Kraus Sándor BARLANGFÖLDTAN. 1. rész. Alapfokú ismeretek. Magyar Karszt- és Barlangkutató Társulat Budapest

Átírás

1 Kraus Sándor BARLANGFÖLDTAN 1. rész Alapfokú ismeretek Magyar Karszt- és Barlangkutató Társulat Budapest 1999

2 2 Bírálók: Eszterhás István Dr. Jakucs László Dr. Lénárt László Dr. Piros Olga Rónaki László Szenthe István Dr. Veress Márton Vidics Zoltánné 2

3 3 B A R L A N G F Ö L D T A N... 1 Alapfokú ismeretek... 1 Magyar Karszt- és Barlangkutató Társulat FÖLDTANI ALAPFOGALMAK ÉS FOLYAMATOK Alapfogalmak A Föld keletkezése és szerkezete Magmás kızetek Belsı erık, lemeztektonika Külsı erık, lepusztulás Üledékes kızetek Átalakult (metamorf) kızetek A kızetek és szingenetikus barlangok összefoglalása Földtörténet A KARBONÁTOS KİZETEK ÉS KÉPZİDÉSÜK Mészkıképzıdés Dolomitosodás Átmeneti karbonátos kızetek Hımérséklet Légmozgás Aerosol Radioaktivitás Széndioxid Karsztforrások és barlangi patakok vizsgálata Csepegı-szivárgó vizek vizsgálata A barlangi levegı páratartalmának A barlangi jég Mintavétel ısmaradványok esetén A leírás módszertana Mintavétel A mintavétel célja A mintavétel módja A minták dokumentálása A minták további sorsa A kızet anyaga A kızetváltozások jelentkezése A kızetek rétegzettsége A kızet kora Kipreparálódott anyagok Triász Júra Kréta Eocén Oligocén Miocén Laboratóriumi vizsgálatok A vizsgálati eredmények ábrázolása térképen A mérések végrehajtása Tektonikai alapfogalmak Vetıdés, eltolódás Győrıdés Kızetrétegek dılése Tektonikai mérések térképen A mérési adatok ábrázolása Az üreg eredeti mérete Kismérető oldásformák Zsombolyok formakincse Vulkáni kızetek barlangjainak formakincse Forrásmészkı üregek formakincse Törmelékes anyagok vizsgálata

4 4 Omladék Patakhordalék Agyagüledékek Kiválások vizsgálata Leülepedési rétegsorok Az átbontott üledékes rétegsorok dokumentálása Kiválási rétegsorok Kitöltések ábrázolása térképen FELHASZNÁLT IRODALOM

5 5 BEVEZETÉS A barlang a Föld szilárd kérgében természetes úton keletkezett üreg, ami ember számára járható mérető, Magyarországon jelenleg a 2 m-nél hosszabb üreg. A barlangföldtan elsı része az alapfokú ismereteket foglalja össze. A földtan szemszögébıl próbálom ismertetni a folyamatokat, érintve a közvetlen befolyással bíró többi természettudomány barlangra vonatkozó részét is. éghajlat élıvilág barlangtan földtan víz Arra törekedtem, hogy a leírtak általános iskolai végzettséggel érthetıek legyenek, de azért a szükséges ismereteket tartalmazzák. A bírálók közül többen hiányolták az irodalomjegyzéket. Ennek ellenére azt gondolom, hogy alapfokon fölösleges a többnyire nehezen hozzáférhetı szakcikkekkel és a kevés (magyar nyelvő) szakkönyvvel foglalkozni. Ajánlom a Karszt és Barlang címő MKBT kiadványt, illetve a Földrajzi Közleményeket. A könyvek közül alapmő Jakucs László (1971) A karsztok morfogenetikája címő írása. A hazai hidegvizes barlangok képzıdését és formakincsét Szenthe István 1984-ben (néhány példányban) megjelent Üregkutatás, illetve a késıbbi Egyes barlangok keletkezése címő írása teljesen más alapokon tárgyalja. A barlang földtani képzıdmény, tehát rá is vonatkozik a geológia alapvetı módszere, az anyag és az alak vizsgálatából következtetünk a folyamatra. Az üreg alakját, fıleg pedig a kisebb (méteres nagyságrendő) formaelemeit csakis a helyszínen, a sáros, hideg barlangban lehet megfigyelni, ez pedig nem túl könnyő feladat. Ez lehet (egyik) oka a hazai barlangföldtan igen nagymérető elmaradottságának. A barlangok földtani megismeréséhez (is) kívánok Jó szerencsét! Kraus Sándor 5

6 6 1. FÖLDTANI ALAPISMERETEK Ebben a fejezetben nagyon röviden ismeretetésre kerül néhány geológiai fogalom és a földtani folyamatok némelyike. Az anyag egy jelentıs része a gimnáziumok I. osztálya számára forgalomban levı földrajz tankönyvben van leírva, így csak azokat részletezem, amit a barlangászoknak alaposabban ismerniük kell FÖLDTANI ALAPFOGALMAK ÉS FOLYAMATOK Alapfogalmak Kristály Síkokkal határolt, többlapú szabályos test, amelyet az atomok, ionok vagy molekulák belsı, térbeli periódikusan ismétlıdı elrendezıdése (térrács) jellemez. A belsı szerkezet miatt kialakuló szabályos külsı alak szimmetriatulajdonságai alapján 7 rendszerbe, illetve 32 kristályosztályba sorolhatók. Fizikai tulajdonságaik a legtöbbnél az iránytól függıen változnak. Ásvány A földkéreg természetes eredető, szilárd építıanyaga. Megszabott kristályos belsı szerkezete és vegyi összetétele van, fizikai tulajdonságai jellemzıek (szín, stb.) Kızet Többnyire az ásványok határozott társulása. A vegyi és ásványos összetétel, az ásványok alakja, mérete és illeszkedésük módja jellemzı. (Nem ásványos kızet pl. a kıszén.) A Föld szilárd kérgének nagyobb egységeit képezı azonos ásványtársulások általában több ásványfaj szemcséibıl épülnek fel. (Vannak egyféle ásványbıl álló kızetek is, pl. a mészkı.) Földtan A Földdel, fıleg annak szilárd kérgével, fejlıdéstörténetével, az ott lejátszódó, azt alakító folyamatokkal foglalkozó természettudomány A Föld keletkezése és szerkezete A Föld keletkezésérıl és felépítésérıl vallott mai nézeteket az említett földrajz tankönyv tárgyalja Magmás kızetek A Föld kialakulása során egy idıben egész anyaga izzó, olvadt állapotban volt. Ezt a kızetolvadékot nevezzük magmának. A fokozatos lehülés során, kb millió éve keletkeztek a felszínen az elsı szilárd kızetek. Az egyre tovább hőlı felszínt végül teljes egészében szilárd kéreg borította be, de a Föld belsejében az ott levı radioaktív anyagok bomlási hıje miatt még ma is izzó állapotban van az anyag. Az olvadék kihülése során keletkezı kızeteket magmás kızeteknek nevezzük. A magma megszilárdulhat többezer méter mélységben, akkor a lassú kihülés miatt nagymérető kristályokká rendezıdik az olvadék, mélységi magmás kızet lesz (Magyarországon leggyakoribb a gránit: Mecsek hg. egy része, Velencei-hg.). Ha az olvadék a felszínre jut, lávának hívják, és a gyors lehülés miatt apró kristályok keletkeznek benne. Ezeket vulkánikus kızeteknek nevezzük, leggyakoribb közülük a bazalt (Balaton-felvidék, Salgótarján környéke), az andezit (Dunazug-hg., Börzsöny-hg., Cserhát-hg., Mátra-hg., Zempléni-hg.) és a riolit (Dél-Bükk, Zempléni-hg.). A vulkáni robbanással kiszóródott anyagból összeálló kızet lehet fıleg porból álló tufa (riolittufa, bazalttufa), illetve durva törmelék és por keveréke (andezit agglomerátum). A magmás kızetek kihőlése során repedések keletkeznek bennük, amik megmaradnak vagy oldatokból kiváló ásványokkal töltıdnek ki. A nagy gáztartalmú olvadékban egyes buborékokból nagyobb üregek, kristálypincék lehetnek. Ezeknek természetes nyílása eredetileg nincs, nagy ritkán a magashegységekben vagy kıfejtés, bányamővelés, alagútépítés során találnak rájuk. Forró vulkáni hamuból (tufa) gızrobbanással is képzıdhet üreg. A vulkáni mőködés során kiömlı láva lefelé folyva megszilárdul. A már megkeményedett felszín alól a még híg anyag kifolyhat, ekkor csıszerő lávabarlang keletkezik. Ez fıleg a híg, bazaltos lávánál fordul elı; több kilométer hosszú is lehet. Hazánkban jelenleg nem ismerünk ilyen üreget. 6

