A BALATON ALJZATÁNAK SZEDIMENTOLÓGIAI TÉRKÉPE C s e r n y T i b o r * - C o r r a d a R u b e n * * *M Áll Földtani Intézet Budapest, Népstadion ut 14 H-1143 **Geomar, Batabano, Kuba E TO 551 435 3(439 285 B alaton) Tárgyszavak aktualgeologia, fejldődéstortenet, uledékképződes, fúrás, geofizikai szelvényezes, Balaton A magyar kubai műszaki tudományos egyuttműkodes kereteben a Balaton 2 meternel melyebb vízzel borított területen szeizmoakusztikus és echografos meresek készülték, 370 km osszhosszusagban, folyamatos regisztratumokkal A kutatás célja a Balaton iszapvastagsaganak meghatarozasa, íll a to fejlődésére vonatkozó földtant információk megszerzése volt A kiértékelő munka során megszerkesztettük a Balaton (1) kolloid-iszap vastagsági térképét, (2) a laza iszapjának vastagsági es (3) az aljzat szeizmosztratigrafiai tektonikai térképét, mindhármát 1 50 000 méretarányban 1 A Balatonban levő iszap felső 0,5 1,5 méteres szakasza igen lágy szuszpenzió, ennek elterjedését mutatja az első térkép 2 Az iszapvastagsagi térkép alapjan az iszap atlag 5,0 m vastag Vannak az aljzatban kiemelkedések, emiatt ez a vastagság 1 1,5 m-re csökken, ugyanakkor a melyedesekben elerheti a 8 metert is Maximális iszapvastagsagot (10 m) a tavat tápláló legnagyobb folyo, a Zala torkolatában mertük A rendelkezésünkre allo furasok es az azokból szedett minták radiokarbon, dl palynologiai eredményei lehetőve tettek az iszap felhalmozodasi sebessegenek kiszámítását Ez az érték rj 0,4 mm/evnek adódott 3 Az aljzatra vonatkozóan, a terepi regisztratumokon, a geofizikai jelek alapjan hét rétegsor típust es két rétegsor típuson belül ot rétégét jeloltunk ki, melyek tektonikai elemekkel kiegészített térképi megjelemtese az aljzat szeizmosztratigrafiai tektonikai térképé A kijelölt rétegsor típusok es retegek részben egymástól litologiailag elkülönülő képződményekét, másrészt elterő telepulesű osszletet jelentenek A rétegsor típusok es retegek földtani azonosítása a mar meglevő es tervezett mederfurasok lemelyitese alapjan a közeljövő feladata A Balatonon 1981 óta folynak aktualgeológiai kutatások, ezek célja a tó kialakulásának, fejlődéstörténetének tisztázása, továbbá a jelenkori szedimentacios folyamatok, az üledékképződési jellegek és a karbonátos iszapok diagenezisének megismerése A kutatási cél elérése érdekében 1981 86 kozott 17 db fúrás mélyült (elsősorban a siófoki részmedencében), továbbá 1987-ben geofizikai szelvényezes történt 370 km osszhosszusagban, folyamatos regisztratum készítésével Dolgozatunk temaja az 1987 nyarán, magyar kubai műszaki együttműködés keretében
elkészült, 2 méternél melyebb vízzel bontott Balaton rész szeizmoakusztikus es echografos geofizikai felmeréseknek ismertetése es az eredmenykent megszerkesztett szedimentologiai terkepek bemutatása A geofizikai szelvenyezes célja a Balaton iszapvastagsaganak meghatarozasa, dl a to aljzatara vonatkozó földtani információk megszerzése volt A kiváló minőségű terepi 'regisztratumok kameralis kiértékelésé 2 fázisban történt eloszor elkészült a Balaton iszapvastagsag-terkepe szamitogepes szerkesztésben ( C o r r a d a R et al 1987), majd az elsődleges terepi regisztratumokban rejlő nagy mennyiségű földtani információ miatt ujraertekelés es ertelmezes után a laza uledekek alatti aljzat szeizmosztratigrafiai-tektonikai térképé ( C s e r n y T et al 1989) es a kolloidalis-iszap vastagsagterkepe ( C o r r a d a R et al 1989) Az 1 50 000 méretaranyban megszerkesztett térképek nemcsak a Balaton fejlodéstorteneteról kialakított elképzeléseinket gyarapítják, de a szeizmosztratigrafiai térkép esetében módszertani újdonságot is jelentenek Munkánk során figyelembe vettük a Balaton medreben mélyült korábbi furasokat ( C s e r n y T 