(Egy film, néhány mondat, képek és ábrák az obszidián keletkezéséről)
2013. januárjában először nyílt lehetőség, hogy vulkanológusok, geológusok közvetlenül megszemlélhessenek egy működő obszidiánláva-folyást a chilei Puyehue–Cordón Caulle két egybeolvadt vulkánkomplexumán (Andok, Patagónia) kétezer méterrel a tengerszint felett. De nem csak megfigyelték, hanem filmre is vették egy viszkózus obszidián-áramlás mozgását, a rögös-törmelékes (üvegsalakos) áramlási front lassú előrehaladását. Ez azért is jelentős esemény, mert a magas kovasav-tartalmú effúziók (lávaöntések) kialakulása, folyamata a vulkanológusok számára is rejtélyt jelentett mostanáig.
Dr. Hugh Tuffen describes the working at the site of a giant ongoing volcanic eruption (Footage by Jonathan Castro, University of Mainz) |
A 2.200 méter fölé emelkedő Cordón Caulle vulkán kitöréssorozata 2011. október 9-én törmelékfelhőt (piroklasztokat) eredményező robbanással (explózió) kezdődött, majd több szakaszban riolitos lávaöntések zajlottak (effúzió). 2012. november 1-től a lávautánpótlás megszűnt, de ennek ellenére a nagy viszkozitású áramlási front kilométereket haladt előre. A kutatók megfigyelték, hogy a kihűlt lávakéreg – mint egy hőszigetelő réteg – alatt, a lávaár belsejében a magmautánpótlás, illetve a lávaöntés megszűnését követően még több hónapon át egy lassú lávaáramlás zajlott (a láva hatékonyan megtartotta hőt), ami a megszilárdult áramlási frontok extrudálódását eredményezte: ilyenkor kiterjedt kitörési lebenyek születtek. Az obszidián-tartalmú lávafolyások kialakulásának, történetének (fejlődésének, átalakulásának), a lávaárak mozgásának, a kőzetté dermedő törmelékes, szilánkos kéreg kialakulásának és viselkedésének modellezése segíti a földtörténeti múltban zajló riolitvulkánok értelmezését, az obszidián kialakulásának mikéntjét – hasonlóan a már számos esetben megfigyelt bazaltos lávaár-mezők geneziséhez. A vulkáni működés (kitörés) megszűnése után még egy évvel is aktív (tovább mozgó) obszidiánáramlások közvetlen megfigyelésének eredményeit itt olvashatjuk (további szakirodalmakkal): Hugh Tuffen – Mike R. James – Jonathan M. Castro – C. Ian Schipper: Exceptional mobility of an advancing rhyolitic obsidian flow at Cordón Caulle volcano in Chile. Natura Communications 2013. volume 4.
|
A képeket készítette: Jan Dudeck (Greater Patagonien Trail – Lava field from eruption in 2011)
A 2011. október és 2012. januárja között kialakult összetett lávamező evolúciójának sematikus modellje (Hugh Tuffen et al 2013.) |
A Google Eart így mutatja a Cordón Caulle lávamezőit (2022. 04. 01.)
|
|
Elképesztő felvétel a Föld legfiatalabb obszidián lávafolyásáról, amint kitüremkedik az extrudációs kapun. Cordón Caulle vulkán. (Fotó: Nathan Magnall) |
Észak-Amerika délnyugati részén (Idaho, Kalifornia, Oregon) lévő obszidián-előfordulások esetében is (mint pl. az Obsidian Dome) a nagy vastagságú (100-300 méter vastag), nagy térfogatú riolitos lávák nagyon lassú lehűlését és több évtizedes aktivitását mutatták ki amerikai kutatók. Megállapították, hogy az ilyen hosszú életű lávatestek évekig-évtizedekig tartó lassú belső áramlása a talapzaton („bazális érintkezési zóna”) a felmorzsolódó breccsák újraolvadásához, az oldalán-tetején („carapace breccia”) pedig a felületi szilánkos textúrák kialakulásához vezet. (Cole Kingsbury: Physical Volcanology of Obsidian Dome, California: A Complex Record of Emplacement of a Youthful Lava Dome. MSc. thesis, University of Ottawa, 2012. 105 p.)