7 Belsı erık, lemeztektonika A belsı erık a földkéreg mozgását idézik elı. Energiájukat az egyenetlenül elhelyezkedı rádióaktív bomlás hıenergiája biztosítja. Az izzó, képlékeny földköpeny anyagában áramlások alakultak ki, amik a külsı, megszilárdult kéreg darabjait különbözı irányokba szállítják. Ez az évenként néhány cm-es nagyságú elmozdulás az évmilliók során alaposan átrendezte a világtérképet; a kéreg lemezei messzire vándoroltak (1.1. ábra). A szétnyíló óceánfenéki lemezek között gyakori vulkánkitörésekkel ömlik a tengerbe a magma, míg a kontinensekne ütközı óceáni lemezszegély a mélybe bukik, majd megolvad. A tengerben leülepedett anyag egy része az ütközés során a szárazföld szélén lánchegységgé torlódhat (1.2. ábra). A belsı erık a Föld felszínén egyenetlenségeket (hegységeket és medencéket) hoznak létre. Ennek hiányában a felszín néhány millió év alatt teljesen lepusztulna a tengerszintig Külsı erık, lepusztulás A Föld felszínét kívülrıl alakító erıket nevezzük külsı erıknek. Ezeknek energiaszolgáltatója a Nap, ami a Föld felszínét egyenlıtlenül melegíti fel, megindítva ezzel az anyag- és energiaáramlást (levegı és víz körforgalma). Minden kızet és ásvány a keletkezési viszonyai között stabil. Ezeket a viszonyokat a nyomás, hımérséket és kémiai környezet (koncentráció-viszonyok) jellemzi, illetve határozza meg. Ha ezek közül bármelyik megváltozik, a kızet ( és ásványainak) állékonysága megszünik; megkezdıdik átalakulásuk. Ha a mélyben képzıdött kızetek a földmozgások vagy a takaróréteg lepusztulása miatt a Föld felszínére kerülnek, a megváltozott körülmények miatt megkezdıdik a tönkremenetelük. A kızetek a napi és évszakos hımérsékletváltozások miatt aprózódnak, a csapadékvíz hatására pedig a kristályok anyagától és méretétıl függı mértékben oldódnak, átalakulnak. Ez utóbbi folyamat akár többszáz méter mélységig is lehatolhat, míg a fizikai folyamatok csak felszíniek, illetve néhányszor 10 m mélységig érvényesülnek (fagyhatár). Az aprózódás fizikai folyamatát a hıtáguláson kívül számos más hatás is elısegíti: a résekben levı víz megfagyása a hideg területeken, a gyökerek feszítı ereje, a hullámverés hatása, a szél által szállított (homok-) szemcsék koptatása, stb. A vegyi oldásban a legfontosabb a csapadékvíz szerepe, ami a légtérbıl és a talajból felvett CO 2 illetve a gyökérsavak segítségével még jobban oldja a kızeteket. Az egyes ásványok fizikai és vegyi tulajdonságai nagyon különbözıek. Minél ellenállóbbak, annál nagyobb arányban halmozódnak fel a lepusztulás során. (Például a kvarc nagy keménysége és rossz oldhatósága miatt a törmelékes fázis leggyakoribb anyaga.) A kızettıl elvált darabok a gravitáció hatására útnak indulnak: a hegyoldalakon legurulnak, majd a víz szállítja ıket tovább. Közben aprózódnak, és a szemcsék méretük szerint különbözı távolságokig eljutva szétkülönülnek. A törmelékdarabok élei és sarkai lekopnak, (elvileg) egyre gömbölyőbbé válnak. A (lejtı) törmelékbıl görgeteg (50 mm O), majd kavics (50 2 mm Ř) végül homok, (2 0,05 mm Ř) lesz. Ezek a kifejezések tehát nemcsak méretet, hanem keletkezési módot is jelentenek! Tovább a szemcsék a vízben már nem aprózódhatnak, hanem oldási sebességük növekszik meg. Közben a feldoldott anyagok egy részébıl új, a vizes közegben stabil agyagásványok keletkeznek, amik lebegtetve szállítódnak. A szállító közeg lehet jég is (gleccser, illetve a sakri jégtakarók). Ahol kevés víz van, ott a felaprózódott szemcsékek a szél tudja elszállítani (sivatag) Üledékes kızetek A feloldott anyagokat is a folyóvizek szállítják el. A vizi szállítás tehát görgetve (törmelék), lebegtetve (agyag) és oldott állapotban történik. Az anyagok idılegesen megrekedhetnek, de végsı üledékgyőjtıjük többnyire tenger. Itt méretük szerint elkülönülve rakódnak le, illetve megfelelı körülmények esetén (szintén elkülönülve) kicsapódnak az oldott anyagok. A szállítás vagy kiválás feltételeinek idıleges megváltozása során más anyag vagy más szemcseméret rakódik le. Ez a kis különbség elegendı arra, hogy kızetté válás során elválassza a fı üledék egynemő tömegeit; kialakul az üledékes kızetekre jellemzı rétegzettség. Az egyes rétegek néhány centimétertıl több méter vastagságúak lehetnek, míg a köztük levı elválasztó réteg (réteglap) általában mm-cm vastagságú. A lerakódott, kivált anyag kızetté válik; homokkı, agyag (-kı), a vegyi kiválások közül leggyakrabban mészkı (vagy dolomit), üledékes vas- és mangánérc keletkezik. Az üledékes kızetek tehát más kızetek lepusztulási termékeibıl épülnek fel. 7

