded on a western Tethyan ramp in the Bükk Mountains, Hungary. Global and Planetary Change, 55, 136-154. Kreiter A., Bajnóczi B., Sipos P., Szakmány Gy., Tóth M. (2007): Archaeometric examination of Early and Middle Bronze Age ceramics from Százhalombatta-Földvár, Hungary. Archeometriai Mőhely 2007 (2): 33-47.
VI. A kutatóhely 2007. évi tudományos teljesítményének fıbb mutatói Az intézet neve: MTA Geokémiai Kutatóintézet Átlaglétszám1: 31 PhD v. kand.: 9
Ebbıl kutató2: 18 MTA doktora: 2
MTA levelezı tag: -
MTA rendes tag: 1
35 év alatti, intézeti állományban levı kutatók száma: 10 Publikációk: Az év folyamán megjelent összes (tudományos és ismeretterjesztı) publikációk száma3: 32 Az év folyamán megjelent tudományos publikációk4 száma: 31 Tanulmány, cikk5:
1
Az éves gazdasági beszámolóban szereplı átlagos statisztikai állományi létszám
2
A kutatói besorolásban lévı közalkalmazottak 2007 év végi tényleges átlaglétszáma. Az átlaglétszámba beletartoznak a részmunkaidıben foglalkoztatottak is. Ezekben az esetekben a részmunkaidısök létszámát a ledolgozott órák alapján kell teljes munkaidıs létszámra átszámítani.
3
Mindazon publikációk száma, amelyeket az illetı kutatóhely második lábjegyzetben definiált szerzıje jelentetett meg (tehát azok és csak azok cikkei, akik 2007-ben az intézet állományában voltak). A publikációkba beletartoznak: a tudományos és ismeretterjesztı munkák, tanulmány, cikk, könyv, könyvfejezet, jegyzet, atlasz, tematikus térkép, és mindaz ami az 5., 10., és 11. lábjegyzetben a társadalomtudományok esetén szerepel.
4
Mindazon tudományos publikációk száma, amelyeket az illetı kutatóhely második lábjegyzetben definiált szerzıje jelentetett meg, és amelyek megfelelnek a TPA ajánlásában megadott feltételeknek és a publikáción a szerzı kutatóhelyeként szerepel a kutatóhely neve.
11
impakt faktoros publikáció magyarul: nem impakt faktoros tudományos cikk magyarul: 4 hazai tudományos folyóiratban magyarul: 4 nemzetközi együttmőködés keretében: 15 összesített impakt faktor6: 38,347 összes hivatkozás száma7: 347
~ idegen nyelven: 15 ~ idegen nyelven: 9 ~ idegen nyelven: 4
SCI által regisztrált folyóiratban: 15
összes hivatkozás száma önidézetek nélkül: 270
Könyv8 könyv/monográfia9 magyarul:könyvfejezet magyarul: jegyzet magyarul: -
~ idegen nyelven: ~ idegen nyelven: 2 ~ idegen nyelven: -
Tudományos ismeretterjesztı írás magyarul: 1
~ idegen nyelven: -
Tudományos fokozat, ill. cím megszerzése: PhD: 1 MTA doktori cím: MTA levelezı tag:
MTA rendes tag:10:
Szellemi alkotások védelme: Elfogadott találmányok, szabadalmak száma11: ebbıl külföldön: értékesített szabadalmak száma:
5
A tanulmány, cikk kategóriába kérjük besorolni a referált folyóiratban (olyan folyóiratban ahol a cikkek tudományos bírálaton esnek át), illetve a tanulmánykötetben megjelent nagyobb és kisebb terjedelmő tudományos tanulmányok és cikkek mellett a lexikoncikket, szöveggondozást, kritikai kiadást, szótárt, szakfordítást és bibliográfiát. 6 A folyóiratok 2006 évi impakt faktorait kérjük használni. 7
A tárgyévben az intézet állományában lévı kutatóknak az adott kutatóhelyen vagy jogelıdjében az utolsó 15 évben (1992-2007 között) született cikkeire való 2007 évben történt hivatkozások száma (az egyszerő hivatkozás, valamint egy tudományos munkáról szóló recenzió tartozik ide), az MTA TPA számára leadott listák alapján. A bibliográfiai adatként szereplı mővek számát nem kérjük megadni.
8
Ide csak a tudományos könyveket soroljuk.
9
A monográfia egy önálló, egységes tudományos kérdést lehetıség szerint minden szempontból kimerítıen feldolgozó nagyobb terjedelmő szakmunka (könyv). 10
A tárgyévben kiállított oklevelek alapján.
