A BALATON MEDENCÉJE ÉS HOLOCÉN ÜLEDÉKEI RÉSZLETES GEOFIZIKAI-FÖLDTANI VIZSGÁLATÁNAK ÚJABB EREDMÉNYEI

Átírás

1 A BALATON MEDENCÉJE ÉS HOLOCÉN ÜLEDÉKEI RÉSZLETES GEOFIZIKAI-FÖLDTANI VIZSGÁLATÁNAK ÚJABB EREDMÉNYEI Cserny Tibor* - R ubén Corrada** *M Áll Földtani Intézet Budapest, Népstadion ut 14 H **Geomar, Batabano, Cuba ETO (439) Tárgyszavak aktuálgeologia, geofizikai kutatások, K/Ar, uledekkepzódes, holocen, Balaton A Balaton tudományos kutatasanak történetében eloszor sikerült meghatároznunk a holocén tavi uledekek térbeli elhelyezkedesét es a legidősebb tavi képződmények radiokarbon korát A Magyar Állami Földtani Intézet a kővetkező evekben tovább folytatja az 1981-ben megkezdett aktualgeologiai kutatásokat a Balatonon A kutatás első szakasza 16 db fúrás lemelyitesevel es komplex földtani, asvany-kózettani, őslénytani, geokémiai es talajfizikai feldolgozásával 1985-ben befejeződött 1986-ban a To 24 sz fúrás mélyült le, amely mellett in situ meresekkent dinamikus es elektromos szondázás is történt A korábbi es az áltálunk lemelyitett 17 db fúrás segítségével altalános képét kaptunk a Balaton uledekvastagsagi viszonyairól, az uledek tulajdonságairól A második fázisban célunk a tavi uledekek vastagsagviszonyainak meghatározása volt A feladat a kubai-m agyar kétoldalú földtani egyuttmukodes kereteben valósult meg A geofizikai mérések előzményei A Balaton részletes geofizikai felmérésétől az alábbi célok megvalósítasat vártuk 1 Segítse elő a majdani fúrások legkedvezőbb helyének kijelölését, 2 határozza meg a szelvényhálózat mentén a tó vizének, a laza kolloidáhs iszaprétegnek és a tavi üledékeknek vastagságát Fenti céljaink érdekében, 1984-ben a Geomar (Havanna) szakembereinek magyarországi tanulmányútja alkalmával, majd 1985-ben kubai szakmai program keretében tisztáztuk, hogy a Geomar áltál használt szeizmoakusztikai (szparkeres) módszer, echoszondával kiegészítve a fenti feladatok elvégzésére alkalmas Tájékozódásunk során kiderült, hogy szeizmoakusztikus műszerrel hazai geofizikai cég nem rendelkezik, ugyanakkor a kubaiaknak már közel egy évtizedes gyakorlatuk van a fenti módszer alkalmazásában, s rendelkeznek a szükséges kanadai gyártmányú műszerrel is Az elkészült kiviteli terv alapján a geofizikai méréseket a kubai szakemberek végezték, míg a magyar fél biztosította a szükséges vízi járműveket, a munka irányítását és összefogását A szerteágazó előkeszuleti munkák után a mérésekre 1987 nyarán került sor A munkák felelős irányítója és műszaki ellenőre C sern y T ib o r ( M Á F I) volt, a geofizikai munkákat R u b e n C o r r a d a (Geomar), a tavi es szárazföldi navigációt M u n -

2 k á s A n d r á s (KDTVIZIG Siófok) irányította A munkák sikeres kivitelezését közel 10 főnyi szakembergárda (geológusok, geofizikusok, geodéták, hidrográfusok, technikusok, tolmács), valamint vízi járművek (hajó, mérőuszály) és terepi járművek összehangolt, szervezett munkája biztosította A tavi geofizikai munkák során kétfelé módszerrel mertünk echoszondaval es hidroszondával Az echoszonda elsődleges feladata a víz mélységének meghatarozasa volt A szovjet gyártmányú Eholot PEL - 3-as típusú szonda kalibráció utáni pontossága 0,2 0,3 m-en belül volt A szeizmoakusztikus méréseket amely a reflexiós szeizmikus módszer egyik változata