Pinatubo, Fülöp-szigetek: 25 éve volt az elmúlt 100 esztendő legnagyobb vulkánkitörése

1991. június 10-én megkezdődött a Fülöp-szigeteki Clark Air Base, amerikai katonai támaszpont kitelepítése, ami 15 ezer katonát érintett. Ennek oka a közeli, ezt megelőzően több évszázadon keresztül szunnyadó Pinatubo vulkán előző napi kitörése volt. Ezzel megkezdődött a 20. század második legnagyobb vulkánkitörése (az első helyet az alaszkai Novarupta-Katmai 1912-es kitörése foglalja el)! Az események felidézését az 5 évvel ezelőtti blogbejegyzés frissítésével tesszük. A 25 éve történt vulkánkitörés sok szempontból átformálta a vulkáni működésről, annak hatásáról és a védekezésről alkotott képet.

A Pinatubo 1991. június 12-i és 15-i pliniusi-kitörése az amerikai Clark Air Base katonai bázis felől. Forrás: Richard P. Hoblitt (Amerikai Geológiai Szolgálat)

A Pinatubo vulkán a fülöp-szigeteki Luzon szigetén található, 87 km-re a fővárostól, Manilától. Környezetében több százezer ember telepedett le, a sűrű erdővel borított lejtőin pedig az Aeta őslakosok éltek, akik még az évszázadokkal korábbi spanyol invázió elől menekültek fel a hegyekbe. A tűzhányó története mintegy 1,1 millió évre nyúlik vissza. Az ősi Pinatubo jórészt lávafolyásokkal építkezett, aminek lepusztult maradványán kezdte meg új életét a fiatal Pinatubo. Ennek viselkedése teljesen különbözött ősétől. Jóval ritkábban működött, akkor viszont hatalmas robbanásos kitörések formájában. Utolsó kitörése 1450-ben volt, azaz a környező lakosok közül senki sem emlékezett arra, hogy a Pinatubo egy veszélyes vulkán lehet. Ezt megelőzően 2500, 5500 és 9000 éve voltak kitörései, mégpedig mind nagy erejűek, VEI=6 nagyságúak. A vidék a 20. század végén békés volt tehát, az amerikaiak két nagy katonai támaszpontot építettek ki a közelben.
1990. július 16-án egy 7,7 magnitudójú földrengés pattant ki kb. 100 km távolságban a Pinatubotól. Ez felerősítette a gőzkiáramlást a hegy körüli geotermális területeken. 1991. március 15-én aztán több földrengés rázta meg most már a hegy környékét. A földmozgások két héten keresztül tartottak. Április 2-án több mint 500 év szunnyadás után aztán kitört a tűzhányó. A freatikus kitörések vékony vulkáni hamut terítettek szét a környéken. Nyilvánvalóvá vált, hogy a vulkán felébredt. A szakemberek rögtön műszereket helyeztek el a hegyen. A helyi vulkanológiai intézet (PHIVOLCS) segítséget kért az Amerikai Geológiai Szolgálattól, ahol az 1980. májusi Mt. St. Helens kitörést, majd a tragikus kimenetelű 1985-ös kolumbiai Nevado del Ruiz kitörést követően felállítottak egy mobil, bárhol bevethető vulkáni veszély-előrejelző csapatot. Chris Newhall vezetésével rohammunkában térképezték fel a tűzhányót és fedték fel vulkanológiai történetét. Kiderült, hogy a korábbi nagy kitörések során keletkezett piroklaszt-ár üledékek építik fel a hegy körüli síkvidéket. Ez azt jelentette, hogy egy újabb hasonló esemény bekövetkezésekor potenciális veszélyben lehet több százezer ember. Néhány hét alatt elkészült a vulkáni veszélytérkép, aminek adatai szinte száz százalékig igazolták a későbbi kitörés lefolyását.

A Pinatubo kitörése előtt készült vulkáni veszélytérkép és a kitörés utáni helyzet. A veszélytérkép pontosan jelezte előre hol várható legnagyobb pusztítás. A narancs szín a piroklaszt-árak, a szürke a laharok levonulási útvonalát jelzik. Forrás: H.U. Schmincke: Volcanism c. könyve

A pontos veszély előrejelzés azonban nem elég a hatékony vulkanológai védekezéshez (l. a kolumbiai Nevado del Ruiz 1985-ös tragikus példáját, ahol a vulkanológusok szintén pontosan jelezték előre a történteket, azonban nem sikerült meggyőzni erről a döntéshozókat)! A szakemberek településről településre jártak és a Krafft házaspár (Maurice és Katia mindeközben átrepült Japánba, hogy az éppen aktív Unzen kitörése során lezúduló piroklaszt-árakról készítsenek még hatásosabb, a veszéyl előrejelzésben még jobban használható felvételeket. Június 3-án egy váratlanul nagy és kiszámíthatatlanul mozgó piroklaszt-ár temette be őket örökre...) által készített, figyelemfelkeltő videofelvételeket levetítve igyekezték meggyőzni a lakosságot, hogy el kell hagyniuk lakhelyüket. Ez az akció is sikeres volt, így közel 300 ezer ember menekült el a vulkán környezetéből. Ezzel tízezrek életét sikerült megóvni!
Májusban a kén-dioxid kigőzölgés mértéke jelentősen megnőtt, két hét alatt napi 500 tonnáról 5000 tonnára. Június elején a műszerek a hegy feldomborodását mutatták, ami további egyértelmű jele volt, hogy nagy tömegű magma mozog felfelé. Ezt megerősítették a szeizmogramok adatai is. Június 7-én a korábbi erős kigázosodás következtében egy gázokban szegény, viszkózus dácit magma türemkedett ki a kráterből. A lávadóm 200 m széles és 40 m magas volt. A robbanásos kitörések június 9-én kezdődtek el majd 12-én, kora reggel egy pliniusi-kitörést követően 19 km magasra emelkedett fel a hamufelhő, amihez piroklaszt-árak is kapcsolódtak. 14 óra múlva egy újabb, 15 perces pliniusi-kitörés már 24 km magasra tolta fel a vulkáni hamuoszlopot. A következő nap reggel egy harmadik robbanásos kitörés zajlott, mindössze 5 percig, azonban 24 km magas hamufelhővel. Három óra szünet után jött a negyedik, az előzőhöz hasonló erősségű kitörés, amit egy folyamatos, 24 órán keresztül tartó kitöréssorozat követett. Ennek hamufelhő-oszlopa többször összeomlott és piroklaszt-árak és torlóárak rohantak le a vulkán mély völgyeiben, helyenként 200 m vastagságban kitöltve azokat.

Így változik meg minden néhány nap alatt: a Pinatubo az 1991-es kitörése előtt és után. A tűzhányón egy széles kaldera alakult ki. Fotók: Amerikai Geológiai Szolgálat (USGS)

Június 15. Fülöp-szigetek függetlenségi napjának ünnepe. A Pinatubo legnagyobb kitörése pont ekkor következett be. A baj nem jár egyedül, ugyanis ekkor érte el a térséget a Yunya nevű tájfun is. A sűrű esőben nem lehetett látni a paroxizmus kitörést, ami a mérési adatok alapján 34 km magas vulkáni hamufelhőt okozott. A 3 óráig tartó tombolás alatt számos piroklaszt-ár zúdult le, sok esetben 16 km távolságba is elérve! A 400-500oC hőmérsékletű áradatok üledékei még évtizedekkel később is alig vesztettek hőmérsékletükből. Az esőzések mobilizálták a laza vulkáni üledéket és szintén pusztító, iszapos zagyárak (laharok) rohantak le a völgyekben.

Így változik a táj (Pinatubo és környéke 1990-ben és 1992-ben) egy erős vulkánkitörés után. A Pinatubo környékén húzódó völgyeket piroklaszt-árak és laharok szürke üledékei töltötték ki.

A kitörés során 10 km3 vulkáni anyag (kb. 2-3 km3 magma) került a felszínre. A kiürült magmakamra teteje beomlott és a felszínen egy 2,5 km széles kaldera alakult ki, amit aztán tó vize töltött részben fel. A sikeres vulkáni veszély-előrejelzésnek és a hatékony kitelepítésnek köszönhetően „mindössze” 800 halálos áldozata volt a kitörésnek. A hatása azonban túlnyúlt a vulkán környezetén. A sztratoszférába kerülő közel 20 millió tonna kén-dioxid, kénsav aeroszollá alakulva kb. 0,5oC-kal csökkentette a globális átlaghőmérsékletet. Szerte a Földön színpompás naplementék alakultak ki.

