A 4-es metró Duna alatti átvezetésének, a Kálvin tér és a Rákóczi tér térségének mérnökgeológiai újraértelmezése

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Kar Vásárhelyi Pál Építőmérnöki és Földtudományi Doktori Iskola A 4-es metró Duna alatti átvezetésének, a Kálvin tér és a Rákóczi tér térségének mérnökgeológiai újraértelmezése PhD értekezés okl. geológus Tudományos vezető Dr. Török Ákos MTA doktora egyetemi tanár Budapest, 2015

Tartalomjegyzék Összefoglalás... 3 Abstract... 4 1 Bevezetés... 5 1.1 Témaválasztás, célkitűzések... 5 1.2 A budapesti metróhálózat rövid története... 6 2 Vizsgált terület... 8 3 Földtani viszonyok... 10 3.1 Kutatástörténet... 10 3.2 Geomorfológia... 11 3.3 Fejlődéstörténet... 11 3.4 A Budapest 4. számú metróvonal környezetének földtani felépítése... 16 3.5 Hidrogeológia... 22 4 Vizsgálati módszerek... 26 4.1 Kutatástörténeti feldolgozás... 26 4.2 Adatok... 26 4.3 Többváltozós adatelemző módszerek... 30 5 Eredmények, következtetések... 34 5.1 A 4-es metró Duna alatti átvezető szakaszának új földtani értelmezése... 34 5.2 A Kálvin tér és a Rákóczi tér környezetének földtani viszonyai a fúrások újraértelmezése alapján... 43 5.3 A fúrásleírások adatainak feldolgozása adatelemző módszerekkel... 47 5.3.1 Az adatok statisztikai feldolgozása... 47 5.3.2 Az adatok feldolgozása sokváltozós adatelemző módszerekkel... 57 6 Új tudományos eredmények... 73 Összefoglalás... 75 Hasznosíthatóság, jövőbeni kutatási lehetőségek... 77 Köszönetnyilvánítás... 78 Irodalomjegyzék... 79 Felhasznált irodalom... 79 A jelölt publikációi... 88 Mellékletek... 91 2

Összefoglalás A dolgozat témája a budapesti 4-es számú metróvonal Duna alatti átvezető szakaszának és a pesti nyomvonalszakasz Kálvin téri és Rákóczi téri állomásai kőzetkörnyezetének mérnökgeológiai elemzése. Célkitűzésem, hogy újraértelmezzem a terület földtani modelljét. Bemutatom a vizsgált területen lemélyített fúrások elemzéséből származó nagy mennyiségű adat segítségével a többváltozós adatelemző módszerek használatának fontosságát. A Duna alatti átvezető szakasz az elmúlt több mint száz évben történt földtani vizsgálati eredményeinek újbóli feldolgozása és egységesített ábrázolása jól mutatja hogyan változott a földtani kép a területen. A Kálvin tér és a Rákóczi tér környékén 41 fúrás 2041 folyóméternyi fúrásleírás segítségével új mérnökgeológiai szelvényeket szerkesztettem, pontosítottam a szerkezetföldtani képet. A fúrásszelvényekből kinyert adatokat statisztikai vizsgálatoknak vetettem alá, majd 252 minta 5 talajfizikai paraméterét (hézagtényező, száraz térfogatsúly, belső súrlódási szög, kohézió, törőfeszültség) sokváltozós adatelemző módszerekkel elemeztem. A klaszteranalízis azon feltételezését, hogy egymással erős korrelációt mutató paraméterpárokat nem célszerű együttesen alkalmazni, külön is ellenőriztem. Korrelációs vizsgálattal megállapítottam, hogy a kohézió és a törőfeszültség közötti korreláció erős. A klaszteranalízist elvégeztem 5 paraméterrel, majd a kohézió és a törőfeszültség elhagyásával (4-4 paraméterrel) is. Mindhárom vizsgálat során 4 jellemző anyagcsoportot állapítottam meg. Diszkriminancia analízissel bizonyítottam, hogy a csoportok matematikailag 100%-ban korrektek. A vizsgálatok eredményeinek összevetésével megállapítható, hogy a törőfeszültség és a kohézió bár erősen korreláló paraméter pár, de egyik sem hagyható el, mivel mindkettő a talaj jellemzéséhez szükséges paraméter és az elhagyásukkal készült vizsgálat során a csoportosítás szignifikánsan megváltozott. A matematikai módszerrel és a fúrásszelvényen feltüntetett üledéktípusok nomenklatúrája alapján felvett csoportok nem egyeznek meg. A nevezéktan alapján felvett csoportok esetében, a csoportosítás mindössze 35-45%-ban helyes. Ebből az következik, hogy egy homokként leírt üledék kövér agyagra jellemző viselkedést is mutathat, vagyis a fúrásleírások alapján, nem azonosíthatóak a mechanikai jellemzők. A kutatás során pontosítottam a terület földtani modelljét, a geológiai és mérnökgeológiai viszonyokat. Bizonyítottam, hogy a többváltozós adatelemző módszerek a mérnökgeológiában alkalmazhatóak, de figyelembe kell venni a mérnökgeológia speciális igényeit is. 3

