GEOFIZIKAI MÉRÉSEK A BÜKK HEGYSÉG ÉS SZERKEZETI KÖRNYEZETÉNEK KUTATÁSÁRA GEOPHYSICAL EXPLORATION IN THE BÜKK MOUNTAINS AND THEIR FOREGROUND

Átírás

1 Műszaki Földtudományi Közlemények, 83. kötet, 1. szám (2012), pp GEOFIZIKAI MÉRÉSEK A BÜKK HEGYSÉG ÉS SZERKEZETI KÖRNYEZETÉNEK KUTATÁSÁRA GEOPHYSICAL EXPLORATION IN THE BÜKK MOUNTAINS AND THEIR FOREGROUND PETHŐ GÁBOR 1, VASS PÉTER 2 Kivonat: A Bükk hegység és szerkezeti környezetének megismeréséhez jelentős mértékben hozzájárultak az elmúlt 80 évben végrehajtott felszíni geofizikai mérések. Ezeknek a méréseknek és az értelmezésükből származó eredményeknek a vázlatos bemutatására törekedtek a cikk szerzői. Egy geológiai-hidrogeológiai bevezetőt követően elsőként a Bükkhöz kapcsolódó legkorábbi méréseket, majd a kőbányászati célú kutatásokat foglaltuk össze. Ezt követően ismertetjük a bükki hasadóanyag kutatásokat, majd az 1970-es években induló, földtani szerkezet kutatási célú geofizikai mérések Bükk hegységet érintő szeletét mutatjuk be. Mivel a Bükk hegységnek a körülötte lévő települések ivóvízellátásában meghatározó szerepe van, ezért kiemelkedő fontosságú a karsztvízének kutatása és vízbázisának védelme. A geofizika hidrogeológiai vonatkozásait több példán keresztül igyekeztünk érzékeltetni. Kulcsszavak: geofizikai módszerek, földtani kutatás, hasadóanyag kutatás, karsztvízkutatás, vízbázis védelem. Abstract: Geophysical measurements carried out in the last eighty years significantly increased our geological knowledge about the Bükk Mountains and their foreground. We intend to present the summary of these measurements and their interpretation results. After a short general geological and hidrogeological introduction at first the earliest geophysical measurements and geophysical measurements supporting quarry operations are viewed. Then geophysical measurements aiming at radioactive mineral exploration are summarized. A special paragraph describes the results of the geophysical surveys started in the seventies with the aim of geological exploration for the foreground of the Bükk Mountains. As the water supply for three hundred thousand people is based on the karst aquifers of these mountains, emphasis is put on geophysical measurements aiming at karst water exploration 1 PETHŐ GÁBOR Miskolci Egyetem, Geofizikai Intézeti Tanszék 3515 Miskolc-Egyetemváros gfpg@uni-miskolc.hu 2 VASS PÉTER Miskolci Egyetem, Geofizikai Intézeti Tanszék 3515 Miskolc-Egyetemváros gfvassp@uni-miskolc.hu

2 176 Pethő Gábor Vass Péter and the protection of karst aquifers as well. The role of geophysics in hydrogeology of Bükk Mountains is provided by some examples. Keywords: geophysical methods, geological exploration, radiometric survey, water exploration, protection of karst aquifers. 1. Bevezetés A Bükk hegység és peremterületeihez kapcsolódó felszíni geofizikai kutatásokat és az eredményeik alapján levonható nyersanyag-kutatási, földtani, hidrogeológiai következtetéseket kívánjuk összefoglalni ebben a tanulmányban. Az elvégzett geofizikai mérések változatosságát részben a megoldandó feladatok (melyek az áttekintett mintegy 80 év során a gazdasági és társadalmi igények szerint változtak) sokszínűsége, másrészt a geofizikai módszereinek és műszerezettsége színvonalának óriási fejlődése is indokolja. Részben a tanulmány korlátozott terjedelme miatt nem lehet teljes ez az áttekintés, másrészt azért sem, mert a jelentés formájában elkészített anyagok jelentős része nehezen hozzáférhető. A tanulmányban a geológiai jellemzést követően a Bükk déli peremterületeihez kapcsolódó szénhidrogén-kutatási céllal végzett legkorábbi méréseket mutatjuk be, melyeknek geotermikus vonatkozásai is vannak. A kőbányászattal kapcsolatos geofizikai kutatások ismertetése után külön részben tárgyaljuk a bükki sugárzóanyag kutatásokat. Ezt követően főként a Magyar Állami Eötvös Loránd Geofizikai Intézet éves jelentéseire alapozva vázlatosan ismertetjük az 1970-es években elkezdődött, jelentős részben a Darnó-programhoz kötődő, geofizikai kutató tevékenység bükki vonatkozásait. A hegység mintegy háromszázezer embernek ad kiváló minőségű és olcsó, valamint közfürdőket is ellátó hideg vagy meleg karsztvizeket. Ezért is tartjuk fontosnak a geofizika szerepének példákon történő bemutatását a bükki karsztvízkutatás és a vízbázis védelem vonatkozásában. A téma feldolgozása során több kollégától kaptunk segítséget, melyet ezúton is megköszönünk. Külön köszönettel tartozunk Szlabóczky Pál okleveles bányageológus mérnöknek tanácsaiért, kiegészítéseiért és alapos lektori munkájáért. Köszönet illeti Varga Anettet és Zsadányi Évát is a Magyar Állami Földtani, Geofizikai és Bányászati Adattár munkatársait a témához tartozó irodalmak összegyűjtésében nyújtott segítségéért. 2. Geológiai jellemzés a Bükk hegységről A geofizikai kutató tevékenységet rendszerint a gazdasági és/vagy tudományos szempontból értékesnek minősített terület földtani felmérése előzi meg. Ennek eredményei alapján alakíthatók ki azok az elképzelések, melyek ellenőrzése és pontosítása érdekében a különböző léptékű felszíni geofizikai mérésekre és a fúrásokra vonatkozó tervek kidolgozhatók. A mérési anyag feldolgozása és kiértékelése által gazdagodik a földtani ismeretanyag, valamint további célzott kutatások tervezhetők. Ahhoz, hogy a Bükkel kapcsolatos geofizikai méréseket helyesen tervezzük, továbbá azok eredményeit helyesen értelmezhessük, megfelelő szintű ismeretekkel kell rendelkeznünk a hegység kialakulásával és földtani felépítésével kapcsolatban. Ennek tudatában tekintsük át vázlatosan a hegységre vonatkozó,

