Egy éve történt a 21. század legnagyobb vulkánkitörése

Shane Cronin, az Auckland egyetem professzora már évekkel ezelőtt járt az Új-Zélandtól több mint 2000 kilométerre lévő térségben és végzett úttörő kutatásokat. A kis szigeteken feltáruló vulkáni képződmények aprólékos tanulmányozása és laboratóriumi vizsgálata vezetett a következtetésre: a Hunga Tonga-Hunga Ha’apai szigetek egy hatalmas tűzhányó részei, ami nagyjából ezer évente produkál vulkánkitöréseket.

Cronin az egy évvel ezelőtti vulkánkitörés után is a helyszínre érkezett, hogy kutatótársaival feltárják a szokatlanul energikus kitörés okait, ami számos rekordjelenséggel társult. Ilyen volt a műszeres megfigyelések óta mért legnagyobb magasságba tornyosuló kitörési felhő, ami 58 kilométer magasságba, a mezoszféra fölé jutott, a sztratoszférába jutó óriási mennyiségű vízgőz, a detektált legnagyobb villámsűrűség, a több óceáni medencében is észlelt szökőár és a globálisan számos helyen mérésekkel is igazolt légköri nyomáshullám.

Ilyen vulkánkitörés még nem volt a modern időkben.

A vulkánkitörések oka a földkéregben lévő magmatározóban dől el, ennek tanúi a kitörések során keletkező kőzetek, az azokban lévő kristályok. Ezek aprólékos vizsgálata tárta fel azt, hogy legalább három magmatípus játszott szerepet a kitörés elindításában. Ez összhangban van azzal a nézettel, hogy a vulkánok alatt nem egyetlen hatalmas, kőzetolvadékkal kitöltött üreg adja a magmakamrát, hanem egy bonyolult szerkezetű magmatározó rendszer található ott. Ez a magmatározó rendszer a teljes földkérget átszeli. A földkéreg és földköpeny határán vastag bazaltos magmatest alakul ki, innen nyomulnak feljebb a nagyobb szilíciumtartalmú kőzetolvadékok, amelyek különböző mélységben megakadnak és kristályosodnak. A felső földkéregben, 5 és 15 kilométer között jön létre egy kiterjedtebb magmatározó zóna, ahol a magma kristálykása állapotban van (azaz több mint fele részben kristályokból áll), ami akár több tízezer éven keresztül is fennállhat. Fizikailag nem képes vulkánkitörést táplálni, de ha friss magma nyomul bele az alsó tárolórendszerből, akkor gyorsan reaktiválódhat és létrejöhet egy olyan magmatömeg, ami már a felszínre tud törni.

A Cronin által vezetett kutatómunka, a vulkáni képződmények kőzettani és geokémiai elemzése kimutatta, hogy két magmatípus a felső földkéregben helyezkedett el hosszabb ideje és ezekhez társult egy friss, magasabb hőmérsékletű magma. Mi ennek a jelentősége? A friss magma oldott illókat (víz, szén-dioxid) vitt magával, amelyek a kisebb nyomáson és a magmák keveredése során kiváltak, hirtelen gázfázisba alakultak. A magmatározóban lévő magma felső része felhabzott és ennek hatalmas túlnyomása indította el a kitörést. Egy másik fontos aspektusa volt ennek az eseménynek, hogy a magmakeveredés során nagy tömegű, kőzetolvadékban gazdag, kristályban szegény, azaz felszínre törésre képes magma jött létre. A keveredett magma andezites összetételű, viszonylag mozgékony (kis viszkozitású) anyagú volt, ami nyomóerejével repedéseket hozott létre a sekély földkéregben és gyorsan nyomult a felszín felé.

Ez a több lényeges eseményláncból álló gyors folyamat vezetett ahhoz, hogy a magmafeláramlás közben a földkéreg felső kőzettömege a repedések mentén meggyengült és ahogy a magma nyomult fel, úgy ezek a földkéregdarabok a mélybe szakadtak. A hasadékokba bejutott a tengervíz, ami keveredett a közel 1000 Celsius-fokos magmával és ez egy újabb láncfolyamatot indított el. A felhevült víz hirtelen gőzzé alakult és ez egy nagyon heves robbanásos reakciót (mint amikor a forró olajba kerül víz) idézett elő. A magma apró szemcsékre szakadt szét és a vízgőzzel hirtelen a felszínre tódult. A kutatások szerint mindez két ütemben történt, a vulkánkitörés megindulása utáni 30. és 45. percben. Ezt követően a kitörési felhő anyaga részlegesen összeomlott és ekkor indultak el oldalirányban több száz km/óra sebességgel a víz alatti piroklaszt-árak. Ezek és a vulkán felső felszínének több száz méteres beomlása okozták a környező szigeteken jelentős károkat okozó szökőárat. A légköri nyomáshullám ezeket pedig továbbvitte, sőt a Csendes-óceánon kívül a távolabbi Atlanti-óceán vizét is megmozgatta.

A Hunga vulkán kitörése a 21. század eddig legnagyobb vulkáni működése volt, szerencse, hogy távol történt sűrűn lakott területektől. Ahogy az izlandi Eyjafjallajökull 2010-es kitörése rámutatott arra, hogy egy távoli vulkánkitörés hogyan tudja megrengetni akár egy technológiailag fejlett társadalmat is (akkor egy hétre földre kényszerítette a repülőket), a Hunga kitörés egy erős jelzés volt arra, hogy mire képesek az eddig nem kellően ismert víz alatti vulkánok. Ezekből több száz van, többek között Japán körül is tucatnyi hatalmas ilyen tűzhányóról tudunk. Most közvetlen megfigyelések voltak arra nézve, hogy miképpen zajlik le egy ilyen, kaldera beszakadással járó vulkáni működés. E vulkánok monitorozása rendkívül nehéz és költséges, azonban szembe kell nézni azzal, hogy különösen a lakott területek közelében ez elkerülhetetlen. Ehhez szükségesek még a vulkáni kőzetek vizsgálata, hogy feltárhatók legyenek a magmatározó folyamatok, végeredményben egy potenciális jövőbeli hatalmas vulkánkitörés lefolyásának mechanizmusa. Nagy szükség van tehát a „békeidőben” zajló tudományos kőzettani vulkanológiai kutatásra és a műszeres megfigyelésekre.

A szerző geológus-vulkanológus, az MTA levelező tagja, egyetemi tanár, intézetigazgató, kutatócsoport-vezető – ELTE TTK Földrajz- és Földtudományi Intézet, Kőzettan-Geokémiai tanszék, MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport