3.3. Gravitáció

 

Az előző fejezetben láttuk, hogy a mélyszeizmikus kutatások eredményeképpen ma már csakem az egész ország területén ismerjük a Moho mélységét. Néhány évvel ezelőtt azonban még más volt; a helyzet. Ezért Renner J. és Stegena L. (1966) Magyarország Bouguer anomália térképének felhasználásával számításokat végzett a célból, hogy a Moho domborzatviszonyait meghatározzák. Módszerük lényege az alábbiak szerint összegezhető:

                   A Moho szint mélységváltozásainak a gravitációs képben is jelentkezni kell, azt azonban a felszínhez közelebbi hatók, elsősorban a medencealjzat domborzata, illetve a medencét kitöltő fiatal laza üledékek hatása takarja. A mélyfurások és a (sekély) szeizmikus mérések alapján a medencealjzat domborzata és átlagos sűrűsége (~2,85 cgs), valamint a medencét kitöltő laza üledékek sűrűsége (~2,05 cgs) is ismert.A

                   sz = s0 + (sĄ - s0)(1 - e-kz)

összefüggéssel (ahol s0 = 2,05 cgs a felszíni, sĄ = 2,85 cgs a medencealjzat közeli üledéksűrűség) figyelembe vehető a laza üledékek hatása; h mélységre az átlagos sűrűséget meghatározhatjuk a

sh = s0 + (sĄ - s0)·1/h·ň(1 - e-kz)dz = sĄ - (sĄ - s0)·1/kh·(1 - e-kh)

alapján. Ha a medencét kitöltő üledékeket a medencealjzat tömör kőzeteivel helyettesítjük, akkor

                   sĄ - sh = (sĄ - s0)·1/kh·(1 - e-kh)

sűrűségű, h vastagságú Bauguer-lemez hatását kell figyelembe venni. Így a javítás:

                   Dg’ = 2pf (sĄ - s0)·1/k·(1 - e-kh) [mgal]

Ha a medencealjzat egységesnek tekinthető, akkor az így javított Bouguer-anomáliák a mélyszerkezet regionális hatását tükrözik. A számítások eredményét összefoglaló térképet a 30. ábrán láthatjuk.

 

A fiatal üledékek hatásától mentesített Bouguer-anomáliák [Renner és Stegena (1966)]

30. ábra

 

                        Ez a térkép a Moho domborzatviszonyait kevéssé tükrözi, állapíthatjuk meg ma már, a mélyszeizmikus kutatások eredményeinek ismeretében. Mégis - regionális értelemben - egy fontos információ hordozója. Látjuk, hogy a fiatal üledékek hatásától mentesített Bouguer-anomália átlaga +35 mga1 körüli érték. Viszont a 8—10 km-es kéregvékonyodás és a köpeny nagyobb sűrűsége (Ds≈0,4-0,5 gcm-3) következtében a várható anomália nagyobb: +130 - +200 mgal. Feltéve, hogy a köpeny 20-30 km-es felső része 0,1 gcm-3-rel kisebb sűrűségű az átlagos köpenyanyagnál, a különbség értelmezhető [Stegena, (1967)].

                   A gravitációs alaphálózat adatainak végleges feldolgozása nyomán [Renner, J. (1959)] rendelkezésre áll Magyarország Bouguer-, Faye- és izosztatikus anomália térképe (31, 32., 33. ábrák). Ezek elemzése során Balkay (1960) arra az eredményre jutott, hogy a Bouguer- és az izosztatikus anomália térképek nagyfokú egyezése nem elsősorban annak köszönhető, hogy az izosztatikus anomáliák számításánál nem álltak rendelkezésre megfelelő adatok a földtani korrekció végrehajtásához, a jó korreláció legfőbb oka az, hogy a magyarországi kéreg igen jó közelítéssel izosztatikus egyensúlyban van. „Az elég nagy intervallumban változó kéregvastagság és az ennek ellenére fennálló izosztatikus egyensúly arra mutat, hogy Magyarország területén az izosztatikus kompenzáció viszonylag kis területen belül érvényesül: csaknem lokálisnak nevezhető” - írja Balkay. Ezzel a megállapítással, mint ténnyel foglalkoztunk az előzőekben.

 

Izosztatikus anomáliaszelvény az Északkeleti Kárpátokon keresztül, összehasonlítva egy Észak-Japánon áthaladó szelvénnyel

[Egyed (1956) nyomán]

34. ábra

 

                   A Kárpátokat és Észak-Japánt harántoló izosztatikus anomália szelvényt láthatunk a 34. ábrán, melyekhez Egyed, L. (1956) az alábbi megjegyzést fűzi: „A két szelvény méretben különbözik, de a két anomália menete teljesen ugyanaz. Még azt is érdemes megfigyelni, hogy a pozitív anomália területén az egyik esetben az aktív tűzhányóöv, a másik esetben a harmadidőszaki vulkáni öv van. Ugyancsak jellemző, hogy az öves szerkezet domború oldala felé tolódik el az anomália. Ebből legalábbis azt következtethetjük, hogy a kéreg deformációja mindkét esetben hasonló mechanizmus alapján jött létre.” A továbbiakban e mechanizmus és a kapcsolódó jelenségek értelmezésével részletesebben foglalkozom.