3 Geofizikai mérések a Bükk hegység és szerkezeti környezetének kutatására 177 legfontosabbnak ítélt geológiai ismereteket, melyek közül néhánnyal kapcsolatban a szakemberek véleménye bizonyára megoszlik, és tisztázásuk a jövő feladatai közé tartozik. A Bükk hegység kőzeteinek és földtani szerkezetének kialakulása a Kárpát-medence fejlődéstörténetének részét képezi. A medence Magyarországra eső részének aljzatát a nagyjából délnyugat-északkeleti irányú közép-magyarországi törésöv két teljesen eltérő lemeztektonikai alegységre osztja. A törésövtől északra eső terület melyen a Bükk hegység is található harmadidőszak előtti képződményei a mezozoikumi Thetys óceán afrikai szegélye felé mutatnak kapcsolatokat. Erre vonatkozóan a felső perm alsó triász kőzeteken végzett paleomágneses mérések eredményei [1,2] is szolgáltattak bizonyítékot. Az afrikai lemezről levált darab, az alpi hegységképződés során végbement kéregmozgások hatására, a paleogénben került a törési övtől délre eső mai szomszédja mellé. Utóbbi a Thetys óceán európai szegélyének részét képezte eredetileg, majd onnan leszakadt, és az óceán fokozatos bezáródása során mozgott a jelenlegi helyzete felé. A neogénben függőleges irányú süllyedések, emelkedések eredményeképpen alakultak ki a középhegységeinkkel tagolt részmedencék és árkok, melyeket viszonylag nyugodt településű kainozoos üledékek fedtek, és helyenként máig is fednek változó vastagságban. A Bükk hegység kéregszerkezeti szempontból a már említett törésövtől északra eső magyar középhegységi egység egyik alegységének, a Borsodi alegységnek a részét képezi [3]. A Borsodi alegységet, melyhez a Bükkön kívül az Upponyi- és a Szendrői-hegységek is tartoznak, nyugat felől a Darnó-öv, észak felől pedig a Rozsnyói törésöv határolja. A Borsodi alegység gyűrtpikkelyes és takarós szerkezetű. Általánosan jellemző erre az alegységre, hogy az újpaleozoikumi üledékes képződmények mélytengeriből folyamatosan mennek át sekélytengeribe, és jelentős megszakítás nélkül fejlődik ki a triász. A középső-triász tengeri medenceüledékei közé a Bükkben vastag tengeralatti vulkáni összletek iktatódnak (porfírit, kvarcporfír, diabáz és diabáz tufa), ami a Thetys óceán kinyílásához kapcsolódik. A jura időszaki üledékek és a hosszú időn át krétába sorolt bázikus vulkanitok már mélytengeri környezetre, az óceánképződés előrehaladt állapotára utalnak. Kréta időszaki kőzet a Bükkben csak Nekézseny közelében található konglomerátum formájában. Az óceáni medence kréta közepétől meginduló bezáródásával egyidejűleg kezdetét veszi az alpi hegységképződés. Ennek hatására a mélyen betemetődött kőzetegyüttes meggyűrődött, amit pikkelyeződés, feltolódások és takaróképződés követett. A hegységképző erőknek köszönhetően a felső-kréta végére kiemelkedett a terület, és a kialakult szárazföldi térszín erős lepusztulásnak indult, ami a Dunántúli középhegységhez hasonlóan a Bükkben is karsztosodással párosult. A késő-eocénban újra tenger öntötte el jelentős részét, és csak a harmadidőszak végére válik ismét szárazfölddé teljes egészében. A hegység középső részét valószínűleg csak rövidebb időszakra öntötte el a tenger, és inkább a lepusztulás, mint az üledék-felhalmozódás színtere volt [4]. A harmadidőszak végétől a kiemelkedést eredményező belső és a lepusztulást végző külső erők együttesen alakították ki a hegység jelenlegi arculatát [5]. A Bükk mezozoos üledékes kőzeteinek jelentős része karsztosodásra hajlamos. A hegység karszt formakincsére vonatkozóan az alábbi, fontosabb jellemzők sorolhatók fel. A vetők és törések hálózatának sűrűsége nem túl nagy, ami széles fennsík és mészkőhátságok létrejöttének kedvezett. Ennek következménye, hogy a felszíni karsztformák mellett a felszín alattiak is nagy gazdagságban és változatosságban vannak jelen a hegységben. Utóbbi-

4 178 Pethő Gábor Vass Péter ak kialakulása javarészt a vetők és törések mentén felszálló hévizeknek és a leszálló hidegvizeknek köszönhető. A kréta-paleocén időszakhoz kapcsolódó trópusi őskarsztformák a fedetlen területeken szinte teljesen megsemmisültek vagy felismerhetetlenné váltak [4]. Hidrogeológiai értelemben is eltérő tulajdonságú kőzettestek építik fel a Bükk hegységet. A hidrodinamikai viszonyokat az eltérő vízvezető képességű kőzettestek mellett a hegység szerkezetére jellemző nagyobb gyűrődések és az ezekhez köthető szerkezeti elemek (pl. törésvonalak, préselési és réteglap menti elválások, kőzethasadékok, feltolódások stb.) határozzák meg. A hegység [5] szerint három, jól elkülöníthető egységből áll, melyek további kisebb részegységekre tagolhatók. Az egységek tektonikus felületek mentén érintkeznek, azonban ezek jellege nem minden esetben tisztázott. A hidrogeológiai viszonyokat azért is kell külön vizsgálni, mert a geológiai határfelületek nem feltétlenül jelentenek hidrogeológiai értelemben is határfelületet. A Bükk Északi hidrogeológiai egységét lényegében az Észak-bükki antiklinális északi részének (karbon-perm-triász-jura) üledéksorozata építi fel. A Középső-egység az Észak-bükki antiklinális déli, átbuktatott szárnya, melyet főleg meredek dőlésű (karbon felső-triász) rétegek alkotnak. A Déli-egység megegyezik a földtani értelemben lehatárolt Déli-Bükkel, mely középső triász- felső jura képződményekből épül fel. A csapadék felszíni beszivárgását vagy adott esetben hirtelen elnyelődését a morfológiai viszonyok, az impermeábilis és a permeábilis kőzetek elhelyezkedése, a karszt fedettsége, továbbá a fedetlen karszt repedezettségének mértéke és a víznyelők jelenléte határozza meg. A felszín alatti víz a nyomásviszonyok hatására a tektonikától, az egymással kontaktusban lévő kőzetek érintkezésének jellegétől és a kőzetekben lévő hasadékok irányítottságától függően áramlik. Ennek megfelelően az egyes egységeken belül uralkodó áramlási irányok jelölhetők ki. 3. Az első geofizikai mérések a Bükkben és annak peremén Az alkalmazott geofizika kezdetét mi magyarok 1916-ra datáljuk, amikor az ismert Egbell környéki szénhidrogén-tároló szerkezet létezését Eötvös-ingás méréssel is kimutatták (érdemes megjegyezni, hogy az Egyesült Államokban a gyakorlati geofizika megszületésének dátumát az amerikaiak későbbre, 1924-re teszik, amikor az Amerada olajtársaság Eötvös-inga mérések segítségével felfedezi a texas-i Nash Dome szerkezetet). Az Eötvösinga, a nehézségi gyorsulás horizontális gradiensének (vízszintes irányú megváltozásainak) mérésével, az eltemetett alaphegység nagyobb morfológiai változásainak kimutatására alkalmasnak bizonyult, hisz ezek a változások környezetükhöz képest tömegtöbblet vagy tömeghiány kialakulását eredményezik. A gravitációs módszert a Bükk peremén is alkalmazták a lezökkent és/vagy kiemelkedő alaphegységi blokkok kimutatására. A területhez kapcsolódó első gravitációs méréseket a kőolaj csapdázódását lehetővé tevő felszín alatti szerkezetek kutatásának céljával végezték. Az 1930-as évek második felében az Eötvös-ingás és a földi mágneses tér méréseket [6] szeizmikus mérések követték [7], melyeket a Magyar Királyi báró Eötvös Loránd Geofizikai Intézet munkatársai végezték el. A bükkszéki boltozatra mélyített fúrásban a kitermelt olaj mennyisége ugyan nem volt jelentős, de ekkor fedezték fel a C-os hévizet, melyet kihasználva 1939-ben kisebb fürdőt létesítettek. A Mezőkövesd melletti Zsóry meleg vizét szintén 1939-ben találták meg, a felszíni geofizikai mérések alapján lemélyített fúrás

5 Geofizikai mérések a Bükk hegység és szerkezeti környezetének kutatására méteres mélységében, amikor olaj után kutattak a területen. Megjegyezzük, hogy a jövőben a geotermikus projektek bővülése miatt a termálvizet tároló szerkezetek intenzívebb geofizikai kutatása várható. Az első tellurikus méréseket (a módszer a felszínen jelenlévő természetes elektromágneses térben, a felszín alatti elektromos vezetőképesség inhomogenitások hatására jelentkező elektromos térváltozások vizsgálatán alapul) a Bükk peremterületein a Nehézipari Műszaki Egyetem (NME) Geofizikai Tanszéke végezte 1959-ben és 1960-ban. Az Eger- Mezőkeresztes térségében végrehajtott tellurikus mérések alapján a kainozoos üledékekkel fedett alaphegység domborzatát lehetett követni. Ezen kívül új információkat sikerült szerezni a mezőkövesdi rögszerű kiemelkedésről, a Mezőkövesd-Mezőkeresztes közötti üledék kivastagodásáról és a Vatta Maklári árokról [8]. A gravitációs térképen jelentkező további anomáliák közül tellurikus megerősítést kapott a Szomolya-Bogácsi, az egerlövői, a nemesbükki és a geleji anomália. A Demjén Bogács közötti boltozatsor tellurikus anomáliái különösen változatosak, ami tektonikailag indokolható [9]. Az első, a Bükk hegységre is kiterjedő magnetotellurikus (a módszer rövidítése MT, és a tellurikus eljárásnál szokásos elektromos térkomponensek mellett a mágneses térkomponensek viselkedését is vizsgálják, a két térkomponens hányadosából impedancia adható meg, amiből látszólagos fajlagos ellenállás számítható) mérési vonal, a Bükk-fennsík Hosszúbérc melletti állomása és Biharnagybajom között húzódott [10]. A fennsíki mészkő felett mérve a kisebb frekvenciákon 1000 ohmm-nél is nagyobb fajlagos ellenállás adódott, mely a gyűrt variszkuszi egység és a felette lévő triász egység magas fajlagos ellenállás értékeire vezethető vissza. Az impedancia ellipszis (mely az impedancia irányfüggését tükrözi) nagy területarányú, és az ellipszis tengelyei a csapás-, valamint dőlés iránnyal esnek egybe. Ezzel a módszerrel sikerült még pontosabban lehatárolni a Vatta Maklári árok déli, kiemelt helyzetű mészkőblokkját is. 4. A bükki kőbányászat néhány geofizikai vonatkozása A Bükkben és közvetlen környezetében már régóta folytattak kőbányászati tevékenységet, ami ipari méretét tekintve a 60-as és 70-es években volt a legjelentősebb (a korábbihoz képest lényegesen kisebb mértékben még ma is jelen van). A kőbányászathoz kapcsolódó, főként geoelektromos módszereket alkalmazó geofizikai kutatások a 60-as években indultak meg, és a kutatások során az NME és Országos Földtani Kutató és Fúró Vállalat (OFKFV) között nagyon eredményes és baráti együttműködés alakult ki. Több új módszert is kifejlesztettek, melyek közül a repedési irány meghatározási (geoelektromos) és a rádiófrekvenciás méréseket lehet kiemelni. A geoelektromos és elektromágneses módszerek révén látszólagos fajlagos ellenállást határoznak meg, ami kapcsolatban áll a vizsgált felszín alatti térrészt alkotó kőzettestek tényleges fajlagos ellenállás viszonyaival és azok geometriai jellemzőivel. A kőbányászati nyersanyagok kutatásában való használhatóságát az indokolja, hogy a mért látszólagos fajlagos ellenállás általában nő a nyomószilárdság és a kőzet keménységének növekedésével. A Bélkő-hegyen a kőbányászat 1909-ben kezdődött el. A bélapátfalvi cementgyárat látták el középső-triász fennsíki mészkővel. A kőzetminőségre vonatkozó VESZ-méréseket (vertikális elektromos szondázás) az 1970-es években végeztek ezen a területen. A mérési

