Egy különleges kőzetfeltárás Tolcsván: obszidialitos lapillitufa
Szenzációs geológiai érték mutatkozott meg Tolcsván. Első ránézésre vulkáni törmelékes kőzetfeltárásnak tűnik, amelynek egyik részlete olyan durvaszemcsés törmelékár-üledék képét mutatja, amely mátrixában a blokk- és lapillidarabkák anyaga obszidián – pontosabban obszidialit. Ez a felület tehát obszidialitos, sárgás-szürke mátrixú lapillitufa, mondhatni obszidialit-lapilli (obszidialit-lapillis vulkanoklasztit…). Azért nem obszidián, hanem obszidialit, mert az obszidián-szemcsék és gumók formája, alakja, felülete szineruptív eredetű. Az obszidián-lapillik és blokkok autobreccsásodás révén keletkeztek, azaz a „folyva töredezés” jegyeit mutatják.
A tolcsvai obszidián-tartalmú lapillitufa-feltárás
|
Az obszidialit definiciója itt olvasható.
|
***
Azért is különleges ez a miocén korú (az alsó-szarmata Kishutai Riolit Tagozathoz és az Abaújszántói (riolittufa) Tagozathoz kapcsolódó) rétegsor, mert a kárpáti obszidián elsődleges, illetve másodlagos előfordulását csak néhány kőzetfeltárásból ismerjük. Tömeges megjelenésű, obszidián-áramlást dokumentáló kőzetfal (autochton obszidián-lelőhely) az Eperjes–Tokaji-hegyvidék területén nem található, azaz egyelőre nem ismert. A kárpáti obszidián vagy miocén korú áthalmozódott vulkáni törmelékes kőzetben (piroklasztitban vagy epiklasztitban) fordul elő, vagy többszörösen áthalmozódott, az eredeti képződési helyéről elszállítódott, harmad- és negyedidőszaki üledékrétegekből származó (talajba keveredő, a felszínre „vándorló”) töredékként kerül a szemünk elé – mint eluviális vagy deluviális obszidián.
A vulkáni üveg elsődleges és másodlagos „fekhelyen” breccsa (Merník/Merészpatak); perlithez kapcsolódó marekanit (Malá Bara/Kisbári, Viničky/Szőlőske, Tokaj – Lebuj, Erdőbénye – Róka-bérc); piroklasztitba (riolittufába) ágyazott marekanit, valamint szemcse és gumó, azaz obszidialit (Viničky/Szőlőske, Erdőbénye – Makita); illetve epiklasztit részeként szintén obszidiánszemcse és gumó (Streda nad Bodrogom/Bodrogszerdahely) formájában jelenik meg.
Az eddig ismert magyarországi (Tokaj–Hegyalja) három elsődleges obszidián-feltárás marekanitot tartalmazó szálban álló kőzetfal közül a tokaji Lebuj a legjobban kutatott: itt folyásos (fluidális) szerkezetű, perlit-jellegű üveges riolitba ágyazódnak a fekete obszidiánszemcsék: marekanitos perlit a litofácies megnevezése.
A tokaji Lebuj perlitfalához nagyban hasonlít az erdőhorváti Szokolyához kapcsolódó Róka-bérc marekanitos perlit-feltárása. Az erdőbényei Magita bányája marekanit-szemcséket és marekanitfészkeket tartalmazó riolittufát tár fel.
Az újonnan megismert tolcsvai obszidiángumókat (obszidialitot)-tartalmazó kőzetfal (egy jelenleg zajló beruházáshoz kapcsolódó földmunkák során kialakított partoldal, rézsű) megjelenésében a bodrogszerdahelyi Bak-hegy/Roháč epiklasztit jellegű vulkáni törmelékes kőzetéhez hasonlít, azzal csaknem teljesen megegyezik: nélkülözi a piroklasztitokra jellemző összesültséget, összehegedést, azoknál jóval lazább megtartású, omlékonyabb.
| Epiklasztit = piroklaszt és effúzív jellegű vulkáni törmelékanyag (horzsakő/pumice, salak, kristály- és litikus törmelék) külső erők hatására történő összekeveredése révén jön létre. Áthalmozódott, de a kitöréssel, azaz a vulkáni működéssel egyidejű vulkanoklasztit. Az epiklasztra jellemző keveredés a tufaárak és/vagy hablávák lavinaszerű haladásakor is bekövetkezhet: ilyenkor a talpon töredékeket, törmelékeket kebelezhet be – például egy éppen akkor autobreccsásodó lávaárból, obszidiánáramlásból… |
A nagyfokú hasonlóság mellett a különbségek abból adódnak, hogy a bodrogszerdahelyi epiklasztitban látható marekanit-szemcséket és obszidián-gumókat, azaz obszidialitokat (melyek mérete a 0,5–6 cm tartományban változik) minden esetben világosszürke színű üveges-réteges vékony héj burkolja, amely könnyen széttöredezik, lepattog, elporlik, ha a befoglaló kőzetet mechanikai hatás éri.