 

                   A nyugat-pacifikus peremtengerek (ívközi medencék) tektogenezisére Karig dolgozott ki olyan elméletet, amelyben rávilágít az ívközi medencék és a környező szigetívek genetikai kapcsolatára. Elmélete szerint az óharmadkorban a Csendes-óceán spreading-je következtében az ázsiai partok mentén (is) szubdukciós zóna alakult ki, amely folyamat létrehozta a mélytengeri árkot és a szigetívet. Az alábukó litoszféra-lemez a köpenyben részlegesen olvadt, az átlagos felsőköpeny anyagnál kisebb sűrűségű zónát hozott létre, egyrészt a súrlódás következtében termelődő hő, másrészt a mélybe kerülő, alacsony olvadású felszíni eredetű litoszféra anyag (a volatilok) kontaminációja révén. Ez a részlegesen olvadt köpenyanyag, az ún. aktív köpeny-diapir intrúziószerűen fölemelkedett, s mivel a szubdukciós zóna (a szigetívvel és az óceáni árokkal együtt) az óceán felé hátrált (ezt a folyamatot a szubdukció regressziójának nevezik), a felemelkedő köpeny-diapir új óceáni (bazaltos) kérget eredményezett a kontinens és a szigetív között („ívközi spreading”). A nyugat-pacifikus peremtengerekkel kapcsolatos kutatási eredmények alátámasztják ezt szemléletet, mivel ezek valóban fiatal tengermedencék, amelyekben közvetlenül a bazaltos kéregre települnek a harmadkori üledékek. A tengerek területén magas a hőáram és csak bazaltos vulkanizmus figyelhető meg. A szubdukció regressziója következtében létrejövő ívközi spreading eredményeképpen a szigetívek kb. 1000 km-rel távolodtak el az ázsiai kontinenstől.

                   Karig elméletét többen alkalmazták a Pannon-medencére is. Legutóbb Horváth, Stegena és Géczy (1974) tollából került ki ilyen tanulmány, amelyben rámutatnak arra, hogy a fenti elmélet változtatás nélküli, mechanikus alkalmazása a medencére (Bleahu, Boccaletti, Monetti és Peltz) nem helyes, mivel a sok hasonlóság ellenére is több lényeges különbség van a nyugat-pacifikus medencék és a Pannon-medence kéregszerkezete között. Stegena, Horváth és Géczy (1973) kidolgozták azt a modellt, amely a lényegi különbségek figyelembevételével tárgyalja a medence kialakulásának és fejlődésének fő vonásait Karig fentebb kifejtett elméletéből kiindulva. A két leglényegesebb különbség a Pannon-medence és az ívközi (szimaikus, tehát óceáni-, bazaltos kérgű) medencék között, hogy az előbbi kérge kontinentális (szialikus), valamint az, hogy a Pannon-medencében hatalmas tömegű miocén korú (nagyrészt eltemetett) andezites-riolitos vulkanizmus után, a pliocéntől kezdődően figyelhető meg (gyengülő) bazaltos vulkáni tevékenység. A fenti különbségek okozta ellentmondások feloldását Stegena és szerzőtársai az alábbi modell segítségével adják meg (35. ábra):

 

 

35. ábra.

Szimaikus- és szialikus medencék

[Stegena et al.(1974) nyomán]

 

 

                   A kárpáti szubdukció eredményeképpen a Pannon-medence kérge alatt is létrejött az aktív köpeny-diapir a nyugat-pacifikus medencékhez hasonlóan, azonban felemelkedve az erősen kompressziós hatás alatt álló kérget „csak” erodálni volt képes* (miközben a kéreg alján laterálisan szétterült), mivel a szubdukció regressziójára nem volt lehetőség. Erre az időszakra az andezites-riolitos vulkanizmus jellemző. A szubdukció megszüntével megszűnik a kompresszió (és a további köpeny-diapir képződése is) a vulkáni tevékenység gyengül és bazaltossá válik, az ívközi spreading hiányában azonban a teljes extenzió is csak mintegy 10-20 km-t tesz ki a Pannon-medencében (más hasonló medencékben 50-100 km is lehet, pl. Great Basin, USA) erősen alatta maradva a nyugat-pacifikus medencéknél észlelt 1000 km nagyságrendű extenziónak.

                   A fejlődés fentiekben vázolt menetét a 36. ábrán láthatjuk. Az I. táblázat összefoglalva mutatja, hogy mennyiben egyeznek az ívközi (és hegyközi) szimaikus illetve szialikus medencék geológiai-geofizikai adatai a köpeny-diapir elmélettel.

 

 

A Pannon-medence kainozóos fejlődése

[Stegena et al. (1973) nyomán]

36. ábra

 

 

                   Összefoglalva tehát: az ívközi medencék két csoportra oszthatók, úm. szimaikus (pl. a Nyugat-Pacifikum medencéi) és szialikus medencékre (pl. a Pannon-medence). Az előbbiek esetében a szubdukció regressziója lehetséges volt, s így óceáni kéreg jött létre, az utóbbiaknál a szubdukció regressziójára nem volt lehetőség, s így bár erősen megvékonyodva, de megtartották kontinentális kérgüket. A fentebb leírt - Karig, illetve Stegena és szerzőtársai által alkotott - modellek alapján érthetővé válik a hegységíveket és szigetíveket harántoló izosztatikus anomália szelvényben jelentkező hasonlóság, és más geofizikai-földtani paraméterek egyezése vagy hasonlósága is.

 

 


* Véleményem szerint ehhez jelentősen hozzájárulhatott a nyugat-pacifikus szubdukciónál kisebb betolódási sebesség is. (Kevesebb súrlódásos hő, kevesebb volatil - kevesebb „mantle diapir”.)