A vulkáni kitöréseket megelőző mélybeli magmás folyamatok

Átírás

1 A vulkáni kitöréseket megelőző mélybeli magmás folyamatok Jankovics M. Éva MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport SZTE ÁGK Vulcano Kutatócsoport Szeged, ábrák, adatok forrása: tudományos publikációk saját kutatási anyagok

2 Vulkanológia: multidiszciplináris tudományterület földtani térképezés rétegtan szedimentológia fáciesanalízis geomorfológia kőzettan geokémia petrogenezis termodinamika termobarometria geofizika tektonika geokronológia kísérleti kőzettan fizikai - matematikai modellezés veszély-előrejelzés geodézia távérzékelés gázkémia kockázatbecslés 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

3 Köpenyforrás magmás rendszer vulkáni kitörés kitörési felhő

4 A tűzhányókat tápláló magmás rendszerben zajló mélybeli folyamatok feltárása

5 Kristálypopulációk Davidson et al., 2007

6 Kristályok zónássága Kiss & Harangi, 2009 kémiai sztratigráfia a kristályosodás körülményei

7 Bakony-Balaton-felvidéki Vulkáni Terület

8 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, fo 2 ) Petrogenetikai indikátor

9 Teljes kőzet geokémiai összetétel a Bondoró-hegy és a Füzes-tó salakkúp bazaltja: MgO= 13,1-14,2 t.% Ni= ppm Cr= ppm Eltérő teljes kőzet összetétel: - más, eltérő jellegű köpenyforrásból származnak? - eltérő mértékű volt a részleges olvadás mértéke?

10 Kőzetszövet Jankovics et al., 2013

11 Ásványszövetek Jankovics et al., 2013

12 Olivin: feno- vagy xenokristály? Jankovics et al., 2012, 2013

13 Jankovics et al., 2012, 2013 Klinopiroxének diverzitása

14 Magmafeláramlási történet Eltérő teljes kőzet összetétel oka: nagy mennyiségű idegen anyag bekerülése a magmába Jankovics, 2014

15 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 km-es mélységből? Kb. 3-4 nap alatt gyors magmafeláramlás Olivin xenokristály és mért kalcium profilja Jankovics, 2014

16 Magmás folyamatok időléptéke zónás kristályok összetételének nagy felbontású vizsgálata diffúziós modellezés

17 Magmás folyamatok időléptéke Turner & Costa, 2007 Diffúziós modellezés

18 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)

19 El Hierro vulkáni működése (Kanári-szigetek), A kőzettani és geokémiai vizsgálati eredmények összekapcsolása a geofizikai adatokkal Martí et al., 2013

20 Plagioklász kristályok részletes szöveti és kémiai elemzése: Sivelucs, Kamcsatka (Oroszország) oszcillációs zónásság 200 µm foltos zónás mag, oszcillációs zónás perem szabálytalan lefutású visszaoldódási felszínek Humphreys et al., µm

21 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

22 Ásványfázisok részletes szöveti és kémiai elemzésének értelmezése: Humphreys et al., 2006

23 A Sivelucs alatti magmás rendszer modellje az ásványfázisok szöveti és kémiai tulajdonságai alapján Humphreys et al., 2006

24 Magmatározó: felzikus kristálypép Csomád (Erdély) 2 cm pl am Molnár, 2010; Kiss et al., 2011

25 Kiss & Harangi, 2013 Mafikus magmabenyomulások

26 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

27 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!