A tolcsvai epiklasztitban lévő obszidialitok felületét viszont egy jóval ellenállóbb és vastagabb, tejfehér-világosszürke máz borítja: ez a porcelánszerű kéreg akár az 1 mm vastagságot is eléri. (A tolcsvai epiklasztit pusztulása, erodálása révén a kőzetet fedő regolitba, onnan a talajba, illetve a talajfelszínre kerülő obszidialitokon foszlányokban hosszú idő után is megmarad ez a kéreg, csak elsötétedik, okker színűvé válik: Gyopáros).
|
A kéreggel bevont változtos formájú és méretű obszidialitok nagy mennyiségben vannak jelen a mátrixban |
Különbség az is, hogy a bodrogszerdahelyi epiklasztitban a vulkanoklasztok mellett egyéb litoklsztok (pl. homokkő) is előfordul, ami vízalatti áthalmozódásra utal, azaz inkább vulkanogén üledékes képződménynek tekinthető (volcanogenetic sedimentary deposits): tehát külső erőkhöz, erózióhoz kapcsolódó folyamatok révén keletkezhetett.
Ezzel szemben a tolcsvai epiklasztit inkább szineruptív, azaz a kitöréssel egyidejű, áthalmozott vulkanoklasztit (resedimented syn-eruptve volcanoclastit deposits). Ez a kőzetfeltárás piroklaszt-szemcsékben és lávatöredékekben (effúzív blokkokban, autobreccsa-darabokban) gazdag törmelékár-üledék. A mátrixba ágyazódott litoklasztokat szürke erezésű riolit és obszidialit alkotja. Ez utóbbiak minden bizonnyal egy nagyjából azonos idejű obszidiánáramlás lávakőzetének autoklasztikus fáciesét képviselik. A „folyva töredezéssel” történő keletkezésüket valószínűsíti az illeszkedő mintázatú obszidiántörmelékek, az obszidialitok formavilága.
Az áthalmozott obszidialitok – bár fő szállítódási módjuk a tömegmozgás („sűrűségár”) és a vonszolódás – megőrizték a szingenetikus formájukat: poliéderre emlékeztető alakjukat, kristályformaszerű megjelenésüket (β–obszidián).
Sőt, az obszidialitok több esetben egymáshoz szoros illeszkedésben maradtak az epiklasztitba történő belekeverdést követően is. Továbbá sértetlenül megmaradt az obszidialitok közti és körüli vékony, fehér-világosszürke, mázszerű bevonat is.
Megmaradt vagy az epiklaszt diagenezise, azaz kőzetté válása során keletkezett?
Puszta ránézésre nehezen eldönthető kérdés, ugyanis a törmelékes mátrixba ágyazott obszidialitok kérgének különlegessége, hogy rajtuk is megfigyelhető az obszidiánláva textúrája, az „áramlási sávok” sorozata! A lamináris áramlásra utaló fluidális jellegű sávozottság, a csíkos megjelenés a mázszerű kérgen is jól látható, ami annak a jele, hogy az obszidialitok kialakulásával egyidős, azaz szineruptív jelenség. Akkor is, ha a sávozottság az anyagáramlás következménye és akkor is, ha a szabad töltéshordozók áramlása nyomán létrejött részecske-átrendeződés, azaz elektrokémiai folyamatok következménye. (Az elektrolitizáció és az obszidián kapcsolatára a gondolatmenet végén még visszatérek.)
Ugyanakkor elgondolkodtató, hogy miképpen maradt sértetlen a szingenetikus kéreg a törmelékárba történő bekeveredés mechanikai hatásai (pl. ütközések, súrlódások) ellenére. Az obszidiánszemcsék eltérő irányú sávozottsága azok görgetettségére (roundness), egymáshoz képest történt elmozdulására és elfordulására utalnak.
