A Miskolci Egyetem Közleménye, A sorozat, Bányászat, 81. kötet (2011) SZÁRAZ GÁZÖMLÉSEK ÉS AZ ÁSVÁNYVIZEKET KISÉRŐ GÁZOK A KELEMEN-GÖRGÉNY HARGITA VULKÁNI VONULAT ÖVEZETÉBEN Péter Elek, Makfalvi Zoltán Geo-Aqua Egyesület Csikszereda, E-mail: etedipeterelek@yahoo.com, z.makfalvi@clicknet.ro Kivonat A dolgozat a Kelemen Görgény Hargita utóvulkáni övezetében jelenlévő, a szénsavas ásványvizek keletkezésében is szerepet játszó, a fürdőgyógyászatban és palackozó iparban hasznosítható mofettagázokkal foglalkozik. Abstract The,s study referies to the post volcanic gas emmanations. These occuring in the post vulcanic area of the Călimani Gurghiu Harghita mountain range, play an important role in the formation of the mineral waters and are valuable resources in balneotherapy and bottling industry. 1. Bevezetés A Kelemen Görgény Hargita hegyvonulathoz kapcsolódó mofettikus gázömlések a legerőteljesebb utóvulkáni tevékenységnek tekinthetők Romániában, amelyek több ezer négyzetkilóméteres területen jelentkeznek. A gázömléses területek kiterjednek a neogén vulkáni övezet határain túlra, fellelhetők az intrakárpáti medencékben (Bélbori, Borszéki, Gyergyói, Csíki, Baróti, Háromszéki és Barcasági), az Erdélyi medence keleti határvonalán, valamint a Keleti Kárpátok kristályos mezozoos és flis övezetében. A mofettikus tevékenység ebben az övezetben száraz gázömlések, valamint az ásványvizeket kísérő gázok formájában jelentkezik. A főleg szén dioxid tartalmu gázt a palackozó ipar és a fürdőgyógyászat hasznosítja. 2. Földtani és vízföldtani viszonyok Az utóvulkáni gázok felszínre jutásában ezen a területen a kéregszerkezeti törésvonalak és az ezekből kiinduló regionális és helyi tektonikai vonalak teszik lehetővé. A vulkáni vonulatban a gázok, a repedezett kőzetrészekben főleg mint száraz gázömlések fordulnak elő. Az intrakárpáti medncékben, a hidrogeológiai 43
Péter Elek, Makfalvi Zoltán viszonyok következtében, a mofettagázok nagyrészt mint az ásványvizek oldott és szabad gázai jelentkeznek. A felszínalatti vizekben jelenlévő mofettagázok, növelvén a vizek oldóképességét, meghatározó szerepet játszanak a borvizek keletkezésében és felszínre jutásában. Az utóvulkáni övezet keleti és déli szélein, a metamorf és flis formációkban a gázok jelen vannak mindkét megjelenési formában. Az Erdélyi medence keleti peremén a mofettikus eredetü szén dioxid a gáznemű szénhidrogénekkel keveredve vegyes gázokként jelentkeznek. 3. A gázok fizikai, vegyi és radioaktiv jellemzői 3.1. A gázok fizikai paraméterei A gázok hőmérséklete nem mutat jelentősebb eltérést a környező levegő hőmérsékletéhez képest, amit a kovásznai, hargitafürdői és szentimrei Büdös fürdői mofettákban végzett mérések igazolnak. A gázok nyomásviszonyaival kapcsolatban, a legmagasabb nyomásértékeket az ojtózi (70 at.) és a bencédi (200 at.) fúrásokban jegyezték fel. A neoeruptívumban a mofettagázok főleg szabad gázemanációk formájában jutnak a felszínre. A mofettákban a gázszint változásával kapcsolatosan már a mult században megfigyelték, hogy az a légköri nyomás függvénye. A tusnádfürdői mofettában végzett mérések (1979-1986) is azt mutatják, hogy a légköri nyomás növekedésével és a levegő hőmérsékletének csökkenésével a mofettában a gázszint csökken. A. Pricăjan és Șt.Airinei a szentimrei Büdös és a hargitafürdői mofetták gázszint valtozásaiban éves, évszakos, sőt napi ciklusokat vélt megállapítani, amelyeket a gázáramlás pulzációjával magyaráznak. A gázhozammal kapcsolatban, Ilosvay Lajos az 1800 as években végzett kutatásai során meghatározta, hogy a torjai Büdös barlangban évente 737000 köbméter szén dioxidot és 2850 köbméter kénhidrogént tartalmazó mofettagáz jut a felszínre. Gázhozammérések elsősorban a fúrások által feltárt szénsavas ásványvíz és gáztelepekre vonatkoznak. A tusnádi, kovásznai és málnásfürdői palackozóüzemek által kivont szén dioxid 500 900 köbméter napi hozamot jelent. A gáz szén dioxid koncentrációja a mofettákban a legmagasabb a mofetta alján és csökken a gázszint felszíne felé, amint azt a kovásznai, tusnádfürdői, hargitafürdői mofettákban történt mérések mutatják. Ugyanakkor a kimutatható gázszint felett egy, a levegővel való, keveredési szint alakul ki, amelyben a szén dioxid tartalom 10 14 % - ot tesz ki. 44
