Vulkanológia

Karátson Dávid, Biró Tamás, Cseri Zoltán, Hencz Mátyás, Telbisz Tamás, Vereb Viktor

A tanszékünkön folyó vulkanológiai kutatások sokrétűek:

1) Fizikai vulkanológia: vulkáni képződmények értelmezése, párhuzamosítása, rétegtana:

A fizikai vulkanológiai kutatások célja a Kárpát-Pannon térség vulkáni képződményeit létrehozó tűzhányótevékenység megértése terepi és laboratóriumi vizsgálatokkal. Ez vulkanológiai térképezést, a rétegek párhuzamosítását (korrelációját), illetve a rétegek szemcseméret-eloszlásának, ásványos összetételének, geokémiájának, paleomágneses tulajdonságainak és szöveti irányítottságának elemzését foglalja magában. Az egyes rétegek korának meghatározására nagy pontosságú K/Ar, lumineszcens és radiokarbon korméréseket is alkalmazunk.

E vizsgálatainkat az észak-magyarországi miocén piroklasztitokon és a Kárpát-medence legfiatalabb tűzhányóján, a székelyföldi Csomádon végezzük, Karátson Dávid témavezető K115472 sz. NKFIH-OTKA pályázata keretében.

Fő kutatási kérdések: Milyen volt egy adott vulkánkitörés lefolyása? Mekkora egy adott kitörési egység térbeli kiterjedése? Milyen kitörési események és milyen sorrendben rekonstruálhatók, és hogyan váltakoztak ezek a nemvulkáni időszakokkal?

2) Vulkánmorfológia, morfometria:

A vulkánmorfológiai kutatások egy-egy vulkáni terület rekonstrukcióját célozzák. Ez tág skálán mozog: vizsgáljuk az elsődleges kitörésközpontok jellemző formakincsét, topográfiáját (pl. az Északi-középhegység vulkáni tagjai, a Keleti-Kárpátok, ezen belül a Csomád esetében, külföldön a Középső-Andokban, a Kanári-szigeteken és Szantorinin), vagy a nagy térfogatú piroklasztit-összletek eredeti kiterjedését, vastagságviszonyait, morfológiáját (pl. észak-magyarországi tufatakarókon). Az elsődleges állapot rekonstrukciója mellett az erózió mintázataival és rátáival is foglalkozunk. Vizsgálataink fő eszköze a digitális domborzatmodell (DEM), amely részletes morfometriai számításokat tesz lehetővé. Az ezirányú kutatások külföldön nemzetközi együttműködések, a Kárpát-Pannon térségben Karátson Dávid témavezető K115472 sz. NKFIH-OTKA-pályázata keretében folynak.

Fő kutatási kérdések: Milyen volt az eredeti vulkán vagy vulkáni terület felépítése? Hogyan rekonstruálható az elsődleges morfológia? Az eredeti felépítményeket, vulkáni összleteket milyen jellegű eróziós folyamatok pusztították, és mekkora volt a lepusztulás mértéke?

3) Névlegesen vízmentes ásványok vulkáni rendszerekben:

A névlegesen vízmentes ásványok (angolul Nominally Anhydrous Minerals - NAMs) olyan ásványfázisok, melyek kémiai képlete eredetileg nem tartalmaz hidrogént (pl.: olivin, piroxének, földpátok, kvarc), az azonban rácshibákon, nyomelem-helyettesítéseken keresztül mégis beépül a kristályba. A hidrogén a kristályrácsban rendkívül mobilis magas (vulkáni rendszerekre jellemző) hőmérsékleteken (>400°C). Emiatt a névlegesen vízmentes ásványok érzékenyen reagálnak a vulkánkitörések előtt, közben és után zajló folyamatokra, így számos vulkáni esemény „ujjlenyomatát” magukon viselve napjainkban egyre fontosabb eszközzzé válnak a tűzhányók dinamikájának megértésében. Csoportunk földpát és kvarc fenokristályok víztartalmát elemzi, így kísérel meg következtetéseket levonni elsősorban a kitörés és a lerakódás lefolyásáról. Ez a kutatás a Kovács István János által vezetett NKFIH-OTKA K128122 sz. pályázat keretében valósul meg.

Fő kutatási kérdések: Mekkora a vulkáni fenokristályok víztartalma? Ez milyen arányban van az olvadék víztartalmával? Hogyan módosul a kitörés előtti víztartalom a kitörés és az azt követő lassú hűlés során?

4) Földtani örökségvédelem vulkáni területeken:

A természetvédelem sokáig elsősorban a növényzet és az állatvilág, illetve – a nemzeti parkok területén – általában a tájak védelmére fókuszált. Az 1980-as évektől kezdve fogalmazódott meg az igény a geológiai, geomorfológiai értékek védelmére és bemutatására, ami ma már e a célból létrehozott egységekben: geoparkokban zajlik, kutatásuk pedig dinamikusan növekvő területet jelent a földtudományokon belül.