6 180 Pethő Gábor Vass Péter eredmények kiértékelése alapján megállapították, hogy az itt előforduló triász mészkő minősége milyen mértékben változik a vizsgált térrészen belül. A bányát tájrendezést követően 2003-ban zárták be. A Bükk nyugati részén húzódik egy kb. 30 km hosszú diabáz öv. Ismert, hogy az ép diabáz nagy nyomószilárdsággal és nagy sűrűséggel rendelkező építő- és díszítőkő. A kőzetnek tíznél is több előfordulása ismeretes a felszínen (pl. Monosbél, Szarvaskő, Tardos, Binétbánya, Egerbakta). A szarvaskői területen a felszín közelében elhelyezkedő diabáz kőzettest lehatárolásának eredményeiről és további lehetőségeiről [11] számol be. A Nagyvisnyó melletti mészkőbánya kőzete perm időszaki fekete mészkő. Az OFKFV a 70-es évek elején geoelektrtomos módszerrel és,,kalapácsos szeizmikával (a rugalmas hullámok felszín alatti terjedési tulajdonságainak mérésén alapuló módszer azon változata, amikor kalapácsütéssel gerjesztik a hullámokat) vizsgálta a bitumenes mészkő előfordulást [12]. A Mihalovics-féle bányát (ahol ez a kőzet a felszínen is megtalálható) 1982-ben nyilvánították védetté, hazai szempontból egyedülálló geológiai különlegessége miatt. A kisgyőri agyagpala formáció geofizikai kutatása az OFKFV-hez fűződik. A palabánya melyet kb. 50 évvel ezelőtt zártak be kőzetanyaga jura korú. Ebből a bányából került ki többek között a lillafüredi Palotaszálló fedésére használt pala is. A nagykőmázsai felső triász mészkő geofizikai kutatását [13] ismerteti. A tevékenység célja a mészkőben lévő töredezett zónák, vetők, agyagos betelepülések kb m mélységig történő kimutatása volt. Ennek érdekében a nagyobb volumenű M-A-N (három elektródás geoelektromos) és rádiófrekvenciás mérések mellett 25 ponton vertikális elektromos szondázást, 13 ponton pedig repedési irány meghatározást végeztek potenciálmódszerrel. A rádiófrekvenciás és a speciális elektromos módszerek kifejlesztésében Takács Ernőnek és Egerszegi Pálnak volt döntő szerepe. A felszín közeli töréses zónák kimutatása és a nagy fajlagos ellenállású, jó minőségű kőzetet tartalmazó zónák lehatárolása sokat segített a bányászati tevékenység tervezésében. Később, az időközben megváltozott szemlélet és az új rendeletek miatt, a kőbányászat területén is a rekultivációhoz kapcsolódó feladatokat kellett megoldani. Ezek közül egyet emelünk ki: a Miskolctapolca Várhegy mögötti felhagyott kőbányát 1982-ben Szlabóczky Pál javaslatára megvédendő geoparkká nyilványították. A 90-es évek közepén a Geokomplex Kft. által készített tájvédelmi tervezés keretében VESZ-méréssel határozták meg a bányaudvarba betöltött agyagos építési réteg vastagságát. Ez a geoelektromos módszer multielektródás, mágneses, georadar eljárással kiegészítve alkalmazható más kőbányák rekultivációs tervezése során is. 5. Bükk hegységi hasadóanyag-kutatások története A Bükk hegységhez kapcsolódó sugárzóanyag kutatást elsősorban [14] alapján tekintjük át. A hasadóanyag geofizikai kutatásának kezdete az 1955-ben végrehajtott légi természetes (még nem energiaszelektív) gamma-sugárzás méréshez köthető. Ennek eredményeit kiértékelve valószínűsítették a Bükkszentkereszt környéki vulkanitok sugárzóanyag tartalmát. A földfelszíni ellenőrző mérések alapján jelölték ki a felsőbagoly-hegyi (Bszk-1) fúrás helyét, melynek segítségével magyarázatot lehetett adni a megnövekedett természetes gammasugárzási szint okára. A kutatófúrásból származó adatokat felhasználva megállapították,

7 Geofizikai mérések a Bükk hegység és szerkezeti környezetének kutatására 181 hogy az anomália okozója a triász savanyú vulkáni tufába települt kvarcporfírok magas kálium tartalma. Légi természetes gamma-sugárzás mérést között ismét végeztek a terület felett, de ekkor már a sugárzás mértékének energia szerinti eloszlását is figyelembe vevő spektrális üzemmódot alkalmaztak. Ennek lényege, hogy az össz-gamma intenzitás mellett, megfelelően megválasztott energiakapukon belül külön-külön is mérik a detektorba beérkező sugárzás erősségét, ami lehetővé teszi a kőzet urán-, tórium- és kálium koncentrációjának meghatározását. Ez a bizonyos területekre vonatkozóan részletező, másutt viszont regionális jellegű mérési program része volt annak az közötti magyar-szovjet kutatásnak [15], melynek során az ország területének mintegy 40%-a felett légi mágneses és radiometriai méréseket végeztek. A mérési eredmények az Eötvös Lóránd Geofizikai Intézet Térképezési Főosztály által karbantartott, magyar nyelvű KINGA (Közcélú Internetes Geofizikai Adatszolgáltatás) portálon tekinthetők meg. A bükki légi radiometriai mérések a korábbi anomáliákhoz kapcsolódóan a káliumon kívül urán jelenlétére is utaltak. A teljes sugárzáshoz képest gyenge, de egyértelműen jelentkező uránhoz kapcsolódó spektrális öszszetevő miatt részletes terepi radiometriai felmérést hajtottak végre a területen, az eredményeket 1974-ben 1:5000 méretarányban készült térképen adták meg. A sugárzás forrását a Bükkszentlászló feletti Hősök-forrásánál lévő völgy oldalában találták meg, ahol egy 338 m hosszú, 45 fokos ferde fúrást hajtottak. Ennek szokatlan technikájú karotálását (fúrási geofizikai szelvényezését) az OFKFV Észak-magyarországi Üzemvezetőség Geofizikai Osztálya végezte el. Kiderült, hogy a mangánoxidos, foszfatitos urántartalmú kőzetanyag az erősen átváltozott kvarcporfír tufában szeszélyes és változó vastagságú, kiékelődő lencséket alkot. A kőzet összetételének más elemekre is kiterjedő részletes elemzése alapján vált ismertté, hogy az urántartalom g/t (a mecseki nyersérc urántartalma g/t) volt. Az urán mellett foszfor, mangán, ólom, cink és ritkaföldfémek mutatkoztak magas berillium tartalommal ( g/t). A további, főként földtani és ásvány-kőzettani vizsgálatoknak köszönhetően tisztázták a terület földtani szerkezeti viszonyait, valamint a triász vulkanizmusnak köszönhető ásványtársulás kialakulásának körülményeit. A dél-bükki riolitos formációhoz kapcsolódó tórium anomáliák (pl. Dóci-anomália) kimutatása szintén légi spektrális természetes gamma-sugárzás mérések alapján történt. További terepi vizsgálatok, kisebb feltárások és fúrások segítségével torlatszerű ásványokat tartalmazó homokkőben találták meg a sugárzás forrását. A tórium mellett ugyan urándúsulás nem volt kimutatható, de a feldolgozott kőzetanyag ritkaföldfémekben gazdagnak bizonyult. A Bükk hegység északi részéhez kapcsolódó uránkutatás beindításának létjogosultsága azon a feltételezésen alapult, miszerint a perm időszak tarka összletében az urán dúsulás lehetősége általánosan valószínű, sok más ismert permi összlethez hasonlóan. A légi természetes gammasugárzás mérések azonban anomáliát nem mutattak a területen. Ennek ellenére az ig terjedő időszakban terepi méréseket végeztek szcintillációs detektorokkal, és néhány fúrás lemélyítésére is sor került a permi tarka összlet felszíni előfordulási helyeihez kapcsolódóan. A kitartó kutatómunka eredményeképpen a Bánvölgyfőben bukkantak jelentősebb gamma-sugárzást mutató kőzetre, ami uránércesedés közelségére utalt. Erre alapozva komplex ipari kutatást folytattak között, ami fontos földtani eredményekhez vezetett, de uránércbányászat szempontjából kedvező lehetőséget nem jelentett. A program keretében készültek el a terület 1:2000-es méretarányú gamma-sugárzás intenzitás