11
Találmány ill. szabadalom alatt értendık a Szabadalmi törvény hatálya alá tartozó szellemi alkotások, így a növény- és állatfajta oltalom is.
12
Részvétel a tudományos és kulturális életben: Rendezvények: Nemzetközi rendezvényen tartott tudományos elıadások száma: 14 poszterek száma12: 22
Szakértıi tevékenység: tanácsadói tevékenységek száma13: Részvétel tudományos testületben Nemzetközi tud. bizottsági tagság: 5
Nemzetközi folyóirat szerk. tagság: -
Felsıoktatásban végzett tevékenység: Rendszeres hazai felsıfokú oktatási tevékenységet végzık száma14: 7 Doktori iskolát vezetık száma: Ebbıl doktori iskolákban oktatók száma: 2 Elméleti kurzusok száma15: 12 Gyakorlati kurzusok száma: TDK-t készítı hallgatók száma: Diploma munkát készítı hallgatók száma: 7 PhD-t készítı hallgatók száma: 6 Felsıfokú graduális és posztgraduális oktatott órák száma16: 216 Pénzügyi adatok: Az idıszak folyamán a teljes költségvetési támogatás összege17: 129,8 12
Kérjük külön feltüntetni az elıadások és külön a poszterek számát (abban az esetben is, ha a konferencia kiadványban nem jelentek meg), de dokumentált formában ellenırizhetık.
13
Itt csak kormányszintő vagy ezzel ekvivalens országos és nemzetközi, nem megbízási díjért végzett szakpolitikai tanácsadó tevékenységet, bizottsági részvételt kell felsorolni. Az élettudományok területén ezt a paramétert értékelésre nem használják, de mint adatszolgáltatást kérjük megadni. 14 Mindazon személyek száma, aki hazai felsıoktatási intézményben rendszeresen (nem feltétlen heti rendszereséggel), tantervi keretek között oktatnak. A külföldi egyetem számára végzett oktatási tevékenységet, a felkérésre tartott elıadásokat és a szakdolgozat, diplomamunka, PhD-téma vezetését a beszámoló III. illetve IV. pontjában lehet említeni. Az adatok a 2005/2006-os tanév második és a 2006/2007-es tanév elı szemeszterére vonatkoznak. 15
Az elızı évhez hasonlóan nem a tanórák, hanem a 2005/2006-os tanév második és a 2006/2007-es tanév elsı szemeszterében megtartott elméleti és gyakorlati kurzusok számát kérjük megadni. Kurzus alatt az egy személy által azonos címen meghirdetett, egy félév során tartott elıadássorozatot, illetve gyakorlati foglalkozásokat értjük. 16
Itt kérjük megadni az intézet állományában lévı kutatók által felsıfokú oktatási intézményben tartott, hivatalosan bejegyzett reguláris és speciális elıadások valamint gyakorlatok 2005/2006-os tanév második és a 2006/2007-es tanév elsı szemeszteri együttes óraszámát. Itt ne tüntessük fel az intézményben TDK, diploma illetve PhD hallgatók által eltöltött, vagy rájuk fordított óraszámot. 17
A 2007 évben a kutatóintézet részére a Magyar Államkincstár által kiutalt összes költségvetési támogatást csökkenteni kell a következı tételekkel:
13
Fiatal kutatói álláshelyek száma18: 3 Az idıszak folyamán a teljes saját bevétel (pályázatok, szabadalmak, szerzıdések, stb.) összege (az akadémiai költségvetési támogatáson kívül): 41,7 saját szabadalmi, know how és szerzıi jogi bevétel19: Hazai pályázatok20: Az év folyamán mővelt OTKA-témák száma: 9 A tárgyévre vonatkozó szerzıdésállomány:
20,1 MFt
Az év folyamán mővelt NKTH-pályázat témáinak száma: 1 NKFP: A tárgyévre vonatkozó szerzıdésállomány: Egyéb: A tárgyévre vonatkozó szerzıdésállomány:
1 MFt MFt
Az év folyamán mővelt NFT21 témák száma: A tárgyévre vonatkozó szerzıdésállomány:
MFt
Nemzetközi pályázati forrásból mővelt témák száma22: EU forrásból: A tárgyévre vonatkozó szerzıdésállomány: Egyéb: A tárgyévre vonatkozó szerzıdésállomány:
MFt MFt
Nem pályázati külsı megrendelés keretében mővelt témák száma: 25 A tárgyévre vonatkozó szerzıdésállomány:
30,8 MFt
Külsı alvállalkozókkal kötött szerzıdésállomány:
MFt
VI/a. A kutatóhely 2007. évi tevékenységének egyéb bemutatható jellemzıi − Bejelentett szabadalmak, és az egyéb szabadalmi jellegő alkotások száma: 0 o a Magyarországon bejelentettek o a nem Magyarországon bejelentettek központi beruházási támogatás, felújítási támogatás, más tárcáktól bármilyen céllal átadott támogatás, OTKA Programok támogatás összegével. 18 19
2007-ben az MTA keretbıl az intézet rendelkezésére álló fiatal kutatói álláshelyek száma. Az utolsó három év átlagát kérjük megadni.