Száraz gázömlések és az ásványvizeket kisérő gázok a Kelemen-Görgény Hargita vulkáni... 3.2. A gázok radioaktivitása A Kelemen Görgény Hargita mofettikus övezetében a gázömlésekre jellemző az alacsony radioaktivitás. A kutatások szerint összefüggés létezik a kőzettani felépítés és a gázok radontartalma között. A legmagasabb radontartalmat a torjai Büdös barlangban mérték (36260 Bq/m 3 ), ahol a gázok biotitis amfibolos andezitekből jutnak a felszínre. Aránylag magas radontartalmat mértek a Központi és Dél Hargita mofettáiban, ahol a gázok külömböző andezittipusokkal érintkezve jutnak a felszínre ( 15700 24420 Bq/m 3 ). A radon és ennek bomlástermékei hozzájárulnak a gázok ionizálásához, vagyis a negativ ionok feldúsulásához a mofettatérben, amely fürdőgyógyászati szempontból jelentős tényező. 3.3. A gázok vegyi összetétele A gázok vegyi összetétele igen változatos, a földtani és tektonikai viszonyoknak megfelelően. A fő alkotó rész a szén dioxid, az utóvulkáni folyamatok terméke. A gázelegy összetételében 99%-ot is elérhet. Mivel a levegőnél magasabb fajsúlyu alkotóelem, a felszínre jutó gáz a térszín alacsonyabb részeit tölti ki, lehetővé téve mofetták létrehozását, a gáz befogását és tárolását. A gázok másik fontos komponense a kénhidrogén, amely úgyszintén posztvulkáni eredetü a vulkáni vonulat körzetében. A gázelegyben 0,5% alatti részarányban van jelen a Közponi és Dél Hargita gázömléseiben. A Keleti Kárpátok flis övezetében előforduló ásványvíz források kénhidrogén tartalma a homokköves összletben található pirit szemcsék bomlásához kötődik. A kénhidrogén jelenléte a vízben vagy a gázelegyben különleges fürdőgyógyászati értéket képvisel. A nitrogén, a szén dioxid mellett, a legelterjedtebb gáz, amelynek aránya a termális vizeket kísérő gázokban meghaladhatja a 80%-ot. A metán szintén jelen van a gázelegyben, 1% feletti részaránya esetén szerves eredetünek tekinthető. Az atmoszférikus eredetü oxigén kisebb nagyobb mértékben szintén jelen van a gázelegyben. Az említett komponenseken kívül a gázömlésekben előfordulhatnak nemes gázok (He, Ar, Kr, Rn),amelyek közül a radonnak van jelentősége balneológiai szempontból. 4. A gázok előfordulási területei A vulkáni vonulat déli részén, a Nagymadaras patak és Bálványosfürdő közötti területen fordulnak elő. Legismertebbek a torjai Büdös barlang, Hargitafürdő, a szentimrei Büdös fürdő gázömlései, de jelen vannak a Nagymadaras, Vargyas, 45
Péter Elek, Makfalvi Zoltán Bánya Vermed és Aszó patakok völgyeiben is, általában 1000 m.tengerszint feletti magasságban. Jellemző rájuk a szén- dioxid mellett a kénhidrogén jelenléte. Az intrakárpáti medencék gázömlései elsősorban ásványvízforrásokhoz kötődnek. Jelen vannak a bélbori, borszéki gyergyói, csíki, kászoni, háromszéki és baróti medencékben. Száraz gázömlések Kovászna, Tusnádfürdő és Gyergyócsomafalván fordulnak elő. A gázok összetételében a szén dioxid dominál, kivéve a Maroshévíz i forrásokat,amelyekben a nitrogén részaránya nagyobb a szén dioxidénál. A flis övezetben az ásványvizek szabad gázai mellett száraz gázömlések is ismertek.elterjedésük Gyímes, Csíkszentgyörgy, Lázárfalva, Kászon, Málnásfürdő, Mikóújfalu, Bodok, Előpatak Kovászna, Zajzon, Sugásfürdő területére esik. A gázok összetételében dominál a szén dioxid, de egyes gázömlésekben a metán részaránya magasabb, helyenként a kénhidrogén is jelen van. Az Erdélyi medence keleti peremén a gázömlések a medence neogén üledékei és a vulkáni vonulat képződményeinek határvonalán jelentkeznek, Székelyudvarhely, Korond Parajd, valamint Bencéd, Tarcsafalva, Küsmöd térségében. A gázok összetételében a széndioxid mellett jelentős metán és nitrogén feldúsulás tapasztalható. Gyakran a metán dominál más komponensekkel szemben (1. sz. ábra). 