8 182 Pethő Gábor Vass Péter és 1:5000-es földtani térképei. Utóbbi esetében a terepbejárások és kutatóárkok adatait geoelektromos fajlagos ellenállás (VESZ) mérések eredményeivel pontosították. Elsősorban a Bánvölgyfő és a Bácsó-völgy részletes kutatási területein fúrásokat mélyítettek le, melyek rétegsorait a magmintavételek és a geofizikai szelvények együttes kiértékelésével adták meg. A Bánvölgyfőben mélyült fúrások különböző mélységekben sztratiform jellegű telepeket mutattak ki, melyek közül a legmélyebb szint m-ben jelentkezett. A kutatási eredmények alapján kiderült, hogy a valamikori elsődleges uránércesedés bizonyos helyeken polimetallikus ércesedéssel is társult, míg más helyeken önálló szulfidércesedés zajlott le. Az átlagosan 0,1%-os urántartalom a homokkő kötőanyagát alkotó ásványokhoz kapcsolódik. Az eredetileg nagyobb urántartalmú érc minősége a mállási folyamatok hatására romlott le. Az elsődleges hidrotermális ércesedés forrása ismeretlen korú savanyúintermedier magmatizmus, valamint annak az alpi tektonikához kapcsolódó szubvulkáni aktivizálódása volt. Ezt követően az uránnak a perm összletbe jutása migrációs folyamatok eredménye. Az uránércesedés tehát ennek a hidrotermális ércesedésnek az elsődleges szóródási udvara lehet. Légi radiometriai méréseket később a Finn Geológiai Szolgálat végzett, melyek a Kelet- Mátrára és a Nyugat-Bükk területére korlátozódtak [16]. A spektrális természetes gamma módszer kiegészítve a légi mágneses és légi elektromágneses mérések eredményeivel elsősorban a földtani térképezést segítette. A földtani környezet által okozott háttérsugárzás mértékéről Bükkszentkereszt, Szilvásvárad-Dédestapolcsány és Cserépváralja környékén [17] tanulmányban olvashatunk. 6. Földtani szerkezetkutatás geofizikai módszerekkel Ebben a részben annak az állami finanszírozású Észak-Magyarországot érintő geofizikai kutatási tevékenységnek a Bükk hegységgel kapcsolatos szeletét mutatjuk be vázlatosan, ami az 1970-es években indult meg, és a 90-es évek második feléig különböző intenzitással folytatódott. A téma iránt érdeklődő olvasó nagyobb részletességgel elsősorban a MÁELGI éves kutatási jelentéseiből tájékozódhat. A Darnó-vonal menti területekre vonatkozó három évesre tervezett komplex geofizikai szerkezetkutatás 1973-ban kezdődött el [18]. Az első évben a Rudabányai-hegység, a Gömör Tornai Karszt triász- és a Szendrői-hegység devon időszaki felszíni képződményei által határolt, harmad- és negyedidőszaki képződményekkel fedett területei medencealjzatának feltérképezését tűzték ki célként. A következő évben a Bükk hegység nyugati peremén (Domoszló és Dédes között) folytatódott az átnézetes geofizikai kutatás. A gravitációs, geoelektromos és szeizmikus mérések célja a darnói diszlokációs öv, valamint a hegységperemek közötti terület paleogén és neogén üledékekkel fedett aljazata mélységének feltérképezése volt. A mérések alapján a Bükk hegység nyugati peremén nagyobbrészt palás, alárendelten mészköves, a délnyugati szélen pedig palás-diabázos aljzatra lehetett következtetni sekély mélységben. A hegység peremét a bükkszéki (aljzat) kiemelkedéstől egy keskeny árok választja el, ami déli irányban az Alföld északi határáig követhető, észak felé kiszélesedik, és egyre mélyebbé válik [19]. A gravitációs mérések alapján megállapítható, hogy a környezetéhez hasonlóan a minimum és maximum sávok északkelet-délnyugati csapásban váltakoznak a Bükk hegység területén is. A maximum vonulatokat

9 Geofizikai mérések a Bükk hegység és szerkezeti környezetének kutatására 183 okozó hatók nagy vastagságú, a környezetben található paláknál és rétegvulkáni diabázoknál nagyobb sűrűségű képződmények lehetnek (intrúziók és mészkőtömegek). Több esetben a pozitív gravitációs anomáliához nem társul mágneses anomália, ami arra utal, hogy a ható kőzetanyaga mészkő és/vagy savanyú magmás benyomulás. A geofizikai mérések alapján megállapították, hogy a Darnó-vonal csapásával párhuzamos, öves felépítés a Mátra vulkanitjai alatt és a Bükk hegységben is jelen van. Emiatt vonal helyett inkább egy olyan észak-északkelet, dél-délnyugati, csapásirányú, széles öv létét valószínűsítették, amely kialakulását tekintve paleogénnél idősebb, és története során tektonikai értelemben többször megújult. Az előzetes geokémiai vizsgálatok figyelembevételével a Bükk hegység északnyugati részén, a fő szerkezeti irányra merőleges, északnyugat-délkeleti szelvény mentén geoelektromos és mágneses méréseket végeztek a közvetlen érckutatás lehetőségének vizsgálata céljából. A szelvény az egész paleozoos-mezozoos rétegsort harántolta a kibúvásban. A mérések alapján a különböző földtani korú képződmények határát elég megbízhatóan ki lehetett jelölni. Elektromosan leginkább gerjeszthetők az észak-bükki, felső karbon korú palák voltak, ami valószínűleg a grafitosodottságuknak köszönhető. A geokémiai szempontból leginkább biztatónak minősített alsó perm tarka pala és homokkő összletre közepes mértékű gerjesztett potenciál, valamint kis-közepes fajlagos ellenállás adódott. A felső perm bitumenes mészkő feletti szakaszon elég nagy gerjesztett potenciál anomália jelentkezett, ami ércesedésre utalhat. A triász karbonátos képződményeket nagyon nagy fajlagos ellenállás és kis gerjesztett potenciál jellemzi, ami egyértelműen lehetővé teszi a lehatárolásukat. Geofizikai térképezés céljából geoelektromos (VESZ, GP, PS) és mágneses méréseket hajtottak végre a Bükk és az Upponyi-hegység területén 1976-ban [20]. A két párhuzamos szelvény közül csak az egyik haladt át a Bükk hegységen. A szelvény észak-északnyugat dél-délkelet irányban szeli át az Upponyi- és a Bükk hegységet. A képződmények hozzávetőleges azonosítását az akkor még csak 1: es méretarányban rendelkezésre álló földtani térkép alapján végezték el. A Nagyvisnyó közelében található Mála-bérc környékén nagyobb fajlagos ellenállású (500 ohmm) és nagyobb gerjesztett potenciálú anomália mutatkozik, ami karbon korú kőzetekhez kötődik. Az Ölyves-völgyben a fajlagos ellenállás csökkenésével (150 ohmm) jelentkezik a karbon tarka pala, homokkő összlet kivastagodása. A gerjesztett potenciál értékében viszont nem fedezhető fel lényeges anomália ezen a szakaszon. Az Ölyves-völgyfőig a rétegek meredek dőlésűek. A fennsíki mészkő is meredek határfelülettel érintkezik az idősebb triász képződményekkel. A Bükk-fennsíkon végig kis gerjesztett potenciállal és nagy fajlagos ellenállással (>1000 ohmm) jelentkezett a mészkő. Mélyszerkezet- és érckutatási céllal végeztek geofizikai méréseket 1977-ben a Bükkben és az Upponyi-hegységben. A Darnó-öv erre a területre eső szakaszát három reflexiós szeizmikus szelvény harántolta, melyek közül az egyik mindkét hegységet átszelte. Ugyanitt további gravitációs hálózat-kiegészítő méréseket, valamint szelvénymenti geoelektromos méréseket hajtottak végre. A mérések feldolgozásával és értelmezésével új adatokhoz jutottak a Darnó-öv felépítésével kapcsolatban. Az üledéksor határfelületeiről származó rugalmas hullám visszaverődések alapján arra következtettek, hogy a területet érintő jelentősebb tektonikai események a harmadidőszaki üledékképződést megelőzően mentek végbe.