1987), es a képződmények fizikai tulajdonságainak kulonbozoseget ( B o r o s J C s e r n y T 1983, C s e r n y T 1985) Utóbbiak a szeizmikus es akusztikus hullámok terjedését befolyásolják A kapott szeizmogramok lehetove tettek az iszap vastagsaganak területi meghatarozasat (izopach térkép szerkesztését), továbbá az aljzatban hét rétegsor típus es két típuson belül hat rétég kiválasztását és azok térképi megjelemteset Az iszapvastagsag-terképeket az 1 es 2 abrak szemléltetik, s bar az ahhoz fűzhető kiegészítéseket egy korábbi dolgozatunk részletezi ( C s e r n y T C o r r a d a R 1989), osszefoglalaskent néhány uj megallapitast rögzíthetünk A Balatonban a laza iszap osszvastagsaga átlagosan 5 m, elterjedeset a 2 abra szemlélteti Az iszap felső, 0 1,5 meteres szakasza igen lágy szuszpenzio, melynek vastagságait külön is megszerkesztettük és azt az 1 abra mutatja Az iszap osszvastagsaganak minimális értékét a tihanyi kutban (0 m), íll, a prekvarter korú aljzat kiemelkedései felett (1 1,5 m) mertük Ugyanakkor egyes melyedesekben nem ritka a 8 meteres iszapvastagsag, a Zala torkolatában pedig a 10 méter Ez utóbbi területeken, de elsősorban a Keszthelyi és Szigligeti öbölben a mert ertekek felső 1 1,5 meteres szakasza volt lágy szuszpenzios állapotú iszap Ennek, különösen nagy viharok után, a víz szárazanyag tartalma, illetve tisztasága, átlátszósága szempontjából van nagy szerepe Az iszapvastagsag-terkép tehat hasznos segítséget nyújthat a Balatonon foganatosított profilaktikus, aktív beavatkozások (iszapcsapda kialakítás, iszapfeszin porszívózás stb ) tervezesenél A 3 abra mutatja be a módszertanilag is újdonságnak számító szeizmosztratigrafiai tektonikai térképét A dolgozat fo célja e térkép bemutatása, a szükséges geofizikai alapok es azok lehetséges földtani hátterének ismertetése A kijelölt rétegsor típusok és retegek jellemzése A szeizmosztratigrafiai tektonikai térképén bemutatott 1, 2, 3, íll 6 és 7 számokkal jelzett rétegsor típusok vízszintesen települő retegek összeget jelölik Az un 4 és 5 típus néhány fokkal D DKLnek dőlő rétégét tartalmaz, melyeken belül a Q, T, P, O, A, B rétegek megkulonboztetese vált lehetove Az 1 rétegsor típus a Tihanyi-felszigettol Ny-ra eső szelvényeken, a Balaton É-i pártjához kozeleso szakaszon volt elkülöníthető Geofizikai jellemzése a vékony iszap alatt (közel a part) az akusztikus energia bizonyos szóródása többszörös, de szakaszos hullamvisszaveródest eredményez a Szeizmogramon A parti és partkozeh mederfurasok alapjan feltételezhető, hogy az aljzatban cementalt
E 2 abra A Balaton iszapjának vastagságtérképe (szerkesztette Cserny T V Ramos 1988) Fig 2 Isopach map of loose műd of Laké Balaton (compiled by T Cserny V Ramos 19881 I
L Csilling 1988) Sequence types, 8 transcurrent fault, 9 vertical (normal) fault, 10 tectonically disturbed zone (transcurrent and vertical fault) P, O, A, B = layers
törmelék van jelen (deluviális, íll proluvialis genetikajú), amely szétszórja az energiát és nem teszi lehetővé mélyebb tartományokból az információszerzést A 2 rétegsor típus a Tihanyi-félsziget és a Szigliget-obol Ny-i hatara kozott, az 1 rétegsor típus déli folytatásában található A regisztrátumokon a jel altalános amplitudo-csokkenése jellemzi Az iszap és az aljzat szobanforgo rétegsor típusa kozott a határ nem éles, hanem fokozatos átmenettel jelentkezik, mivel a két rétég paraméterei közötti kontraszt kicsi A határfelület alatt a jelszint nagyon alacsony, sót 20 m/sec után teljesen eltűnik A rendelkezésünkre álló néhány archív fúrás alapjan az aljzatot kozetliszt alkotja, minimális homok, íll agyagtartalommal, szemcseosszetetele hasonló a mai balatoni iszaphoz, annal azonban kissé tomottebb lehet A 3 rétegsor típus Tihanytol