Kutatásunk keretében változatos földrajzi adottságú mintaterületeken (Chaîne des Puys – Franciaország, Dallol vulkán és Danakil-mélyföld – Etiópia, Azori-szigetek – Portugália) mérjük fel a vulkáni vidékek felszínformáit geológiai-geomorfológiai értékük szempontjából, bemutatva, elemezve a hozzájuk kapcsolódó veszélyforrásokat, illetve felhasználási lehetőségüket az egyre növekvő (geo)turizmus szempontjából.

Fő kutatási kérdések: mely felszínformák, jelenségek bírnak földtani értékkel, és ezeket milyen szinten kell elkülöníteni, védeni? Milyen veszélyforrások leselkednek a vulkáni vidékek földtani értékeire? Melyek a bemutatási, fejlesztési lehetőségei egy geosite-nak?

 

Néhány kapcsolódó publikáció:

1) Fizikai vulkanológia: vulkáni rétegsorok értelmezése, párhuzamosítása

  • Márton, E., Karátson, D., Biró, T., & Hencz, M. (2018, April). Correlation of the deposits of an extensive Miocene silicic explosive volcanism by combining paleomagnetic marker horizons and magnetic polarities: new results from the Mátra and Bükk Mts, NE Hungary. In EGU General Assembly Conference Abstracts (Vol. 20, p. 6716).
  • Biró, T., Hencz, M., Karátson, D., Márton, E., Bradák-Hayashi, B., & Szalai, Z. (2017, April). First physical volcanological description of a Miocene, silicic, phreatomagmatic fall complex in the Carpatho-Pannonian Region (CPR). In EGU General Assembly Conference Abstracts (Vol. 19, p. 6616).
  • Karátson, D., Wulf, S., Veres, D., Magyari, E., Gertisser, R., Timar-Gabor, A., Novothny, Á., Telbisz, T., Anchitei-Deacu, V., Appelt, O., Bormann, M., Jánosi, Cs., Hubay, K., Schäbitz, F. (2016). The latest explosive eruptions of Ciomadul (Csomád) volcano, East Carpathians—a tephrostratigraphic approach for the 51–29 ka BP time interval. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 319, 29-51.

2) Vulkánmorfológia, morfometria

  • Karátson, D ; Gertisser, R ; Telbisz, T ; Vereb, V ; Quidelleur, X ; Druitt, T ; Nomikou, P ; Kósik, Sz. (2018). Towards reconstruction of the lost Late Bronze Age intra-caldera island of Santorini, Greece. Scientific reports, 8(1), 7026.
  • Karátson, D., Yepes, J., Favalli, M., Rodríguez-Peces, M. J., & Fornaciai, A. (2016). Reconstructing eroded paleovolcanoes on Gran Canaria, Canary Islands, using advanced geomorphometry. Geomorphology, 253, 123-134.
  • Karátson, D ; Telbisz, T ; Harangi, Sz ; Magyari, E ; Dunkl, I ; Kiss, B ; Jánosi, Cs ; Veres, D ; Braun, M ; Fodor, E ; Biró T; Kósik Sz; von Eynatten H; Lin D. (2013). Morphometrical and geochronological constraints on the youngest eruptive activity in East-Central Europe at the Ciomadul (Csomád) lava dome complex, East Carpathians. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 255, 43-56.
  • Karátson D, Telbisz T, Wörner G (2012): Erosion rates and erosion patterns of Neogene to Quaternary stratovolcanoes in the Western Cordillera of the Central Andes: An SRTM DEM based analysis. Geomorphology 139-140 pp. 122-135. ,

3) Névlegesen vízmentes ásványok vulkáni rendszerekben

  • Pálos, Zs ; Kovács, István J ; Karátson, D ; Biró, T ; Sándorné Kovács, J ; Bertalan, É ; Besnyi, A ; Falus, Gy ; Fancsik, T ; Tribus, M (2019). On the use of nominally anhydrous minerals as phenocrysts in volcanic rocks: A review including a case study from the Carpathian–Pannonian Region. Central European Geology, 62(1), 119-152.
  • Biró, T ; Kovács, I ; Karátson, D ; Stalder, R ; Király, E ; Falus, G ; Fancsik, T ; Sándorné, Kovács J. (2017). Evidence for post-depositional diffusional loss of hydrogen in quartz phenocryst fragments within ignimbrites. American Mineralogist: Journal of Earth and Planetary Materials, 102(6), 1187-1201.

4) Földtani örökségvédelem vulkáni területeken

  • Vereb V, Meirinho P, Lima E, Nunes Joao C. (2018).bDigitally based monitoring process of geosites in Azores UNESCO Global Geopark: An open-source solution with ODK Collect, XLSForm and Enketo framework p. 245 , 1 p. In: Abstracts Book, 8th International Conference on UNESCO Global Geoparks : Geoparks and sustainable development.
  • Vereb, V., van Wyk de Vries, B., Barnie, T., & Hagos, M. (2018, April). Exploiting a volcanic resource: mapping rapid changes at Dallol Volcano, Ethiopia with Planet satellite images and community engagement for risk reduction. In EGU General Assembly Conference Abstracts (Vol. 20, p. 4447).