A hosszan szunnyadó vulkánok is kitörhetnek, de a tudomány segít az előrejelzésben

A Csomád vulkáni tömege északról

Az Izlandon kitört tűzhányó okozta problémák ismét az érdeklődés középpontjába állították az egyik legösszetettebb és esetenként súlyos következményekkel járó természeti jelenséget, a vulkanizmust. A vulkánkitörések Magyarországról nézve távoli és hátborzongatóan egzotikus eseménynek tűnnek az átlagember számára, hiszen hazánk területén, illetve közvetlen földrajzi környezetében jelenleg nincsenek aktív tűzhányók. Nem mindig volt ez így azonban, hiszen a földtörténeti időskála szerinti közelmúltban, a miocén időszaki (12-18 millió évvel ezelőtti) úgynevezett andezit- és riolit-vulkanizmus idején a Kárpát-Pannon térség volt az akkori világ egyik legaktívabb vulkanikus területe. De még az emberi léptékkel felfogható közelségű múltban is, nagyjából harmincezer éve heves vulkánkitörés rázta meg a mai Székelyföldet. A legfrissebb kutatások szerint az erdélyi Tusnádfürdő szomszédságában magasba emelkedő Csomád ma sem tekinthető teljesen kihunyt tűzhányónak, mert a hegy mélyén húzódó kiterjedt magmatározóban forró, 700-750 Celsius fok körüli hőmérsékletű kristálykását mutattak ki a vizsgálatok. Arról, hogy mit is jelent ez valójában, és kell-e az országhatárhoz közeli vulkánkitöréstől tartanunk, Harangi Szabolcs geokémikus-vulkanológus, egyetemi tanár, az MTA levelező tagja, az ELTE Földrajz és Földtudományi Intézetének igazgatója nyilatkozott az Origónak.

Tudomásom szerint az MTA, majd HUN-REN - ELTE Vulkanológiai Kutatócsoportjának vezetőjeként a Pannon-medence neogén vulkanizmusa az egyik legfontosabb kutatási területe, és a Csomád vizsgálatával nemzetközileg is jelentős új eredményekre, illetve felismerésekre jutott a kutatócsoportjával. Mitől számít különlegesnek a kárpáti régió egyetlen szunnyadóként ismert vulkánja?

A Csomád bő két évtizede került a szakmai érdeklődésem középpontjába. Még 2002-ben egy pozsonyi tudományos konferencián Szakács Sándor igen nagy visszhangot kiváltó előadást tartott arról, hogy lehetséges-e vulkáni veszély a Kárpát-medencében.

A Csomád a Szent Anna krátertóval Forrás: Fodor István

Ekkor került szóba a Csomád is, ami azonnal felkeltette az érdeklődésemet. Szakács Sándor 2013-ban Ioan Seghedi bukaresti geológussal együtt egy újabb cikket publikált e témában, amiben már arról írtak,

hogy a Kárpát-Pannon régiót érintő potenciális vulkáni veszély jelentősen alábecsült

és ezzel foglalkozni kell. Példaként a pleisztocén korú Csomádot, valamint a persányi bazaltvulkáni mezőt hozták fel álláspontjuk alátámasztására. Ezek voltak azok a legfontosabb szakmai impressziók, amelyek arra indítottak, hogy a kollégáimmal együtt elkezdjük behatóbban tanulmányozni ezt a kérdést, illetve magát a Csomádot.

Harangi Szabolcs geokémikus- vulkanológus, egyetemi tanár, az MTA levelező tagja, az ELTE Földrajz és Földtudományi Intézetének igazgatója két évtizede kutatja az erdélyi hosszan szunnyadó vulkánt, a Csomádot Fotó: Ladóczki Balázs - Origo

Célunk az volt, hogy tudományos mérésekkel, kőzettani és geokémiai adatokkal, kormeghatározási és geofizikai eszközökkel ismerjük meg jobban a Csomád működését és kapjunk választ arra, hogy mikor, miért és hogyan működött ez a vulkán. Mindenek előtt azt szerettük volna pontosan meghatározni, hogy mikor következett be az utolsó kitörés. Akkor az adatok 10 ezer és 40 ezer év között szóródtak, nem volt erre egyértelmű információ.

A Csomád kitöréseinek kronológiáját ábrázoló infografika Forrás: ELTE Földrajz és Földtudományi Intézet/Harangi Szabolcs

Vinkler Anna Paula, kolozsvári diákkal együtt – aki több hónapot töltött a tanszékemen és ismerkedett meg a vulkanológiai kutatással –, fedeztük fel a Csomád déli lejtőjén azt a horzsaköves piroklaszt-ár üledékréteget, amiben nagyon sok elszenesedett növényi maradványt azonosítottunk.