a révfülöpi orrig csak foltokban, onnan Ny felé egyre nagyobb elterjedésben található meg, a 2 rétegsor típusból D felé, gyakran fokozatos átmenettel Még a 4 5 m vastag iszap mellett is 3 4 m vastagságú tömör képződmény jelenlétét jelzik a reflexiós hullámok A rétegsor típusban vízszintes telepulesu réteg van, ennek következtében nagy amplitúdójú, két erős fázisból allo, tökéletesen folyamatos jelet kaptunk Ezzel különíthető el a többi rétegsor típusától Néhány fúrás adataiból arra következtethetünk, hogy az aljzatot agyagos kozetliszt, kózetlisztes agyag alkotja A 4 rétegsor típus a Tihanyi-félszigettől Ny-ra, kb a Balatonakali előtti térségig terjed E rétegsor típuson belül többszörös reflexiós jelek vannak, melyek kulonbozo retegek hatarfeluleterol verődtek vissza É fele a 3 rétegsor típussal altalaban tektonikusán érintkezik Egy határozott, erős reflexiós jellel jelentkező, kissé egyenetlen határfelület képviseli a,,q-réteg felső határat E felett egymástól gyakran el nem választható rétegek vannak (P, Q, A, B), melyek kozott az átmenet feltehetően folyamatos Ezeknek az un fedorétegek - nek a vastagsága elérheti a 30 métert is A 4 rétegsor típus elterjedési területen mélyült mederfuras mintegy 6 meteres felső szakasza alapjan a rétég tömött, agyagos kozetliszt Az 5 rétegsor típus a Balatonakali térségétől nyugatra a tó deli felenek és a siófoki részmedence teljes egészének aljzatai alkotja Lényegében nem különbözik a 4 típustól, azaz É-on ez is ott kezdődik, ahol a 3 rétegsor típus rétegei D DK-i irányban dőlni kezdenek' E rétegsor típuson belül, egy világosán és hatarozottan jelentkező alsó határfelület választható ki, mely megjelenése alapján három fele is lehet Azt a rétégét, melynek felszínéről ez a határozott jel visszaverődik (1) a siófoki részmedencében,,p -nek, (2) a révfülöpi orr es a Tihanyi-felsziget kozott,,q -nak, (3) Fonyod kornyékén,,t -nek jelöltük A 4 es 5 rétegsor típusok kozott a minimális különbséget az jelenti, hogy a fentebb említett, határozott T vagy,,q felület (un vezerszint) egyike felett a rétegek (P, Q, A, B) hogyan választhatok szét Az 5 rétegsor típus esetében a retegek egymástól jól szétválaszthatok Az egyes retegek felső hatarát geofizikailag az alabbiak szerint jellemezhetjük A P réteg feluleteról visszavert hullám altalaban nagy amplitúdójú és 3 vagy 4 fázisban észlelhető Az O réteg felületéről visszavert hullám amplitúdója kisebb, frekvenciája pedig magasabb mint a,,p rétege, továbbá 2 3 folyamatos fázis figyelhető meg A rétégé vastagsága 0 20 m közötti Tekinteettel arra, hogy a rétég belsejéből alig verődtek vissza jelek, az un O réteg a többinél homogénebb litologiai felépítésű Az,,A rétég felső határfelülete megszakítás nélküli, a jel altalaban 3 4 fázisból áll es az O felszínére vonatkozónál alacsonyabb frekvenciájú Az A réteg belsejében számos, a felső határra is jellemző, de annál kisebb amplitúdójú és megszakítasos jelet figyeltünk meg E rétegen belül tehat további rétegződés lehet, azaz az A rétég kozettanilag heterogénebb, horizontálisan igen változékony A,,B rétég felső hatara erodálódott Csak a to deli felén lathato Maga a B réteg az A felső hataraéval azonos frekvenciájú, de nagyobb amplitúdójú hullámfazissal