A Pinatubo kitörést követő átlag hőmérséklet változás alakulása. Forrás: J. Hansen, NASA GISS

Mire hathat ki egy vulkánkitörés? Befejezésül egy érdekes történet erre. A kanadai Hudson-öböl a jegesmedvék kedvelt területe. 1992-ben különösen jó évük volt a jegesmaciknak. Ekkor ugyanis különösen hideg volt és emiatt az öböl jégtakarója az átlagosnál 3 héttel tovább tartott. Ez éppen elegendő volt ahhoz, hogy a kis jegesmedvék megerősödjenek. Ez az évjárat ezért kiemelkedően nagy példányszámú. Mi volt ennek az oka? Úgy tűnik egy távoli vulkánkitörés, mégpedig a fülöp-szigeteki Pinatubo vulkáné! Az 1991. júniusi hatalmas vulkánkitörést követő globális átlag hőmérséklet-csökkenés lehetett az oka, hogy a kanadai Hudson-öbölben tovább tartott a hideg időszak, ami kedvező körülményt jelentett a jegesmedve családoknak. Ezt a macipopulációt ezért Pinatubo-medvéknek nevezik.

A Pinatubo kitörést követően, 1992-ben különösen jó körülmények között nevelkedtek a kanadai Hudson-öböl jegesmedvéi. Ők a Pinatubo-medvék.

A Pinatubo kitörés mély nyomott hagyott a Fülöp-szigeteken. A fülöp-szigeteki kormány június 15-ét Pinatubo emléknapnak nyilvánította.

Cotopaxi nagyobb kitörés előtt?

Az IGEPN friss jelentésben számol be a Cotopaxi vulkáni működéséről és a jövőbeli lehetséges folytatásról. Ecuador egyik legveszélyesebb tűzhányója augusztus közepén tört ki 75 év szunnyadás után. Azóta folyamatos a hamukibocsátás, a vulkáni hamu alapvetően a tűzhányótól nyugatra sodródik (még több mint 450 km távolságban is észlelték) és az ország nagy részén érezteti a hatását. A vulkáni hamuanyag vizsgálata alapján a kitörési felhőbe főleg nagyon pici méretű (<100 mikron), hidrotermálisan átalakult kőzetszemcsék kerültek, közvetlenül magmából származó szemcsék (üvegszilánk, magmás kristályok) csak augusztus 28. után jelentek meg. Ez azt jelenti, hogy a kezdeti freatikus jellegű kitöréseket egyre inkább freatomagmás, de még mindig csekély mennyiségű felszínre jutó magma anyagot jelentő kitörések váltották. Szeptember 4 és 11 között mintegy 62 ezer köbméter térfogatú vulkáni hamuanyag került a felszínre (a kitörés kezdete óta ez az érték 740 ezer köbméter körüli). Az elmúlt két héten azonban csökkenni látszik a kitörés intenzitása, az egy héttel korábbi hamumennyiség csupán fele érkezett ki a tűzhányó torkából. Vajon ennyi volt és ezzel befejeződik a vulkáni működés, majd jön egy újabb hosszú alvási időszak? A felszín nem mindig mutatja, mi készül valójában, a pontosabb képhez a vulkán alá kell nézni és értékelni kell az onnan jövő jeleket.

A környező tájból méltóságosan kiemelkedő Cotopaxi szeptember 15-én és a vulkáni hamuszemcsék közeli képe (a jobboldali képen magmás eredetű, azaz juvenilis hamuszemcsét láthatunk). Fotó: Alejandra Romero, El Comercio és A. Proano, E. Gaunt, IGEPN

A jelek közül természetesen kiemelt fontosságúak a földrengések szeizmográfokon hagyott mintázata, amelyek arról is tájékoztatnak, hogy mi okozza és hol a földmozgásokat. Szeptember 10 óta egyre több vulkanotektonikus (VT) típusú földrengés, ami azt jelzi, hogy a tűzhányó alatt repedések, hasadékok nyílhatnak a magma feszítő nyomása következtében. Ahogy nő a vulkanotektonikus rengések száma, úgy csökkent a földremegés intenzitás. Ez jelezheti azt, hogy nő a belső nyomás a vulkán alatt. Ebből a szempontból fontos az is, hogy milyen mélységben zajlanak ezek a kőzet elmozdulások. A földrengések maximális fészekmélysége 9-12 km mélyen van a tűzhányó felszíne alatt, a hipocentrumok azonban egész 4 km mélységig felhúzódnak. A hipocentrum eloszlás alapvetően a magma feláramlási csatorna helyzetét jelöli ki, ami alátámaszthatja azt az értelmezést, hogy magma felnyomulásához kapcsolódó feszítőerők okozzák a földrengéseket. Ez megnyilvánul a felszínalak változásban is. A VT rengések számának növekedésével felszín emelkedést figyeltek meg, ami összhangban van a fenti értékeléssel.