kanadai gyártmányú Hidrosond 2A műszerrel végeztük Ennek mérési pontossága 0,5 m Mindkét szondával egyidejű folyamatos szelvenyezest folytattunk, és ez lehetővé tette, hogy a szelvények teljes hosszában (közel 370 km) értékes és folyamatos információt kapjunk a tofenék morfológiájáról, a laza üledék vastagságáról és a szilárdabb aljzat formájáról, jellegéről A szeizmoakusztikus szelvényezés nyomvonalát az 1 ábra tartalmazza A Balatonon a víz mélységének, illetve az iszap vastagsaganak meghatározására már korábban történtek mérések Ezek azonban nem adtak átfogó képet a to egészere vonatkozóan A korábbi kutatások az alabbiak voltak kozott a Vízrajzi Intézet elkészítette a Balaton első izobat térképét (B e n d e f y L - V N a g y I ) kozott íd L ó c z y L a jo s vezetésével 17 db fúrás mélyült a Balatonban (íd L ó c z y L ) kozott a Vízrajzi Intézet újabb mederfelvetelt hajtott végre, figyelemmel kísérve elsősorban a Keszthelyi-obol intenzív fehszapolódasat (B e n d e f y L - V N a g y I ) 1 abra Az évi Balaton-kutatás helyszinrajza i A geofizikai szelvények nyomvonala es sorszama, 2 tavi fúrás radiokarbon merest eredménnyel, 3 tavi fúrás in situ meressel Fig 1 Balaton research area in / Route and number of geophysical sections, 2 borehole with radiocarbon data 3 in situ measurements in borehole

3 ban fúrások mélyülték a Keszthelyi- és Szighgeti-obolben Zólyomi Bálint vezetésével (Zólyomi B 1962) ban a Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet (VITUKI) Vízrajzi Osztálya Atlas Echograf típusú ultrahangos mélységmérővel felvetek végzett, mely alapján újabb izobat térképét készített a Balatonról (Bendefy L V N agy I ) kozott a Balaton feliszapolódasanak vizsgálatával a VITUKI koordinálásával, 22 intézet részvételével tudományos csoport foglalkozott Szesztay K ároly vezetésével A munka során 16 fúrás mélyült [in A Balaton feliszapolódasávat Szesztay K (szerk ) 1966] kozott az MTA Balaton Limnológiai Intézet Máté F erenc irányítása mellett a Balaton iszapjának geokémiai, talajfizikai térképezését végezte el (Máté F 1985) ban a VITUKI, a korábbi mederfelmérések eredményeinek osszehasonlitásara, egy újabb Atlasz Echolog típusú ultrahangos mélységmérővel nagy pontosságú, méretarányú mederfelvételt készített (M uszkalay L 1979) - a KDTVIZIG Siófoki Kirendeltsége a balatoni iszapkotrások és műtárgyak építése előtt, szakvéleményeihez több fúrást is lemelyített (1979-től napjainkig) ban a VITUKI felszín alatti radar alkalmazásával (elektromágneses módszerrel) iszapvastagság-meghatározast végzett a Fűzfői-, Szigligeti- és Keszthelyiobolben (Bauer J - Sárdó A 1984) A geofizikai mérések előzetes eredményei 1 A feldolgozás első lépésében a mért szelvények térbeli helyzetét határoztuk meg, mivel a regisztrátumokon csak a mérés ideje szerepelt A geodéziai adatok és a hajó haladási sebessége ismeretében kiszámítottuk a szelvények koordinátáit Az echográífal rögzített vízmélység alapján elvégeztük a vonatkozási szinthez a korrekciókat A hidroszondával történő mérési elrendezésben az adó (szparker) és a vevő (geofonok) nem egy pontban helyezkedett el, ezért szükség volt a dinamikus korrekciók elvégzésére is A hullámok terjedési sebességét a különböző rétegekben tapasztalati úton határoztuk meg, a víz 1450 m/sec, a laza