10 184 Pethő Gábor Vass Péter Ugyanebben az évben geoelektromos kutatást folytattak a Bükk hegység déli előterében is, melynek célja a medencealjzat mélységének, morfológiájának a meghatározása, valamint az aljzat feletti üledékes összlet belső szerkezetének tisztázása volt, a terület ásványvagyonának felbecslése érdekében. A magnetotellurikus méréseket 4 km 2 /pont sűrűséggel hajtották végre, a mélyszondázások pedig a tellurikus anomáliák felett és az északról a területre benyúló szeizmikus szelvények mentén történtek. A mérések alapján négy földtani egység különíthető el [21] alapján. I. A terület északi részének aljzatát nagy fajlagos ellenállású triász (helyenként eocén) mészkövek alkotják. A fedőben pedig kis fajlagos ellenállású (3 20 ohmm) agyagos, márgás homokköves képződmények és piroklasztikumok találhatók, melyek kora eocén, oligocén, valamint miocén. Domoszló környékén az aljzat kiemelkedése és a fedőben lévő miocén vulkáni képződmények együttesen alakítják ki a nagy fajlagos ellenállást jelző tellurikus maximumot. II. A Maklártálya Harsány közötti sávban a tellurikus minimum a triász időszaki aljzat vetők menti lesüllyedésével kapcsolatos. A korábbi mérések alapján ez a terület Vatta- Maklári árok néven ismeretes. Az aljzat mélysége 2000 m-nél is nagyobb lehet, amit a mélyszondázás (VESZ) eredményei is megerősíttek. III. Füzesabony-Emőd között tellurikus maximumsor jelentkezett. A Mezőkövesdtől délnyugatra eső részen a triász időszaki mészkő sasbércszerű kiemelkedéséhez kapcsolódik az anomália. Az OKGT (Országos Kőolaj- és Gázipari Tröszt) által végzett szeizmikus mérések és fúrások ezt megerősítették. A Mezőkeresztes-Emőd közötti területen jelentkező tellurikus maximum oka kevésbé egyértelmű. A területen lemélyített fúrásban elvégzett mérések alapján megállapították, hogy a miocén vulkáni anyag jelentősen megnövelte a harmadidőszaki fedő átlagellenállását. IV. Füzesabony-Emőd vonalától délre a triász időszaki mészkő aljzat, valószínűleg vetők mentén nagy mélységbe süllyed. A területen mélyszondázás nem történt. Később, 1985-ben Emődnél hévízkutatási célból szeizmikus reflexiós mérést végeztek [22], melynek kiértékelése alapján a Vatta-Maklári árok feletti Pannon-összlet tektonikai inverzióját állapították meg. A Darnó-zóna kutatási programja során számos reflexiós és refrakciós szeizmikus mérést végeztek a Bükk hegység északnyugati előterében. A Bükk hegységi program keretében ezeket a méréseket geoelektromos szondázásokkal (VESZ) és tranziens mérésekkel egészítették ki 1987-ben [23]. Az aljzatban a karbon időszaki palák hatása dominált közepes fajlagos ellenállással (100 ohmm-től néhány 100 ohmm-ig). A mérések alapján szerkesztett medencealjzat térképen kirajzolódik egy keskeny, hosszú árok képe, ami a Bükk hegység északnyugati részét elválasztja az Upponyi-hegységtől. Ettől észak-északkeleti irányban pedig egy tágasabb medence, a Tardonai-medence alakult ki meredek peremekkel és a felszíntől számított 800 m-t is meghaladó mélységgel (1. ábra).

11 Geofizikai mérések a Bükk hegység és szerkezeti környezetének kutatására ábra. A medencealjzat domborzata a Bükk hegység északnyugati előterében (1989-es MÁELGI jelentés alapján) Ennek a résznek az elején már utaltunk arra, hogy a Bükk hegységet és peremterületeit érintő mérések jelentős része a Darnó-öv kutatásához kapcsolódott, ezért nem kerülhetjük el a földtani-geofizikai kutatások során formálódott és sok tekintetben még további tisztázásra szoruló elmélet rövid ismertetését. A fúrási eredményeket is figyelembe véve [24] szerint a Darnó-vonal valójában egy 8 10 km széles nagyszerkezeti övnek tekinthető, amelyen belül különböző időpontokban más és más törés újulhatott meg. Későbbi vizsgálatok [25] alapján a Darnó-övbe tartozónak vélik az egész Recsk-mélyszintet, a Darnó-hegyet, az Upponyi-hegységet és északnyugati előterét, végül az egész Rudabányai-hegységet és a Bódva-völgyi magmatitok sávját, északkelet felé pedig a Dél-Gömör keleti elvégződését. Feltételezésük szerint a zónához tartozik a Tóalmás-2 fúrás által feltárt diabáz is. Így a Darnó-öv mintegy 200 km hosszúságú, és délen belesimul a Balaton vonalba. A Darnó-öv keleti és nyugati szárnyát valószínűleg ugyanaz a középidei takarórendszer alkotja, amelynek különböző tagjait látjuk a mai térszínben vagy a harmadidőszaki összletek fekvőjében. Az öv két oldalán megjelenő képződmények közötti eltérés harmadidőszaki, elsősorban eltolódásos jellegű elmozdulás következményének tekinthető [25]. A Bükk hegység és előtereinek komplex földtani előkutatását megcélzó program 1986ban indult meg. A geofizikai méréseket között hajtották végre. Ezután feldolgozási, összesítési utómunkálatok következtek a projekt évi megszűnéséig. Az elvégzett kutatómunka számos érdekes eredményt hozott. Ezek közül néhányat [26] alapján, a teljesség igénye nélkül emelünk ki.

12 186 Pethő Gábor Vass Péter 2. ábra. A Bükk hegység és előterei Bouguer-anomália térképe 2400 kg/m3 korrekciós sűrűség mellett (Kovácsvölgyi S., 1991 alapján) A gravitációs hálózat-kiegészítő mérések felhasználásával 1990-ben elkészült a Bükk hegység és előterei egységes gravitációs feldolgozása és térképe. A Bouguer- és maradékanomália térképek 1: és 1: felbontásban állnak rendelkezésre. A 2. ábrán látható Bouguer-anomália térképen jól kirajzolódik a hegység északi oldalán húzódó ózdi és a déli oldalon elhelyezkedő alföldi mély medence. A gravitációs méréseken kívül tellurikus és magnetotellurikus méréseket végeztek a hegységperemi medencealjzat kutatása céljából. Ezek feldolgozásával 1: es méretarányú (tellurikus) izoarea és geoelektromos aljzatdomborzati térkép készült az Ózdimedencére vonatkozóan. A hegység szegélyeken 1: es méretarányú aljzatmélység térképeket szerkesztettek a meglévő szeizmikus refrakciós, VESZ és fúrási adatrendszerek, valamint a kiegészítő kis és középmélységű VESZ-, tranziens, Maxi-Probe, MFS-mérések (mesterséges frekvenciaszondázás) alapján. Vibrátoros gerjesztésű szeizmikus reflexiós vonalak mentén szerkezetkutatást végeztek 1990 és 91 között. A Garadna völgytől északra futó hegyvidéki szakasz szelvénye szerint a kétoldali triász takaró alól kiemelkedik a karbon időszaki kőzet. A Bükkalján a hegység az alföldi aljzat felé először kis redők és vetők, feltolódások kombinációjával, majd soklépcsős vetőkkel megy át. A szelvényeken jól beazonosítható a miocén üledékes és vulkáni