8 8 A földkéreg felsı 16 km-es részén 95 % magmás és átalakult kızet van, csak 5 % az üledékes kızet, viszont a felszínen 75 % üledékes kızet és csak 25 % magmás, illetve átalakult kızet van. Az üledékes kızetek tehát vékony hártyaként vonják be a Föld felszínét. Ezen belül a 3 fı csoport gyakorisága a következı: agyagpala 46 % homokkı 32 % karbonátok (fıleg mészkı) 22 %. A három csoport tagjai a lerakódási környezetnek megfelelıen egymással különbözı arányokban keverednek (1.3. ábra). A földkéreg 98 %-át a gyakoriság sorrendjében az alábbi elemek alkotják: O Si Al Fe Ca Na K Mg. Ezek közül csak a vas vegyületei színesek, a mindefelé látható sárga, barna, vörös színeket okozzák. A törmelékes üledékek felhalmozódásakor legfeljebb áltektonikus barlang keletkezik, viszont a vegyi üledékek kiválásakor képzıdhet szingenetikus üreg. (Szingenetikus: együtt született, olyan üreg, ami a kızet képzıdésével együtt alakult ki.) Ilyen a források vizébıl kiváló mészkıben képzıdı forrásmészkı ( mésztufa ) barlang, illetve a korallzátonyokban körülzárt korall-barlang. Utóbbi hamarosan teljesen kitöltıdik mésztörmelékkel, míg a forrásmészkı üregei megmaradhatnak (Anna-bg.) Átalakult (metamorf) kızetek Az egyre vastagodó üledékben és a besüllyedı medencékben az alsóbb rétegekre mind nagyobb nyomás hat, a hımérséklet is egyre magasabb; megkezdıdik a következı átalakulási folyamat, a metamorfózis. Ennek folyamán az üledékes kızetekbıl végeredményben újra magma lehet, ezzel a kör bezárult (1.4. ábra). A mállás és a kızettéválás is átalakulási folyamat, ide azonban olyan folyamatokat sorolnak, amik üledékképzıdéskor elı nem forduló ásványtárulásokat hoznak létre. Ezek a folyamatok általában nagyobb nyomáson és hımérsékleten játszódnak le, tehát legtöbbször a földkéreg nagyobb mélységében A kızetek és szingenetikus barlangok összefoglalása Magmás mélységi gránit (kristálypince) diabáz kiömlési bazalt (lávacsatorna) andezit riolit tufa, agglomerátum (gızrobbanásos üreg) Üledékes törmelékes breccsa (hegylábi törmelékben áltektonikus bg.) konglomerátum (= kavicskı ) homok, homokkı agyag jég magashegyi belföldi vegyi kısó, gipsz (duzzadásos gipszbarlang) Mn, Fe-kiválások biogén mészkı, dolomit (korall-barlang, forrásmészkı-barlang) kıszén kıolaj, földgáz guanó Metamorf homokkı kvarcit agyag agyagpala, pala csillámpala mészkı márvány Földtörténet A Föld szilárd kérgének fejlıdéstörténetét vizsgálja a klasszikus geológia. Az élıvilág fejlıdése megfordíthatatlan folyamat, így ennek felhasználásával meghatározható az üledékbe zárt ısmaradványok alapján a kızetrétegek sorrendje, illetve távoli rétegek is azonosíthatók. Ezzel a módszerrel csak a sorrend határozható meg, a kızet keletkezésének években kifejezett kora nem. Erre csak az utóbbi idıkben, a rádióaktív elemek vizsgálatával nyílott lehetıség. A Föld korát 4,6 milliárd (4600 millió) évesnek ismerjük. A legrégibb szilárd kızet 4,2 milliárd éves, míg az elsı üledékes kızet 3,7 milliárd éve 8

9 9 keletkezett. Az elsı életnyomok 3,5 milliárd éves üledékbıl ismertek, de az élılények szilárd külsı váza csak 570 millió éve jelent meg (1.5 ábra). A klasszikus földtan az ısmaradványok alapján osztotta fel a földtörténetet. A szilárd váz megjelenése elıtti idıt összefoglalóan prekambriumnak hívják, a fiatalabb idıt pedig ókor középkor újkorra osztották. Ezen belül a fıbb nevek a következık: Kezdete Név (millió év) 0,01 Holocén 2,5 Pleisztocén 12 Pliocén 30 Miocén Kainozoikum (Újkor) 40 Oligocén 67 Eocén 137 Kréta 195 Júra Mezozoikum (Középkor) 230 Triász 285 Perm 350 Karbon 405 Devon Paleozoikum (Ókor) 440 Szilur 500 Ordovicium 570 Kambrium Prekambrium (Elıkor) 1.2. A KARBONÁTOS KİZETEK ÉS KÉPZİDÉSÜK Karbonát-kızetnek nevezik azokat a kızeteket, amiket uralkodó mennyiségben (50 % fölött) karbonátásványok építenek fel. Ezek az ásványok fıként a kalcit (CaCO 3 ) és a dolomit (CaMg/CO 3 / 2 ), de lehet magnetit (MgCO 3 ) vagy sziderit (FeCO 3 ) is. Barlangtani szempontból kizárólag a kalcitkristályokból felépülı mészkı, kis értékben a dolomitkristályokból álló dolomit (-kızet) érdekes. Ezek a kızetek az üledékes kızetek közé tartoznak, képzıdésükben fontosak a törmelékes és a vegyi folyamatok, miközben igen nagy szerep jut a biológiai anyagkiválásoknak is. Ennek az az oka, hogy élı szervezetek megfelelı körülmények között a CaCO 3 -t kis energiaráfordítással ki tudják csapni és szilárd fázisban tudják tartani. Ez a vegyi folyamat szolgáltatja a nagy mennyiségő kalcit-anyagot. Mint szó volt róla, az üledékes kızeteknek csak 22 %-át alkotják a karbonátos kızetek, mégis külön fejezetet érdemel képzıdésük, mert barlangtani szempontból ennek a kızetcsoportnak van a legnagyobb jelentısége Mészkıképzıdés Mészkınek nevezik azt a kızetet, aminek legalább 90 %-a kalcitból és/vagy aragonitból áll. A többi alkotórész fıleg magnéziumkarbonát, dolomit, kvarc/kova, agyag, szerves anyag, stb. A mészkı színe nagyon változatos. A tiszta kızet fehér, kismennyiségő agyag vagy szerves anyag esetleg pirit szürkésre, szürkére, feketére színezheti. Zöldes színt az agyag; míg sárga, vörös, barna színeket a Fe/IIIionok okoznak. A mészkı anyagának képzıdésénél a biológiai közremőködéssel végbemenı kicsapódást könnyen lejátszódó fizikai és biológiai aprózódás, majd anyagátrendezıdés követi. Az aprózódás fıként a már elhalt élılények által régebben kiválasztott anyagot érinti; biogén hatásra és a hullámverés segítségével egészen homok- és iszapmérető szemcsékké töredezhetnek a vázdarabok. A törmelékszemcsék szállítását a vízmozgás és a gravitációs csúszások végzik, míg a helyi mozgatásban, a laza üledék összetúrásában az állatvilág szerepe is jelentıs (rákok, tengeri sünök, stb.). A következı lépés a törmelékszemcsék felhalmozódása, amit döntı többségében a fizikai körülmények határoznak meg, bár a biológiai tényezık is befolyásolhatják. Ezután történik a laza üledék tömörülése, majd kızetté válása. Az élılények az üledékre hatnak, míg az üledék (aljzat) visszahat az élılényre. Ezek megteremthetik a saját maguk számára szükséges körülményeket (pl. a zátonyt), de ezzel egyúttal a környezet fizikai és vegyi folyamatait is befolyásolják. Nézzük végig lépésenként a mészkıképzıdés folyamatát. 9