üledék 1600 m/s, a szilárd aljzat esetében 2000 m/s értékekkel számoltuk Ezt követte a szintek bejelölése, digitalizálása, majd a megrajzolt szelvények földtani értelmezése A kiszámított adatokból a számítógép szerkesztette meg méretarányban a laza üledékek vastagsági térképét, 1 m-es szintvonalakkal A zárójelentés mellékleteként szerepel a lemért, földtanilag értelmezett 39 db szelvény méretarányban Az eddig rendelkezésre álló adatokból az alábbi új eredményeket lehet kiemelni 1 A preholocén felszín erősen szabdalt, nagyon változatos Helyenként kiemelkedik, itt a holocén iszap vastagsága csak 0-1,5 m, ahol mélyedéseket alkot, ott az iszapvastagság elén a 7,5 m-t Több helyen, az északi és a déli parttól 1 2 km-re tereplépcsők figyelhetők meg a szilárd aljzatban, magasságuk 1,5-4,0 m 2 Az aljzatban több törés és toréses zóna látható, melyek közül a tó hossztengelyével párhuzamosan két rendszer minden keresztszelvenyben jól kivehető a déli part mentén, attól kb m-re és a tó közepe táján Ez utóbbi torésrendszertől délre az aljzatot alkotó felso-pannóniai üledékes képződmények 2-4 -kal dél - délkeletre dőlnek, míg a töréstől északra a rétegek vízszintes helyzetűek Ezek a törések a laza holocén iszapban nem nyomozhatok tovább 3 A holocén iszap aljzatát három különböző képződmény alkotja A tó nagy részén egynemű, eddigi fúrásaink alapján kissé homokos, agyagmárgás aleurolit és agyag van

4 Balatonboglár és Fonyod kozott es Fonyódtól nyugatra egyelőre azonosítatlan kemény kőzet (esetleg karbonátos kőzet vagy bazalttufa) található A siófoki részmedencében a felső-pannómai agyagmárgás aleurolit és a holocén iszap kozott foltokban, egyelőre ismeretlen, a korábbiaktól elterő fizikai paraméterrel jellemzett üledék található (talán homokos kavics) 4 A déli parton meglevő tektonikailag preformált meridionáhs völgyek toréses zónái a harántszelvényekben a holocen üledék alatt kimutathatók 5 A holocén iszap atlagvastagsága 5,0 m A Siófok - Balatonfured közötti vonaltol keletre 6,0 m, ettől nyugatra a Tihanyi-félszigetig 5,0 m az iszap maximális vastagsága A Tihanyi-kútban a laza üledék vastagsága 0,5 m körüli A félszigettől nyugatra a Badacsony és Fonyód közötti kepzeletbeh határig az iszap maximális vastagsága 5,0 m Az említett részmedencében, Fonyód térségében a deli part közelében (a parttól 1 1,5 km-re) uledékhiány van, íll csak egeszen csekély az iszapvastagság A Szigligeti-obolben a maximális iszapvastagság 7 m, a Keszthelyi-obolben pedig 8 m A Marcali-hát előtt, a parttól 0,7 1,5 km-re az aljzatban egy bucka figyelhető meg, ami felett az iszap vastagsága csupán 1,5 3,0 m A Zala torkolata közelében az idősebb aljzatban, egy V alakú volgybevágásban én el a Balaton iszapja a tóban észlelt maximális vastagságot, 10 m-t A radiokarbon kormeghatározások és értelmezésük 1987-ben végeztük el az 1981-ben lemélyitett Tó 1 8 sz fúrások utólagos mintavételezését pollen, Diatoma, Ostracoda, továbbá néhány fizikai paraméter (térfogatsúly, szemcseosszetetel, konzisztencia) ellenőrző vizsgálatához A Tó 5, 7 és 8 sz fúrások talpából, illetve a Tó 16 sz fúrás holocén és pannomai képződmények határából nyert tőzegmintákat pollertanahzissel (N agyné Bodor E 1987) posztglaciáhs fenyő nyír koruaknak datáltuk Ezzel párhuzamosan a mintákat radiokarbon