5. A mofettagázok felhasználása 5.1. Rövid történeti áttekintés A Kelemen Görgény Hargita vulkáni vonulat gázömléseivel kapcsolatosan már a XVIII. század elején történtek kutatások és feljegyzések, melyek a torjai Büdös barlang, Bálványosfürdő, Kovászna, Málnásfürdő, Sugásfürdő Tusnádfürdő Hargitafürdő és a szentimrei Büdös fürdőre vonatkoznak. A mofettagázok fellhasználásáról a fürdőgyógyászatban már a Johann Grantz Fürdőgyógyászati Enciklopédiájában találunk. Az 1839 évi Siebenbürgens Lexikon leírja a torjai Büdös barlang gázainak gyógyhatását és az alkalmazott primitív kezelési formákat. Orbán Balázs (1859) a kovásznai mofettákat írja le, valamint ezek használatát, ugyanakkor a gázszint változását kapcsolatba hozza a légköri nyomás változásával. Ilosvay Lajos (1878) leírja a gázfürdők sokféle gyógyhatását (az izületek,a bőr, a légzés és a szem megbetegedése esetében) és az eredeti gyógykezelések népszerüségét a Székelyföldön. Elsőként ad magyarázatot a mofettagázok által kiváltott elmelegedésre. 46
Száraz gázömlések és az ásványvizeket kisérő gázok a Kelemen-Görgény Hargita vulkáni... 47
Péter Elek, Makfalvi Zoltán C.H.Polichronie és Ilosvay L. elsőként végeztek kisérletet állatokon a torjai Büdös barlang gázfürdőjében. A székelyföldi gázömlésekkel részletesen Bányai János (1936) foglakozik A XX. század 70-es éveiben a hargitafürdői és a szentimrei Büdös fürdői mofettákban (Jakab K., Málnási G. 1974) végeznek balneológiai vizsgálatokat. A mofettagáz fürdőgyógyászati értékével kapcsolatban a bukaresti Balneológiai Intézet munkatársai végeztek értékes tanulmányokat. A gázok radioaktivitásának tanulmányozása terén G. Anastasiu (1941) és Szabó Árpád (1978) munkája kiemelkedő jelentőségű. A kovásznai mofettákat Csige I.és Gyila S. (2008) tanulmányozták. 6. A gázömlések hasznosítása 6.1. Fürdőgyógyászat Az első mofettának a torjai Büdös barlang tekinthető, amelynek létrejötte régi (kén)bánya munkálatok eredménye. A 14 m. hosszú, 2 m. széles és 3 m. magas bányajáratot már a XVII. században gázfürdőként használták. A XIX. században már egy egész sor mofetta létesült a Székelyföldön ( Hargitafürdő, szentimrei Büdös fürdő, Bányapatak, Sugásfürdő, Málnásfürdő, Bálványosfürdő, Kovászna, Tusnádfürdő, Lázárfalva, Csíkbánkfalva) a gázfeltörés helyén ásott gödrök kibélelésével és föléjük egyszerű faépületek felépítésével. A száraz gázömlésekre telepített mofettákon kívül a borvízforrások és fúrások vize szabad szén dioxidjának kivonásával és elvezetésével létesítettek mofettákat ( Csíkszereda Zsögödfürdő, Kovászna, Kézdivásárhely Fortyogó fürdő, Hatolyka, Borszék, Székelyudvarhely Szejke fürdő ). Az említett mofetták közül több már nem működik. A székelyföldi mofetták, kivéve a kezelőközpontokat (Kovászna, Tusnádfürdő, Zsögödfürdő ) csak a nyári szezonban működnek elsősorban a nehéz megközelítési lehetőségek, a zord időjárás és a mofetták nem megfelelő feltételei miatt, nyáron viszont nagy látogatottságnak örvendenek. Kevés az orvosi felügyelettel ellátott mofetta. A legtöbb mofettában a kezelés empirikus módon, orvosi ellenőrzés nélkül történik. A mofetták jelentős része felújítást igényel, úgy az építmény,mind a mofetta újrafoglalása megfelelő szakértői felügyelettel. A mofettaövezet leginkább hasznosított gyógytényezői a kovásznai mofetták, ahol öt mofetta működik rendszeres orvosi aszisztenciával a kezelőközpontok szerves részeként. Kovásznán, Tusnádfürdőn és Zsögödfürdőn a gázfürdő és a borvízfürdő egymást egészítik ki. A székelyföldi gázfürdők az alábbi betegségek gyógyítása esetében javasoltak ( általában kiegészítő kezelésként ): 48