13 Geofizikai mérések a Bükk hegység és szerkezeti környezetének kutatására 187 tufás rétegsor, valamint a felül lignites pannon rétegsor hegységperemi rátelepülése. A leghosszabb szeizmikus vonal Domaháza-Dél Bükk irányában szelte át az Ózdi-medencét, majd Szarvaskő, Felsőtárkány és Noszvaj érintésével Bogács előtt a mély Noszvalyi árok kimutatásával ért véget. A reflexiós szelvény nagy antiklinális és szinklinális redőknek felfogható határfelületek formájában nyújt áttekintő szerkezeti képet, a mezozoos-paleozoos aljzatszerkezetbe is belelátva. A medenceperem kijelölésének és az elmélyülés mértékének meghatározása érdekében utólagos sekély-szeizmikus és geoelektromos méréseket hajtottak végre 1994-ben. Földtani szempontból kiemelendő, hogy a program keretében megerősítették a Darnóöv összetett jellegét, a helyenként 3500 m mélységet is elérő Ózdi-medence Felső-Zagyvaárokban alsó paleogén, esetleg fiatal mezozoós, rétegsorokat valószínűsítettek, és kimutattak egy keskeny, 2000 m mély árkot (Noszvaji árok) a Bükkalján. Az eddigi fejezetekben ismertetett, peremterületekre elvégzett geofizikai kutatások eredményei más módszerekkel kiegészítve jól hasznosítók a geotermikus projektek első fázisában is. A Bükk hegység és előtereinek geofizikai kutatásával kapcsolatosak még az ELGI [27], [28], [29], [30], [31], [32], [33], [34], [35], [36], [37], [38], [39], [40], [41], [42], [43], [44], [45], [46], [47], [48] és [49] tanulmányai. 7. A bükki karsztvízkutatás és vízbázis védelem néhány geofizikai vonatkozása A karsztos területek vízbázisának sérülékenységét az angolok az open window szóösszetétellel érzékeltetik, ami nagyon jól utal a fedetlen karszt felszínének és belsejének vízzel szemben megmutatkozó gyors átjárhatóságára. A Bükk hegységben [5] adatai szerint 127 víznyelőt tartanak számon. A víznyelőkön és a repedéseken keresztül a hegységbe bejutó, viszonylag nagy sebességgel (nyomjelzéses vizsgálatok alapján az átlagsebesség m/h) szivárgó víz főleg a hegységperem forrásainál jelenik meg. Megjegyezzük, hogy rövid idő alatt lehulló nagy mennyiségű csapadék vagy hirtelen hóolvadások alkalmával a Bükk barlangjaiban az áramlási sebesség nagyságrendekkel is megnövekedhet. Hazánk hegységei közül a Bükkben van a legtöbb barlang (több mint 1100), és a jelentősebb források száma eléri a hatvanötöt [5]. A felszíni vízfolyások, a karsztos kőzet vízáteresztő képessége miatt, csak a legalább részben vízrekesztő kőzetekből (ezek főleg palák és vulkanitok) álló területeken találhatók. A karsztba bejutó víznek csak egy része jelenik meg a peremi forrásokban. A víz egy másik része, a mészkőben hosszabb utat megtéve vagy meleg felszálló vízzel keveredve, langyos karsztvízként bukkan a felszínre (pl. Miskolctapolca, Kács, Eger). Végül a repedezett mészkőben a még mélyebbre lejutó meleg karsztvizet fúrásokkal lehet elérni, a Bükk-fennsíki betáplálási területtől nem is olyan nagy távolságban (pl. Bogács, Bükkszék, Kistokaj, Mályi, Miskolc, Zsóry, Egerszalók, Andornaktállya). A bükki karsztterülettel többen és különböző szempontok alapján foglalkoztak. A hegység összefoglaló földtani leírását és hidrogeológiai egységekre történő felosztását [5] ismerteti, és a MÁFI gondozásában megjelent könyv tartalmazza a hegység 1: méretarányú földtani térképét is. A Bükk hegység és környéke karsztvíz kutatásának fontosabb vonatkozásairól és történetéről [50], [51], [52] publikációk alapján tájékozódhatunk. A ma-

14 188 Pethő Gábor Vass Péter gyarországi karsztok fejlődéstörténetét és formakincs szerinti csoportosítását [4] ismerteti, és a dolgozatban külön fejezetet olvashatunk a bükki karsztterületről. A vízbázis védelem fontosságát alátámasztja az a tény, hogy a Bükk közvetlen környezetében lévő városok (pl. Miskolc, Eger) és kisebb települések vízellátásában a karsztvíz jelentős szerepet játszik, és a hegység kiváló minőségű, egészséges és olcsó (kis energiaigényű) ivóvizet biztosít. Ahhoz, hogy pl. a 2006 nyarán Miskolctapolcán bekövetkezett karsztvíz szennyezéshez hasonló esemény ne fordulhasson elő, a miskolctapolcai hideg karsztvízgyűjtő területen melyen nyolc jelentősebb víznyelő is található meg kell szüntetni valamennyi ismert szennyező forrást [53]. A Bükk peremi területeit érintő karsztvíz kutatási célú geofizikai mérések esetében a vizsgálati mélység változó (10m és néhány 100 m közötti), míg a víztározó kőzet triász mészkő volt. Komplex geofizikai (geoelektromos, elektromágneses, mágneses, szeizmikus refrakciós) mérések végrehajtására került sor a bélapátfalvai vízkutatás előkészítési fázisában [54]. A feladat a kutatási területen található pala alatti fennsíki mészkő helyzetének a meghatározása, továbbá a töredezett és vetődéses zónák feltérképezése volt. A peremi területek karsztvíz kutatására példa a kisgyőri, a hór-völgyi és cserépfalui vízkutatást előkészítő felszíni geofizikai mérések, melyeket az OFKFV végzett el [55], [56]. A feladat a miocén tufa vagy az oligocén agyagos homokkő alatti triász mészkő elterjedésének és vízszállító képességének vizsgálata volt. A miskolctapolcai hideg források vízgyűjtő területe a karsztos mészkőre ráfolyást biztosító magasabb részekkel együtt 76 km 2. Ennek háromnegyede jól karsztosodó fennsíki mészkő, nyolc jelentősebb víznyelővel, időszakos és állandó víznyelős patakmedrekkel [53]. Miskolctapolcán a Várhegy lábánál a hideg és a meleg karsztvíz kis távolságon belül váltakozva fordul elő. A Barlangfürdőt a Termál-forrás táplálja, az 1913-ban vízellátás céljából létesített Olasz-kút pedig a hideg karsztvizet csapolja meg. Az Olasz-kút mellé telepített Új-kút és a gépház optimális helyének megállapítása, majd a kút hozamának növelése céljából a NME Geofizikai Tanszéke és az OFKFV végeztek geofizikai méréseket 1964 és 1982 között [57], [58]. A feladat egyrészt a karsztos mészkőből származó víz utánpótlódási helyeinek a nyomozása, másrészt a feltöltött egykori tómeder mészkő morfológiájának meghatározása volt abból a célból, hogy a kút hozamát milyen módon lehet növelni. A vizsgálat során töltött test, talaj mikrorezgés, szeizmikus refrakciós, geotermikus és geoelektromos rétegszelvényezési méréseket végeztek. A vizsgálatok eredményeként sikerült kimutatni egy olyan mészkőaljzat kiemelkedést, melynek nagyobb karsztjárata a kút fő vízutánpótlását biztosítja. A kút járatainak kitisztítását követően a kút napi hozamát 10 ezer m 3 -rel sikerült növelni [59]. A miskolctapolcai parkban a Várhegy fedett mészkövének reliefjét a Háromkő Bt ben vizsgálta meg, és a hidrogeológiai szerkezetek lehatárolása céljából vertikális elektromos szondázás (VESZ) mellett sokelektródás mérést végzett [60]. A mészkő északkeleti irányban egyre nagyobb mélységben található meg, ami a korábbi fúrásos kutatásokból ismert. Az egyetemi termálvizes fúrás lemélyítését ( ) több felszíni (főleg egyen- és váltóáramú) geofizikai módszer alkalmazása előzte meg, és ennek eredményeképpen egy meredek vetőzónát mutattak ki a Dudujka-domb térségében. Az eredményes kutatásban a NME Geofizikai Tanszéke és az OFKFV vettek részt. A triász mészkövet a

