Magyar, japán és ománi kutatók elsőként alkalmazták a müográfiát a Föld kérge és köpenye közötti átmeneti zóna részletes vizsgálatára. A kozmikus sugárzásból származó müonokkal végzett méréseket az ománi Szamail-ofiolitban, Wadi Fizh térségében végezték, az eredményeket pedig a Scientific Reports című folyóiratban publikálták.

A kutatás azért különösen jelentős, mert a Mohorovičić-diszkontinuitást, vagyis a Mohót közvetlenül mindeddig nem sikerült fúrással elérni. A Moho az óceánok alatt jellemzően 5–7, a kontinensek alatt 20–40 kilométer mélységben található, szerkezete pedig alapvető szerepet játszik a lemeztektonikai, vulkáni és geotermikus folyamatok megértésében.

A kutatók a kozmikus sugárzás hatására a légkörben, mintegy 10–15 kilométeres magasságban keletkező müonokat használták természetes „röntgensugárként”. A nagy energiájú részecskék több száz méteren, akár kilométereken keresztül is áthatolnak a kőzeten, miközben számuk a kőzet sűrűségétől függően csökken. A HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont, a Kanazawa Egyetem, a Tokiói Egyetem, az AIST, a JAMSTEC és az ománi Energiaügyi és Ásványkincsek Minisztériumának kutatói egy magyar fejlesztésű, sokszálas proporcionális kamrákra épülő detektorrendszert telepítettek Wadi Fizhben.

A mintegy 400 méterre található hegygerincet 171 napon át figyelték, és körülbelül 3,5 méteres térbeli felbontású sűrűségtérképet készítettek. Ez a felbontás hidat képez a centiméteres léptékű laboratóriumi kőzetvizsgálatok és a hagyományos geofizikai módszerek többnyire kilométeres léptéke között.

A mérés alapján a Moho átmeneti zónája jóval összetettebb, mint egy egyszerű, fokozatos határ a kéreg és a köpeny között. A réteges gabbrók átlagos sűrűsége 3,03 g/cm³ volt, míg az átmeneti zónában 2,72 g/cm³-es, kisebb sűrűségű területeket is azonosítottak, amelyek a kőzetek jelentős átalakulására utalnak. Ezek alatt 3,38 g/cm³-es, nagyobb sűrűségű régiókat találtak, amelyek összhangban vannak a köpenyeredetű peridotitok jelenlétével. A mérések egyben azt is megmutatták, hogy a kéreg–köpeny határ nem sík felület, hanem térben változó vastagságú, tagolt és gyűrött zóna lehet. Ez magyarázatot adhat arra, hogy a szeizmikus mérésekben a Moho miért jelenik meg egyes területeken éles, máshol elmosódott vagy akár többszörös határként.

A müográfia ugyanakkor önmagában nem képes teljes háromdimenziós képet adni: a müonok útja mentén integrált, átlagos sűrűséget méri, és az azonos sűrűségű kőzettípusokat sem feltétlenül lehet elkülöníteni. A jelenlegi, mintegy 3,5 méteres felbontás a milliméteres vagy centiméteres képződmények kimutatására sem elegendő.

A kutatók ezért több irányból végzett müográfiás mérésekkel háromdimenziós sűrűségmodellt szeretnének létrehozni, illetve a technikát gravitációs és szeizmikus adatokkal is kombinálnák. A módszer így nemcsak a kéreg–köpeny átmenet és az óceáni litoszféra kialakulásának kutatásában lehet hasznos, hanem a jövőben ásványkincsek feltérképezésében is szerepet kaphat.

A cikk és a borítókép forrása: HUN-REN Magyar Kutatási Hálózat

A borítóképen: a müográfiai mérőrendszer a Wadi Fizh-i mérési helyszínen, Ománban