EÖTVÖS LORÁND TUDOMÁNYEGYETEM TERMÉSZETTUDOMÁNYI KAR
Földrajz- és Földtudományi Intézet Kőzettan-Geokémiai Tanszék 1117 Budapest, Pázmány Péter sétány 1/C; Telefon: 381-2107 Fax: 381-2108
Szakmai beszámoló Jankovics Mária Éva, PhD hallgató ELTE TTK, Kőzettan-Geokémiai Tanszék, Vulkanológiai Csoport A Collegium Hungaricum ösztöndíjjal 2013 májusában egy hónapot tölthettem Bécsben, melynek során a Bécsi Egyetemen végeztem a PhD kutatómunkámhoz kapcsolódó feladataimat. Nagy segítséget jelentett számomra e bécsi ösztöndíj a doktori disszertációm megírásához szükséges további vizsgálatok elvégzésében, PhD képzésem utolsó félévének végén. A modern polarizációs mikroszkópokkal részletes petrográfiai vizsgálatokat végeztem, a nemzetközileg elismert elektron-mikroszonda laboratóriumban pedig a kőzetalkotó ásványok kémiai
összetételét
határoztam
meg.
Továbbá,
a
Bécsi
Egyetemen
található
természettudományi könyvtár óriási segítséget nyújtott a kutatáshoz szükséges publikációk hozzáférésében, ahol jóval több tudományos folyóiratot tudtam elérni, mint itthon. PhD kutatásom során a bécsi elektron-mikroszonda laboratórium vezetője egyben konzulensem is, akivel az ösztöndíjas időszak alatt sokat tudtam személyesen konzultálni a kutatás egyes résztémáit illetően. A PhD fokozat megszerzéséhez szükséges második tudományos publikációt (nemzetközi folyóiratba) jelentő kézirat bírálatok után visszakapott változatának átdolgozását, javítását is Bécsben végeztem. E kézirat elkészülésében szintén részt vett a konzulensem, így az átdolgozás során hasznos konzultációkat tudtam vele folytatni e témában is. PhD kutatási témám címe: Hosszú életű, monogenetikus intrakontinentális alkáli bazalt vulkáni területek fejlődése a Pannon-medence nyugati részének példáján. A monogenetikus vulkáni területek vizsgálata a nemzetközi vulkanológiai kutatások egyik frontvonalát jelenti napjainkban.
Bécsi ösztöndíjas időszakom alatt a Bakony–Balaton-felvidéki Vulkáni Területen található Fekete-hegy vulkáni komplexum (1. ábra) kőzeteit vizsgáltam, mely a legnagyobb kiterjedésű lávaplatóval rendelkezik e vulkáni területen. Ez az összetett komplexum legalább három maar vulkáni krátert foglal magába, melyeket egy kiterjedt (3,8 millió éves) lávaplató és két salakkúp fed.
1. ábra: A Fekete-hegy vulkáni komplexum: (A) topográfiai térkép (forrás: google maps) és (B) földtani térkép (forrás: Auer et al. 2007). A földtani térképen a piros pontok és számok az általam begyűjtött kőzetminták lelőhelyeit jelzik.
Korábbi terepi munkám során kőzetmintákat gyűjtöttem mindegyik kitörési egységből a rétegsorban felfelé haladva (időbeliséget kifejezve): a piroklasztit egységből (1/B ábra – 1., 3., 5. pont), a lávakőzetekből (1/B ábra – 2., 4. pont) és mindkét salakkúp bazaltbombáiból, salakjaiból (1/B ábra – 6., 7. pont).
2. ábra: Feltárásfotók: (A) a Királykő oszlopos-pados lávakőzete (1/B ábra – 2. pont); (B) a Vaskapuvölgyben feltáruló piroklasztit rétegek (1/B ábra – 3. pont); (C) a Vaskapu-völgy tömeges (alul) és lemezes (felül) lávakőzete (1/B ábra – 4. pont); (D) a Boncsos-tető salakkúpot felépítő bazaltbombák, salakok, lávafröccskőzetek (1/B ábra – 6. pont).
A
begyűjtött
kőzetmintákból,
makroszkópos
vizsgálatuk
után,
polírozott
vékonycsiszolatok készültek az ELTE Kőzettan-Geokémiai Tanszékén. Polarizációs mikroszkóppal és pásztázó elektronmikroszkóppal – részben itthon, részben Bécsben – elvégeztem a vékonycsiszolatok részletes petrográfiai leirását és szöveti elemzését. A piroklasztit kőzetmintákat (pl. 3/A, B ábra) lapillitufák és lapillikövek képviselik, a lapillik között legnagyobb mennyiségben a juvenilis törmelékek (szideromelán es tachylit üvegszilánk, salak) fordulnak elő, melyek a kitörő magmából származnak. Ezek mellett gyakoriak az alapanyagban szabadon megjelenő kristályok (főként xenokristályok – olivin, ortopiroxén, klinopiroxén, spinell, amfibol) és a litoklasztok (melyeket a magma felszínre áramlása közben szakított fel a falkőzetekből). A lávakőzetek (pl. 3/C ábra) és a bazaltbombák, salakok (pl. 3/D ábra) porfíros intergranuláris szövetűek, alapanyaguk holokristályos (vagyis teljesen kikristályosodott). Előbbiek hólyagüregeket nem vagy alig tartalmaznak, utóbbiak hólyagüreg-tartalma közepesnagy. A porfíros elegyrészeket főleg olivin és kisebb mennyiségben klinopiroxén képviseli. Az alapanyag plagioklász, olivin, klinopiroxén, Fe-Ti-oxid és apatit mikrolitokból áll.
