TERASZKAVICS VIZSGÁLATOK A BICSKEI-MEDENCE ÉSZAKI RÉSZÉN

Átírás

1 TERASZKAVICS VIZSGÁLATOK A BICSKEI-MEDENCE ÉSZAKI RÉSZÉN É kes C saba M. Áll. Földtani Intézet, Budapest, Stefánia út 14. H-1143 ETO: : ( ) Tárgyszavak : Ősföldrajz,éghajlat,teraszkavicsok,kavicsmorfológia,pleisztocén, Bicskei-medence A pleisztocén kéregmozgások eredményeként jelentősen megemelkedett a Dunántúli-középhegység, s emiatt jelentős lepusztulás zajlott le a Bicskei-medence északi részén. E terület kainozóos képződményekből álló részén az interglaciálisok nagy energiájú torrens záporpatakjai négyszintes teraszrendszert hoztak létre, melyek két eltérő genetikájú kavicsegyüttesből állnak: 1. az oligocénből áthalmozott paleozóos metamorfit anyagú kavicsok; eredeti származási hely a Nyugati-Kárpátok, 2. az első generációs lepusztulás termékei; a radioláriás tűzkövek a Gerecséből, a felső-triász dolomit, az eocén andezit tufa és a szarmata mészkő a Budai-hegységből származik. A szállítás iránya a csabdi-, mányi- és Ős-Szil-patakrendszemél észak déli, a budajenői rendszerben ÉK DNy-i volt. A budajenői II. és III. kavicsterasz kialakulása között a Budai-hegység jelentősen megemelkedett. A vizsgálatok során először sikerült a jura tűzkőkavicsok pontos származási helyét megállapítani, valamint számszerű adatokat kapni arra vonatkozóan, hogy a pleisztocénbeli folyóvízi szállítás milyen hatással volt méretük és alakjuk változására. Bevezetés A vizsgált terület Bicskétől ÉNy-ra, a Gerecse DK-i lábánál terül el, és a csabdi-, a mányiés a zsámbéki kainozóos korú részmedencét foglalja magába (1. ábra). A terület földtani kutatása a múlt században megkezdődött, az első pontos földtani térkép elkészítése H antken M. (1861)nevéhez fűződik,apleisztocén kavicsokat Liffa A. (1903)írta le először. A két világháború között J askó S. (1940 és 1943) végzett részletes térképezést, Kaiser M. (1967) a pleisztocén képződményeket dolgozta fel, Szentes F. (1968) pedig az 1: térkép és magyarázója elkészítésével foglalta össze az eddigi földtani vizsgálatok eredményeit. Az évben a MÁFI Középhegységi osztálya Gyermely, Mány és Zsámbék vidékéről 1: méretarányú térképfelvételt készített (B akonyi I. N émeth A. Partényi Z. P eregi Z s. 1977). Ehhez a munkához csatlakozva J ámbor Á. (1980) külön tanulmányt is írt Zsámbék környékének neogén és negyedidőszaki képződményeiről.

2 1. ábra. Helyszínrajz a mintavételi helyek feltüntetésével F ig. 1 Location map showing the area of study with sampling localities A rétegsor a paleogén, neogén és negyedidőszaki képződmények aljzatát adó és m mélységben elhelyezkedő triász dolomit, márga és mészkő sorozatokkal indul. Az oligocén közép- és aprószemcséjű kaolinos homokkő és tarka agyag vastagsága az aljzattól függően m, ennek fedője felső-kárpáti alsó-bádeni agyag, tarka agyag és dácittufa. A tengeri kifejlődésű bádeni sorozatra a fáciesgazdag agyagmárga és homok, illetve a felszínen uralkodó ooidos mészkővel települnek a szarmata rétegek. A néhol több száz méteres, gyakorlatilag csak alsó-pannóniai korú képződmények zöme pelites kifejlődésű; molluszkás agyagmárga, melanopszisos homok. A pleisztocén összletet lösz és a lösz bázisán négy szintben elhelyezkedő teraszkavicsok alkotják. Négy kavics terasz kora településük alapján az alsó-würmtől a mindéiig terjed. Kavicsösszetétel és eredet szerint a teraszoknak két alapvetően különböző kifejlődése különíthető el: 1. A Zsámbéktól Ny-ra található kavicsok átlagos nagysága 4 5 cm, kerekítettségük jó, összetételükben uralkodóak a metamorfitok, mellettük jura tűzkő, oligocén homokkő és kovásodott fatörzskavicsok találhatók. 2. A Budajenő és Tök környéki kavicsok átlagosan 2 3 cm átmérőjűek, gyengén vagy közepesen kerekítettek, anyaguk uralkodóan triász dolomit, alárendelten kvarc és metamorfitok. Kavicsvizsgálatok A kutatás célja a terület pleisztocén fejlődéstörténetének, ősföldrajzának, valamint a lepusztulási terület kőzettani és földtani felépítésének, a szállítás módjának, körülményeinek és távolságának pontos megismerése volt.

