Az MTA-EK Lendület Pannon LitH2Oscope Kutatócsoport az ELTE-n működő Litoszféra Fluidum Kutató Laboratóriummal és az ELKH CSFK Geodéziai és Geofizikai Intézettel együttműködve, egymástól eltérő módszerek alkalmazásával első ízben igazolta, hogy kis mennyiségű (<1 térfogatszázalék) kőzetolvadék jelenleg is előfordulhat a Pannon-medence alatti felső-köpenyben. Ez hatással lehet a medence alatti litoszféra hőmérsékletére és deformációs tulajdonságaira is, ennek pedig a szeizmikus és vulkáni eredetű földtani veszélyforrások, illetve a geotermikus erőforrások felmérésében lehet gyakorlati jelentősége. Fontos leszögezni, hogy jelenleg nem kell attól tartani, hogy a felső-köpenyben jelenlévő kis mennyiségű kőzetolvadék a felszínre jutna. Az eredmények azonban rávilágítanak arra, hogy a geológiai közeljövőben a Kárpát–Pannon régióban nem zárható ki teljes bizonyossággal a Balaton-felvidékhez vagy a Nógrád–Gömör régióhoz hasonló, kisebb kiterjedésű bazaltos vulkanizmus újbóli megjelenése.

Lemeztektonikai szempontból a felső-köpeny a Föld egyik kulcsfontosságú övezete, mivel ennek legkülső, rideg és szilárd része alkotja a kéreggel együtt a litoszférát. A felső-köpeny kutatása jelentős fejlődésen ment keresztül az utóbbi évtizedben. Ez részben a módszerek érzékenységében és felbontóképességében bekövetkezett előrelépésnek köszönhető, részben pedig annak, hogy egyre több kutatócsoport igyekszik a felső-köpeny fizikai állapotát leképező geofizikai mérési módszereket (pl. kőzetek fajlagos ellenállása, szeizmikus hullámok terjedési sebessége) és a felső-köpenyből származó kőzetek kőzettani és geokémiai tulajdonságait együttesen értelmezni. Ez a megközelítés leginkább olyan területeken lehetséges, ahol felsőköpeny-eredetű kőzetek rendelkezésre állnak a felszínen. Tágabb környezetünk, a Kárpát–Pannon régió ideális „földtani laboratóriumnak” tekinthető, mivel az igen fiatal alkáli bazaltok (pl. a Nógrád–Gömör-vidék festői várakkal koronázott hegyeit felépítő kőzetek) több lelőhelyen is nagy mennyiségű köpenyanyagot (ún. xenolitot) szállítottak a felszínre, jellemzően 40–60 kilométeres mélységből. A xenolitok a litoszféra kisebb méretű (általában <1 dm átmérőjű) töredékei, amelyek jellegzetes zöld színüknek köszönhetően jól elkülönülnek a befogadó sötét bazalttól.

A Pannon-medence északi részén található Nógrád–Gömör Vulkáni Területen egyidejűleg végeztek a kutatók hosszú idejű magnetotellurikus (MT) szondázást és részletes xenolitkutatást. Az MT-mérések segítségével azt vizsgálták, hogy a felső-köpeny fajlagos ellenállása hogyan változik a mélységgel arányosan a tanulmányozott szelvény mentén. Az MT-szondázás során meglepően kicsi fajlagos ellenállásértékeket (<10 Ωm) tapasztaltak a litoszférában (1. ábra), amit legjobban kis mennyiségű (<1 térfogatszázalék) összefüggő olvadékhálózat jelenlétével lehet magyarázni (Patkó et al., 2021). Ezt az értelmezést független modellezés, és egy másik olyan friss tanulmány is alátámasztja, amelyben korszerű analitikai módszerekkel sikerült igazolni, hogy a kis fajlagos ellenállással jellemzett területről származó xenolitokat alkotó ásványok felületét igen vékony (~10-20 μm) kőzetolvadék-réteg vonja be (Patkó et al., 2020). A felfedezés jelentősége abban áll, hogy először sikerült különböző módszerekkel kimutatni kis mennyiségű kőzetolvadék jelenlétét a Pannon-medence alatti litoszférában.

Az MTA-EK Lendület Pannon LitH2Oscope Kutatócsoport tevékenysége arra is rávilágít, hogy a felszíni folyamatok megértéséhez nélkülözhetetlen a mélyföldtani ismeretek pontosítása és bővítése, ez pedig csak tágabb, regionális keretben értelmezhető.

  1. ábra
  2. a) A Nógrád–Gömör Vulkáni Terület egyszerűsített geológiai térképe a magnetotellurikus (MT) szondázás állomásaival (NG1-NG14).
  3. b) Középen egy kis fajlagos ellenállású (<10 Ωm) térfogat rajzolódik ki pirossal ~30–50 km közötti mélységben (a Patkó et al., 2021 ábrájának eredeti változata). Ez a kis fajlagos ellenállású terület az, ahol kis mennyiségű kőzetolvadék jelenléte és a jellegzetes köpenykőzetek jelentős átalakulása valószínűsíthető. A szelvény DDK-i végén is tapasztaltak 80 km-nél nagyobb mélységben egy kis fajlagos ellenállású zónát, amely az asztenoszférában jelen lévő kis mennyiségű olvadékra utalhat. A kéreg alja: a MOHO kb. 30 km-es mélységben található a terület alatt. A kéreg sekélyebb mélységeiben megjelenő kis fajlagos ellenállású zónák jó vezetőképességű kőzetekre (elsősorban üledékek) utalnak, nem pedig kőzetolvadékra.

A kutatócsoportról a http://lendulet.ggki.hu/ oldalon tudhat meg többet.

Az alábbi angol nyelvű cikkekben további részletek olvashatók a témáról:

Patkó, L., Novák, A., Klébesz, R., Liptai, N., Lange, T.P., Molnár, G., Csontos, L., Wesztergom, V., Kovács, I.J. and Szabó, Cs., 2021. Effect of metasomatism on the electrical resistivity of the lithospheric mantle–An integrated research using magnetotelluric sounding and xenoliths beneath the Nógrád-Gömör Volcanic Field. Global and Planetary Change, 197, 103389, pp. 1-17. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2020.103389

Patkó, L., Créon, L., Kovács, Z., Liptai, N., Rosenberg, E. and Szabó, Cs., 2020. Three-dimensional distribution of glass and vesicles in metasomatized xenoliths: a micro-CT case study from Nógrád-Gömör Volcanic Field (Northern Pannonian Basin). Geologica Carpathica., 71(5), pp. 418-423. https://doi.org/10.31577/GeolCarp.71.5.3