10 10 Anyagszolgáltatás A fizikai úton keletkezı (aprózódó) üledékek között karbonátkızet darabjai is lehetnek, de tisztán nagyon ritkán dúsul föl; csak a hullámverés halmoz fel meredek partok elıtt karbonát-törmelékekbıl álló üledéket. Ilyen hely lehet sziklás tengerpart és a korallzátonyok nyílt tenger felé nézı oldala. A szárazföldi lepusztulási folyamatot karsztosodásnak nevezzük, és a 2. fejezetben részletesen megismerkedünk vele. A vegyi folyamatok során oldott állapotba került anyag a tengerbe szállítódik, ahol biztosítja a z ott folyó mészkiválás anyagutánpótlását. Az anyagszolgáltatás jelenleg döntı többségében a régebbi karbonátüledékek lepusztulásából történik. A földtörténeti múlt során erre különbözı mennyiségben volt lehetıség, ami a már meglévı, lepusztulási helyzetben levı kızetekbıl és a szállítási viszonyoktól függött. Az eredeti anyagforrás a magmás kızetek ásványaiból származó Ca ++ és a vulkáni mőködés során a légkörbe kerülı CO 2 volt. Mészkiválás A vízben oldott CaCO 3 anyaga kiválhat a szárazföldön vagy a tengerben. A szárazföldi mészkiválások a tengerhez képest elhanyagolhatóan kis mennyiségő mészkövet hoznak létre. Ezek közül a barlangi kiválások fıként kémiai hatásokra történnek (3. fejezet), míg a felszínen az édesvízi mészkıképzıdésben a növényzet CO 2 - elvonó szerepe a döntı jelentıségő. A tengeri mészkiválás során szervetlen úton talán csak a parti sziklák fröccs-zónájában beszáradó vízcseppek mésztermelése történik. Az összes többi elsıdleges mészkiválasztást élılények végzik. Ez az élılény-mennyiség élhet a sekélytengerben, a kontinensperemen (self) vagy planktoni (lebegı) módon a nyílt óceánok felsı vízrétegében. A jelenkori mészkiválasztásban a plankton anyagtermelése közel azonos mennyiségő, mint a sekélytengeri és a kontinensperemi együttvéve. Ez azonban csak a kréta óta van így, azelıtt a planktoni élıvilág fejletlensége miatt szinte az egész mészkıképzıdés a kontinensperemi és a sekélytengeri területeken történt. A hazai mezozós karbonátjaink fıleg zátony-eredetőek, beleértve a zátony mögött levı lagunát is (triász, júra, kréta mészkövek). A fiatalabbak törmelékes partközeli üledékek (eocén, miocén mészkövek). Az élılények a CaCO 3 -t több folyamat során tudják kiválasztani. A növény saját életmőködése céljából széndioxidot von el a vízbıl, így kicsapódik a mészanyag. Az algás cementáció ezen alapszik; az éjjel termelıdı CO 2 miatt oldás játszódik le, majd nappal a CO 2 elhasználódik a vízbıl, mészkicsapódás történik. Ez a folyamat jelenleg alárendelt mennyiségő a következıhöz képest. Sok tengeri élılény (növény és állat egyaránt) vázanyagként építi be testébe a CaCO 3 -t. Ez célozhatja a test szilárdítását vagy védelmét. Mivel a tengeri élılények többsége a meleg, sekély vízben él, így a mészkiválasztásra is leginkább ott kerül sor. Jelenleg a legfontosabb mészkiválasztó egységek a (korall) zátonyok a mögöttük kialakuló lagunákkal. Zátony A földtani értelemben vett zátony a tenger felszínéig érı, szilárd anyagokból álló képzıdmény, ami biogén üledékképzıdési egységek meghatározott csoportosulása. A felépítésében résztvevı csoportok: szerkezetépítık szilárdítók kitöltık. Ezek közül a legjellemzıbbek, legismertebbek a szerkezetépítık, amik jelenleg a korallok. A zátony típusai a fejlıdés sorrendjében: szegélyzátony (part mellett, ha a szárazföldi anyagbeszállítás kicsi, mert lapos a térszín és kevés a csapadék pl. Vörös-tenger); sánczátony (a parttól laguna választja el, ami többszáz km széles is lehet, 1.6. ábra); atoll (zátonygyőrő). A zátonyépítı korallok zöldalgákkal élnek életközössében (szimbiózisban), ezért csak olyan körülmények között tudnak elszaporodni, ahol az algák is megtalálják életfeltételeiket. A zöldalgáknak sok fényre van szükségük, ezért csak az átvilágított, felsı m vastag zónában élhetnek, sıt a nagyobb zátonyok felett csak 0 20 m mély víz van. Szintén feltétel a víz jó szellızöttsége, nagy oxigéntartalma, valamint a vázépítéshez szükséges mészanyag állandó pótlódása. Utóbbit a hővös tengeráramlások biztosítják, a sekély vízben fellépı erıs hullámzás pedig az állandó oxigéntelítettséget idézi elı. A tiszta, átlátszó vízben minél kevesebb lebegı anyag legyen, azaz a szárazföldrıl ne jussanak agyagásványok a zátonyterületre. Mindehhez járul még a korallok hıigénye és érzékenysége a sótartalom változására. Ha mindezeket figyelembe vesszük, nem meglepı, hogy korallzátonyok viszonylag kevés helyen vannak a Föld felszínén. Ahol viszont a feltételek jók, ott hatalmas zátonyrendszerek képzıdnek. Számunkra egyik legtanulságosabb a Bahama-pad, ami 700 x 300 km (!) területő, átlag 10 m vízmélységgel ( térdig érı tenger ). A hazai triász karbonáttömegek néhol többezer méter vastagok, és fıként az Alpokból megismert zátonyokhoz kapcsolódó hatalmas laguna vagy beltenger üledékei lehetnek. 10

11 11 A mészkövek alaki jellegei Az alaki jellegeket két csoportba osztjuk; ez a képzıdési körülményektıl függ, illetve arról ad felvilágosítást. Szövet A szemcsék egymáshoz való viszonya, ami a lerakódás helyén uralkodó fizikai körülményektıl függ. Az élıvilág szerepe is fontos, hiszen ez határozza meg, hogy mi kerülhet az üledékbe. (Csak az, ami ott megterem.) A szemcsék többsége váz, váztöredék, illetve az állatok életmőködése során keletkezett anyag, ürülék. A szövet a kızet fizikai tulajdonságait erısen befolyásolja (pl. szilárdság), így a karsztosodás során is lényeges hatása van. Általában csak laboratóriumi módszerekkel (mikroszkópi csiszolat) vizsgálható. Szerkezet Az üledék (kızet) szervezıdésével kapcsolatos nagyobb egyenlıtlenségek ( pl. rétegzettség). Az elsıdleges szerkezet az üledékképzıdés során bekövetkezett erısebb idıleges változások miatt alakul ki. Ez fıleg fizikai változás (pl. vihar), de lehet biológiai is. A végeredmény mindkét esetben az, hogy az egynemő, vastag mészanyag közé jóval vékonyabb, más anyagú (agyag) vagy más szemcsemérető üledék kerül, ami a kızettéválás után elválasztja a mészkı rétegeit. A szerkezet a barlang formakincsére van hatással, illetve az üregesedés során elıtőnik, kipreparálódik Dolomitosodás Hegyvidékeinken sok helyen dolomit váltja fel a jól karsztosodó mészkövet. Ránézésre mindkét kızet hasonló, de tulajdonságaik erısen különböznek. A dolomit-kızet fıként dolomit ásványból áll, aminek anyaga CaMg(CO 3 ) 2 képlettel írható le. A tengervízben a magnézium sokkal nagyobb mennyiségben van oldva, mint a kalcium, ezért hosszú ideig azt feltételezték, hogy idıvel a tengerben levı mészkövek törvényszerően dolomitosodnak. A megfigyelések azonban ennek ellentmondanak. Egyes növények közvetlenül dolomitot választanak ki a tengervízbıl, ezeknek mennyisége azonban elenyészı. Vulkáni oldatok hatására történı átalakulás is elıfordul, de ez mégsem magyarázza meg a dolomit nagy gyakoriságát. A tengerkutatás fellendülésével több magyarázatot is találtak erre a kérdésre. Egyik ezek közül az alábbi: a kevés csapadékú, meleg (sivatagos) területeken a lapos tengerpartokon több kilométer széles, több száz kilométer hosszú zóna alakulhat ki, amit rendszeresen, de ritkán önt el a dagály. Itt a kijutó víz rövidesen elpárolog, és a besőrősödı oldat magnézium-tartalma dolomitosítja a part mészkövét. Ez a folyamat jelenleg a Vörös-tenger mellett figyelhetı meg. A dolomitnak barlangtanilag általában nagy (zavaró) szerepe van Átmeneti karbonátos kızetek Ezek az üledékes kızetek a görgetett, lebegtetett és oldott állapotban szállított anyagok különbözı arányú keverékei, amikben uralkodó mennyiségő a karbonát (1.3. ábra) Márga Agyagos üledékes karbonátos kızet, ami % karbonát ásványból és % agyagból áll. Színe a baktériumok által termelt pirittıl világosszürke, zöldes, iiletve a pirit oxidációja miatt sárga, barna, néha élénkvörös vagy lila. Gyakran változó keménységő padokból áll, fıleg finomszemcsés kızet; a szemcsék ritkán nagyobbak 0,01 mm-nél. Nedvszívó, de alig duzzadó tulajdonságú. Keletkezése ott történhet, ahol a vízmozgás csökkenése miatt a közeli szárazföldrıl behordott agyagásványok le tudnak ülepedni, és a mészanyag kiválására is lehetıség van. Barlangtani szempontból a márga nagy agyagtartalma miatt általában vízzáró kızetként jelentkezik; benne oldásos üregek ritkán tudnak kialakulni. Homokkı A vízben szállított kızettörmelékek legfeljebb 0,1 mm átmérıjőig aprózódnak, mert ekkor már a szemcsék felületét borító vízréteg megakadályozza, hogy közvetlenül egymáshoz ütıdjenek. A lerakódó szemcsék között így elég tekintélyes mennyiségő üreg marad, ahol a vízben oldott anyagok kiválhatnak; a homokszemcsék homokıvé cementálódnak. A kötıanyag többnyire mész (CaCO 3 ) vagy kova (SiO 2 ), ritkábban limonit vagy más anyag. A homokkövek a késıbbi lepusztulás során fizikai hatásokra általában a homokszemcsék tulajdonságaival megegyezı módon viselkednek, míg a vegyi hatásokra a kötıanyag tulajdonságai szerint reagálnak. A homokkıben képzıdı oldásos üregesedésrıl a fejezetben lesz szó. 11