3. ábra: Optikai (1N) mikroszkópos fényképek: (A) a Vaskapu-völgy piroklasztitjának általános mikroszkópi képe és (B) egy szideromelán kőzetüvegszilánkjának közeli nézete; (C) a Királykő lávakőzetének szöveti képe; (D) egy salakos bomba jellemző szöveti képe a Boncsos-tető salakkúpról. Rövidítések: ol=olivin, opx=ortopiroxén, cpx=klinopiroxén, sp=spinell, am=amfibol, kü=kőzetüveg, h=hólyagüreg.
Az ásványszöveti vizsgálatok során készített visszaszórt elektronképek alapján kiválasztottam a további geokémiai vizsgálatokra szánt ásványszemcséket (pl. 4. ábra). In situ ásványkémiai elemzéseket végeztem a Bécsi Egyetem Litoszférakutató Tanszékének elektron-mikroszondájával, majd a kapott kémiai összetételi adatokat ásványtípusonként rendszereztem, feldolgoztam, és különféle diagramokon ábrázoltam. A geokémiai eredmények értelmezése most van folyamatban.
4. ábra: Olivin-spinell párok visszaszórt elektronképeken az ásványkémiai elemzések (mérési pontok) helyének jelölésével (pontok számokkal: piros=spinell, sárga=olivin, zöld=kőzetüveg): (A) vázkristályos olivin fenokristályok szideromelán kőzetüvegszilánkban (piroklasztit, Bocskorkúti-völgy, 1/B ábra – 5. pont); (B) sajátalakú olivinek szideromelán kőzetüvegszilánkban (piroklasztit, Vaskapu-völgy, 2/B ábra); (C) iddingzitesedett szegélyű olivin, mely spinelláncot tartalmaz zárványként (hólyagos bazalt, Gajos-tető, 1/B ábra – 7. pont); (D) félig sajátalakú olivinszemcse sok spinellzárvánnyal (lemezes lávakőzet, Vaskapu-völgy, 2/c ábra). Rövidítések: ol=olivin, sp=spinell, kü=kőzetüveg, cpx=klinopiroxén, h=hólyagüreg.
Jelen vizsgálat során elsősorban a különböző kitörési egységek kőzeteiben található olivin-spinell párokra (olivin fenokristályokba zárt króm-spinell zárványok) fókuszáltam. A króm-spinell a köpenyeredetű bazaltos olvadékokból kristályosodó ásványok közül a legkorábban kiváló fázisok közé tartozik (likvidusz fázis). Kémiai összetétele széles tartományok között mozoghat, mely számos tényező együttes hatásának eredménye lehet. Érzékenyen jelzi az olvadék összetételét, valamint az intenzív paraméterek, vagyis a nyomás, az oxigénfugacitás és a hőmérséklet változását. Továbbá, összetétele fontos információt hordoz
a
köpenyeredetű
magmák
peridotitforrásának
kimerültségéről,
a
magma
differenciációjáról, hogy milyen ásványfázisok kristályosodnak a króm-spinellel együtt, valamint a magmakeveredésről. Mindezek alapján a króm-spinell kiváló petrogenetikai indikátor. Az olivin, mely szintén az első kiválási termékek közé tartozik, általában a krómspinellel együtt, illetve közvetlenül azt követően kristályosodik (legtöbbször zárványként tartalmazza a króm-spinelleket). E két ásványfázis részletes ásványszöveti és –kémiai vizsgálatával a különböző kitörési fázisokban felszínre törő bazaltos magmacsomagok legfontosabb
jellemzőit
ismerhetem
meg:
az
egyes
magmacsomagok
köpenybeli
(asztenoszféra) forrásrégiójának jellegét és a magmák korai fejlődéstörténetét. E vizsgálat
elsődleges célja azt feltárni, hogy egyazon vulkáni komplexumon belül, a különböző helyen és időben feltört magmacsomagok előbb említett, fontos jellemzői között vannak-e jelentős eltérések, és ha igen, ezek időben hogyan változtak egymáshoz képest. A
piroklasztit
kőzetekben
az
olivin-spinell
párokon
kívül
szideromelán
kőzetüvegszilánkokat is elemeztem az elektron-mikroszondával. Ezek a kőzetüvegek a kristályosodás során visszamaradt fejlett kőzetolvadékot képviselik, mely a freatomagmás robbanással felszínre kerülve hirtelen megdermedt (befagyott olvadék). E kőzetüveg összetételeket összehasonlítva a piroklasztitokban található juvenilis bazalt fragmentumok teljes kőzet összetételével, meghatározható, hogy a befagyott kőzetolvadék összetétele levezethető-e frakcionációval a teljes kőzet összetételekből (vagyis, hogy ugyanazt a magmacsomagot képviselik-e).
Budapest, 2013. június 27. Jankovics Mária Éva PhD hallgató