3 %) d a ra b (%) k v a rc it m e ta m o rfito k m e ta h o m o k k ő r io lit T ] tű z k ő m é s zkő d o lo m it j e g yé b k ő z e te k 2. á b ra. A mányi (A), Ős-Szil (B) és csabdi (C) őspatakrendszer kavicsainak összetétele Fig. 2 The composition of pebbles of the Mány (A), Ős-Szil (B) and Csabdi (C) antecedent creek patterns A két alapvetően különböző kifejlődésű kavicsösszletet feltáró területen a morfológia alapján négy patakrendszert különíthető el: csabdi-, mányi-, budajenői őspatak, illetve Ős- Szil-patakrendszert (1. ábra). A mintagyűjtést patakrendszerenként a folyás irányába haladva végeztem, mintánként db kavicsot gyűjtve úgy, hogy az egy-egy kavicsszem kiemelésekor a környezetében lévő összes kavicsot a vizsgálandók közé raktam. Megmértem a kavicstengelyek hosszát, megállapítottam a kavicsok anyagi minőségét, valamint kerekítettségét R ussel R. D. és Wadell H. (1932) módszere alapján. Az anyagvizsgálatok után megállapítható volt, hogy a kavicsok anyaga a paleo-mezozóos alaphegységből, továbbá oligocén, ill. pleisztocén képződményekből származik: 0 -paleozoikum: metamorf kvarcit, kvarcfillit, lidit, gneisz, epimetamorf homokkövek. Új-paleozóikum: aprószemcséjű földpátos kvarchomokkő, riolit (kvarcporfír). Mezozoikum: karni nóri dolomit, dogger és maim tűzkövek. Paleogén: eocén vulkánitok, hárshegyi homokkő, limonit kérgek. Neogén: évgyűrűs, kovás fatörzsdarabok, ooidos mészkő. Pleisztocén: édesvízi mészkő. A földrajzi elhelyezkedés, kőzettani összetétel és morfometriai bélyegek alapján a mányiés csabdi őspatakrendszer, valamint az Ős-Szil-patakrendszer által szállított hordalék megegyező genetikájű: a kavicsok egy része az oligocénben lerakodott kavicsrétegek áthalmozásából származik, másik részük pedig új lepusztulási anyag. Uralkodó szerepűek a másodlagosan lerakott metamorfit kavicsok (2. ábra). Leggyakoribb kőzettípus a metamorf kvarcit, melynek túlnyomó része fehér vagy szürke, kis részük rózsaszín vagy barnássárga, üvegfényű, néhány esetben második generációs kvarcit-