módszerrel is megvizsgáltattuk az MTA - ATOMKI-ban (Hertelendi Ede 1987) A kapott eredményeket az 1 sz táblázat tartalmazza Az eredményekhez Hertelendi E hozzáfűzi, hogy a B P kor 1950-től visszamenően értendő és a Libby-féle felezési idővel (5568 év) számolt adat, mely tartalmazza a 13C korrekciót a mintára és a standardra (NBS oxálsav) vonatkozóan A korrigált kor B C -ben a svéd varve cronology szerint korrigált kor Ez igen jelentős korrekciót ad, közel 1000 évvel oregíti a mintát A korrigált kor tehát különbözik a B P kortól, mert 5568 év felezési idő helyett a jelenlegi tudásunk szerint pontosabb 5730 évet használja A balatoni tőzegminták radiokarbon kora The radiocarbon age of peaty samplcs from Laké Balaton I tablazat - Table 1 A fúrás szama Melysegkoz (m) (az íszapfelszintol) A minták szama Radiokarbon kor B P Korrigált kor B C To 5 2,03-2,05 DEB ,250 ± ,350 ±300 Tó 7 DEB ,080 ±160 11,050 ±300 To 8 2,18-2,22 DEB ,500 ± ,500 ±300 To 16 3,80-3,85 DEB ,490 ±200 9,500 ±300 OO 1 V O

5 2 ábra A To 24 sz fúrás földtani szelvénye Agyagos kőzethszt, 2 agyagos kozethszt nagy mennyiségű Mollusca héjjal, 3 tömött agyagos kőzethszt Fig 2 Geological log of borehole No 24 / Clayey silt, 2 clayey silt with many molluscan shells, 3 compact clayey silt

6 Nulla pontja időszámításunk nulla pontjavai egyezik meg és tartalmazza a kezdeti C l4 koncentrációt, melyet ismert korú tavi uledékretegek varve datálásaval határoztak meg A fúrások tőzegmintainak pollen együttese és a radiokarbon meghatározás értékei azonos korban keletkezett üledéket jelölnek Bár a To 5,7,8 sz fúrások nem érték el a pannómai aljzatot, a To 16 sz fúrás analógiája és a rétegek párhuzamosíthatósága nagy valószínűseggel alátámasztja korábbi pollenanalíziseink (N agyné Bodor E 1985) és földtani elemzésünk (Cserny T 1985) eredményét, miszerint a tó a holocen kezdeten alakult ki Az 1986-ban elvégzett fúrási es laboratóriumi vizsgálatok eredményei, továbbá az 1987-ben mért geofizikai szelvények jelentős mértékben gazdagították ismereteinket a to fejlődéstörténetét, a holocen üledékek térbeli elhelyezkedését, fizikai es kémiai tulajdonságait illetően A fenti eredmények a kutatás további szakaszában lehetővé teszik az re tervezett fúrások helyének meghatározasat, es a lemert geofizikai szelvények további kiértékelése során hasznos és részletes információkat nyerhetünk a tó szilárd aljzatának szerkezeti arculatáról és htológiai felépítéséről IRODALOM - REFERENCES Bauer J - - Sardi A 1984 A Balaton mederuledck terkepezese felszín alatti radar alkalmazasaval - Vízügyi Köziem 66 (3) Bendefy L V N a g yi 1969 A Balaton évszázados partvonalvaltozasai - Műszaki Könyvkiadó, Budapest Bodor E 1987 Formation of the Lake Balaton palynological aspects - Holocene environment in Hungary - Contr of the INQUA, Ottawa, Canada Cserny T 1987 A Balaton aktualgeologiai kutatasanak eredményei - Foldt Int Évi Jel 1985-rol Cserny T 1987 Results of recent investigations of the Lake Balaton deposits Holocene environment m Hungary - Contr of the INQUA, Ottawa, Canada Hertelendi E 1987 Balaton uledekes minták radiokarbon kormeghatarozasa Kutatási Jelentős Foldt Int Adattar, kézirat Lóczy L 1913 A Balaton kornyékének geológiai képződményéi es ezeknek vidékek szerinti telepedese A Balaton