Abstract The thesis presents the re-evaluation of engineering geological data of core drillings along the new metro line (line 4) of Budapest. It focuses on three sections; the Danube crossing part, Kálvin square and Rákóczi square area aiming to interpret the geological conditions, soil mechanical parameters based on well logs and soil mechanical parameters. Data set of 41 core drillings with total coring length of 2041 meters was used in the present study. Based on the data set the engineering geological description of sediments was reevaluated and new geological cross sections were complied resulting in the recognition of a new fault zone at Kálvin square area. The geological model of the Danube crossing part was also re-evaluated by using the data set of previous profiles; new cross-section was complied. Multivariate statistical analyses were performed on available laboratory data of engineering geological parameters. From the measured and reported engineering geological properties of cores twelve parameters were selected for the analyses. These include index of plasticity, skewness, void ratio, water content, dry and water saturated bulk density, relative humidity, angle of friction, cohesion, compressive strength, water conductivity and grain-size distribution. Out of these the five most reliable parameters void ratio, dry bulk density, angle of friction, cohesion and compressive strength were used for multivariate and cluster analyses. The clusters were checked by using discriminant analyses. The results suggests that the use of multivariate and other geomathematical methods allow the identification of different groups of sediments even when the data set is overlapping and have several uncertainties. The test have also proved that the use of geomathematical methods for seemingly very scattered parameters are crucial in obtaining reliable engineering geological data for design. 4