A Cotopaxi alatti földrengések epicentrumai és hipocentrumai. Forrás: IGEPN

A kibocsátott vulkáni gázok közül a kén-dioxid jelenleg napi 2000 tonnát tesz ki. Ez jóval kisebb, mint a kitörés kezdetén, ami azt jelezheti, hogy a feltörő magma kén-dioxidban szegényebb vagy a gázok nehezebben szabadulnak ki a kőzetolvadékból. A kitörés erősségének csökkenése alapján arra következtethetünk, hogy a kezdeti vulkáni működést okozó folyamatok visszaszorulóban vannak. Ugyanakkor a növekvő számú VT-jellegű földrengés és a felszínemelkedés növekvő belső nyomásra utal a 3-7 km mélyen lévő magmakamrában. Mi lehet ebből? Az IGEPN szakemberei szerint vagy egy kisebb szünet után újra a korábbi kitörésekhez hasonló esemény várható, ami együtt járhat kisebb laharok (iszapárak) kialakulásával is, amennyiben jelentősebb mennyiségű hó olvad meg a vulkán tetején. A vulkáni működés egészét tekintve végül egy a tűzhányóra jellemző VEI=2-3 erősséget jelentő hamu kibocsátás történhet. Azonban nincs kizárva az sem, hogy hirtelen megváltozik a kitörés jellege és a belső nyomás egy intenzívebb, nagyobb mennyiségű magmát felszínre hozó kitörésbe torkollik. A hevesebb és nagyobb mennyiségű hamu szolgáltatással járó kitörés a Cotopaxi 1877-es kitörését idézheti, ami piroklaszt-árak keletkezésével és nagyobb iszapárak kialakulásával járhat, ami már nagyobb veszélyt jelent a környező lakosságra. Ekkor a kitörés erőssége akár a VEI=4-et is elérheti. A harmadik eshetőségben természetesen az is felmerül, hogy a vulkáni működés teljesen megszűnik. a magma nem nyomul a felszínre. Egy biztos! Az ecuadori vulkanológusokra folyamatos odafigyelést igénylő munka vár és a nagy felelősség, hogy idejében előre tudják jelezni, ha egy veszélyesebb kitörés közeleg!

„Vancouver! Vancouver! This is it!” - David A. Johnston emlékére

A Mt. St. Helens tragikus kitörésének 34. évfordulóján nem könnyű mit írnom. Személyesen, számomra e vulkáni kitörés egy óriási, meghatározó esemény. Nem feltétlen csak a vulkáni kitörésért önmagáért, aminek pedig minden részlete, a rekonstruált magmakamra folyamatoktól kezdve a kitörés folyamatáig óriási lökést adott és ad munkám során, hanem azért is, ami e kitörés története mögött van. Egy olyan eseménylánc, olyan emberi sorsok, olyan fordulatok, amelyeket az élet maga írt…

David A. Johnston 1980. május 18. reggelén ezzel nézett szembe közvetlen közelről: "This is it" Fotó (balra): Gary Rosenquist

A vulkáni kitörések előrejelzése kérdésében sokszor elmondtam, nincs pontos előrejelzés. Jelenti ez azt, hogy nem lehet megmondani azt, hogy pontosan mikor, hol és mekkora kitörés lesz. A hangsúly mind a három kérdés pontos megválaszolásán van. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a vulkáni veszély előrejelzés nem lenne hasznos, nem lehet ezzel életek akár ezreit vagy tízezreit is megóvni. A Washington államban lévő Mt. St. Helens a Cascades vulkáni vonulat egyik legszebb, legformásabb tűzhányója volt. 1857 óta szunnyadt, azaz elég hosszú ideje, hogy a környező, csodaszép területen élők ne aggódjanak azon, hogy egy veszélyes vulkán közelében vannak. A vulkanológusok azonban ezt másképpen látták. Dwight Crandell és Donald Mullineaux 1978-ban megjelent részletes tanulmányukban már figyelmeztettek arra, hogy a Mt. St. Helens rövidesen kitörhet… A vulkán 1980. március 15-én, azaz mintegy 2 hónappal a katasztrofális kitörése előtt ébredezett hosszú Csipkerózsika-álmából. Az Amerikai Geológiai Szolgálat (USGS) szakemberei ekkor már biztosak voltak abban, hogy rövidesen bekövetkezik a korábbiakban vélelmezett vulkáni működés felújulása. Azonban mindezt nem volt egyszerű közvetíteni a hatóságok felé. A lakosok jobbára mint egy turistalátványosságként tekintettek a kisebb robbanásos kitöréseket produkáló vulkánra. Az amerikaiak előtt a vulkáni működés úgy jelent meg, mint amelyik a Hawaii szigeteken zajlik: alapvetően veszély nélküli izgalmas esemény. Végül mégis csak sikerült elérni, hogy a tűzhányó körül egy belépési tilalmat jelentő veszélyzónát húztak meg. Ezzel sokak életét óvták meg.