Tud Tan Eredm I M ate F 1987 A Balaton-meder recens üledékeinek terkepezese - Foldt Int Évi Jel 1985-rol M uszkalay L 1979 A Balaton medence jellemzői, a toviz mozgása In A Balaton kutatási eredményeinek osszefoglalasa - Vízügyi Musz Gazd Táj 112 Szesztay K (szerk)1966 A Balaton fehszapolodasaval kapcsolatos kutatások Beszámoló a kutatások koordinálására létesült intézetközi munkaközösség tevekenysegerol VITUKI adattara, kézirat Zólyomi B 1962 A Balaton iszapretegeinek kormeghatarozo pollenstatisztikai vizsgálata Összefoglaló jelentes - Term Tud Muz Növénytár, kézirat Zólyomi B 1987 Degree and rate of sedimentation in Lake Balaton Pleistocene environment in Hungary - Contr of the INQUA Hungarian National Committee to the 12th INQUA Congress, Ottawa, Canada 57-79

7 RESULTS OF THE DETAILED GEOPHYSICAL-GEOLOGICAL INVESTIGATIONS ON THE LAKE BALATON by T Cserny* - R Corrada** Hungarian Geological Institute Budapest, Népstadion ut 14 H **Geomar, Batabano, Cuba UDC (439) K ey w o rd s actual geology, geophysical surveys, K/Ar, sedimentation, Holocene, Balaton The second stage of the actualgeological research terminated in 1987 The results are determination of the thickness of Quaternary lake sediments and the relief of their Upper Pannonian basement, and radiocarbon dating of the oldest lacustrine formations The Cuban GEOMAR company, led by R Corrada measured seismoacustic and echographic sections in Lake Balaton The total measured length of 39 continuously recorded sections was 370 kms in the lake basin, covered by water more than 2 m deep Sediment thickness map and 39 geophysical - geological sections have been plotted The major geological conclusions of the final report are - The average thickness of the Quaternary mud in the lake is 5 0 m The maximum thickness of sediments is different in the individual subbasins In the Siófok basin, east of Tihany it is 6 0 m, in the Szigliget bay 7 0 m, in the Keszthely basin 8 0 m, in the Zala estuary 10 0 m Minimum thickness of mud was m in the Tihany well and outside Fonyód, km from the shore - The basement is varied there is solid bedrock between Balatonboglár and Fonyód, west of Fonyód, near the southern shore, and around Révfülöp and Zánka In other areas there are Pannonian pelites (checked by drilling) but the Siófok subbasm contains also a third, still unidentified type of sediment between the Pannonian and the Quaternary ones - The surface of basement is very rugged The sections showed several m high steps 1-2 km from the northern and southern shores - The basemenet of the lake basin shows a number of faults, covered by unconsolidated Quaternary mud One of the well observable fault zones is situated km off the southern shore and an other at mid-lake North of the latter the layers are horizontal, south of it they dip 2-4 S-SE E H ertelendi (MTA-ATOMKI, Debrecen) determined the radiocarbon age of peaty samples at the Quaternary Pannonian boundary from the boreholes No 5, 7, 8, 16 The corrected age of these oldest sediments is 9,500-11,000 years BC (Correction by the Swedish varve chronology) This is well in line with the data of pollen analysis by E N agy-bodor (1985) and geological evaluations by T Cserny (1985), i e the lake was formed at the very beginning of the Holocene