12 MAGYARORSZÁG KARSZTTERÜLETEI ÉS NAGYOBB BARLANGJAI Hazánk felszínén viszonylag sok karbonátkızet található. Ezek különbözı korokban keletkeztek, a devon és karbon idıszaki márványtól a jelenkori laza forrásmészkıig. A mi számunkra legfontosabb a triászban keletkezett mészkövek nagy mennyisége Magyarország karsztterületei Röviden végignézzük a karbonátos kızetekbıl álló nagyobb területeket (1.8. ábra). Ezek közül néhányban jelentısebb barlang nem alakult ki., legfeljebb felszíni karsztjelenségek, vagy csak a karsztokra jellemzı növények mutatják a karbonátkızet jelenlétét Terület Fertı-tó környéke Mecsek hegység Villányi-hegység Keszthelyi-hegység Bakony hegység és Balaton-felvidék Vértes hegység Gerecse hegység Zsámbéki-medence Pilis hegység Budai-hegység Börzsöny hegység Cserhát hegység Bükk hegység Aggteleki-karszt miocén kızet kora mezozoikum és miocén mezozoikum triász (csak dolomit) mezozoikum, eocén, miocén triász (csak dolomit) mezozoikum és pleisztocén (forrásmészkı) triász rögök és miocén triász, miocén (zátonymészkı-foltok a Dunazug-hgs.-ben), pleisztocén (forrásmészkı) triász és eocén, miocén, pleisztocén (forrásmészkı) miocén (zátonymészkı foltok) triász rögök paleozoikum, triász, pleisztocén (forrásmészkı) paleozoikum, triász 12

13 Magyarország nagyobb barlangjai A barlangjáró (általában) szeretne minél több helyre eljutni. Ehhez azonban nemcsak az kell, hogy a barlangjárás fortélyait és technikai ismereteit minél alaposabban elsajátítsa, hanem az sem árt, ha tudja, hogy hol vannak a barlangok. Ez az összeállítás a nagyobb barlangokat tartalmazza, mivel egy méteres barlang, ahol évtizedekig áskálódtak a régészek, nagyon fontos lehet a tudomány számára, de a (sport-) barlangász számára nem túl izgalmas (általában). Így tehát a 200 m-nél hosszabb és/vagy 50 m-nél mélyebb üregrendszereket soroljuk fel a barlangkataszteri egységek szerint sorba állítva (részben Takácsné Bolner K ). Katasz-teri egység/ szám Mecsek hegység Név Hoszszúság (m) Mélység (m) Kızet 4120/1 Abaligeti-barlang (aktív patakos átmenı barlang, részben kiépítve) triász mészkı /2 Mánfai-kılyuk (kétszintes aktív forrásbarlang, vízmő lezárás) 253 kb. +15,-2 triász mészkı Tettyei-pincebarlang /4 Mészégetı-források-barlangja (aktív forrásbarlang, zárt bejárati szifonnal) Remény-zsomboly (hasadék jellegő aknarendszer) Jószerencsét-barlang (változó szelvényő lépcsızetes aknarend-szer) Achilles-víznyelı (inaktív, erısen feltöltve) 218 kb. +7, -6 pleisztocén forrásmészkı Spirál-víznyelıbarlang kb. +10 triász mészkı és dolomit -70 triász mészkı k b. -52 triász mészkı kb. 55 triász mészkı Villányi-hegység 4150/1 Beremendi-kristálybarlang (többszintes aktív hévizes üregrendszer képzıdményekkel) Nagyharsányi-barlang hatalmas termek, különleges kiválások, sok cseppkı) kb. 600 kréta mészkı kb. -30 júra mészkı Bakony hegység 4422/1 Alba Regia-barlang (lejtıs, többfelé ágazó idıszakos víznyelıbarlang) triász júra mészkı /2 Háromkürtı-zsomboly (lépcsızetes tágas aknarendszer) triász mészkı Tábla-völgyi-barlang (bonyolult omladékos hasadék-rendszer) triász mészkı Csipkés-zsomboly (szők, hasadék jellegő idıszakos víznyelı) triász mészkı /4 Csengı-zsomboly (tágas lépcsızetes eróziós szelvényő aknasorozat) kb triász mészkı /5 Jubileumi-zsomboly (tágas, omladékos hasadékakna sorozat) triász mészkı 4440/2 Cserszegtomaji-kútbarlang (hévizes eredető labirintusrendszer) kb triász dolomit/ pannon homokkı réteghatárán /3 Acheron-kútbarlang (lapos folyosó, magánterületen nyílik) mint az elızı Edericsi-barlang (többszintes omladékos hasadékrendszer) triász mészkı /4 Csodabogyós-barlang triász mészkı 4450/1 Tapolcai-tavasbarlang (hálózatos üregrendszer részben víz alatt, kiépítve) miocén mészkı /2 Kórház-barlang (hálózatos üregrendszer, gyógyászati lezárás) miocén mészkı Vértes hegység 4530/1 Megalodus-barlang (különleges ásványbevonatú hévizes járat) , -17 triász, júra, kréta mészkı Gerecse hegység 13