20
Ebbe a kategóriába tartoznak azoknak a kutatási célú megbízásoknak a bevételei, amelyeknél a pályázatok kiírója magyarországi szervezet. (Pl. OTKA, Innovációs Alap, Agrártámogatások, Strukturális alapok, Kohéziós alap stb.) Ezeket a bevételeket áfa nélküli összegben és alvállalkozói teljesítés nélkül kell az értékelésnél figyelembe venni. 21
A Nemzeti Fejlesztési Terv I. keretében (GVOP, stb.) elnyert támogatások.
22
Ebbe a kategóriába tartoznak azoknak a kutatási célú megbízásoknak a bevételei, amelyeknél a pályázatok kiírója nem magyarországi szervezet. Ezeket a bevételeket ÁFA nélküli összegben és alvállalkozói rész nélkül kell figyelembe venni.
14
− A kutató nık száma: 5 o vezetı beosztásokban: 1 o nem vezetı beosztásokban: 4 − A mobilitással kapcsolatban az intézetbıl az állásukat megtartott, munkaviszonyban levı diplomások közül hat hónapnál hosszabb idıre távollevık száma: 1 o Magyarországon: Egyetemen, kutatóintézetekben gazdasági társaságnál o Nem Magyarországon: 1 Egyetemen, kutatóintézetekben: 1 gazdasági társaságnál − az adott intézethez érkezı kutatók száma: o 1-6 hónap idıtartamra Magyarországról Nem Magyarországról o 6 hónapnál hosszabb idıre Magyarországról Nem Magyarországról − Vállalati kapcsolatok o a jelentısebb ipari partnereik felsorolása és a kapcsolat típusa: pl. közös K+F, vagy kutatási megbízás, stb. teljesítése: − Mecsekérc ZRt. (kutatási megbízás) − Mol NyRt. (kutatási megbízás) − Duna-Dráva Cement Kft. (kutatási megbízás) − TXM (kutatási megbízás) − Mangán Bányászati Kft. (kutatási megbízás) o az intézet holdudvarába tartozó kisvállalkozások száma: − A társadalmi párbeszéd eredményei: o Az általános tudománynépszerősítı közlemények száma: 1 o Az intézet tevékenységét népszerősítı rendezvények száma: 1
15
MAGYAR TUDOMÁNYOS AKADÉMIA TUDOMÁNYOS PUBLIKÁCIÓS ADATTÁR 1025 Budapest II., Pusztaszeri út 59-67. Levélcím: 1525 Budapest, Pf. 17. E-mail:
[email protected]
telefon : (1) 438-4141/325, (1) 325-7751
Visszaigazolás
Igazolom, hogy a Geokémiai Kutatóintézet 2007. évi publikációinak bibliográfiai adatai beérkeztek az Adattárba. A beküldött 2007-es forráspublikációk száma: 32 db
2008. 02. 22.