1 Bevezetés 1.1 Témaválasztás, célkitűzések A budapesti metróépítések kapcsán több mint 500 kutató magfúrás mélyült, melyekből 180 a 4-es vonal szakaszvariációinak közelébe esett (Szlabóczky 1998). A későbbi kutatások, és a kivitelezés során is számtalan fúrás és mintavétel készült, így hatalmas mennyiségű adat áll rendelkezésre, amely feldolgozottságát tekintve hiányos volt, s sok esetben a vizsgálatok tekintetében sem volt egységes, a régi szemléletet tükrözte. Célkitűzésem, hogy mérnökgeológiai szempontból újraértelmezzem a terület felépítését, a területen mélyített számos fúrásból származó adat felhasználásával, azok egységesítésével és korszerű, mai ismereteinket felhasználó geomatematikai értelmezésével. A nagy mennyiségű adat a térképezési és alapstatisztikai feldolgozás mellett lehetővé tette az adatsor többváltozós adatelemző módszerekkel történő feldolgozását. Ilyen típusú vizsgálatokat korábban a mérnökgeológiai, talajmechanikai vizsgálatok során, Magyarországon jellemzően nem alkalmaztak. A többváltozós elemzés célja tetszőleges számú változó kapcsolatrendszerének feltérképezése, elemzése. Alkalmas a különböző paraméterek között olyan összetett kapcsolatok feltárására is, amelyeket az egyváltozós statisztikák figyelmen kívül hagynak. A földtudományokban gyakran találkozunk többváltozós adatsorokkal és adatelemző módszerekkel, például mikro paleontológiában, geokémiában, hidrogeológiában (Feldhausen, Ali 1976; Cloutier et al. 2008; Belkhiri et al. 2010; Drew et al. 2010; Ujevic Bosnjak et al. 2012; Matiatos et al. 2014; Dalu et al. 2014). A földtudományok más területein több hazai példa is rendelkezésre áll a módszerek alkalmazásával kapcsolatosan (Bradák et al. 2011; Bradák et al. 2014; Bradák és Kovács 2014; Hatvani et al. 2011; Hatvani et al. 2014; Kovács et al. 2012a; Kovács et al. 2012b; Kovács et al. 2014; Magyar et al. 2013). Ezeket is figyelembe véve alkalmaztam a mérnökgeológiában ezeket a módszereket (Bodnár et al. 2011a; Bodnár et al. 2013; Bodnár et al. 2015a). A módszer használatát az is indokolta, hogy a kőzetek mechanikai viselkedését a különböző kőzetfizikai és anyagminőségi paraméterek együttesen befolyásolják, így jellemzően többváltozós adatsorokkal találkozhatunk. A vizsgálatokhoz az adattárakban porosodó, archív adatbázis kellő mennyiségű adatot szolgáltat. Többváltozós adatelemző módszerekkel olyan információk nyerhetők ki, melyek a mai kor fejlettebb technológiájával mélyített fúrásainak és laborvizsgálatainak eredményeivel megfelelő szakmai ellenőrzés mellett összeegyeztetők. Az esetleges technológiai és 5

laborvizsgálati mérési módszerek különbségeinek kiküszöbölése érdekében a többváltozós adatelemzéssel vizsgált adatok kizárólag a 70-es évek fúrásainak eredményeit tartalmazzák. A területválasztás mellett két érv szólt. A metróépítések egyik legproblematikusabb szakasza geotechnikai és mérnökgeológiai szempontból a 4-es vonal Duna alatti átvezetése volt, mely a Szent Gellért teret köti össze a Fővám térrel, ahol mind a tervezési, mind a kivitelezési időszakban több változtatás is történt. A Duna és a karsztvíz tároló közelsége, a széles vetőzónák, az erősen töredezett és változékony kőzet- és üledékanyag miatt a nyomvonalszakasz jelentős előkutatást és kockázatmérlegelést igényelt. A másik kiemelt jelentőségű terület a leendő M5 (Észak déli regionális gyorsvasút) és a már megépült M4 közös megállója, a Kálvin tér. A 4-es metró állomásának tervezésekor és kialakításakor figyelembe is vették az újabb metróvonal csatlakoztathatóságát. Ehhez szorosan kapcsolódik és geológiai felépítését tekintve is jól összevethető a Rákóczi tér és térsége, az M4 következő állomása. Budapest e kicsiny belvárosi területe kiemelt fontosságú, és olyan komplex geológiai felépítéssel rendelkezik, melyet még ma sem tudunk teljes pontossággal modellezni, ezért minden újabb vizsgálati módszer, eredmény, mely elősegíti a terület földtani hátterének megismerését különös jelentőséggel bír a későbbi mérnöki munkák előkészítésében. 1.2 A budapesti metróhálózat rövid története Már az 1900-as évek elején számos terv került kidolgozásra Budapest metróhálózatának kiépítésére. Az 1942-ben készült, négy vonalat magába foglaló terv áll legközelebb a ma működő vonalak főirányaihoz. A számos tervezet megegyezik abban, hogy a 4-es számú vonal kösse össze Dél-Budát (Móricz Zsigmond körtér) a városközponton keresztül Zuglóval (Bosnyák tér) úgy, hogy a 2-es és a 3-as számú vonalakhoz egyaránt kapcsolódjon (1.1. ábra). Az első metró, a "kisföldalatti", mely a budapesti Világkiállításra készült el, az európai kontinensen is az első volt. A földalatti vasutat, a világ első villamos-meghajtású földalattiját, 1896. április 11-én adták át, de csak a Városligetig közlekedett. A Mexikói útig tartó szakaszt csak 1973-ben toldották hozzá. 1970-ben adták át az M2 első szakaszát a Deák Ferenc tér és Fehér út (Örs Vezér tér) között, majd mai végleges útvonala 1972-ben került átadásra. A vonalat eredetileg csak a Stadionok állomásig tervezték úgy, hogy a középső két vágányon a metró, a szélső két vágányon a Hév végállomása lett volna kialakítva. A megvalósítási költségeihez képest csak szegényesen oldaná meg az átszállási problémákat. Az M3 első 6