A megfigyelések, kutatások egyik legfőbb tanulsága, hogy víz, mint hűtőközeg egyáltalán nem szükséges a hialinos szövetű vulkáni üveg, az obszidián képződéséhez. Sőt nem is a hirtelen lehűlésen van a hangsúly, hanem a lávadifferenciáción, ami egy hosszú idejű nyugalmi periódus (valójában egy hibernált működés) alatt zajlik: a kőzetolvadék víztartalmának drasztikus lecsökkenése, valamint a gázok és az illóanyagok távozása szükséges ahhoz, hogy a magas szilicium-dioxid-tartalmú viszkózus láva kihűlés közben obszidiánként szilárduljon meg.
Az obszidiánra eddig jobbára a riolitos lávadómok, illetve lávaárak szegélyén megjelenő fáciesként tekintettek. Az obszidiánáramlások üveges szövetű obszidiánból, kristályos riolitból, horzsakőből/habkőből és breccsás zónából álló réteges szerkezeti modelljét Fink (1983), majd Manley és Fink (1987) vezette be. Ezt a felfogást tükrözik a telkibányai Ósva-völgy ún. monogenetikus riolit-lávadómjaival kapcsolatban megalkotott fácies-genetikai és paleolvulkáni rekonstrukciók is. A Tokaji-hegységben található „fosszilis” lávadómok és lávadóm-olvadékok fejlődésének elvi modelljét, illetve a terepi szelvények által feltárt litofácieseket – a horzsakő, a lávahorzsa, a perlit vagy a szferolitos-litofizás-litoidos-fluidális szövetű riolit elhelyezkedését, egymáshoz való viszonyát – szemléltető ábrát ebből a tanulmányból emeltem ki: János, Szepesi – Réka, Lukács – Ildikó, Soós – Zsolt, Benkó – Zoltán, Pécskai – Zsuzsanna, Ésik – Miklós, Kozák – Andrea Di Capua – Gianluca Groppelli – Gianluca Norini – Roberto Sulpizo – Szabolcs, Harangi: Telkibánya lava domes: Lithofacies architecture of a Miocene rhyolite field (Tokaj Mountains, Carpathian-Pannonian region, Hungary). Journal of Volcanology and Geothermal Research 2019. volume 385. 179–197.
|
Magas kovasav-tartalmú lávaöntés (riolitdóm és lávaár) szerkezete és fáciesövei – a telkibányai lávadómok példáján (Szepesi J. et al 2019.) |
|
Néhány rövid szómagyarázat: fácies, litofácies – kifejlődés, arculat, azaz a kőzetek olyan tulajdonságainak összessége, amelyek azok egykori keletkezési viszonyait, körülményeit és környezetét tükrözik; szferolit – sugaras kristálytűkből álló szferokristály-halmazok; litofiza – gőz- és gáztartalmú lávában kialakuló hólyagüreg; litoid – cm-dm átmérőjű gumó; fluidális – folyásos szövetű (kőzet). |
A Cordón Caulle vulkánkomplexumon megfigyelt történések óta inkább az ún. parazita-kiömlésekhez, a lávadómból vagy lávanyelvből kitörő kisebb lávaáramlásokhoz (extrudálódott lebenyekhez) rendelhetjük az obszidián kialakulását. (Mind a recens, mind a paleovulkáni folyamatok esetében.) A lényeg, hogy a habos magma (riolitos kőzetolvadék) gázszökés miatt összeomoljon. A gáztalanodás és az illó anyagok távozása (illóvesztés) az obszidián keletkezésének legfontosabb feltétele – a hűlés sebessége és időtartama mellett. Persze a víztartalom sem lehet magas, mindössze 1 % körüli lehet. (A horzsakő maradék víztartalma 1 –2 %, a perlité ennél magasabb: 2–6 % , mert a kőzetolvadék kötött víztartalma a kiömlés során hirtelen megszilárduló lávában bennrekedt, a szurokkő pedig 5–10 % víztartalmú kőzetüveg.)