Dr. Vinkler Péter a Tudományos Publikációs Adattár vezetıje
16
A polikristályos gyémántok kutatása A gyémánt nemcsak a legismertebb és legértékesebb drágakı, hanem különleges tulajdonságai miatt fontos ipari nyersanyag is. Mindezek mellett azonban tudományos jelentısége sem elhanyagolható, hiszen a gyémántok, illetve a bennük található zárványok révén betekinthetünk a Föld mélyének, az ısi kontinensek gyökérrégióinak anyagába, illetve az ilyen mélységekben lejátszódó folyamatokba. A gyémánt általában önálló kristályok formájában található (monokristályos gyémánt), azonban gyakran jelenik meg polikristályos változatban is, mint amilyen az ún. bort, a carbonado, vagy a framesit. Mivel a polikristályos gyémántok lényegében egy monomineralikus (egy ásványból felépülı) kızetnek tekinthetık, az ilyen kızetekre a diamondit név javasolható. A Geokémiai Kutatóintézet nemzetközi együttmőködés keretében (Bécsi Természettudományi Múzeum, és a csernogolovkai Kísérleti Ásványtai Intézet, Oroszország) vesz részt Dél-Afrikából származó polikristályos gyémántok, vagy más néven a diamondit xenolitok (nagy mélységbıl felhozott kızetdarabkák) kutatásában. A diamondit apró gyémántszemcsék halmazából álló porózus kızet, amely a gyémánt mellett kisebb mennyiségben még szilikát- és oxidásványokat is tartalmazhat (1. és 2. ábra). A szemcseméret a vizsgált mintákban az egyes xenolitokon belül kevéssé változott, azonban a xenolitok között jelentıs változékonyság volt megfigyelhetı a finomszemcsés xenolitoktól (kb. 50-100 mikrométer szemnagyság) egészen a durvaszemcsés, milliméteres nagyságot is elérı gyémántszemcsékbıl álló mintákig. A gyémántszemcsék színe a szintelentıl a fémes fényő szürke árnyalatokon keresztül csaknem feketéig változott az egyes mintákban. A xenolitok fı tömegét szabálytalan alakú gyémánt szemcsék sőrő szövedéke alkotja, azonban a pórusok falán jól fejlett oktaéderes gyémánt kristályok figyelhetık meg (3. és 4. ábra). A megfigyelt sajátságok arra utalnak, hogy a polikristályos gyémántok valamilyen fluid fázisból kristályosodtak. A vizsgált mintákban a gyémánt mellett túlnyomóan gránát, néhány mintában a gránát mellett még klinopiroxén fordult elı (1. és 2. ábra). A gyémánt és szilikátok szoros összenövése, valamint a szilikátokban gyakran elıforduló sajátalakú gyémántszemcsék jelenléte azt mutatja, hogy a gyémánt és a szilikátok egyidejőleg, ugyanabból a fluidumból kristályosodtak, azaz kogenetikusak. A gyémánttal kogenetikus szilikátásványok összetételébıl tehát következtethetünk a gyémántot kristályosító fluidumok természetére és eredetére.
1. ábra. Ezüstszürke diamondit (polikristályos gyémánt) xenolit, narancssárga Cr-szegény gránát szemcsével. Sztereomikroszkópos felvétel
2. ábra: Sötétszürke fémes fényő gyémánt szemcsék lila színő Cr-dús gránát és apró zöld klinopiroxén kristályokkal diamondit xenolitban. Sztereomikroszkópos felvétel
17
3. ábra. Idiomorf (sajátalakú) gyémánt oktaéderek az üregek falán diamondit xenolitban. Pásztázó elektronmikroszkópos felvétel
4. ábra. Üregek falán levı gyémánt oktaéderek nagyított képe. Pásztázó elektron-mikroszkópos felvétel
A nemzetközi együttmőködés keretében végzett kutatás során vizsgáltuk a gyémántok szénizotóp-összetételét, a gyémánttal összenıtt szilikátok, elsısorban a gránát fı- és nyomelem-összetételét, valamint szintetikus rendszerekben nagynyomású kísérletekkel igyekeztünk reprodukálni a polikristályos gyémántok kristályosodását. A gyémánttal összenıtt gránátszemcsék változatos kémiai összetételt mutatnak, de lényegében két nagy csoportra, egy nagy és egy kis Cr2O3 tartalmú csoportra oszthatók, amelyek elsı közelítésben megfelelnek a Föld felsıköpenyének két fontos kızetében, a peridotitban és az eklogitban található gránátok összetételének. A monokristályos gyémántokban is gyakori, nagy Cr2O3 tartalmú gránát képzıdését a köpenyben általában komplex, többlépcsıs folyamat eredményének tartják, amely nem áll közvetlen kapcsolatban a gyémántképzıdéssel, hanem a növekedés során került az ilyen környezetben kristályosodó gyémántba, azaz a gyémántkristályosodás környezetét jelzi. Ezzel szemben a kutatás keretében kapott eredmények inkább arra utalnak, hogy a nagy Cr2O3 tartalmú gránát a gyémántot kristályosító fluidumból vált ki, tehát képzıdése szoros kapcsolatban áll a gyémántképzıdéssel (metaszomatikus eredető). A gyémántokban található Cr-szegény gránátot általában az eklogittal hozzák kapcsolatba, és az eklogitos környezetben történt kristályosodás bizonyítékának tekintik. A köpenyben található eklogit pedig túlnyomó részben nagyléptékő betolódás, ún. szubdukció révén az óceáni aljzatból került jelenlegi helyére. Ezért az ilyen környezetben kristályosodott gyémántok forrásanyagát is gyakran biogén (óceánaljzati) eredetőnek tartják. A polikristályos gyémántban talált Cr-szegény gránátok összetétele azonban eltér (nagy MgO- és kis CaO-tartalom) a típusos eklogitos gránát összetételtıl, és inkább magmás eredetre utal, összhangban a szöveti sajátságokkal. Semmi ok sincs arra, hogy az ilyen összetételő gránátokat tartalmazó diamondit xenolitokat szubdukciós folyamatokkal hozzuk kapcsolatba. A gránát és a klinopiroxén nyomelem-tartalma a diamonditot kristályosító fluidum összetételének becslésére használható. A számítások szerint a szilikátokkal egyensúlyban levı hipotetikus fluidumok nyomelem-összetétele a kimberlit és a karbonatit olvadékok nyomelem-összetételére hasonlítanak (5. ábra). Ezek az erısen alkáli és illóban gazdag fluidumok jelentısen dúsulnak ún. imkompatibilis nyomelemekben is, mint pl. a Nb, vagy a könnyő-lantanidák, így nemcsak a gyémántkristályosodásban, hanem a kontinensek alatti köpeny kémiai összetételének metaszomatózis révén történı megváltoztatásában is jelentıs szerepet játszanak. A karbonatit szerepének kimutatása a polikristályos gyémántok
18
képzıdésben a kutatás egyik fontos eredménye volt. Ezt a megállapítást az elvégzett nagynyomású kísérletek is alátámasztják, amelyek során karbonátok jelenlétében sikerült gyémántot kristályosítani.
5. ábra. A gyémánttal összenıtt gránátokkal egyensúlyban levı hipotetikus olvadék nyomelem-összetétele (zöld mezı), néhány reprezentítiv kimberlit és karbonatit nyomelem-összetételével (piros) összehasonlítva. Az ábra a nyomelemek kondritokhoz (a naprendszer ısanyagához) viszonyított értékeit mutatja
A gyémántok szénizotóp arányai hasonlóak mind a Cr-gazdag peridotitos, mind a Cr-szegény eklogitos gránátot tartalmazó diamondit xenolitokban, mindkét esetben erısen negatív, átlagosan -18 ‰ δ13CVPDB értéket mutatnak. Ez az érték azonos forrásra utal, azonban erısen eltér a földköpeny kb. - 5 ‰ szénizotóp-összetételétıl. Számos tényezı mutat arra, hogy a szénizotóp-összetétel ilyen megváltozása izotópfrakcionáció eredménye. Ilyen mértékő izotópfrakcionáció a szén oxidációja során bekövetkezı Rayleigh típusú frakcionáció eredménye lehet (a Rayleigh típusú frakcionáció során a reakciótermék eltávozik a rendszerbıl). A diamonditképzıdés folyamatát a 6. ábra mutatja. A köpeny nagyobb mélységeibıl felfelé migráló redukált szén (metán) tartalmú fluidum (a. pont a 6. ábrán) magasabb köpenyszintek oxidáltabb anyagával reakcióba lép, és a reakció során a metán elemi szénné és széndioxiddá oxidálódik. Az oxidáció révén képzıdött széndioxid a köpeny ásványaival reagálva szilárd Ca- és Mg-karbonátot képez, ezáltal kivonódik a rendszerbıl (b. pont a 6. ábrán). További migráció során azonban a nyomás csökkenése miatt a képzıdött karbonát már az olvadékban marad (c. pont a 6. ábrán), és mivel a rendszer a peridotit szoliduszgörbe fölött van, szilikáttartalmú, illódús karbonatitos-kimberlites olvadék képzıdik. A kísérleti vizsgálatok szerint a karbonatit jól oldja az elemi szenet, így az az olvadékban marad addig, amíg lokális túltelítettség miatt gyémánt formájában kikristályosodik (d. pont a 6. ábrán). A polikristályos gyémántokat kristályosító karbonatitos fluidum tehát ultrabázisos köpeny eredető, és további fejlıdése határozza meg, hogy a gyémánttal együtt milyen összetételő gránát kristályosodik. A nemzetközi együttmőködés keretében folytatott polikristályos gyémántok kutatása alapkutatás jellegő tevékenység. A gyémántnak az emberi kultúrában elfoglalt különleges helyzete, továbbá a gyémánt kristályosodás és a Föld mélyében végbemenı fluid-migrációs folyamatok kapcsolata miatt azonban a téma érdeklıdésre tarthat számot a társadalom
19
szélesebb rétegei számára is – különösen, ha figyelembe vesszük, hogy 2008. a Föld bolygó éve –, így az eredmények az ismeretterjesztésben hasznosulhatnak. A diamondit xenolitok ásványainak vizsgálata különleges analitikai feladatot jelentett, és a kutatás során szerzett tapasztalatok más speciális anyagok vizsgálatában nyújtanak segítséget. A gyémánt kristályosodásának tanulmányozása karbonatit (karbonát olvadék) jelenlétében a szintetikus gyémántok elıállításában hasznosulhat.