Fotó: Ladóczki Balázs - Origo

A rendkívül gazdag növényi fosszília-együttes azt bizonyította, hogy az utolsó kitörés forró vulkáni hamufelhője gazdag vegetációval rendelkező erdős területet borított el. Az elszenesedett növényi maradványok pedig lehetővé tették a C14-es kormeghatározást, amit Molnár Mihály segítségével részben a nagy hírű és rendkívül korszerűen felszerelt arizonai sugárlaboratóriumban, részben pedig itthon, Debrecenben végeztünk el. Ezekkel a vizsgálatokkal sikerült tisztázni, hogy a Csomád utolsó kitörése 1-2 ezer éves hibahatárral 32 ezer éve történt.

Harminckétezer év egy átlagember számára felfoghatatlanul hosszú idő. De mit jelent ez az időintervallum a vulkánok világában? A kitörések szempontjából, illetve két kitörési időszak közötti szunnyadási időt tekintve a vulkanológia tudománya milyen típusú tűzhányókat ismer?

A vulkánok működésének szempontjából egyrészt beszélhetünk az aktív tűzhányókról, amelyek lényegében folyamatosan működnek, ilyen például a két híres olaszországi vulkán, a Stromboli vagy az Etna. A szunnyadó vulkánok viszont akár több tíz vagy több száz évig is inaktívak lehetnek. Potenciálisan aktív vulkánoknak azokat a tűzhányókat nevezzük, amelyek az elmúlt tízezer évben legalább egyszer működésbe léptek és várható újabb kitörésük.

A hosszan szunnyadó vulkánok, mint amilyen a Csomád is, akár több tízezer évig lehetnek inaktívak Fotó: Ladóczki Balázs - Origo

Az úgynevezett hosszan szunnyadó, vagy más néven potenciálisan aktív magmatározóval rendelkező vulkánoknál az inaktív időszak viszont – akár jelentős mértékben is –, meghaladja a tízezer évet. Ilyen például a híres Yellowstone kaldera, amelynek az utolsó kitörése 70 ezer éve történt. De ugyancsak a hosszan szunnyadó vulkánok közé sorolható az olaszországi Colli Albani, amely több mint harmincezer éve volt utoljára aktív, a Csomádhoz hasonlóan. Mindkét vulkán esetében vannak azonban világos jelek arra vonatkozólag, hogy alattuk, a földkéregben még van magma. Mindebből láthatjuk, hogy a vulkáni aktivitás szempontjából nagyon szélsőséges lehet a tűzhányók kitörései között eltelt időintervallumok hossza.

Mitől tekinthetjük a Csomádot hosszan szunnyadó vulkánnak? Hiszen ebben a fogalomban az a lehetőség is benne van, hogy akár több tízezer évig tartó „alvó" állapot után életre kel, vagyis kitör a vulkán. Egyáltalán, mi szükséges ahhoz, hogy egy olyan hosszú ideig inaktív tűzhányó, mint a Csomád ismét kitörjön?

A Csomád kitörési periódusait egy apró kristály, a cirkon segítségével pontosítottuk, amelyben Lukács Réka és Molnár Kata voltak a vezető kutatók. A kapott eredmények alapján tudjuk, hogy mintegy 950 ezer éve voltak az első kitörések, majd viszonylag ritkán, akár több mint 100 ezer év nyugalom után következtek az újabbak. A vulkáni működés 160 ezer évvel ezelőtt erősödött fel és ekkor épült fel a Csomád nagy vulkáni hegytömege.

A Csomád vulkáni tömege északról Forrás: Harangi Szabolcs

Azonban ekkor is voltak több tízezer éves szünetek az aktív kitörési időszakok között. Így például több mint 30 ezer év telhetett el a kezdeti lávadóm aktivitás és a legutolsó, 56-30 ezer évvel ezelőtti, többnyire robbanásos kitörésekkel jellemzett vulkáni szakasz között. A cirkon geokronológiai vizsgálatok azonban arra is fontos információt adtak, hogy a vulkán alatti magmatározó milyen hosszan volt aktív, azaz mennyi ideig tartalmazott kőzetolvadékot. Az eredmények azt mutatják, hogy a vulkán alatti magmatározó több százezer éven keresztül olvadéktartalmú volt, akkor is kristályosodott cirkon, amikor nem voltak vulkánkitörések.