|
Itt kell felvillantani a devitrifikáció jelenségét: a fogalom a riolitok litofácieseinek, a különböző kristályos szöveti struktúráknak a kialakulását jelenti. A devitrifikáció az olvadék krisztalizációjával kezdődik és nem ér véget annak kihűlésével, kőzetté szilárdulásával – bár jelentősen lelassul. Az instabil vulkáni üvegek stabilisabb szerkezetű kristályos anyaggá rendeződését is magába foglalja: az obszidián (vagy az obszidiánszerű perlit) például „az idő múlásával” üvegből fokozatosan kőzetté alakul, azaz a vulkáni üvegben lévő szilícium-dioxid-molekulák lassan kristálymintázatokká rendeződnek. (Ez is okozhatja a Zemplénben a nép által ögléknek nevezett obszidialitok kvarckristályra emlékeztető formavilágát – mint arról már több helyen említést tettünk. (Egyébként éppen a devitrifikáció, átkristályosodás jelensége miatt igen ritkák az idős obszidiánok, perlitek – a nagyjából tízmillió éves, miocén korú kárpáti obszidiánok már igen „öregnek” számítanak. Kréta kori obszidiánt az amerikai kontinensről, mezozoikumi és paleozoikumi perlitet pedig csupán Oroszországból ismerünk.) |
A Lipari-szigeteken lévő, kb. nyolcszáz éves (geológiai értelemben véve recens) Rocche Rosse nevű lávafolyam-jellegű obszidián-előfordulás változatos textúráit vizsgálva, azok létrejöttével kapcsolatban is a nyírás (kisebb extrudációk) által kiváltott gázkibocsátások modelljét alkották meg a kutatók: J. K. Shields – H. M. Mader – L. Caricchi – H. Tuffen – S. Mueller – M. Pistone – L. Baumgartner: Unravelling textural heterogeneity in obsidian: Shear-induced outgassing in the Rocche Rosse flow.. Journal of Volcanology and Geothermal Researc 2016. volume 310. 179–97.
Tehát véleményünk szerint a zempléni riolitvulkánokhoz kapcsolódó obszidián keletkezése is a Cordón Caulle vulkán esetében megfigyelt módon történhetett – kialakulásukhoz nem kellett a szarmata tenger vize, mint hűtőközeg, ami egyébként is inkább robbanásos jellegű, freatomagmás működést eredményezett volna. Viszont kellett, hogy parazita-kiömlések következzenek be az olyan riolitdómokból és/vagy a nagytömegű, konszolidálódott – azaz illóvesztésen és gázszökésen „átesett” – lávafolyásokból, mint amilyen az erdőhorváti Szokolya vagy a szőlőskei Borsuk (Borz-hegy) lehetett, megközelítően 10–12 millió évvel ezelőtt.