6. ábra. A diamondit képzıdés folyamatábrája. A hımérséklet – mélység diagramon a zöld szaggatott vonal a gyémánt-grafit határ, a kék görbe a C-O-H-peridotit rendszer szolidusz-görbéje, a narancssárga pedig a geotermikus gradiens.
20
MTA GEOKÉMIAI KUTATÓINTÉZET 1112 Budapest, Budaörsi út 45. Tel./Fax: 319-3137 E-mail:
[email protected] Honlap: http://www.geochem.hu Kormánytájékoztató a 2007. évben elért fıbb tudományos eredményekrıl Az intézet fı feladatának megfelelıen két nagy témakörben végzett kutatásokat: a széleskörő szakmai elismertséggel rendelkezı klasszikus kızettan-geokémia, valamint a környezetünk védelmét és az életminıség javítását célzó környezetgeokémia terén. Metamorf kızetgenetikai kutatásaik elsısorban alapkutatási eredményekkel szolgáltak. Az International Union of Geological Sciences metamorf kızettani albizottsága (Subcommission ont the Systematics of Metamorphic Rocks) 1987-óta tartó munkájának eredményeként a Cambridge University Press kiadásában megjelent a metamorf kızetek és jelenségek elsı teljes rendszere és értelmezı szótára. Az intézet egyik kutatója az albizottság tagjaként és az egyik, több mint 30 fıs nemzetközi munkacsoport vezetıjeként fejezetet írt a kisfokú (kis hımérséklető) metamorf kızetek rendszerezésérıl, nevezéktanáról. A könyv világszerte alapmunkául szolgál a közös tudományos nyelv használatának kialakításához. Tovább folytatták a nagy radioaktivitású hulladékok elhelyezésére kiválasztott földtani képzıdmény, a Mecsek-hegységi Bodai Aleurolit Formáció ásványtani-geokémiai vizsgálatát. Megállapították, hogy a kızet ásványos és geokémiai karakterét, valamint a felszín alatti víz kémiai jellemzıit figyelembe véve a képzıdmény hatékonyan tudja gátolni az esetlegesen a tározóból kikerülı radionuklidok mozgását. Kioldásos kísérleteik tapasztalatai alapján az agyagásványok átalakulása erısen lúgos körülmények között kis mértékben elıfordulhat, azonban az újonnan képzıdı zeolitfázisok újabb megkötıdési helyeket szolgáltathatnak a veszélyes elemek számára. A paleoklimatológiai és környezetrekonstrukciós kutatásaik keretében Barlangi képzıdmények karbonátmintáin nyomon követték az utolsó 4800 év klímaeseményeit kimutatva egy lehőléssel és csapadékmennyiség változással járó, több lépésben bekövetkezett éghajlatváltozási ciklust. Speciális geokémiai vizsgálatokkal tovább pontosították a korábban kimutatott középsı bronzkori klímaváltozást is. A kb. 3500-3600 évvel ezelıtt bekövetkezett változások egybeesnek a Théra vulkánkitörés (Görögország) idıpontjával. A vulkáni por jelenlétét támasztják alá a cseppkı szerkezetébe beépülı nyomelemek és a tapasztalt stroncium-izotóparányok. A kutatások jól kapcsolódnak a MILLENNIUM European Climate elnevezéső Európai Uniós 6-os keretprogram támogatásával zajló projektbe. A kulturális örökség vizsgálata témakörben geokémiai kutatási módszerek alkalmazásával a mőkı mállási folyamatainak feltárásában módszert fejlesztettek ki a mőkı-természetes kızet kontaktusokon végbemenı átalakulások mennyiségi és minıségi meghatározásához. A kızettisztítási eljárások hatékonyságának meghatározásához, illetve azok roncsolást elıidézı mértékének megállapításához új röntgendiffrakciós diagnosztikai eljárást vezettek be. A kifejlesztett módszerek jelentısen hozzájárulhatnak az épített környezet kulturális emlékeinek hatékony megırzéséhez.