4 3. ábra. Metamorf kvarcit kavicsok az SZ. 2. mintából Fig. 3 Metamorphic quartzite pebbles from sample SZ 2 erekkel átjárt szemek is észlelhetők. Előfordulnak vékony, fakószürke kriptokristályos kalcittal kérgezett kavicsok is (3. ábra). Az egyes szemeken látható vörös elszíneződés (hematitos illetve limonitos átitatódás) és karbonát bekérgezés periglaciális jelenség, ami egyértelműen a kavicsok pleisztocén korát jelzi. Ahogy a 3. ábra is szemlélteti, a kvarcitok darabszázalékos gyakorisága a szállítás irányába monoton nő. A növekedés ütemét konstansnak tekintve kiszámítható, hogy hol várható 100%-osan kvarcit összetételű kavics. Az eredmény a mányi őspatakrendszernél 7,6 km, az Ős-Szil-patakrendszemél 6 km, az M4, illetve az Sz4 mintavételi helytől Dk-re. A kvarcit frakciónkénti eloszlása (4. ábra) a mányi és Ős-Szil-i szint esetében eltér az általános törvényszerűségtől, miszerint folyóvízi lerakódás esetén a durvább frakciók felé haladva az anyag egyre polimiktebbé válik. Az anomália azzal magyarázható, hogy a kavicsok uralkodóan nem kvarcból álló metamorfitból származnak, és a metamorfit mállási törmelékének már eredetileg ilyen volt a megoszlása. Az anyag és frakció szerinti kerekítettség értékeléséhez csak kvarcitból, homokkőből és metamorfitokból állt rendelkezésre elegendő minta (5., 6. ábra), ezek a diagramok a koptatottság szemcsemérettel párhuzamos növekedését mutatják. A kvarcit kavicsok alakja uralkodóan izometrikus, táblás-izometrikus (7. ábra). A metamorfitok közül leggyakoribb a fekete, sötétszürke lidit. Mennyisége a szállítás irányába csökken, átlagos kerekítettsége nő. A kvarcfillit, grafitos fillit és gneisz mennyisége elenyésző. A metamorfitok alakja táblás, táblás-izometrikus (7. ábra), ami eredeti palás és litoklázisokkal sűrűn átjárt tulajdonságukból következik.

5 d a ra b (% ) m m

6 átlagos kerekftettség A átlagos kerekftettség C kvarcit i metamorfitok metahomokkö riolit tűzkő - f f i - homokkő» mészkő dolomit S egyéb kőzetek 5. á b ra. A mányi (A), Ős-Szil (B) és csabdi (C) őspatakrendszer frakció és anyag szerinti kerekítettsége Fig. 5 Graph representing roundness vs. size of pebbles in the Mány (A), Ős-Szil (B).and Csabd (C) antecedent creek patterns

7 r e l a t i v g y a k o r is á g (%) á t la g o s k e r e k ít e t t e é g antecedent creek patterns

8

9 A sárgásbarna, barna durvaszemcséjű metamorf homokkő eloszlásában (3. ábra) nem fedezhető fel szabályszerűség, kerekítettsége azonban a szállítás során monoton növekvő (5. ábra). Az áthalmozott csoport kavicsai mind ópaleozóos vagy idősebb metamorfizált sorozatból származnak. Eredeti oligocénbeli lepusztulási területük a Nyugati-Kárpátok középső része lehetett (A ndrusov 1964). A fillitek és a liditek egyértelműen az itteni ópaleozóos sorozatokból, a metamorf homokkő és riolit (kvarcporfir) az ottani permi összletből pusztulhatott le. A metamorfitokétól eltérő genetikájű együttesbe tartoznak a jura tűzkövek, az oligocén homokkövek és limonit konkréciók. A tűzkő kavicsok átlagos szemcsemérete viszonylag kicsi (4. ábra). Ennek a mállás és szállítás során jelentkező aprózódás az oka. A 3. ábrán jól látható, hogy a tűzkő mennyisége a szállítási távolsággal közel lineárisan csökken. A csökkenés mértékét állandónak feltételezve az M l lelőhelytől 16 km-re, É-ra, ill. ÉNy-ra határozható meg a tűzkő származási helye, ami jól megegyezik a Gerecse ma felszínen lévő jura tűzkő kibúvásaival. Ez egyértelmű bizonyíték a tűzkő gerecsei eredete mellett. Az 5. és 6. ábrán feltüntetett kerekítettség értékének a folyóvízi lerakódásra jellemző a szemcsemérettel párhuzamos szabályos, monoton növekedést mutatnak, a legdurvább frakció kivételével, aminek kerekítettsége kisebb, mint az azt megelőző frakcióé. A metamorfitok nagy mennyisége (79 94%) a kavicsok érettségét, a méret-adatok kis szórása a jó osztályozottságot bizonyítják. A Budajenő és Zsámbék közeléből származó (3. ábra) kavicsokra is a polimikt, kettős genetikája összetétel és a jó osztályozottság a jellemző. Jelentős eltérés mutatkozik azonban a kavicsok anyagában az eddig ismertetett, Zsámbéktól N yra lévő mányi és Ős-Szil-patakokéból származó mintákhoz képest. Uralkodóak a medenceterület földtani felépítésétől idegen, egzotikus felső-triász dolomit kavicsok (8., 9. ábra). F ig. 8 Dolomite pebbles from the Budajeno antecedent creek pattern