jellemezhető,>es folyamatos felszínként van jelen a rétég teljes vastagsagaban A B rétég vertikálisan a legvaltozekonyabb, horizontálisan a legkisebb változékonyságot mutatja Az 5 rétegsor típus elterjedési területen mélyült archív mederfúrasbol agyagos kozetliszt és kozethsztes agyag váltakozását írtak le A 6 rétegsor típus a Szigligeti-óból deli részén es a Boglarlelle előtti medencereszben található meg, aranylag keskeny savban A szeizmogram nagyon hasonlít a 3 rétegsor típushoz, bár lehet, hogy az ott talalhatonal keményebb kőzetről verődnek vissza a jelek, A szeizmogramokon csaknem teljes idoszélessegben többszörös hullamvisszavezódes lathato A jel intenzív és magas frekvenciájú, ezert nagyobb melységből mar semmilyen információhoz nem jutottunk Ezt a rétegsor típust északról mindig az 5 rétegsor típus határolja, D fele pedig az 5-os vagy 7-es Mederfuras ebben a rétegsor típusban nem mélyült, a szeizmogramok alapjan valószínűsíthető, hogy a 6 rétegsor típus a D-re vagy DK-re dőlő 5 típus rétegeinek vízszintesen települő szakasza A 7 rétegsor típus a Balaton deli partja menten, kisebb megszakításokkal (Keszthelyi obol, szantodi orr) 500 1500 m széles savban jelentkezik Nagy amplitúdójú jelek jellemzik, két jól definiálható fázissal A regisztratumokon meglevő többszörös jelek megakadályozzak a mélyebb szintekről való információ szerzését A part menti mederfurasok tanusaga szerint itt minimális iszapvastagsag alatt valószínűleg athalmozott, vízben ülepített (és ezért jól tomorodott) finomszemcses homok található A tektonikai eleinek jellemzése A Balaton aljzatának szeizmogramjain zavart zónák lathatok, melyek törésekként vagy toreses zónákként ertelmezhetok A toresek kiválasztásánál es helyük pontos meghatarozasánal az alábbi geofizikai jellemzőket vettük figyelembe az információveszteséget, a reflexiós határfelületek jeleinek eltűnését egy meghatározható sávban, a szeizmikus határok folyamatossaganak megszakadását, azonos réteghatárok reflexiós idojeleinek változását egy meghatározott síkhoz (vagy ponthoz) képest, a megfigyelt visszaverődési idő novekedeset vagy csökkenését E geofizikai jellemzők megfigyelése lehetove tette a vízszintes es függőleges elmozdulások megkülönböztetését, valamint elterjedésük es intenzitásuk alapjan osztályozásukat nagy és kis vízszintes eltolódásokra, nagy es kis függőleges törésekre, valamint toréses zonakra Vízszintes elmozdulásoknál a zavart zóna kiterjedése volt a meghatározó Amennyiben a zóna szelessége meghaladta a 150 méteres határértékét, nagy vízszintes elmozdulásról beszeltünk A függőleges törések eseteben a két elmozdult blokk egymáshoz viszonyított helyzetet vizsgáltuk, ilyen esetben a 10 méternél nagyobb elmozdulást tekintettünk nagy függőleges törésnek A Tihanyi-felsziget Ny-i pártján húzódó balos eltolódás a Balaton aljzatai két részmedencére osztja A K-i reszmedenceben meglevő hosszanti törések dilatációs (másodlagos, un kis) töréseknek tűnnek, melyek csapas menten gyakran elhalnak Földtani határokat altalaban ritkán metszenek A haranttorések két irányban lathatok, éspedig ÉÉNy DDK-i es közelítőleg É D-i csapásban A részmedence legmarkansabban jelentkező, É D-i csapásu, jobbos eltolódása a fiatal, laza üledékekben is nyomozható Ennek valószínűleg konjugalt (un Riedel) párja az ÉÉNy DDK-i balos rendszer (H ancock P L 1985) A Ny-i reszmedenceben több kisebb es egy nagy amplitúdójú harant, illetve hosszanti töréseket (toreses zonakat) jeloltunk ki A Ny-i részmedence kb félénél húzódó ÉÉNy DDK íranyu harantzona is
balos eltolódásnak tűnik Feltételezhető, hogy a Balaton aljzatában eszlelt kétirányú haranttores rendszer (konjugalt) egy erőtérben keletkezett A vízszintes mozgások aktív voltát a kornyékén eszlelt földrengések is alatamasztani látszanak (Berhida, Balatonfuzfo, 1987, 1989) A megkezdett kutatások kővetkező fázisában a fenti eredmények figyelembevételevel furasok lemélyítését tervezzük Ezek feladata lesz (1) a holocen uledekek komplex földtani vizsgálata, a to kozepso es nyugati medencéjében, továbbá (2) az aljzatot alkoto, szeizmoakusztikai módszerrel szétválasztott.rétegsor típusok es retegek földtani azonosítása A kutatások befejezése lehetove teszi a to fejlodestorténetenek megismereset, a