A Csomád kitöréseit a vulkáni kőzetek alapján érthetjük meg Fotó: Ladóczki Balázs - Origo

A kőzettani és geokémiai kutatási eredmények, valamint a geofizikai modell adatok pedig azt mutatják, hogy a Csomád két magmatározóval is rendelkezik, a felső hozzávetőleg 8-15 kilométeres mélységben húzódik. Hangsúlyozom, hogy magma jelenléte egy vulkán alatt még nem kell, hogy aggodalmat jelentsen, ez így természetes, ilyenek a vulkánok! A vizsgálataink egyértelműen kimutatták, hogy e felső magmatározóban 700 - 750 Celsius fok körüli a hőmérséklet, vagyis a megszilárdulási hőmérséklet feletti forróságú kristálykása található itt.

Harangi Szabolcs professzor a Csomád magmatározójának helyzetét szemlélteti Fotó: Ladóczki Balázs - Origo

Fontos azonban az is, hogy a kimutatható olvadék aránya jelentősen alatta marad az ötven százaléknak. Ahhoz ugyanis, hogy egy vulkán kitörjön, a magma olvadéktartalmának meg kell haladnia az ötven százalékot.

Ez alatti érték alatt a magma fizikailag nem képes a mozgásra,

nem képes áttörni a felette lévő kőzettestet és a felszínre jutni. Ilyen, illetve ehhez hasonló kristálykásával kitöltött magmatározók egyébként más hosszan szunnyadó vulkánok alatt is találhatók. Amit fontos hangsúlyozni, hogy a Csomád esetében jelenleg nincs elegendő mennyiségű, összefüggő olvadék a magmatározóban ahhoz, hogy kitörjön.

Jelenleg nincsen elegendő olvadék a magmatározóban ahhoz, hogy a Csomád ismét kitörjön Fotó: Ladóczki Balázs - Origo

Tudni kell, hogy a vulkáni működés kérdése mindig a magmatározóban dől el, ezért ahhoz, hogy megértsük a mélyben zajló folyamatokat, a vulkán „alá kell néznünk".

A múltbeli kitörések viszont azt bizonyítják, még ha hosszú idő elteltével is, ám időnként feljutott a mélyből annyi magmautánpótlás, hogy „felélessze" a Csomádot. Egyáltalán mekkora a Csomád magmatározója? Ha jól tudom, magához a vulkán aktívvá válásához nem kell túl sok idő, adott esetben akár néhány hét alatt is újjáéledhet és kitörhet még egy hosszan szunnyadó tűzhányó is.

Amint már említettem önmagában az, hogy a Csomád alatt magma van, nem számít rendkívüli jelenségnek, ilyenek a vulkánok. A vulkáni kitöréshez az kellene, hogy friss, legalább 1000 Celsius fokos magmautánpótlást kapjon. Ez szükséges ahhoz, hogy a kristálykásából összefüggő olvadéktömeg jöjjön létre, ezáltal fizikailag kitörésre alkalmas magma alakuljon ki és az a felszínre tudjon nyomulni. Való igaz, hogy ez a folyamat néhány hét, vagy néhány hónap alatt is megtörténhet, ha bekövetkeznek az ehhez szükséges feltételek, ezeknek azonban nyilvánvalóan jelei vannak, amit észlelni lehet a műszerekkel.

Harangi professzor a helyszínen tanulmányozza a Csomád kitöréséből származó egyik vulkáni rétegsort Forrás: Harangi Szabolcs

A Csomád alatti magmatározó a méréseken alapuló becsléseink szerint 60 és 100 köbkilométer közötti térfogatú lehet, ennek bizonyos mennyisége, helytől függően kb. 10-30 %-a lehet olvadék, ami a kristálykásában eloszolva jelenik meg. Ez nem túl nagy mennyiség. Összehasonlításképpen az Andokban lévő Uturuncu alatt egy 500 ezer (!) köbkilométer térfogatú magmatározó rejtőzik,

ami már abszolút szupervulkáni mennyiségnek számít.

Az Uturuncu szintén a hosszan szunnyadó tűzhányók közé tartozik, amely 290 ezer éve tört ki utoljára.

A dél-amerikai Utrunucu 290 ezer éve tört ki utoljára, de e hosszú idő ellenére ez is egy úgynevezett hosszan szunnyadó vulkán Forrás: Wikimedia Commons/Albert Backer

A műholdas radarmérések viszont azt mutatták ki, hogy az Uturuncu felszíne egy évtized alatt mintegy fél métert emelkedett, ami arra utal, hogy alatta a magma nyomást fejt ki, azaz magmatározóját tekintve potenciálisan még mindig aktív tűzhányó.