David A. Johnston a Coldwater II. megfigyelő ponton. Fotó: Harry Glicken

A USGS szakemberei közül Don Swanson 1972 óta dolgozott a Mt. St. Helens vulkánon, ahol elsősorban a felszínalak változásait figyelte műszereivel. Természetesen ő is a készültségi csapatban volt, amikor 1980. elején a tűzhányó mocorogni kezdett. A vulkán, amelynek oldala naponta átlagosan másfél méterrel domborodott kifelé, folyamatos megfigyelés alatt állt. A Coldwater II megfigyelési ponton egy frissen végzett geológus, Harry Glicken szolgált. Már több mint 2 hete folyamatosan figyelte a tűzhányó rezdüléseit, azonban május 16-án szeretett volna Kaliforniába utazni, hogy egy ottani professzorral, a neves Richard V. Fisherrel találkozzon. Helyét Swanson vette át. Május 17. este már ő lett volna kint a vulkántól mintegy 10 km távolságban lévő helyen, azonban találkozója volt egy frissen végzett német geológussal és ezért megkérte David A. Johnstont, hogy helyettesítse őt este és másnap, május 18-án reggel felváltja. A vulkán éppen nyugodt volt. Nem voltak vészjósló földrengések, az idő remek volt. David Johnston, aki elsősorban gázméréseket végzett meg is jegyezte Swansonnak a május 18-i terveiről: "remek az idő, a vulkán nyugodt, ülök kint majd a megfigyelő ponton és kész vagyok további gázmérésekre". Pedig Johnston azok között volt, aki úgy vélték, hogy a vulkán nem a szokott módon fog működni, hanem oldalirányban várható egy hatalmas robbanásos kitörés. Ennek ellenére ott ült a vészesen domborodó oldal előtt 10 km távolságban és igyekezett további adatokat gyűjteni, ami alapján nagyobb eséllyel lehet megmondani, mikor következhet be a kitörés. Május 17-én vele volt Carolyn Driedger, aki mondta neki, hogy ő is szívesen kint maradna a megfigyelő ponton. Azonban Johnston azt mondta neki, hogy menjen inkább biztonságos helyre, elég ha egy ember marad kint a veszélyes helyen. Szembe nézni a vulkánnal, amelyről tudni, hogy ki fog törni. Ki fog törni, és azt is sejteni lehetett, hogy inkább előbb, mint később. Johnston azt is tudta, hogy ha kitör, akkor nem lesz menekvés. Azonban az adatokat gyűjteni kellett, hiszen már egyre többen vetették fel, hogy a tűzhányó éppen nyugodtabb, mint a korábbi napokban és szeretnének visszamenni dolgozni vagy éppen kirándulni a veszélyzónába. Május 18. reggelén, helyi idő szerint 8:32.kor aztán bekövetkezett az, amit sejtettek, de nem tudták, hogy milyen erővel fog bekövetkezni, mert ilyet még azelőtt még senki nem figyelt meg. Swanson éppen már készülődött, hogy felváltsa társát, amikor a szeizmográfra nézett. Egy óriási jel jelent meg. Rohant a telefonhoz, hogy hívja Johnstont. Még hallotta David hangját a recsegő telefonon keresztül: "Vancouver! Vancouver! This is it!”, aztán csend... Sokan igyekeztek értékelni ezeket az utolsó szavakat és az általános vélemény az, hogy mindez azt jelentette: srácok, figyeljetek, itt van, az amire vártunk... Johnston hangjában nem a félelem volt, nem azt mondta, hogy Te jó ég, mindjárt meghalok... Megdöbbenve láthatta, ahogy leszakad a hegy oldala és kirobban egy izzó kőzettörmelékeket és forró gázokat tartalmazó elegy és néhány másodperc múlva elsodorja... "This is it"... Eljött, aminek el kellett jönnie. Ők megtették, amit meglehetett. Adatokat, megfigyeléseket gyűjtöttek, hogy ezek alapján megalapozva tudják figyelmeztetni a lakosságot, hogy itt bármikor bekövetkezhet a katasztrofális kitörés. Az utolsó pillanatig ott voltak. Lehetett volna Glicken, vagy Swanson, akár Driedger is. A sors úgy hozta, hogy Johnston volt, aki a veszélyes megfigyelő ponton...
Úgy vélem, ilyen emberek az igazi hősök. Akik valami ügyért, azért, hogy egy természeti veszélyt jobban és pontosabban tudjanak előre jelezni, hogy ezzel életeket tudjanak megmenteni, olyanokét is, akik esetleg fel sem fogják, hogy veszélyben vannak, azokét is meg tudják óvni. Ez veszéllyel jár és Johnston is tudta, hogy ez veszélyes munka. Veszélyes, amivel szembe kell nézni. Ő pedig adott esetben sem bújt ki ez alól. Tudta, hogy társainak fontos dolguk van, tudta, hogy nem jó, ha többen vannak ott, mert ki tudja mi történhet... Emlékét örökíti meg az alábbi videofilm:

Emlékezés David A. Johnstonra

A főszereplők közül két vulkanológussal is találkozhattam személyesen és ezek feledhetetlen hatást gyakoroltak rám. Don Swansonnal Hawaii-n találkoztam, ahol ő volt a vulkánobszervatórium vezetője. Óriási tudású, hatalmas tapasztalattal rendelkező vulkanológus, közvetlen, mindenben segítőkész ember. Carolyn Driedgerrel Tenerifén hozott össze a sors. A Mt. St. Helens kitörés után ő úgy látta, hogy kiemelten fontos az, hogy az emberek minél többet tudjanak a vulkánok működéséről. Nagy megtiszteltetés volt számomra, hogy részt vehettem egy általa e témában vezetett workshop-on és bemutathattam ezen az itthon szervezett ismeretterjesztő munkáinkat, a tervezett vulkánpark ötletét. Az élet hozhatta volna úgy is, hogy velük már nem találkozhattam volna. Nem sokon múlott, hogy Swanson vagy Driedger legyen 34 éve azon a megfigyelő ponton, ahol végül egy fiatal, mindenben segítőkész fiatal vulkanológus ült. Az ő munkájuknak köszönhető, hogy sokak életét sikerült megóvni, az kitartó figyelmeztető tevékenységüknek köszönhető, hogy egy olyan helyzetben is sikerült sokakat a veszélyről meggyőzni, amikor az ottani embereknek semmi tapasztalata nem volt arról, hogy miképpen zajlik le egy nagy robbanásos kitörés. A döntéshozók, a kormányzat is csak a tragédia után eszmélt rá arra, hogy ezek a vulkanológus szakemberek valami olyasmit tudnak, ami emberek életét óvhatja meg és az ő szaktudásuk elengedhetetlen a társadalom számára és végül ennek hatására emelték meg jelentősen a vulkanológiai előrejelző munka költségvetési támogatását. Ezek az emberek, ahogy Johnston is, vállalták a kockázatot azért, hogy megértsék a vulkán természetét és figyelmeztetésükkel segítsék a tűzhányó környezetében élő embereket. Sokszor ellenszélben, értetlenséggel megküzdve, de a legjobb tudásuk és meggyőződésük szerint. A mai napon, amikor a Mt. St. Helens kitörésének 34. évfordulójára emlékezünk, én e vulkanológusok tevékenységét szeretném hangsúlyozni. Sokak közülük valóban életük kockáztatásával dolgoznak és ezt leginkább ők tudják, mert ők ismerik legjobban azt a helyzetet, ami bármikor bekövetkezhet. Mégis csinálják, ahogy Johnston is tette. Az esemény pontos idejét ugyanis senki sem tudja, csak annyit, hogy a gyújtózsinór ég...

Kutatócsoportunk eredményeiből: A vulkánok alatti magmakamrába nézünk!