|
A zempléni riolitvulkánok – a lávadómok, a riolitlávaárak és az obszidiánáramlások – elvi, sematikus modellje (Baráz Csaba). Az ábra betűjeleinek feloldása:a – (halványpiros vonal) a vulkáni működéssel egyidős felszín és az egymásra települő litofáciesek (kőzettípusok) határa; b – (vékony fekete vonal) a jelenlegi felszín (a szőlőskei Borsuk és a Mondoha–Tér-hegy vonulatának példáján); c – (szürke vonal) jégkori felszín. A – harmadidőszak előtti alapkőzet; B – korábbi piroklasztikumok, riolittufák; C – freatomagmás piroklasztikus kőzet (a riolitvulkán működését bevezető kitöréskor keletkező horzsaköves ártufa, illetve hólyagos „habkő” / pumice); D – riolitos kőzetek; D1 – kontakt öv: alapi breccsa, perlit; D2 – a lávadóm és a lávaár riolitmagja; D3 – összefüggő üveg, perlit; D4 – felszíni breccsa (carapace breccia); (nyíl) – a hőszigetelő kéreggel borított lávadóm, illetve a megszilárdult korábbi áramlási frontok viszkózus olvadékai által táplált obszidiánláva-árak extrudálódásai, kipréselődési helyei (kitörési kapui). γ1 – a riolitdóm és riolitláva talpán (bazális fáciesében) kialakuló vulkáni üveg, perlit, perlitbreccsa a marekanit szülőkőzete; γ2 – a riolitláva bazális érintkezési zónájában a riolitos piroklasztikumba és/vagy horzsaköves „habkőt” (pumice) magába gyúró, 900 C° körüli hőmérsékleti tartomány alatt obszidián-üvegként megszilárduló anyag az obszidián-gumók szülőkőzete; β – lassan megszilárduló lávadómból kitörő (extrudálódott) obszidián-lávaár lehűlési mikro- és makrorepedés-hálózattal (az egyenes-sík lapokkal határolt térrács-, illetve rácssík-rendszer akár hidratációs szegélyként is feltételezhető), ez az áramlási front-fácies a kristályszerű – csupán allochton helyzetből (4) ismert – obszidialitok szülőkőzete; α – feltételezett tömeges obszidián egy korábbi elakadt és megszilárdult áramlási frontból extrudálódott kitörési lebenyben – az újramobilizált kőzetolvadékból keletkezett obszidiánbreccsa csupán „fosszilis allochton” helyzetből ismert (4); 1 – autochton helyzetű obszidián-feltárás (leginkább marekanitos perlit, illetve obszidián-gumós mállott perlit, tufa; 2 – autochton helyzetű kőzetfalból kipergő allochton obszidián-előfordulás; 3 – eltemetett szülőkőzetből, obszidián-tartalmú regolitból fagyhatásra felszínre emelkedő, allochton helyzetű obszidialitok; 4 – megsemmisült tömeges obszidiánláva-kőzetből aprózódott, jégkori hordalékba kerülő, eluviális/deluviális üledékből fagyhatásra a mai felszínre emelkedő obszidián-törmelék. |
Ezek a hajdani peremi kipréselődések-kitörések (extrudációk), az obszidián-lebenyek természetesen az évmilliók során szinte teljes egészében lepusztultak, ezért a vulkáni kőzetüveg anyaga csupán allochton helyzetben, áthalmozott módon, üledékekben fordul elő. Kivételes esetben egy-egy obszidián-áramlás bizonyos részei azonban (az extrudációs kapukhoz közeli lávatövek) megmenekülhettek az eróziótól – mint történhetett ez a Dóka obszidiánlelőhelye („obsidian source”) esetében. A Szokolya déli nyúlványainak egyikén, 400 méter tszf-i magasságban, tetőhelyzetben a regolitos erdőtalaj felszínén talált erősen korrodált (rusztikus) felületű α-obszidialitok (Szabó József szavaival: „a kievődés előidézte sajátságos orsóféle idomú” obszidiánmagok és gumók) mindenesetre egy felszínközeli, kvázi autochton helyzetű, szálban álló obszidián-előfordulást valószínűsítenek (stand-up formation). A terület megkutatása, az esetleges szálkőzet feltárása és egy szelvény kialakítása minden bizonnyal új szempontokkal, adatokkal gyarapítaná a zempléni „savanyú vulkanizmusról” eddig összegyűjtött ismereteket, tovább árnyalná a vulkáni testek térfoglalásáról kialakított modelleket.