Az epiklasztit struktúráját megfigyelve úgy tűnik, hogy ez a kéreg posztgenetikus képződmény, tehát a vulkáni törmelék kőzetté válása során alakult ki. A diagenezisben nagy szerepe van a pórusokban tárolódó és onnan fokozatosan kipréselődő víznek (jelen esetben a még magas hőmérsékletű, autobreccsásodott obszidián vízvesztésének, dehidratációjának), amely az üledékanyag mátrixával reakcióba lépve cementásványokat hoz létre. A cementáció során a fizikai-kémiai viszonyok és a pórusvíz (illetve a kristályrácsban kötött víz) összetételének függvényében kvarc, kalcit, agyagásványok, hematit és egyéb ásványok (zeolit, barit, anhidrit stb.) válnak ki. A kéreg genetikájára vonatkozó kérdésre az ásványtani és anyagvizsgálatok fogják a választ megadni.
Például fontos kérdés az epiklaszt hőmérséklete és elektrokémiai „viselkedése” is: ugyanis a benne lévő, áthalmozott vulkanoklaszt, azaz a 2 mm-nél kisebb szemcseátmérőjű törmelék („hamu”, kristálytörmelék, por – amiből a tufa lesz) főleg nedves állapotban jól vezeti az elektromosságot… Nos, ezen tény jóvoltából újból eljutottunk az obszidián és az elektrokémia, az obszidialit és az elektrolízis kapcsolatának kérdésköréhez, ami összefügg az obszidián kialakulásának problematikájával – sőt, a riolitvulkanizmus egészével.
***
Merthogy az újabb vulkanológiai megfigyelések és a kárpáti obszidialitok meghatározása és vizsgálata megingatták az obszidián létrejöttével kapcsolatos általánosan elfogadott tézist / toposzt, miszerint az obszidián a riolitos lávadómokból kiextrudált lávaöntések peremén, a viszkózus és polimerizált láva gyors lehűlése, illetve az atomi diffúzió folyamatának gátoltsága miatt képződik.
A dél-amerikai Cordón Caulle vulkán 2011. évi működésekor megfigyelt jelenség, miszerint a lávaár belsejében a magmautánpótlás megszűnését követően a láva egy évig hatékonyan megtartotta hőt, ami a megszilárdult áramlási frontok újabb extrudálódását eredményezte – a fenti állítást megingatta. Ez a közvetlenül megfigyelt obszidiánképződés arra az eshetőségre világított rá, hogy az obszidián nem a hirtelen lehűlés miatt jön létre, hanem egy hosszú ideig (akár évekig) tartó láva-differenciáció miatt. Tehát a láva hosszan tartó, fokozott illóvesztése, gáztalanodása, víztartalmának drasztikus csökkenése a valódi oka a szkaláris és izotróp tulajdonságú vulkáni üveg létrejöttének, kialakulásának – és nem a gyors lehűlés! (Ezzel kapcsolatban született korábbi bejegyzésem, irodalmi hivatkozásokkal itt olvasható.)
A hosszú idejű olvadt állapot egyetlen lehetséges magyarázata pedig az, hogy a riolitikus kőzetolvadék (magma, láva) alapvetően egy magas szilicium-tartalmú elektrolit (sőt, plazma), amely habitusát a szilícium fémekkel ellentétes tulajdonsága határozza meg: miszerint alacsony hőmérsékleten szigetelőként, magas hőmérsékleten vezetőként viselkedik. A mozgó, gyorsuló töltéshordozók energiára tesznek szert, miközben a hőmérsékletük növekszik – ez lehet a közvetlen oka a riolitláva extrém hosszú ideig tartó hőmegtartásának. (Az obszidiánláva hatékony hőmegtartásának okáról itt tettem említést)
Az obszidián textúrájának sávozottsága tehát elektrokémiai jelenség: inkább a szabad töltéshordozók meghatározott irányú, rendezett mozgásához (az ion- és elektron-áramlásokhoz) igazodó részecskék (mikrolitok, gázboborékok) rajzolata (egyfajta kőzetbe fagyott Birkeland-áramok), mintsem anyagáramlások, azaz folyásos szerkezetek rétegei.
***
A tolcsvai epiklasztit-fal sok kérdést felvet, de sok választ is ad – az obszidián keletkezésére, természetére vonatkozóan. Ezért is fontos mielőbbi és alapos vizsgálata, mert a hamarosan bekövetkező tereprendezést követően végleg eltűnik a szemünk elől – lévén egy nagy volumenű építkezést előkészítő földmunka ideiglenes része. (2023. 05. 02.)