14 /1 Keselı-hegyi-barlang (tágas lépcsızetes hasadék jellegő aknarendszer) triász mészkı /2 Keselı-hegyi 2. sz. barlang (tágas lépcsızetes hasadékjellegő aknarendszer) , -32 triász mészkı /3 Keselı-hegyi 4. sz. barlang (mint az elızı) , -25 triász mészkı /10 Keselı-hegyi 11. sz. barlang (két ágra oszló hasadékaknák) -69 triász mészkı 4621/42 Júra-zsomboly (párhuzamos, középen összekötött aknapár) júra mészkı 4630/22 Lengyel-barlang (szők, nehezen járható hévizes aknarendszer triász mészkı /24 Vértes László-barlang (lépcsızetes szők aknarendszer) triász mészkı /56 Döbbenet-barlang -51 /81 Megalodus-barlang (különleges ásványbevonatú hévizes járat) , -17 triász, júra, kréta mészkı 4650/1 Pisznice-barlang ( többszintő elágazó vízszintes jellegő, hévizes) kb , -15 triász mészkı 4662/12 Dorogi 1. sz kaverna [Tokod-altárói 1. sz. bg.] (hasadék mentén lépcsızetes aknarendszer, bányában) Budai-hegység 4732/2 Bátori-barlang (hévizes képzıdményekben és formákban gazdag érces üreg) kb. 200 kb. 120 triász mészkı triász mészkı és oligocén homokkı határán 4762/1 (budai) Vár-barlang ( mesterségesen összekötött üregek hálózata) kb pleisztocén forrásmészkı /2 Pál-völgyi-barlang (hévizes, hálózatos hasadékrendszer, egyes szakaszai kiválásokban gazdagok, részben kiépítve) /3 Szemlı-hegyi-barlang (hévizes tágas hasadékok, többféle gazdag kiválás, részben kiépítve) , -87 eocén mészkı és márga , -43 eocén mészkı és márga!4 Ferenc-hegyi-barlang (hévize, hálózatos hasadékrendszer, kiválások) 4000 kb. 40 eocén mészkı és márga /5 Molnár János-barlang (aktív hévizes hálózat, fıleg víz alatt) , -37 eocén mészkı és márga /6 József-hegyi-barlang (hévizes folyosóhálózat, nagyon gazdag kiválások, óriási termek) Bagyura-barlang Harcsaszájú-barlang Kis-Hideg-lyuk rendszer (hévizes hasdékjellegő járatrendszer) Buda-barlang 4763/1 Mátyás-hegyi-barlang (hévizes, tágas folyosóhálózat képzıdmény nélkül, karsztvízszintig) kb eocén és triász mészkı , -43 eocén mészkı -74 eocén mészkı eocén mészkı és márga 4773/1 Solymári-ördöglyuk (hévizes, szövevényes térbeli rendszer) kb kb. -45 triász mészkı Pilis hegység 4810/ Ürömi-víznyelıbarlang ( szők hasadékrendszer, idıszakos nyelı) kb eocén mészkı /2 Amfiteátrum-barlang (szők hasadékok a karsztvízszintig) triász mészkı 4820/3 Ezüst-hegyi 3. sz. barlang [Papp Ferenc-bg.] (szők, omlásveszélyes hévizes üregrendszer) kb triász mészkı, dolomit, eocén mészkı, oligocén homokkı 4840/1 Legény-barlang (formagazdag elághazó hévizes rendszer) , -50 triász mészkı /2 Leány-barlang kb. 950 triász mészkı /5 Pilis-barlang (inaktív cseppköves forrásbarlang) , -6 triász mészkı Nagy-Somló-hegyi-barlang /1 Sátorkı-pusztai-barlang (hévizes gömbfülkerendszer, gazdag ásványkiválások) Cserhát hegység 5221/1 Naszályi-víznyelıbarlang (lépcsızetes, omladékos, idıszakos víznyelı, jelentıs kürtırendszerrel) kb triász mészkı -171 triász mészkı 14

15 15 Mátra hegység 5230/1 Csörgı-lyuk (szők tektonikus járatok) miocén riolittufa Bükk hegység 5331/9 Diabáz-barlang (lépcsızetes cseppköves aknarendszer, idıszakos nyelı) kb triász mészkı és diabáz határán 5332/15 Hármas-kúti-víznyelıbarlang (erısen kitöltött lépcsıs aknarendszer) kb. 80 triász mészkı 5343/3 Kis-kıháti-zsomboly (tágas aknabarlang, nagy cseppköves terem lépcsızi) triász mészkı 5362/1 Szamentu-barlang (szők bevetı vízjárat után tágas cseppköves terem) kb triász mészkı 5363/2 Kecske-lyuk (befelé szőkülı idıszakos forrásbarlang) kb triász mészkı /4 Kı-lyuk (két nagy terem kisebb oldaljáratokkal) triász mészkı /5 Hillebrand Jenı-barlang [Kı-lyuk 2..] (tágas elágazó folyosó, régészeti leletek) triász mészkı /7 Vénusz-barlang (kétszintes idıszakos víznyelı) triász mészkı /51 Szeleta-zsomboly (szők, lépcsızetes aknarendszer) triász mészkı 5372/1 István-barlang (tágas cseppköves járat, kiépítve) , -13 triász mészkı /2 Létrási-vizesbarlang (többszintes, lépcsıs aktív nyelı a karsztvíz-szintig) /3 Szepesi Láner-barlangrendszer [Létrás-tetıi-, Szepesi-barlang] (függıleges bejárati aknarendszer és szintes, patakos folyosó cseppkövekkel) /4 Jávorkúti-víznyelıbarlang (aktív nyelı, bejárati aknasor után patakos, lejtıs folyosó) /5 Bolhási-víznyelıbarlang (aktív nyelı, lépcsıs bejárati aknasor és cseppköves járatrendszer) /6 István-lápai-barlang (inaktív aknarendszer, lent tágas, többszintő pata-kos járattal) /7 Borókás-tebri 2. sz. víznyelıbarlang (idıszakos nyelı, néhol szők, korrodált aknarendszer) /8 Fekete-barlang (idıszakos nyelı, bejárat aknarendsze és cseppköves járatok) , -85 triász mészkı kb kb triász mészkı triász mészkı triász mészkı kb. 110 triász mészkı triász mészkı /16 Szirén-barlang (idıszakos nyelı, többszintő cseppköves járatok) kb. 500 kb. 50 triász mészkı /31 Bányász-barlang (tágas, lépcsızetes aknabarlang) triász mészkı /35 Útmenti-víznyelıbarlang (szők, lépcsıs inaktív nyelı, nem azonos a Bánya-bükki Útmenti-zsombollyal) triász mészkı /47 Spejzi-barlang (aktív nyelı, omladékos aknarendszer, szők járat) kb triász mészkı 5372/56 Borókás-tebri 3. sz. víznyelıbarlang (idıszakos nyelı, fıleg függılegesen tagolt, szők járatrendszer) /57 Borókás-tebri 4. sz. víznyelıbarlang (fıleg függılegesen tagolt, szők járatrendszer) kb triász mészkı -102 triász mészkı /95 Balekina-barlang (idıszakos nyelı, lépcsızetes, többszintő járatok) triász dolomit /100 Jáspis-barlang (különleges kiválásokkal dús aknarendszer) /2 Pénz-pataki-víznyelıbarlang (aktív nyelı, lépcsıs lejárati aknasor a karsztvízszintig) /106 Szarvasetetıi-víznyelıbarlang (aktív nyelı, szők, omladékos lépcsıs járattal) triász mészkı triász mészkı 5382/2 Hajnóczy-barlang (tágas, gazdagon cseppköves inaktív üreghálózat) , -98 triász mészkı 5391/1 Anna-barlang (mesterségesen összekötött üregek, kiépítve idegenforgalmi és víztermelési célból) 600 pleisztocén forrásmészkı /56 Vár-tetıi-barlang (inaktív nyelı, lépcsıs aknarendszer, lent terem) kb triász mészkı /57 Soltész-kerti-mésztufabarlang (aktív forrásbarlang, mesterséges bejá-rati szakaszokkal) 215 pleisztocén forrásmészkı 5392/3 Nagykımázsa-völgyi-víznyelıbarlang triász mészkı 15