holocen éghajlati és tavi okologiai körülmények tisztázását, valamint a to eutroflzaciojat csökkenteni hivatott iszapkotrasok helyenek sikeres kiválasztását Köszönetét mondunk munkánk eredményes megvalositasa erdekeben kifejtett segítségükért Violeta Ramos geofizikus-mernoknek, Antonio Ovideo geofizikus techmkus-programozonak és Csilling László geologus-tolmacsnak IRODALOM REFERENCES Boros T Cserny T 1983 A Balaton-kornyek negyedidoszaki képződményéinek építésföldtani jelemzése Építőanyag 35 (4) Corrada R Cserny T Ramos V - Ovideo A - Csilling L 1987 Jelentes a Balatonon végzett szeizmoakusztikai felvételek eredményeiről Foldt Int Adattar, kézirat Cserny T 1985 A Balaton kornyék felső-pannoniai kori képződményéinek epitesfoldtamjellemzese Foldt Int Évijei 1983-rol 81 95 Cserny T Corrada R 1989 A Balaton medenceje es holocen uledekei részletes geofizikai-foldtani vizsgálatának újabb eredményei Foldt Int Évijei 1987-ről Cserny T - Corrada R - Ramos V Csilling L 1989 A Balatonon végzett szeizmoakusztikai felvételek ujraertekelese (szeizmosztratigrafiai térkép) Foldt Int Adattar, kézirat Hancook P L 1985 Brittle microtectomcs Principles and practice I Struct Geol 7 (3/4) 437-457 SEDIMENTARY MAPS OF THE BASEMENT OF LAKE BALATON by T Cserny* R Corrada** *Hungarian Geological Institute Budapest, Népstadion ut 14 H-1143 **Geomar, Batabano, Cuba U DC 551 435 3(439 285Balaton> Keyvords actual geology, geohistory, sedimentation, boreholes, geophysical profiles, Lake Balaton (Hungary) In the course of checking the primary field records based on the characteristic of the reflected signals we differentiated 7 sequence types and attempted to plot them on a map. The so-called Sequence types 4 and 5 contain lavers dipping by 2 4 towards S and
SE, respectively of which the separation of Q, T, P, O, A, B layers, chosen at random, could be also plotted on the map Sequence types 1, 2, 3, 6 and 7 represents the complex of horizontally dipping layers Here the separation of the layers could not be carried out by seismo-acoustic methods, so their change in lithology served as basis for their differentiation Based on the geophysical signals and the examined profiles it is possible that Sequence types 3, 4, 5 and 6 are the very same formations and the only difference between them is that they are horizontally deposited (3 and 6) or dipping (4 and 5) On the basis of the layer sequences of the available bottom boreholes Sequence types 1, 2, 3 and 7 all reflect a different lithology Sequence types 1 may indicate clastic sediments, 2 coarse pelite, while 3 a finer but more compact pelite 4 and 5 begin where the layers constituting 3 start dipping towards S SE The sharpest difference between the two latter ones is in the thickness conditions of the dipping layers above the lower, socalled guiding horizon Among the layers of Sequence types 5, in the Siofok sub-basin the,,p, in the central part of the lake the,,q, and at Fonyod the,,t de note an erosional surface of the very same age, though their seismo-acoustic features, and thus also lithology, are different Their surface indicated the most markedly observable guiding horizon Sequence type 6 is the horizontally deposited intermediate part of small extension of Sequence type 5 Sequence type 7 denotes a more compact, probably fine sand bearing sediment (offshore bar) Among the phases, identifiable on the seismograms, both the gradual and sudden transition could be observed On the records cross-bedded (fluvial sediments), greater rock debris spots, and thicker peat occurrences could be also marked Along the profiles selection of tectonic elements and their classification could be also carried out (horizontal, vertical, small or large)