Az eddig elmondottak figyelembevételével van-e esély arra, hogy a Csomád ismét feléled a hosszú szunnyadásából? Egyáltalán, meglehet-e jósolni ennek a bekövetkezését, illetve egy potenciális kitörést milyen előjelek előznék meg?

Szeretném kihangsúlyozni, már ami a Csomádot illeti, hogy jelenleg nincs közvetlen kitörési veszély, az pedig, hogy egy hosszan szunnyadó vulkánról beszélünk, vagyis alatta van magma a földkéregben, az a természet normális állapota. A kőzettani és geokémiai kutatásaink azt célozzák meg, hogy feltárjuk azokat a mélybeli folyamatokat, ami egy kitörésre alkalmas állapotot létrehoz. Ehhez a vulkáni kőzetek kellenek, mert bennük van ez a történet. Vannak rá tudományos adataink, hogy a Csomád kitörései hosszú szunnyadás után is újra indultak.

Vannak rá tudományos bizonyítékok, hogy a Csomád a múltban többször is kitört hosszabb szunnyadási periódusok után Fotó: Ladóczki Balázs - Origo

Tudjuk, hogy a vulkán alatt még lehet olvadék, azaz a lehetőség megvan a feléledésére most is. Azonban azt, hogy ez mikor lesz, nem lehet megmondani. Matematikailag kifejezve nagyon piciny ennek az esélye. De, nem nulla és a Föld további hosszan szunnyadó vulkánjánál is ez a helyzet. Márpedig a történelmi időkben voltak már példák arra, hogy hosszabb inaktivitás után kitört egy vulkán és ebből súlyos problémák is származtak.

A Csomád és a hozzá hasonló hosszan szunnyadó vulkánok kutatása tehát nem öncélú, hanem igen fontos, nyugodtan mondhatjuk társadalmi jelentőségű feladat.

Ha pontosan megértjük ugyanis, hogy mi aktivizálja a magmatározóban lévő kristálykását és mi indít el egy kitörést, azt is tudni fogjuk, milyen jelek előzhetik meg a hosszan szunnyadó vulkán aktivizálódását.

Rendkívül fontos, hogy minél jobban megértsük a vulkánok működését Fotó: Ladóczki Balázs - Origo

Mindebben fontos szerepet játszik a mélyből érkező friss magmatömeg, ami a viszkózus kristálydús magmát aktivizálhatja, azaz annak kristálytömegét részben újraolvaszthatja és adott esetben - nem mindig -, de előállhat kitörésre fizikailag képes magmatömeg. A Csomád aktivizálódásának jelenleg nincsenek ilyen előjelei, tehát nem kell aggódni Erdély hosszan szunnyadó vulkánjának valamiféle váratlan kitörése miatt. Ha és amennyiben a Csomád alatti magmatározó aktivizálódni kezdene, annak komoly, jól azonosítható, illetve érzékelhető jelei lennének, így például a növekvő intenzitású földrengések sorozata, amit a környéken lakók ugyanúgy érzékelnének, mint az erősebb feltörő gázkiáramlásokat.

A Csomád működésének emlékei a képen látható vulkáni kőzetek Fotó: Ladóczki Balázs - Origo

A műszeres mérések ennél még sokkal pontosabb információkat szolgáltatnának a hegy felszínének emelkedésről, ami a magma felfelé nyomulásának csalhatatlan jele más egyéb, a szakemberek számára jól értelmezhető jelek mellett. Ilyen értelemben tehát nem is beszélhetünk egy-egy vulkán „váratlan" kitöréséről, mert ezt mindig megelőzik az előzőekben felsorolt előjelek. Más kérdés, hogy hosszabb távon természetesen nem lehet előre pontosan megjósolni, hogy mit fog tenni egy szunnyadó vagy potenciálisan aktív vulkán.

A tűzhányók a természet legösszetettebb rendszerei közé tartoznak Fotó: Ladóczki Balázs - Origo

A tűzhányók a természet egyik legösszetettebb földtani képződményének számítanak, amelyekről sok mindent még nem is tudunk. A tudományos kutatások éppen azért szükségesek, hogy minél több dolgot jobban megértsünk viselkedésükről, a mélybeli magmás folyamatokról, és ezért kell sokkal több figyelmet fordítani például a hosszan szunnyadó vulkánokra, köztük a Csomádra is.