16 16 (idıszakos nyelı, lépcsızetes hasadékszerő aknákkal) /19 Fecske-lyuk 210 /36 Viktória-barlang (idıszakos nyelı, szők, többszintő járatokkal) , -30 triász mészkı /37 Mexikó-völgyi-víznyelıbarlang (idıszakos nyelı, lépcsıs, szők járatok) Aggteleki-karszt 5412/2 Rákóczi (1. sz.)-barlang (tágas hévizes termek a karsztvízszinttel, gazdag kiválások) /3 Rákóczi 2. sz. (Surrantós-) barlang (erısen tagolt hévizes hasadék- és kürtırendszer karsztvízszinttel, képzıdményekben gazdag) 5430/1 Baradla Domica-barlangrendszer (nagymérető patakos járatok sok cseppkıvel, kiépítve) triász mészkı , -57 triász mészkı , -14 triász mészkı triász mészkı /2 Baradla Alsó-barlang (aktív forrásbarlang 16 szifonnal) kb triász mészkı /6 Baradla-tetıi-zsomboly (tektonikus repedés mentén kialakult aknarendszer) /3 Béke-barlang (aktív patakos járat, gazdagon cseppköves, kijárati részén terápia részére kiépítve) /4 Szabadság-barlang (idıszakos nyelı, gazdag képzıdményekkel és változatos formakincs) /5 Danca-barlang (idıszakos forrásbarlang, szifon után tágas, érintetlen cseppköves járat) -87 triász mészkı triász mészkı triász mészkı és dolomit triász mészkı és dolomit 5440/1 Kossuth-barlang (aktív forrásbarlang, többszintes hasadékjáratokkal) , -15 triász mészkı /2 Vass Imre-barlang (inaktív forrásbarlang, cseppköves, többszintő) Eötvös Lóránd-barlang /1 Meteor-barlang (lépcsızetes, idıszakos nyelı, felsı része veszélyesen omladékos, lent nagy cseppköves terem) , -15 triász mészkı és dolomit triász mészkı /2 Almási-zsomboly (két egymás után nyíló nagyobb akna) -100 triász mészkı /3 Szabó-pallagi-zsomboly [Baglyok szakadéka] (több egymásból nyíló akna, hálózatos alaprajzzal) /4 Vecsem-bükki-zsomboly (több, egymásból nyíló tágas akna, hálózatos alaprajzzal) /5 Kopasz-gally-oldali 2. sz. víznyelıbarlang [404-es barlang] (idıszakos nyelı, felsı részén omladékos járatok) triász mészkı triász mészkı triász mészkı /6 Rejtek-zsomboly (lépcsıs, tágas aknák, gazdag borsóköves kiválás) -74 triász mészkı Tektonik-zsomboly (több, egymásból nyíló akna) Banán-zsomboly (egyaknás, szők bejárattal) Pócsakıi-víznyelıbarlang (lépcsızetes idıszakos nyelı) Búbánat-zsomboly (egyaknás, kisebb átmérıjő, sok agyaggal) Széki-zsomboly (egyaknás, lent nagy terem, gazdag kiválásokkal) -80 triász mészkı -54 triász mészkı -51 triász mészkı kb. 51 triász mészkı -50 triász mészkı 16

17 17 2. KARSZTOSODÁS ÉS ÜREGKÉPZİDÉS Karsztosodásdnak nevezzük a karbonát-kızetek fıleg vegyi folyamatok által történı lepusztulását. Ez leginkább a mészkıre, kisebb mértékben a dolomitra jellemzı. Vízben jól oldódnak még a só-kızetek (pl. kısó) és a gipsz is, ezek azonban felszínközelben csak kevés helyen fordulnak elı, így a sokkal gyakoribb karbonátkızetekhez mérten számunkra elhanyagolhatóak. A szlovéniai Karszt hegységben (KRST=kopár) tanulmányozták elıször alaposabban a mészkı lepusztulási formáit, és itt írták le azokat; innen ered a folyamat összefoglaló elnevezése. Ezen a területen tömeges karbonátkızet van, az éves csapadékmennyiség jelenleg kb mm, a hazai mm-rel szemben. A karsztos lepusztulás alapvetı jellemzıje, hogy a külsı erık hatására elmálló (döntı többségében feloldódó) kızetanyag fıleg a hegy belsejében távozik el, ellentétben a többi kızettel, ahol az anyagok elszállítása a felszínen történik. A karsztos folyamatok jellegzetes felszíni és mélybeli formákat hoznak létre, amiket részletesen tárgyalunk majd. A karsztosodásra alkalmas kızetek fizikai úton történı lepusztulása nem jelentıs, csak különleges körülmények között történik. Ilyen eset, ha oldószer (víz) csak nagyon kis mennyiségben jut a kızethez; akkor a fizikai hatásokra végbemenı aprózódás túlsúlyba kerül az oldással szemben. Például a szél által szállított homokszemcsék koptató hatása a sivatagban, vagy a fagyrepesztés és hıtágulás hatása a magashegységekben. Különlegesek a karbonát-kızetek a többi kızethez viszonyítva abban is, hogy csak egyetlen ásványfaj kristályaiból épülnek fel (monomineralikus kızet). Kalcit (Ca CO 3 ), illetve dolomit [CaMg(CO 3 ) 2 ] kristályok tömege alkotja a hatalmas hegyeket, hegységeket. A többi ásványok csak szennyezésként vannak jelen, bár nagyobb mennyiségő elıfordulásuk erısen befolyásolja a kızet lepusztulását ( fejezet). A barlangok jelentısége többféle. Kezdhetjük mindjárt saját szempontunkkal: sportolási lehetıséget biztosítanak a bennük túrázók számára. Érdekességük, szépségük az idegenforgalom által hasznosítható. Számos egyéb lehetıségrıl is szó lesz; így gazdasági, gyógyászati és tudományos hasznosításról. A karszt nevezéktana A karsztos területek és hegytömbök a környzetükhöz viszonyítva különbözı helyzetben lehetnek. A kızetanyag változása a karszt belsejében áramló víz mozgási lehetıségét befolyásolja, lehet önálló (autigén vagy A típusú) a karszt, illetve ha más terőletrıl érkezı csapadékvíz jut be a karbonátos hegybe, akkor nem önálló (allogén, B típusú) karszt (2.1. ábra). A kızetréseken átszivárgó víz addig haladhat lefelé, amíg vízzáró kızethez nem érkezik. Ha ez nagyobb mélységben van, mint a forrás szintje (erózióbázis), akkor a mélyben levı kızet réshálózatát a víz teljesen kitölti. Ez a mélykarszt, míg a fölötte levı, részben légteres rész a sekélykarszt. A kettıt elválasztó felület a karsztvízfelszín, ami a megcsapolási pontok (karsztforrások) felé enyhén lejt. Ennek a lejtésnek az az oka, hogy a víz a súrlódás miatt csak nyomáskülönbség hatására tud áramlani. Minél tágabbak az áramlási nyílások, annál laposabb a karsztvízfelszín. A vízszint magassága a felszíni csapadéktól függıen erısen változhat, mert a rések, illetve a keskeny barlangjáratok visszaduzzasztják a beszivárgó vizet (a Pénz-pataki-víznyelıbarlangban ez 42 m, de az Alpokban ismertek 100 m-nél nagyobb vízszintemelkedések is). A karbonátos kızet fölött vízzáró kızet lehet, akkor a víz függıleges áramlása akadályba ütközik, ez a fedett karszt, míg a fedetlen területet nyílt karsztnak nevezik.(2.2.ábra) A karsztosodott mészkıhegység földtani folyamatok hatására megsüllyedhet, és így tengeri vagy szárazföldi üledékek temethetik be felszínét, eltemetett karszt lesz. Késıbbi kiemelkedés során a fedı üledékek lepusztulnak és esetleg teljesen más éghajlati feltételek között elıtőnnek az egykori formák, amit kihantolt karsztnak hívunk (Bükk-hegység). A barlangok csoportosítása többféleképpen történhet. Legáltalánosabb a keletkezési idı szerinti szétválasztás: 17