15 Geofizikai mérések a Bükk hegység és szerkezeti környezetének kutatására 189 fúrás 258 m-ben érte el. Ugyanezt a kőzetet a selyemréti strand területén az 1954-ben lemélyített fúrásban még inkább lezökkent helyzetben, 599 m mélységben találták meg. Az Eger-Almári vízbázis területén a karsztvízkutatás 1969-ben gyorsult fel. Az OFKFV által végzett geofizikai kutatásoknak is köszönhetően, 1972-ben két langyos vizű karsztkutat létesítettek. A vízbázis területén a Háromkő Bt ben geofizikai méréseket végzett a földtani viszonyok részletesebb megállapítása, a mészkőre települt pala-összlet vastagságának meghatározása és egy feltételezett szerkezeti vonal tisztázása végett. Elsősorban VESZ- és EM-mérésekkel (elektromágneses) állapították meg, hogy az aljzatot olyan vastagabb, miocén badeni és helvéti agyagos-tufás, aleuritos kőzetek fedik, melyek nagy valószínűséggel impermeábilis képződmények. Emiatt a Berva patak felől nem kapnak utánpótlást az Almár-völgyi vízműkutak [61], [62]. A bükki vízbázis védelmében számos feladatot kell megoldani, és ennek során az egyik kulcseszköz lehet a geofizika. Segítségével elsősorban a karszt fedettségével, a karszt felszínén levő szennyező anyagok lehatárolásával, permeábilis és impermeábilis kőzettestek térképezésével, valamint azok egymáshoz viszonyított helyzetének meghatározásával, barlangok felszínről történő kimutatásával, karsztforrások geológiai és hidrogeológiai környezetének tisztázásával kapcsolatos kérdésekre kaphatunk választ. A hidrodinamikai modellezések bemenő adatainak pontosításában is segíthet. A korábbi feladatok megoldásában elsősorban geoelektromos (vertikális elektromos szelvényezési és sok-elektródás), szeizmikus (refrakciós), elektromágneses (nagyfrekvenciás, radiokip, VLF, gerjesztett polarizációs) módszereket használtak. A jövőben célszerű bővíteni a felsoroltakat mikrogravitációs, mágneses, georadar és természetes gamma spektroszkópiai mérési eljárásokkal is. A radiokip (távoli, nagyobb teljesítményű, közép- és hosszúhullámú rádióadók hullámainak földtani kutatási célú felhasználásán alapuló) módszert Magyarországon Takács Ernő professzor fejlesztette ki [63], és a Bükk-fennsíkon elvégzett méréseivel a mágneses térkomponensek felhasználhatóságát felszín közeli szerkezetek kimutatására bizonyította. Mérései során 155 khz-es és 629 khz-es adók elektromágneses terét vizsgálta. Radiokip módszer felhasználását a létrási Vizes barlang és a Kis-fennsíki Szamentu barlang [64] kimutathatóságára [65] ismerteti. Felszín közeli, nagyobb barlangok kimutatása könnyen, több geofizikai módszerrel is lehetséges. Azonban a Bükk hegységben a barlangok zöme nagyobb mélységben található, melyek kimutatása azért nehéz, mert gyakran nincs is kimérhető hatásuk, máskor pedig a felszínhez közelebb lévő vetők vagy törésvonalak melyek mentén nagyobb mélységben barlangok rejtőzhetnek hatása a mért fizikai paraméterben erősebben jelentkezik, mint a kutatott barlangé. Bükki töbör kutatással kapcsolatban a szeizmikus refrakciós módszer alkalmazhatóságára példát mutat be [66]. Ennek során a feketesárréti töbröt kitöltő agyag vastagságát határozták meg négy egymást metsző, merőleges szelvény mentén. Ilyen feladatoknál és általában a karszt kisebb vastagságú fedettségének vizsgálatánál a szeizmikus refrakciós mérést jól kiegészítheti többek között a multielektródás fajlagos ellenállás, a georadar és a mágneses módszer is. A VLF (Very Low Frequency, távoli katonai adók nagyon alacsony frekvenciás, 10-30KHz közötti elektromágneses terének vizsgálatán alapuló elektromágneses) módszer egy bükki karsztforrás geológiai környezetének jellemzésére való felhasználását [67] ismerteti. A vizsgált területen már a geobotanikai változásokból is lehetett következtetni a geológiai felépítésben jelentkező inhomogenitások létére. A Köpüs-forrás környezetében mért hat

16 190 Pethő Gábor Vass Péter darab, közel északnyugat-délkeleti irányú, VLF látszólagos fajlagos ellenállás szelvény eredményeiből kettőnek (az egymástól mintegy 120 m-re lévő két legtávolabbinak) a földtani értelmezését a 3. és a 4. ábrán mutatjuk be. A szelvények geofizikai-geológiai értelmezése alapján a képződmények északkelet-délnyugati csapású redőket alkotnak, és az agyagkő kibúvás egy kisebb antiklinálisszerű képződmény magjában található. A víztározó bitumenes mészkő a bal oldalon egyrészt nyugatról keletre, másrészt dél felé is mélyül. A mészkőben összegyűlik a karsztvíz, és a felszínen a csapadékviszonyoktól függő hozammal jelenik meg az agyagkő, mintegy impermeábilis formáció hatására (a forrás vize a feltüntetett két szelvény között, a szentléleki úttól lefelé, a bitumenes mészkő és az agyagkő határa mentén érkezik a felszínre). 3. ábra. A Köpüs-forrás környékén megvizsgált terület északi szelvényének értelmezése VLF-mérés alapján 4. ábra. A Köpüs-forrás környékén megvizsgált terület déli szelvényének értelmezése VLF-mérés alapján

17 Geofizikai mérések a Bükk hegység és szerkezeti környezetének kutatására 191 A VLF-mérések az impermeábilis és permeábilis képződmények lehatárolásánál jól alkalmazhatóak, továbbá a földtani térképezés megbízhatóságának javításához is jelentős mértékben hozzájárulhatnak. Földtani térképezést elősegítő VLF-mérésre [68] mutat be egy délkelet bükki példát, amivel a szögszéktetői metabazalt előfordulás mészkőbeli helyzetét és kiterjedését sikerült pontosítani. Vető kimutatás esetére a VLF- és a sokelektródás mérési eredmények nagyon jó egyezését és kiegészíthetőségét mutatja be a Csanyik-völgyi földtani-geofizikai terepgyakorlat vizsgálati eredményeit ismertető hallgatói jegyzőkönyv [69]. A Háromkő Bt. a Bükk hegység délnyugati részén, Barátréttől indulva a Lökvölgyön át Heregrétig geoelektromos (VESZ- és sokelektródás) méréseket végzett a földtani szerkezet és a hozzá tartozó vízföldtani viszonyok megismerése, valamint a különböző minőségű mészkő, agyagos aleurolit és jura pala-összlet vastagságának meghatározása céljából [70]. A felszíni geofizikai méréseket kiegészítették a figyelő kutakban végzett geofizikai lyukszelvényezési és hidrodinamikai vizsgálatokkal. A víz utánpótlása az összefüggő mészkőtömbökön, valamint a pala és mészkő közötti vetőkön, repedezett zónákon keresztül történik. Geoelektromos paraméterek alapján megállapították, hogy a jura képződmények teljességükben nem vízzáróak, de az agyagosabb, palásodott részek igen. A Smaragd-GSH Kft. megrendelése alapján a Háromkő Földtani-Geofizikai Kutató Bt ben a Kács Sály sérülékeny földtani környezetben üzemelő vízbázis diagnosztikai vizsgálatát végezte el nyolc darab hosszú szelvény (teljes hosszúság 14,6 km) mentén VESZ- és 16 vonalon sokelektródás módszerrel [71]. A munka legfontosabb célkitűzése a Less György által térképezett agyagpalának, az aleuritos agyag összletnek, a jura korú Lökvölgyi-, továbbá a Bányahegyi Radiolarit Formációnak, valamint a területre jellemző magmás kőzeteknek [5] a fennsíki mészkőn elnyelt csapadékvíz Kács sályi vízbázis irányába történő áramlásában betöltött szerepének tisztázása volt. A jura képződmények vízzáró (vagy részben vízzáró) voltát a geoelektromos paramétereik alapján állapították meg. A leginkább impermeábilis képződmények az agyagosabb, palásodott megjelenésűek. A mérési eredményekből származtatott földtani szelvények alapján az aljzat jó vízvezető képességű triász mészkő, amire a vízrekesztő Lökvölgyi jura összlet települ. Mivel utóbbi átlagos vastagsága m, ezért késleltetve ugyan, de utánpótlást kapnak a kácsi kutak.