Hosszú idő telt el az előző bejegyzésünk óta... Ennek nem csak az az oka, hogy igazán nagy durranás nem volt a tűzhányók világában az elmúlt bő két héten, hanem legfőképpen az, hogy nagyobb hangsúlyt fektetünk kutatásainkra. Az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport tavaly júliusi elindulása erre még nagyobb ösztönzést, sőt mi több felelősséget ad. A kutatók életében mindig egy különleges élmény, amikor tudományos munkájának eredményei egy szakmailag vezető folyóiratban megjelennek. Ez történt velünk most is, amikor hosszú kutatómunka gyümölcseként a neves Contributions to Mineralogy and Petrology folyóiratban megjelent publikációnk, ami reményeink szerint széles érdeklődést kaphat.

Ki fog-e törni? A bolíviai Uturuncu több mint 270 ezer éve működött utoljára, a székelyföldi Csomád pedig 30 ezer éve szunnyad. A vulkanológia egyik nagy kihívása, hogy megértse az ilyen aluszékony tűzhányók kitörését. Fotók: Tom Fournier és Harangi Szabolcs

A vulkánkitörések jellege, például a nagyobb veszélyekkel fenyegető heves robbanásos vagy csendesebb, lávaöntő lefolyása nagymértékben a tűzhányók alatti magmakamrában lejátszódó folyamatoktól függ. Ma már egyre inkább elfogadott, hogy a magmakamra még az aktív vulkánok alatt sem nagy, olvadékkal kitöltött üregként képzelhető el, sokkal inkább egy, a földkéreg kőzeteit szétrepesztő, több-kevesebb kristályt is tartalmazó kőzetolvadékként, egyfajta "magmakása"-ként fogható fel. A Földön jelenleg mintegy 1500 potenciálisan aktív tűzhányó van, ezek közül évente mintegy 50-60 lép működésbe. A vulkáni veszély előrejelzés sikerének kulcsa, hogy a kitörés előtti mélyből érkező jeleket időben lehessen észlelni, ebből következtetni lehessen a vulkáni működés várható lefolyására és időben meg lehessen tenni a szükséges intézkedéseket a tűzhányó környezetében.
Vajon melyik tűzhányó fogja produkálni a következő évtizedek legnagyobb kitörését, ami esetlegesen globális klimatikus kihatással is jár? A tettest nem biztos, hogy a jelenleg aktív vulkánok között kell keresnünk, sokkal inkább a hosszan szunnyadó, hosszú idő óta kitörést nem mutató tűzhányók között. Az adatok ugyanis azt mutatják, hogy a történelmi idők nagy vulkánkitöréseit jórészt olyan vulkánok okozták, amelyekről már nem sokan gondolták, hogy még aktívak lehetnek, történelmi időbeli kitöréseik ugyanis nem volt. A vulkanológia egyik nagy kihívása tehát a 21. században, hogy ezeknek az ’aluszékony’ tűzhányóknak a működését jobban megértsük. Ebben a vulkanológiai detektívmunkában kiemelkedően fontos tanúk maguk a vulkáni kőzetek és az abban lévő ásványok. Ezek közül az elmúlt időszakban részletesen vallattuk a csomádi kőzetekben gyakori amfibol ásványt, ami értékes információval szolgál a vulkánok alatti magmakamra állapotáról, az ott zajló folyamatokról és arról, hogy mi történik közvetlenül a vulkáni kitörések előtt.

A csomádi kőzetekben található amfibol belső szerkezete, hasonlóan a fák évgyűrűihez, mesél keletkezésének körülményeiről, ebben az esetben a vulkán alatti magmakamrában zajló folyamatokról. Forrás: Kiss Balázs és Harangi Szabolcs

Az andezites és dácitos vulkáni kőzetekben oly gyakori amfiboloknak különleges jelentőségük van, mivel az ásvány számos elemet épít a kristályrácsába és ezek mennyisége többek között függ a kristályosodás hőmérsékletétől, nyomásától a magmatározóban jelen lévő kőzetolvadék összetételétől. Ezért az amfibolok tehát nagyon fontos koronatanúk a vulkanológus detektívmunkájában, kémiai összetételük kristályon belüli, akár mikrométeres felbontású meghatározásával fontos információkat kapunk arra, hogy hány magmakamra lehetett a vulkán alatt, milyen mélységben, mi történik ott közvetlenül a vulkánkitörés előtt és mindez mennyi idő alatt zajlik. Az amfibolok kémiai összetétele alapján ugyanis kiszámolható, számszerűsíthető, hogy milyen hőmérsékleten és milyen nyomáson történt a kristályosodás. Erre kísérleti megfigyeléseken alapuló, úgynevezett termobarometriai egyenletek adnak lehetőséget. Figyelembe véve a felszín alatti kőzetek átlagos sűrűségét, a kapott nyomásértékeket átszámolhatjuk mélységértékre és ezzel máris megkapjuk, hogy hol, milyen mélyen helyezkedett el a magmakamra.
Az amfibolok elemzéséből az az általános és gyakran hangoztatott nézet jelent meg, hogy nagyon sok vulkán esetében két nagyobb magmakamra alakul ki a földkéregben. Friss tanulmányunkban ezt a nézetet helyezzük új megvilágításba és hangsúlyozzuk, hogy ez nincs feltétlenül így és kutatási eredményeink azt jelzik, hogy a Csomád esetében például egyetlen, hosszú ideig - akár több tízezer évig is fennálló - magmatározó volt, amibe a vulkáni kitörések előtt friss magma érkezett és okozta a vulkáni működést. Ez a modell újragondolásra készteti az olyan tűzhányók alatti magmatározó rendszerről alkotott modelleket, mint a Pinatubo, a Mt. St. Helens, a Redoubt, az Unzen, a Mt. Pelée és a Soufriére Hills, mind olyanok, amelyek vulkánkitöréseikkel felhívták magukra a figyelmet és amelyekhez hasonló volt a Csomád működése is.

A csomádi kőzetekben olyan amfibol kristályokat is sikerült nagy felbontással vizsgálnunk, amelyek belső része még jóval a kitörés előtt keletkezett egy viszonylag alacsony hőmérsékletű kristálykásás magmában, a külső része pedig közvetlen a vulkánkitörés kristályosodott egy több mint 200 fokkal nagyobb hőmérsékletű kőzetolvadékból.

Miért fontos ez az új tudományos eredmény? Nem mindegy ugyanis, hogy miképpen rekonstruáljuk a vulkánok alatti magmatározó rendszert és az ott zajló folyamatokat. Ezzel ugyanis más-más kitörés előtti jeleket várhatunk. Mi volt a lényeges elem kutatásunkban amivel újat tudtunk hozzátenni ehhez a kutatások élvonalába tartozó területhez? Aprólékos, nagy felbontású vizsgálatunk során ugyanis olyan amfibolokat is elemeztünk, amelyek kialakulási története részben a hosszú szunnyadási időre tehető, ami a már kihűlés közeli magmatározóban zajlott, részben a vulkánkitörést közvetlen megelőző folyamatok során növekedtek tovább. Egyetlen amfibol kristályban is sikerült tehát rekonstruálnunk a magmás folyamatok időben elkülönülő, összetett folyamatait, amire hasonló példa még nem volt. Az amfibolok és a velük együtt kristályosodott plagioklász kristályok kémiai összetétele alapján kiszámoltuk, hogy közvetlen a kitörés előtt a 720-740 fokos, már a megszilárdulás közelében lévő magmakása anyag hőmérséklete több mint 200 fokkal emelkedett! Ez pedig csak úgy magyarázható, hogy a vulkán alatt hosszú ideig meglapuló magmás kristálykásába egy friss magmatömeg érkezett a földköpenyből. Ez gyorsan felolvasztotta és mobilizálta a magmás anyagot, készre hozva azt egy vulkánkitörés táplálására. A csomádi amfibolok vizsgálatából azt is tudjuk, hogy mindez akár néhány évtized alatt megtörténhetett, a mobilizált magma pedig akár egy héten belül a felszínre törhetett!

Kutatócsoportunk természetesen további részletes vizsgálatokat tervez a Csomádon. A Csomád kutatásával ugyanis olyan tudományos eredményeket érhetünk el, amelyek nem csak e tűzhányó állapotát, esetleges felújulási lehetőségét segít megérteni, hanem hozzájárul ahhoz is, hogy a hosszú ideig szunnyadó, illetve a látszólag inaktívnak tűnő vulkánok viselkedését jobban megismerjük! Erre pedig már látjuk a hazai és a nemzetközi érdeklődést!

A kutatási eredmény a következő tanulmányban jelent meg:
Kiss B., Harangi S., Ntaflos T., Mason P.R.D., Pál-Molnár E.: Amphibole perspective to unravel pre-eruptive processes and conditions in volcanic plumbing systems beneath intermediate arc volcanoes: a case study from Ciomadul volcano (SE Carpathians). CONTRIBUTIONS TO MINERALOGY AND PETROLOGY 167 (3) 986. (2014)