21
Az MTA Geokémiai Kutatóintézet 2008. évi fı kutatási célkitőzései Az intézet fı feladata geokémiai alapkutatások végzése a kızetgenetika, az ásványi nyersanyagképzıdés és a környezetgeokémia területén. A korábbi évekhez hasonlóan 2008ban is tervezik a nagy hagyományokkal és széleskörő szakmai elismertséggel rendelkezı alapkutatási témák mővelését. Vizsgálják a magmás és metamorf képzıdmények, illetve a velük együtt elıforduló fluidumok képzıdési körülményeit és jellegzetességeit, továbbá az ásványi nyersanyagok genetikáját. Környezettudományi kutatásaik keretében tanulmányozzák a múltbéli és jelenkori környezet állapotának változásait. Kutatják a nehézfémek talajbeli viselkedését, a közelmúlt klímaváltozásait dokumentáló különbözı földtani képzıdmények geokémiai jellegeit, továbbá a hévizek szerves komponenseinek sajátságait. Tanulmányozzák az épített környezetet és a kulturális örökségünk tárgyi emlékeit ért antropogén hatásokat is. A 2008. évi fı kutatási célkitőzéseiket a GKKI az MTA Földtudományi Kutatóintézeteinek Társulását alkotó intézetekkel, támogatott kutatóhelyekkel, valamint más hazai intézményekkel szorosan együttmőködve, és a kutatóintézet munkatársai által kialakított szerteágazó nemzetközi kapcsolatrendszert igénybe véve tervezi megvalósítani. A GKKI kutatásaihoz szükséges anyagi eszközöket az MTA-tól kapott központi költségvetési keret, valamint különbözı hazai és nemzetközi pályázati, továbbá külsı szerzıdéses források biztosítják. A litoszférát alakító ásvány-, kızet-, ásványi nyersanyag-képzıdési folyamatok és fluidumok komplex geokémiai vizsgálata Metamorf ásvány-kızettani kutatásaik körében folytatják a rétegszilikátoknak, mint a földfelszíni természetes és antropogén hatások, valamint a talaj- és kızetképzıdés, -átalakulás indikátorainak komplex ásványszerkezeti, ásványkémiai és geokémiai vizsgálatát. Tovább vizsgálják a dioktaéderes világos csillámok (és csillámszerő szerkezetek) rétegtöltését, rétegközi kationtartalmát, és ezek összefüggését a kızetképzıdési folyamatokkal. Tervezik a di- és trioktaéderes csillámok, valamint a klorit csoport retrográd metamorf folyamatainak ásványszerkezeti és ásványkémiai vizsgálatát, továbbá a filloszilikátok prográd reakciófejlıdése és a karbonátásványok kémiai és szerkezeti változásai közötti esetleges összefüggések tisztázását is. Folytatják a metamorf kızetek fázisviszonyait tisztázó kutatásaikat, elsısorban kvantitatív fázisdiagramokon alapuló modellezésekkel. További szerves anyag termikus érettségi vizsgálatok elvégzését tervezik a Horvátország északi részén található szigethegységekben, a Bükk, a Szendrıi- és az Upponyi-hegységben, valamint az Ausztria területén elıforduló, az Ausztroalpi egység részét képezı kishımérséklető átalakulást szenvedett kızetmintákon. Kutatják az eltérı litológiájú kızeteken meghatározott K/Ar koradatokban megfigyelhetı eltérések okát a kishımérséklető metamorfózis tartományában. Magmás kızettan-geokémiai kutatásaik keretében folytatják a kanári-szigeteki intruzív kızetek vizsgálatát. Tervezik továbbá az óceáni kéregösszletek, karbonatitok, valamint karbonado gyémánt képzıdmények vizsgálatát. Tovább kutatják a polikritályos gyémántok képzıdési körülményeit, illetve tervezik a Magyar Természettudományi Múzeum 1956-ban égést szenvedett meteoritjainak és a Kabai meteorit geokémiai vizsgálatát is.