Száraz gázömlések és az ásványvizeket kisérő gázok a Kelemen-Görgény Hargita vulkáni... magas vérnyomás és vérkeringési zavarok, izületi megbetegedések, idegrendszeri rendellenességek és egyes szakmai betegségek. 6.2. Palackozó ipar A mofettaövezet területén történik a természetes szénsavas ásványvíz jelentős hányadának palackozása ( Borszék, Bélbor, Csíkszentkirály, Tusnád, Csíkszereda, Bibarcfalva, Kovászna, Kézdivásárhely ).A mofettaövezetben a szénsavas ásványvizek jelentős részének magas vastartalma megköveteli, a palackozás folyamatában, annak kivonását gáztalanítás,ülepítés és szűrés által. A felszabaduló szén dioxidot, az Európai Unios szabályok szerint, a természetes szénsavas ásványvíz palackozásánál a palackozandó víz dusítására használják fel a tehnológiai folyamat végső szakaszában, anélkül, hogy az ásványvíz vegyi összetétele megváltozna. Annak ellenére, hogy a palackozók részben hasznosítják a saját ásványvizeiket kísérő gázt, sok palackozó kiegészítésként, vagy kizárólagos használatra a kereskedelemből szerzi be a természetes eredetű szén dioxidot. Ennek következtében nehéz lenne meghatározni a palackozó ipar által kitermelt ée felhasznált szabad szén dioxid mennyiségét. 7. A száraz gázömlések és az ásványvizeket kísérő gázok védelme Az ásványvizekre vonatkozó törvényes védelmi szabályozások, mint ásványi nyersanyagra amelyek a bánya törvény hatáskörébe tartoznak, a gázokra is érvényesek. Ennek ellenére a legtöbb mofetta nem rendelkezik egészségügyi és hidrogeológiai védő területtel. Kivételt képeznek a kovásznai, tusnádfürdői és zsögödfürdői mofetták, ahol az ásványvizekkel társítva volt lehetséges a védő területek meghatározása és törvényesítése a kitermelési licencek alapján. Egy pár esetben a mofettagáz emanációk környékét a megyei tanácsok védett övezetté nyilvánították, azonban hiányoznak azok a szabályozások amelyek ezen természeti értékek valódi védelmét biztosítaná. 8. Összefoglalás A dolgozat a gázömléseket, mint sajátos természeti kincset és annak hasznosítási lehetőségeit tárgyalja. Főleg a fürdőgyógyászatban történő jelenlegi hasznosítás problémáit és hasznosítási lehetőségeit szeretné hangsúlyozni. Ugyanakkor igen fontos feladatnak tekinti a gázömléses területek fokozottabb védelmének biztosítását. 49
Péter Elek, Makfalvi Zoltán Irodalomjegyzék Airinei St.,Pricăjan A.( 1975 ): Some geological connections between the mineral carbonic and thermal waters and the post volcanic manifestations correlated with the deep geological structure of the Est Carpthians territory Romania. Studii tehnice si economice. Seria E. Hidrogeologie nr.12. Bucuresti. Airinei St. et al. ( 1975 ): Variatia manifestării bioxidului de carbon mofetic de la Băile Pucioasa Sântimbru si Harghita. Studii si cercetări geologice, geofizice si geografice. Geologie.20I,p.59-73. Gyila S., Csige I. ( 2008 ): Mérési nehézségek a mofetták kutatásában. E.M.T.X. Bányászati, kohászati és földtani Konferencia. Nagyszeben. p. 148-152. Málnási G. ( 1974 ) : A csíki és háromszéki gázfürdők a XVI XIX. században. Hargita megye természetes gyógytényezői. Hargita Megye Néptanácsa. Egészségügyi Igazgatóság. P. 407 426.p Péter E., Makfalvi Z. ( 1974 ): Emanatii de gaze în aureola postvulcanică activă a lantului eruptiv Gurghiu Harghita. Aluta. 1974-75. Muzeul Sfîntu Gheorghe. Szabó Á. ( 1978 ) : Ape si gaze radioactive în România. Editura Dacia. Cluj Napoca. Dr. Szabó Á. et al. ( 1957 ) : Magyar Autonom Tartománybeli ásványvizek és gázömlések. Akadémiai Könyvkiadó. Bukarest. 50