szakaszát a Deák Ferenc tér és a Nagyvárad tér közötti szakaszát 1976-ban fejezték be, míg a ma ismert Kőbánya-Kispest Újpest-központ nyomvonalát teljes hosszban 1990-ben adták át (www2). 1.1. ábra Budapest metró- és Hév-hálózata (www2) Az 1970-es évek elején a korábbi nagyvonalú tanulmányok alapján kezdődött meg az M4 közel 30 évet igénybe vevő építést előkészítő tevékenysége. A pénzügyi és ütemezési előirányzatok folyamatos változása után azonban csak 2003-ban parafálták a metrószerződést, így a metróberuházás csak ekkor indulhatott el. 2006-ban a város több pontján megindultak az állomás-, és az alagútépítés, amely 2014-ben befejeződött, és Budapest város lakossága 2014- ben vehette használatba az M4 metróvonalat (www3). 7

2 Vizsgált terület A vizsgált terület 4-es számú metróvonal Duna alatti átvezető szakasza, valamint a Kálvin tér és a Rákóczi tér környezete. A vizsgált terület Budapest belvárosi részén helyezkedik el, földrajzi értelemben a Dunamenti-síkság része a Vác Pesti-Duna-völgy kistáj D-i és a Pesti hordalékkúp kistáj K-i részén található (2.1. ábra). A legnagyobb megkutatottságot a Szent Gellért tér és Kálvin tér közötti szakasz igényelte (2.2. ábra). 2.1. ábra A vizsgált területet érintő kistáj egységek (1.1.11 Vác Pesti-Duna-völgy, 1.1.12 Pesti hordalékkúp) (Dövényi 2010) 8

2.2. ábra A metrós kutatások során mélyült fúrások (Pirossal jelölve a dolgozatban felhasznált fúrások) (Google Maps alapján átdolgozva) 9