10 (% ) d a ra b (%) A B m észkő lilhhh d o lo m it I' I egyéb kő z e te k 9. á b ra. A budajenői őspatakrendszer kavicsainak lelőhelyenkénti (A) és frakciónkénti (B) összetétele Fig. 9 Pebble distribution plotted against location (A) and fractional distribution (B) in the Budajenő antecedent creek pattern A dolomit uralkodóan sárgás-szürkésfehér vagy világosszürke. Leggyakoribb a tömött, cukorszövetű változat. Sok a hasadozott, törött kavics. Felületükön, ill. litoklázisaikban gyakori a mangándendrit, továbbá a vékony kriptokristályos kalcit kiválás. A kavicsszemcsék leggyakoribb átmérője mm közötti, és 2-es a kerekítettségük (10. ábra). A kis kopásállóság, aprózódásra való hajlam és a rövid szállítás miatt nem alakult ki uralkodó habitus (10., 11. ábra), ugyanakkor ezek a tulajdonságok azt is bizonyítják, hogy a dolomit első lepusztulásból származtatható. Mivel a budajenői patak alsó-pannóniai agyagmárga területen folyik keresztül és a lehordási iránnyal szemben, É felé nincs felső-triász dolomit a felszínen, lepusztulási területként csak a Budai-hegység jöhet számításba. A pleisztocénbeli lepusztulás a többi patakrendszer ÉNy DK-i irányától eltérően tehát ÉK DNy irányú volt a budajenői őspatakrendszer esetében. Ezt a feltételezést támasztja alá az oligocén hárshegyi homokkő eocén andezittufa és szarmata mészkőkavicsainak jelenléte ezekben a mintákban. A budajenői kavicsok másik csoportját a kisméretű és nagy kerekítettségű metamorfitok alkotják. A kvarcit, lidit, kvarcfillit és perm: homokkő aránya és táblás izometrikus habitusuk (10. ábra) is megegyezik az előző három patakrendszernél tapasztaltakkal, így ezeket is az oligocén kavicsok áthalmozásából eredeztethetjük. A kisméretű, mennyiségben is alárendelt és rosszul kerekített tűzkő kavicsok valószínűleg az eocén bázisáról halmozódtak át.

11 átlagos kerekítettség A mm kvarcit I metamorfitok metahomokkö - X - tűzkő 0 mészkő dolomit 3 egyéb kőzetek [mm] r e l a t í v g y a k o r is á g (%) o á t l a g o s k e r e k í t e t t 6 é g öööööóoooooooooooo % 1.9 öböboóóoööoöoóóoöo % 2.1 óöboööoöoóoöbööóóoóo ' * 2.1 oböobbóbbboooooooooo %8801 <'--s Sl 2.0 ooooooooooooooooooo % ^ I 2.0 ooooooooooooooooooo 10. á b ra. A budajenői őspatakrendszer kavicsainak frakció- és anyag szerinti kerekítettsége (a), frakciónkénti szemcsegyakorisága és átlagos kerekítettsége (b) Fig. 1 0 The fractional distribution and roundness (a), and the fractional distribution and mean roundness (b) of pebbles in the Budajeno antecedent creek pattern