18 192 Pethő Gábor Vass Péter 5. ábra. A pénzpataki mérés alapján készített földtani szelvény 6. ábra. A tebepusztai mérés alapján készített földtani szelvény

19 Geofizikai mérések a Bükk hegység és szerkezeti környezetének kutatására 193 A miocén rétegek teljességükben nem vízzáróak, de a 10 ohmm körüli fajlagos ellenállású agyagosabb részek a vizet visszatartják, duzzasztják. A megbízó többek között a geofizikai interpretáció felhasználásával a területre karsztvíztartó sérülékenységi térképet szerkesztett. A nyolc hosszú szelvény közül kettőnek az értelmezését [71] a szerzők engedélyével mellékeljük. A pénzpataki és tebepusztai szelvények földtani interpretációja az 5. és a 6. ábrákon látható. A Miskolc- és a Kelet-Bükk környéki ivóvízbázist veszélyeztető potenciális szennyezőforrások geofizikai felmérését ismerteti [72]. A Mexikó-völgy feletti salaklerakó területi lehatárolását, vastagságának meghatározását és a szennyezés mértékének minősítését elektromos (vertikális elektromos szondázás, horizontális elektromos és sokelektródás szelvényezés, gerjesztett polarizációs) módszerekkel adták meg. A Hámori-tó eredeti medrét a dolomitbányászat bemosódott meddője, hegylábi törmelék, görgeteg és iszap töltötte fel. A feltöltődés mértékét radarral és speciális, vízi VESZ-méréssel állapították meg. A bükki vízkutatás és vízbázis védelem konkrét feladatainak geofizikai megoldásaira további példákat ismertet [73], [74], [75], [76], [77], [78], [79], [80], [81]. A jelentések az OFKFV Geofizikai Osztálya, a Geoservice Kft. és a Háromkő Bt. munkáinak az eredményeit mutatják be. 8. Összefoglalás A címben szereplő témakörben az első kutatási jelentés 1937-ben jelent meg, és azóta jelentős mennyiségű geofizikai kutatást végeztek a Bükk hegység és peremterületeinek megismerése érdekében. A tanulmányban törekedtünk a legfontosabb kutatási területek, a hozzájuk kapcsolódó geofizikai eljárások és az elért eredmények vázlatos bemutatására. Az ismertetés csak a felszíni geofizikai alkalmazásokra szorítkozott, a fúrólyukbeli geofizikai esttanulmányok bemutatására nem került sor. Az egyes fejezetekben a korábbi módszerek kiegészítéseként további geofizikai eljárásokat is javasoltunk. Ezekre többek között a rekultivációs tervezés és a bükki vízbázis védelem feladatainak megoldása során van szükség. Köszönetnyilvánítás A tanulmány a TÁMOP B-10/2/KONV jelű projekt részeként az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. IRODALOMJEGYZÉK [1] Mártonné Szalay E.: Jelentés a Szendrői-hegység, Upponyi-hegység és Bükk hegység paleozoós kőzetein végzett paleomágneses vizsgálatokról, Budapest, 1978, ELGI. [2] Mártonné Szalay E.: Jelentés a Bükk hegység és a Szendrői-hegység paleozoós és mezozoós kőzetein végzett paleomágneses vizsgálatokról, Budapest, 1979, ELGI. [3] Molnár B.: A Föld és az élet fejlődése, Budapest, 1984, Nemzeti Tankönyvkiadó. [4] Hevesi A.: A magyarországi karsztok fejlődéstörténet és formakincs szerinti csoportosítása. Az aggteleki jellegű karsztok felszíni formakincse. Akadémiai doktori értekezés. Miskolc, [5] Pelikán P. (szerk.): A Bükk hegység földtana, Budapest, 2005, Magyar Állami Földtani Intézet.

20 194 Pethő Gábor Vass Péter [6] Fekete J.: Jelentés a Br. ELGI által évben Nagybátony, Parád, Recsk és Bükkszék vidékén, valamint Füzesabony és Kál-Kápolna vidékén végzett torziós inga és földmágneses mérésekről [7] Fekete J.: Jelentés a m. kir. br. ELGI által aug.-nov. hónapokban Bükkszék vidékén végzett szeizmikus mérések eredményeiről [8] Csókás J.: Jelentés az Eger Mezőkeresztes térségében 1959-ben végzett tellurikus mérésekről. NME, [9] Csókás J.: Jelentés az Eger Mezőkeresztes térségében 1960-ban végzett tellurikus mérésekről. NME, [10] Csókás J., Takács E.: Magnetotellurikus mérések a Magyar Alföldön. Bányászati Lapok, 1964/10, p. [11] Ferenczy L., Csókás J.: Jelentés a Szarvaskő környéki diabáz előfordulás mágneses kutatásáról. NME, Geofizikai Tanszék, [12] Herédi P. Hursán L.: Előzetes jelentés a nagyvisnyói feketemészkő kutatás geofizikai munkáiról. OFKFV Geofizikai Osztály, [13] Csókás J. Egerszegi P. Vitális Gy.: Geoelektromos mérések a miskolctapolcai Nagykőmázsán. Geofizikai Közlemények, 1969/1 2, p. [14] Szabó I.: Az Upponyi- és a Bükk hegységi sugárzóanyag-kutatások története. In Szakáll S. Morvai G.: Érckutatások Magyarországon a 20. században. Miskolc Rudabánya, [15] Gulyás Á.: Orosz légi radiometriai mérések, Kézirat, ELGI, [16] Gulyás Á., Bodrogi M., Kiss J., Sárhidai A.: Jelentés az 1992-ben Eger (Kelet-Mátra, Nyugat- Bükk) térségében végzett komplex légigeofizikai mérésekről. ELGI, [17] Szabó J. Géresi Gy. Wéber B. Majoros Gy.: A földtani környezet által okozott háttérsugárzás (Terresztikus Háttér) Magyarország néhány területegységén. Pécs, 1990, GEOVITAL Bt. [18] Szalay I. Verő L. Zsille A.: Geofizikai kutatás a Darnó-vonal ércesedett tektonikai övezetében. MÁELGI évi jelentése, [19] Hegedűs E. Szalay I. Taba S. Verő L. Zsille A.: Geofizikai szerkezet-kutatás a Darnóvonal környékén. MÁELGI évi jelentése, [20] Hegedűs E. Schönviszky L. Szalay I. Taba S. Verő L.: A Darnó szerkezeti öv geofizikai kutatása. MÁELGI évi jelentés, [21] Dienes E. Nemesi L.: A Bükk előtér geoelektromos kutatása 1977-ben (D-Bükk, Mátraalja, Domoszló, Eger, Vatta, Maklártálya, Füzesabony, Emőd, Harsány, Mezőkeresztes). ELGI, [22] Jánvári J.: Jelentés az Emőd környéki hévízkutató szeizmikus reflexiós mérésekről. ELGI, [23] Braun L. Petrovics I. Szalay I.: A Bükk hegységi földtani előkutatási program egyes részeredményei. MÁELGI évi jelentése, [24] Zelenka T.: A Recsk és Parádsasvár környéki kutatások szerkezetföldtani eredményei. Földt. Közl., 1977/3 4, p. [25] Zelenka T. Baksa Cs. Balla Z. Földessy J. Földessyné Járányi Klára: Mezozóos ősföldrajzi határ-e a Darnó-vonal?, Földt. Közl évf sz p. [26] Szalay I.: Zárójelentés a Bükk hegység és előterei geofizikai kutatásáról ELGI, [27] Szabó G.: Szakvélemény a mezozoós medencealjzat várható mélységéről Szirma-Diósgyőr környékén. ELGI, [28] Dienes E. Nemesi L.: A Bükk előtér geoelektromos kutatása 1977-ben (D-Bükk, Mátraalja, Domoszló, Eger, Vatta, Maklártálya, Füzesabony, Emőd, Harsány, Mezőkeresztes). ELGI, [29] Szalay I.: Jelentés a Darnó-öv évi geofizikai kutatásáról (Bükk hegység, Upponyihegység). ELGI, 1978.