18 18 kialakult üregek. a befoglaló kızettel egyszerre (szingenetikusan, lásd 1. fejezet), és utólag (posztgenetikusan) Ezen csoportosításon kívül még tetszıleges számú és szempontú lehetıség van. Például a vízforgalom alapján (patakos tavas száraz), a bejárhatóság alapján (alapfelszerelés kötéltechnika különleges felszerelés), a kiterjedés alapján (vízszintes lépcsıs függıleges; egyszintes többszintes, stb.) vagy a kitöltések szerint is. Térjünk vissza az üreget létrehozó hatások felosztásához. Tektonikus eredető barlangok akkor keletkeznek, ha a földkéreg mozgása során hasadékok nyílnak meg, és ezek szerencsés helyzetük folytán nem töltıdnek tele kızettörmelékkel vagy más szilárd anyaggal. Az így keletkezı repedéseket a bennük mozgó víz késıbb kitágíthatja, de akkor már oldásos barlangról beszélünk (2.2. fejezet). Másik tektonikus eredető barlangtípus a meggyőrıdıtt kızetrétegek középsı részének felszíni kihullása útján jön létre. Ez fıleg erısen győrt, meredek, sziklás hegyoldalakon fordulhat elı, sziklaeresz jellegő barlangok alakulhatnak így ki (2.2. ábra). Áltektonikus barlangoknak a hegyoldalakon lezuhant vagy lecsúszott kızettömbök között levı üregeket nevezzük (2.2. ábra). A fizikai koptató hatásokra létrejött barlangok az elıbbieknél gyakoribbak. Ezeket valamilyen mozgó közeg a magával szállított szilárd anyagok koptató hatásával alakította ki. Ilyen lehet a szél által szállított homok és por, ami fıleg száraz, sivatagi területeken alakíthat ki szélmarásos (deflációs) odúkat, ereszeket. A tengerparti (ritkán tóparti) hullámzás a parti törmelék segítségével abráziós barlangokat véshet a parti sziklákba. Ez fıleg nemkarbonátos kızeteknél jelentıs, mert a karbonátok jó oldhatósága erısen módosítja ezt a hatást. Gyors folyású patakok, folyók hordalékuk segítségével eróziós fülkéket, ereszeket vájhatnak a parti kızetekbe. Karbonát-kızetek esetében itt az oldódásnak is nagy szerepe van. A nagyeséső gleccser-patakok a magukkal hozott tömbök megrekedése esetén gleccser-malmokat vájhatnak a meder aljába. Az így kialakuló mélyedésbıl a kızetdarab nem tud kijönni, a víz állandó mozgatása miatt egyre mélyebbre fúrja be magát. Ez a viszonylag ritka jelenség azért érdemel említést, mert egy idıben ezzel a folyamattal magyarázták a zsombolyok keletkezését. A gipsz átalakulásakor is képzıdhetnek üregek. Az üledékes anhidrit átalakulása gipsszé térfogat-növekedéssel jár. Ilyenkor egyes felsı rétegei megemelkedhetnek, duzzadásos gipszbarlangok alakulnak ki. Nagyobb összefüggı gipszterületeken a kızetrések mentén mozgó víz hatalmas, hálózatos-szövevényes üregrendszereket oldhat ki (pl.optimista-barlang, Ukrajna). A vegyi úton (korrózióval) keletkezett üregrendszerek alkotják a barlangtanilag legjelentısebb csoportot. A karbonátok gyenge savakban is oldódnak, így a csapadékvizek által felvett CO 2 miatt kialakuló szénsav is képes feloldani ezeket a kızeteket. Nagy jelentısége miatt ezzel a keletkezési móddal részletesen foglalkozunk még. Nagyobb összefüggı gipszterületeken a kızetrések mentén mozgó víz hatalmas, hálózatos szövevényes üregrendszereket oldhat ki (pl. Optimista-barlang, Ukrajna). Még egy üregképzıdési folyamatot kell megemlíteni, ez a jég olvadásával történı barlangkeletkezés. A gleccserek végénél nagy vízhozamú patakok (néhol folyók) törnek a felszínre, amik a jég olvadékvizét szállítják. Hasonló, csak jóval nagyobb mérető folyók vannak a sarki jégtakarók belsejében (Antarktisz, Grönland, illetve hordalékuk a közelmúlt jégkorszakban eljegesedett területeken is felismerhetı). Ezek hazánkban nem fordulnak elı, így további tárgyalásuk indokolatlan, annál inkább, mert a jégtakarót nem sorolják a szilárd földkéreghez. 18

19 19 A gleccserek mozgása során a jégtömegben repedések, hasadékok keletkeznek, amik szintén megfelelnek a barlang fogalmának. Viszonylag rövid élettartamuk miatt nem szokták a barlangok között figyelembe venni ezeket sem A KARSZTOSODÁS FOLYAMATA Minden ásvány többé-kevésbé vízoldható, így az oldódásos mállás mindegyik kızetet érinti, a karbonát- és sókızeteknél azonban a vegyi lepusztulás nagyobb jelentıségő a fizikainál. Ezek közül barlangtanilag a karbonátos kızetek, fıként a mészkı a fontos A karsztosodás kémiája A karbonátok gyenge savakban is oldódnak. Ezek közül a legfontosabb, leggyakoribb a szénsav (H 2 CO 3 ). Az átlagos légköri levegıben 0,03 % széndioxid van. Ebbıl a lehulló csapadék legfeljebb annyit old fel, hogy egyensúlyba kerüljön az oldott (folyadékban levı) és a külsı (gáz) részleges nyomása. A légköri CO 2 mennyisége közel állandó, a feloldható mennyiség csak a hımérséklettıl függ. A hideg víz több gáz elnyelésére képes, ezért a sarkvidéki és a magashegységi karsztosodásban a légköri CO 2 -nek nagyobb szerepe van, mint a meleg területeken. A lehulló csapadék (esı vagy olvadó hólé) egy része a talajban szivárog tovább. Itt a korhadó anyagok és az itt élı, korhadéklebontó szervezetek életmőködésük során nagy mennyiségő széndioxidot termelnek, ami több százaléknyira is feldúsulhat. Az átszivárgó csapadék ebbıl a CO 2 -mennyiségbıl is vesz fel, ezzel lesz egyensúlyban. Így a légkörbıl felvehetı savmennyiségnek akár százszorosát is tartalmazhatja a kızet felszínére érkezı oldat. Mai ismereteink szerint a karsztosodásban döntı hatása éppen ennek a biogén eredető CO 2 -nek van. Mennyisége a terület biológiai adottságaitól (növényzet faji összetétele, mennyisége, minısége), így a földrajzi és klimatikus viszonyoktól függ (2.3. ábra). Szintén a növényzet által termelıdnek a gyökérsavak, amelyek a kızetet közvetlenül marják. Ezek többsége oldhatatlan állapotban marad a talajban, ezért nem jelenik meg a karsztforrások vizében. A szénsavval most már bıven ellátott csapadékvíz végre eléri a karbonátos kızetet (az egyszerőség kedvéért mészkövet) és végbemegy az elsıdleges oldás: CaCO 3 + H 2 CO 3 Ca(HCO 3 ) 2 Az egyenlet megfordítható reakció, amit a kettıs nyíl jelképez. Az alsó nyíl irányában oldódás, a felsı irányában kiválás és széndioxid-felszabadulás történik. A folyamat iránya könnyen megváltozik, sok tényezı befolyásolja. Alapvetı fontosságú a CO 2 mennyisége és eltávozásának lehetısége. A talajlégkörben felvett nagy mennyiség általában csak nyílt (szellızött) üreghez érkezve tud eltávozni a rendszerbıl, így itt történhet mészkiválás (cseppkı). Ha erre nincs lehetıség, akkor a víz csak a forrásban felszínre lépve rakhatja le a nagy mennyiségő anyagot (forrásmészkı). A folyamat kellı idı alatt hatalmas anyagmennyiségek áthalmozását végezheti el. Vegyünk átlagos hazai feltételeket: 1 év alatt 600 mm csapapadék hullik = 6 dm 1 m 2 (= 100 dm 2 ) x 6 dm = 600 dm 3 = 600 l 1/3-a beszivárog a talajba 600 l x 1/3 = 200 l 1 l víz felold 300 mg mészkövet 200 l x 300 mg = 60 g 19