22
A hazai ásványi nyersanyagok kutatása során tovább vizsgálják a bakteriális tevékenység és a mangánércesedés kapcsolatát mangániszap, valamint vasas-kovás mangánoxid-érc mintákon. Folytatják az úrkúti mangán-karbonát konkréciók, halmaradványokat tartalmazó konkréciók ásványtani, geokémiai, stabilizotóp és katódlumineszcens vizsgálatát, és CT vizsgálatokat végeznek ezen konkréciókon az ısmaradványok és a konkréció szerkezete közti összefüggések tisztázására. A földtani környezet geokémiai állapotának és változásainak vizsgálata Tervezik a Bodai Aleurit Formáció, mint a nagy radioaktivitású hulladékok elhelyezésére kiválasztott földtani képzıdmény további komplex ásványtani, kızettani és geokémiai vizsgálatát. A nehézfémek geokémiai körforgalmának vizsgálata témakörben folytatják a talajok és (talaj)agyagásványok nehézfém-adszorpciós tulajdonságainak kutatását. Lezárják a nehézfémekkel kezelt agyagásványok nedvesítési-kiszárítási kísérleteit, és az eredményeket értékelik. A fémion-adszorbeált agyagásványokon analitikai transzmissziós elektronmikroszkópos vizsgálatokat végeznek. További spektroszkópiai, elsısorban elektron spin rezonancia elemzések elvégzését tervezik rézadszorbeált agyagásványokon. Kiemelt figyelmet fordítanak a vaskiválások és bevonatok nehézfém-megkötıdésre gyakorolt hatásárának vizsgálatára. Tervezik továbbá budapesti utcai porok ásványtani-geokémiai vizsgálatának megkezdését is. A paleoklimatológiai és környezetrekonstrukciós kutatásaik körében összevetik az egyes Dunántúli-középhegységbeli régiók édesvízi mészköveinek stabilizotópos adatait a paleohidrológiai és paleoklimatológiai rekonstrukció elvégzése céljából. A legfontosabb travertínó szintek mészköveibıl U/Th sorozatos kormeghatározást terveznek. Nemzetközi együttmőködésben tervezik a törökországi Denizli medence termálvizeinek és édesvizeinek, beleértve a világhírő pamukkale-i édesvízi mészkı szelvényeinek feldolgozását. Az adatokat összevetik az egerszalóki édesvízi mészkı eredményeivel, valamint elvégzik a Denizlimedence és a Budai Termálkarszt sajátosságainak összehasonlítását. Tovább folytatják a barlangi képzıdmények stabilizotópos és nyomelem-geokémiai vizsgálatát, a felismert változásokat pedig az ismert negyedidıszaki klímaváltozásokkal tervezik megfeleltetni. A cseppkövekben található folyadékzárványok anyagának vizsgálatára újonnan kidolgozott módszerrel a megırzıdött csapadékvizek vizsgálatát megkezdik. A módszert az eddigiekben más geokémiai módszerekkel megvizsgált cseppkövekre kiterjesztve nagy idıbeli felbontást eredményezı klímarekonstrukció válik lehetıvé. Tovább folytatják a Balaton vízgyőjtıjének klímarekonstrukcióját is kagylóhéj-vizsgálatok segítségével. A környezet múltbéli geokémiai állapotának vizsgálatát kiegészítik faévgyőrőkbıl származó, éves felbontással korolt elemösszetételek idısoraival. Összegezik a talajok és paleotalajok karbontáfázisainak genetikáját célzó eddigi kutatásaik eredményeit. További ásványtani-geokémiai elemzéseket végeznek a lösz anyakızeten kialakult talajok esetén a basaharci (Visegrádi-hegység) téglagyári feltárásban található paleotalaj mintáin. Vízgeokémiai kutatásaik során tervezik a hazai ivóvízbázis részét képezı karsztrendszerek vizsgálatának folytatását, így a barlangi csepegıvizek összetételének monitorozását, illetve a vizsgált barlangok körének kiterjesztését. Folytatják a víz és szén-dioxid eredetének kutatását
23
a Budapest környéki termális karsztvizekben további stabilizotópos, illetve radiokarbonmérésekkel. A hazai hévizek szervesanyag-tartalmának vizsgálata körében szabályozható nyomáshımérsékleti viszonyok elıállítására alkalmas ún. Parr-bomba üzembe helyezését tervezik, amelynek segítségével a különféle szerves anyagok képzıdésére vonatkozó kísérletek végeznek el. Értékelik a vizsgált termálvizek szervetlen analitikai eredményeit és megkezdik a földtani modell megalkotását. A kulturális örökség vizsgálata témakörben a kıanyagok konzerválására alkalmazott szilárdítószerek (köztük nanoanyagok) kıanyagba történı behatolási mértékének és megjelenésének petrográfiai vizsgálatát, továbbá történeti habarcsok és vakolatok ásványkızettani-geokémiai vizsgálatának szisztematikus feldolgozását tervezik. A múlt évben megkezdett elıkészítı munka eredményeként elıkészített együttmőködési megállapodásokat (Szépmővészeti Múzeum, Móra Ferenc Múzeum) véglegesítik.
24
