A litoszféra összetételét kutatják
A Föld legfelső szilárd rétegében (litoszférában) jelenlévő fluidumok számos természetes folyamat katalizátorai – vizsgálatukkal Berkesi Márta a mélylitoszféra jobb megismerését tűzte ki céljául. Az ELTE TTK Kőzettani és Geokémiai Tanszékén működő Litoszféra Fluidum Kutató Laboratórium munkatársa nemrég védte meg doktori értekezését, és részt vesz a kutatóegyetemi projektben is.
Mivel foglalkozik kutatásai során?
A mélylitoszféra vizsgálatával: a felsőköpenyből – saját mintáim esetében ez a Föld legfelső szilárd övének 30-60 kilométerrel mélyebb részét jelenti – származó kőzetek és az ezekbe zárt, néhány mikrométer nagyságú fluidumzárványok (ásványokba zárt fluidumcseppek) részletes kutatásával foglalkozom. A fluidum a geológiai terminológiában a folyadékoknak, gázoknak, gőzöknek, sőt olvadékoknak a közös elnevezése – eszerint fluidumnak tekintünk minden olyan anyagot, amelyik képes viszkózus áramlásra, mint például a szén-dioxid, vagy a víz.
Miben rejlik tudományos munkájának a fontossága?
A fluidumok a litoszférának minden részében jelen vannak. Mindamellett, hogy számos természetes folyamat katalizátorai, nagy szerepet tölthetnek be többek között ércesedési, deformációs (pl. földrengések) és olvadási, valamint kristályosodási folyamatok vezérlésében. Közvetlen információt a természetes fluidumokról csak a fluidumzárványok kutatása ad, ugyanakkor a Föld felsőköpenyében migráló fluidumokról mindezidáig kevés információ állt rendelkezésre: korábban az volt az általánosan elfogadott tény, hogy közel tiszta szén-dioxid-gazdag fluidum-rendszerekről beszélünk. Kutatásaim során ezt a feltételezést módosítottam illetve pontosítottam, ugyanis ez idáig nem, vagy kevéssé ismert komponensek jelenlétét sikerült kimutatnom. Mindezeknek köszönhetően világossá vált, hogy a szén-dioxidban-gazdag fluidum nagy szerepet tölt be nyomelemek köpenyben történő oldásában és szállításában.
A kutatás legfontosabb célja a felsőköpenyben jelen levő szén-dioxid-gazdag fluidumok összetételének és csapdázódásának lehető legpontosabb meghatározása. Ebből közvetlenül lehetőség nyílik azoknak a fizikai folyamatoknak és kémiai reakcióknak a megismerésére, amelyek a fluidum és a felsőköpenyt alkotó kőzetek közötti kölcsönhatást okozták és összefüggenek a vizsgált terület földtani fejlődéstörténetével.
Hogyan zajlik a gyakorlatban a Föld felsőköpenyéből származó kőzetek mikrométeres fluidumzárványainak, illetve fázisainak a vizsgálata?
A fluidumzárványok tanulmányozása mikroszkópos megfigyeléssel kezdődik, amely lehetőséget nyújt a további kutatásra alkalmas zárványok kiválasztására. Ezt követően fűthető (500oC-ig) – hűthető (-200°C-ig) tárgyasztalú mikroszkóp és a Raman mikrospektroszkóp együttes használatával a fluidumzárványok különböző fázisai, komponensei és azok relatív összetétele határozhatók meg. Amennyiben a fluidumzárványban vannak szilárd fázisok (ásványok), tanulmányozásukra a fluidumzárványok „szeleteléses” feltárását érdemes megvalósítani. A feltáráshoz egy, a zárványkutatásban igen új módszert, a fókuszált ionsugaras megmunkálást (FIB-SEM) alkalmaztuk. A feltárás során a fluidumzárvány mikron és szubmikron méretű szilárd fázisainak morfológiája, a fázisok térbeli eloszlása (a zárvány üregén belül), valamint térfogatszázalékuk becsülhető meg.
Milyen hazai, illetve nemzetközi konferenciákon vett részt eddig?
Az ELTE TTK Kőzettani és Geokémiai Tanszékén működő Litoszféra Fluidum Kutató Laboratórium, amelyet Dr. Szabó Csaba vezet, próbál nagy hangsúlyt fektetni arra, hogy tudományos eredményeikkel jelentős hazai és nemzetközi fórumokon és találkozókon részt tudjanak venni. Természetesen ennek sokszor financiális problémák szabnak határt. Ennek ellenére az elmúlt hat évben úgy hazai, mind nemzetközi találkozókon is jelen tudtam lenni. A magyarországi konferenciák közül szeretném kiemelni az Ifjú Szakemberek Ankétját, a Francia Tudományos Napokat és az ELTE-n rendezett egyik legnagyobb ásványtani világtalálkozót, az IMA2010-t. A fluidumzárvány kutatások köré szerveződő nemzetközi konferenciákon Svájcban, Spanyolországban és Ausztriában vettem részt; egy-egy alkalommal a nemzetközi Goldschmidt geokémiai világkonferencián Németországban, valamint Oroszországban mutattam be eredményeimet. Jómagam vagy társszerzőim prezentálása által Olaszországban, Ausztriában és az Egyesült Államokban is megjelentünk előadásainkkal. A konferenciákon való jelenlét nagy szerepet játszott kutatási projektem előrehaladásában.
Hogyan segíti munkáját az „Európai Léptekkel a Tudásért, ELTE” kutatóegyetemi TÁMOP-pályázat?
A TÁMOP-pályázatnak köszönhetően jelentősen erősíteni tudtam a doktori értekezésem szakmai tartalmát. Ennek oka, hogy a program lehetővé tette a már korábban említett fókuszált ionsugaras feltárási technika alkalmazását – ez világszerte újdonságnak számít, különös tekintettel a fluidumzárvány kutatásban. A potenciálja azoknak az akár néhányszáz nanométeres méretű fázisoknak a detektálása és azonosítása, amely semmilyen korábban alkalmazott módszerrel nem lett volna lehetséges. Ennek köszönhetően nagymértékben sikerült pontosítani a köpenyfluidumkról eddig rendelkezésre álló ismereteket.
Nemrég védte meg doktori értekezését. Milyen tervei vannak a jövőt illetően?
A már említett TÁMOP-pályázat keretén belül még a jövő év közepéig az ELTE-n dolgozom és folytatom kutatásomat. A jövő még bármit tartogathat, de ha egy mód van rá, kutatásom fókuszában továbbra is a fluidumok állnának, a természetes folyamatokban játszó kiemelt szerepüknek köszönhetően. Terveim között szerepel a fluidumzárványok komplex vizsgálata mellett olyan kísérletek megvalósítása, ahol a fluidumok és szilárd kőzetek kölcsönhatását lehetne modellezni különböző nyomáson és hőmérsékleten.