12 11. á b ra. A budajenői őspatakrendszer kavicsainak habitusa Zingg-diagramon F ig. 11 Pebble shape plotted in Zingg graphs of the Budajenő antecedent creek pattern Fejlődéstörténet, ősföldrajzi következtetések A pleisztocén eleji kéregmozgások nyomán a Dunántúli-középhegység átlagosan m-t emelkedett. A megemelkedés következtében a Bicskei-medence a szomszédos területek hegylábfelszíne lett, a puha pannóniai, miocén és oligocén üledékek, de gyakran még a mezozóos karbonátos kőzetek is jelentős lepusztulást szenvedtek. A területen patak- és völgyrendszerek alakultak ki, amelyek a déli területek süllyedése, az északiak emelkedése következtében egyre mélyebbre vágódtak, és így jellegzetes négyszintes teraszrendszert hoztak létre. A terület morfológiája, a felső-pleisztocén óta nem sokat változott a mai napig. A kiemelkedés következtében fellépő erőteljes lepusztulás miatt a Budai-hegység oligocén homokkövének törmeléke hozzákeveredett a medence kavicsaihoz. A patakok egy része hátravágódott a mezozóos képződmények területéig, azon a Gerecse központi részéig, más részük pedig oligocén maradvány-kavicsokat halmozott át a pleisztocén teraszokba. A kavicsteraszok a középső- és felső-pleisztocénben alakultak ki. A csabdi, mányi és Ős- Szil-patakrendszer azonos területről szállította hordalékát és azonos teraszrendszert alkot. A felszíni morfológia alapján a csabdi terasz az első, a mányi és az Ős-Szil teraszok a második szintbe sorolhatók. A budajenői patakrendszer eltérő földtani felépítésű területről hozta törmelékét. Lepusztulási területként a kavicsok összetétele és a földrajzi elhelyezkedés alapján a Budai-hegységet jelölhetjük meg. Az uralkodóan gyengén kerekített és közepesen osztályozott karni nóri kori dolomitból álló kavics keveredett az oligocénhez lerakodott metamorfitokkal és az alárendelt mennyiségű eocén vulkánitokkal, a hárshegyi homokkővel és szarmata ooidos mészkővel. A budajenői őspatakrendszerben két terasz szintet lehet elkülöníteni. Annak ellenére, hogy a Bj 1. mintavételi hely a lehordási területhez legközelebb fekszik (1. ábra), mégis a fiatalabb II. szintbe tartozó teraszhoz sorolható, míg a folyásirányban ettől lefelé található Bj2. és

13 Bj3. mintavételi hely teraszai az idősebb III. szintbe sorolhatók. Ezt a megállapítást a kerekítettségi és méretadatok, valamint a dolomit kavicsok mintánkénti mennyiségének összehasonlítása támasztja alá. A két terasz-szint kialakulása között a Budai-hegység jelentősen megemelkedett, és az így megnövekedett reliefenergia következtében a III. terasz kavicsai durvábbak és kerekítettebbek. A késő pliocén kora pleisztocén kéregmozgások következtében meggyorsult a lepusztulás. Ehhez hozzájárult a középső- és felső-pleisztocén éghajlatra jellemző rövid idő alatt lehulló felhőszakadás-szerű esőzések nyomán kialakult vadpatakok tevékenysége. A hirtelen lezúduló csapadék nyomán kialakuló torrens patakok nagy mennyiségű törmeléket öblítettek le és gyakran kg-os tömegű kavicsokat is képesek voltak szállítani. A lehordás iránya a budajenői rendszerben ÉK DNy, a másik őspatakrendszerben közelítőleg É D irányú volt. A teraszkavicsok pleisztocén korát a kavicsok vörös színe, a kavicsokon gyakran előforduló vékony periglaciális kalcit bekérgezés, a pleisztocén édesvízi mészkő és a szélfútta éles kavicsok jelenléte bizonyítja. A teraszok pontosabb szintezése a würm kori lösznek a kavicsra települése alapján végezhető el. Terepi megfigyelések alapján a II. terasz riss würm, az annál magasabb szinten található teraszok mindéi korúak lehetnek. Köszönetéin illeti mindazokat, akik munkám során segítségemre voltak; elsősorban J ámbor Á r o ni, K o rpá s LÁszLÓt, L e l k e s n é F elv á r i G yöngyu, Ó. K ovács L a jo s í és J akab K a talin!, valamennyien a Magyar Állami Földtani Intézet dolgozói. IRODALOM - REFERENCES A n d r u so v D. 1964: Geologie der tschechoslowakischen Karpaten. 1. Berlin. B akonyi 1. N é m eth A. Pa r t é n y i Z. P e r eg i Zs. 1977: Zsámbék és Mány földtani térképe. 1: Földt. Int. térképtára, kézirat. B á l d i T. 1983: Magyarországi oligocén és alsómiocén formációk. Akadémiai Kiadó, Budapest. G atacosinos P. A :Tables fór determinationofsphericity and shapeof rock particles. J. Séd. Petr. 35.: D o b k in s J. E. F o lk R. L. 1970: Shape development on Tahitinui. J. Séd. Petr. 40.: É kes C s. 1989: A Bicskei-medence északi részének pleisztocén fejlődéstörténete a teraszkavicsok vizsgálata alapján. Egyetemi szakdolgozat, ELTE TTK Regionális Földtani Tanszék, kézirat. H a n t k en M. 1861: Geológiai tanulmányok Buda és Tata között. Mát. és Term. tud. Közi. 1. J ám bor Á. 1965: Üledékes összletek kavicsvizsgálatainak földtani kiértékelése. Mérnöki Továbbképző Int. ea. 4420: : A Budapest környéki neogén képződmények ősföldrajzi vizsgálata. Földt. Int. Évi Jel ről.: : A zsámbéki 1: térképlap oligocén, neogén és kvarter képződményeinek földtani jellemzése. Földt. Int. Adattár Tér. 9475, kézirat. J ám bor Á. K o rpá s L. 1969: A Dunántúli-középhegység kavicsképződményeinek rétegtani helyzete. Földt. Int. Évi Jel ről: J a sk ó S. 1940: Adatok a Bicskei-öböl földtani ismeretéhez. Földt. Int. Évi Jel ről: : A Bicskei-öböl fejlődéstörténete, hegységszerkezete és fúrásai. Beszámoló a Földt. Int. Vitaüléseiről V. évf. (6): : Adalékok a Gerecse- és Pilishegység közötti terület földtanához. Földt. Int. Évk. 46. (3): K a is e r M. 1967: A zsámbéki medence 1: es méretarányú geomorfológiai térképének magyarázója. - Földr. Közi. 16. (3): L iffa A. 1903: Jelentés az évi agrogeológiai fölvételről. Földt. Int. Évi Jel ről: M c M a n u s J. A l r a so u l A. H. A. 1987: A numerical technique fór analysing pebble-form variations, applied in Loch Eam, Scotland. Sedimentology 34.:

14 R akovits Z. 1969: A Hemád meder kavics- és szállítás-viszonyainak elemzése. Hidr. Közi. 6.: S z á d ec zk y- K a rd o ss E. 1935: Adatok a görgetettségi határ kérdéséhez. Föidt. Közi. 65.: S z e n t e s F. V í g h G. B. Varrók K. D ér J. S z ű c s L. 1968: Magyarázó Magyarország es földtani térképsorozatához. L-34-I. Tatabánya. Földt. Int. Kiadv.: 158. Budapest. W a d e ll H. 1932: Volume, shape and roundness of rock particles. J. Geol. 40.: Z in g g T. 1935: Beitrag zűr Schotteranalyse. Schweiz. Min. Petr. Mitt. 15.: THE PLEISTOCENE DEVELOPMENT OF THE BICSKE BASIN THROUGH TERRACE GRAVEL INVESTIGATIONS by Cs. É kes Hungarian Geological Institute Budapest, Stefánia út 14. H-1143 UDC: : ( ) Key-words : paleogeography, climatology, terrace gravel, gravel morphology, Pleistocene, Bicske basin, Hungary The Transdanubian Mountains were considerably uplifted by Pleistocene tectonic movements, which led to a significant erosion generated in the Bicske Basin. A four-level terrace system was formed by high energy torrent creeks during the interglacials. The terrace gravels have been divided into two distinct groups according to their origin. Group 1 consists of Paleozoic metamorphite pebbles, which are derived from Oligocene deposits, and their provenance must have been in the West Carpathian Mountains. The eroded material of group 2 consists of radiolarian chert from the Gerecse Mts, Upper Triassic dolomite, Eocene andesite tuff and Sarmatian limestone from the Buda Mts. The direction of transport was north-southward regarding the Many and Os-Szil antecedent creek patterns and NE SW for the Budajeno pattern. Between the development of Terrace II and Terrace III there was a significant uplift of the Buda Mts. Due to the investigations it was first possible to calculate the exact place of origin of the Jurassic chert pebbles as well as to obtain numerical data on the effect of Pleistocene fluvial transportation on their size, shape and development.