Water" in the Earth's lithosphere and its bearing on geophysical properties

 

Pályázat címe:
"Víz a Föld litoszférájában és annak hatása geofizikai sajátosságaira"
"Water" in the Earth's lithosphere and its bearing on geophysical properties
Támogató szervezet: Marie Curie Reintegration Grant
Futamidő:  
Konzorciumvezető intézmény: MFGI
Partnerintézmények:  
MFGI projektvezető: Dr. Kovács István János
Résztvevő kutatók:
 
 
 
“Víz a litoszférában és annak hatása a geofizikai tulajdonságokra”
 
Az infravörös spektroszkópia segítségével elsősorban az ebben a spektrális tartományban aktív O-H, C-O és C-H kötések vizsgálhatóak, amelyek segítségével számszerűsíteni is lehet az ásványok szerkezetébe beépülő illók (H2O, CO2) mennyiségét. Miért fontos ez? Azért mert ezen illók már igen kis koncentrációban (tízezred tömegszázalék vagy tudományos nevén ppm) is jelentősen befolyásolják azok fizikai sajátosságát. Ezek közül a legfontosabb, hogy kigyengítik az ásványok szerkezetét, amelyek ennél fogva jóval könnyebben deformálódnak, azaz akár azonos feszültség alá helyezve már akkor is deformálódnak, amikor illómentes (elsősorban H2O) változataik még ellenállnak a feszültségnek.  Ennek nemcsak az építőiparban lehet statikai jelentősége, hanem a litoszférában bekövetkező deformációk megértése szempontjából is, amelynek legbizarrabb megnyilvánulásai a földrengések a társadalomra nézve is komoly kockázatot jelentenek.  Ezért kívánatos a litoszféra kőzeteiben található ásványok ilyen célú vizsgálata.  A mérésekhez a kőzet mindkét oldalon polírozott körülbelül 50-300 µm vastagságú metszetére van szükség, amelyen infravörös sugárzást bocsátunk keresztül, és annak elnyelődését vizsgáljuk.  Az elnyelési sáv pozíciója arra vonatkozóan ad információt, hogy az illók hová épülnek be az ásvány szerkezetébe, az elnyelési sávok intenzitása, pedig arról, hogy milyen mennyiségben vannak jelen.  A következő ábrán a földköpeny legfelső részét felépítő ásvány az olivin infravörös spektrumai látathatóak, és az, hogy a különböző spektrális tulajdonságokhoz milyen beépülési mechanizmusok rendelhetőek hozzá (1. ábra).

 

1. ábra Az olivin szerkezetébe beépülő H által létrehozott elnyelési sávok szerkezeti értelmezése (Kovács, 2008 alapján)

 

Kárpát-Pannon régió alatti litoszféra geodinamikájának és fejlődésének vizsgálata geokémiai és geofizikai (szeizmológiai) módszerek segítségével.
A Kárpát-Pannon régió egy kiváló vizsgálódási terület, hiszen geológiai és geofizikai megkutatottsága is egyaránt az egyik legjobb a világon és az adatok nagy része a fejlődési szakasz kb. utolsó 30 millió évéből származik, ami lehetőséget ad a földtörténeti események viszonylag pontos rekonstruálására.  A szeizmika segítségével előállítható a régió alatti litoszféra szerkezeti képe, ami szintén nagyban segíti az események pontos rekonstruálását.  Célunk az, hogy teszteljük annak a modellnek a lehetőségét, miszerint a Pannon-medence kialakulásáért és az azt kísérő vulkánizmusért egy, az Alpok irányából érkező és keleti irányba tartó asztenoszféra áramlás volt a felelős.  Az asztenoszféra áramlás kialakulását az indukálta, hogy az ütköző európai és afrikai lemezek között „ragadt” asztenoszférának nem maradt hely, így az a fő feszültség irányára merőlegesen kiszökött.  A mélyben meginduló áramlás aztán a felette található litoszféra lemezekre is áttevődött, azok hasonló, keleti irányú kilökődését okozva. Amikor azonban az áramlás keleti irányban beleütközött az európai platform vastag litoszférájába, már nem tudott továbbra is horizontális irányban haladni, hanem elkezdett felfelé (és lefelé) is terjeszkedni, ami jelentősen elvékonyította a felette található litoszférát (2. ábra).  Vizsgálataink arra irányulnak, hogy a jelenleg rendelkezésre álló adatok alátámasztják-e ezt a modellt, valamint olyan jövőbeli vizsgálatokat szeretnénk tervezni, amelyek alkalmasak egyes a modellből következő jellegek kimutatására.

 

 

2. ábra A Kárpát-Pannon régió szerkezet alakulása a tercier folyamán (Kovács és Szabó, 2008 alapján)