3 Földtani viszonyok 3.1 Kutatástörténet Budapest és környékének geológiájával a szakemberek már a 19. század közepén foglalkoztak. Szabó 1856-ban a korát messze meghaladó részletességgel és pontossággal adott átfogó földtani leírást a területről, elkülönítette az alaphegységi triász karbonátos kőzeteket, valamint rendszerezte a fiatalabb rétegeket. A paleogén képződményeket Hantken (1875) és Hofmann (1871) vizsgálták. Hantken (1875) a Budai-hegység területén az eocén mészkőtől a Kiscelli Agyagig folyamatos süllyedést feltételez. Hofmann (1871) elsősorban a molluszkák vizsgálatával, a bryozoás márgát molluszka és tengeri sün faunája alapján az eocén mészkőhöz, a Budai Márgát pedig a Kiscelli Agyaghoz kapcsolta. Hoffmannak köszönhetőek a Budai-hegységet bemutató klasszikus földtani szelvények is, melyek szerint az orbitoidás (eocén) mészkő képződését követően a terület északi része emelkedett a déli pedig süllyedt. A Hárshegyi Homokkövet a Budai Márga szintjébe helyezte. A bryozoás márgát a felső-eocén záró, a Budai Márgát pedig az alsó-oligocén kezdő képződményeként írta le. Az eocén oligocén határ kérdése még sokáig vitatott maradt, akárcsak az oligocén miocén határ pontos kijelölése. Vogl 1912-ben megállapítja, hogy a márgaösszlet faunája nem alkalmas a kérdés eldöntésére, azonban a Budai Márga faunája hasonló a Kiscelli Agyagéhoz, amelynek oligocén kora nem vitás. 1923-ban Toborffy a Hárshegyi Homokkövet a Budai Márga heteropikus fácieseként értelmezi. Sztrókay (1932) Budai Márgára vonatkozó vizsgálatai mind ásvány-kőzettani, mind szedimentológiai szempontból jelentősek. Horusitzky F. 1934- ben kidolgozta a pesti oldal dombvidékének földtani felépítését. Ebben az időben Rozlozsnik (1935) földtani szintézist végzett. Andreánszky (1951) vizsgálta a Kiscelli Agyag flóráját. A szerkezeti és tektonikai elemzések során Horusitzky F. (1935), és Wein (1974) munkájának köszönhetően egyre jobban kirajzolódik az orogén mozgások időbelisége és jelentősége az üledékképződés területi eloszlásában. Hámor és Jámbor (1971) az ottnangi alsó határát az eggenburgi végi kiemelkedést jelző üledékek és az alsó riolittufa megjelenése között húzzák meg. Az ottnangi kárpáti határát a peremi területeken diszkordancia, a lagúnákban faunainvázió, folytonos tengeri üledékképződés esetén pedig az erősen túlsúlyra jutó mediterrán fauna jelöli ki. A kárpáti és badeni határát az úgynevezett középső riolittufa szint jelzi. A badeni szarmata határt fauna alapján lehet kijelölni (Jámbor 1971). 10

3.2 Geomorfológia Budapest domborzata a Duna két partján eltérő képet mutat. Ny-i oldalán hegyvidéki (Budaihegység), K-i oldalán síkvidéki (Pesti-síkság). A Budai-hegység morfológiáját a tektonikai mozgások következtében kiemelt alaphegység rögvonulatai adják. A Pesti-síkság besüllyedt szerkezetű, keletről a Mogyoródi-dombság határolja, melyet a Duna ártéri hordalékokkal töltött fel (Schafarzik et al. 1964). A pesti oldal tengerszint feletti magassága 100-150 mbf, míg a budai oldal legmagasabb pontja 529 mbf. A terület erózióbázisa a Duna, mintegy 30 km hosszan és 400 méteres átlagos szélességgel szeli át a fővárost. A hegységperemeken az Alföld felé haladó folyók, maga a Duna is, egyre mélyebb medret vájt magának, így korábbi árterületei teraszokká alakultak át, melyek kirajzolták a terület mai morfológiáját. A város területén hagyományosan 8 teraszszintet különítenek el. A legalacsonyabban fekvő, feltételezhetően egyetlen holocén terasz a Duna jelenlegi magas ártere, mely 5 6 méterrel a folyó szintje felett található. Az idősebb teraszokat változó vastagságú laza kavicsos, homokos folyóvízi üledék fedi (Mindszenty 2013). Budapest geomorfológiai jellegzetességei még a Dunához kapcsolódó völgyrendszerek, amelyet a régi Duna-ágak vagy a Dunába ömlő patakok alakítottak, a budai oldal karsztjelenségei (források, barlangok) és a pesti oldal periglaciális emlékei. A holocén felmelegedés eredményeként a jégperemi területeken láprendszerek alakultak ki (Sümegi et al. 2011). Ilyen lápos mocsaras területet, a pesti oldalon több helyen is találunk (pl. Városliget és környéke). Ezeken a területeken az átlagos 2 3 m vastag feltöltéstől eltérően, a talajtömörítést követően 4 5 m vastagságú feltöltést hoztak létre (Raincsákné et al. 1998). 3.3 Fejlődéstörténet A Tethysben a késő-triászban, a karni végén a részmedencék feltöltődésével kiegyenlített morfológiájú self alakult ki, ahol nagy kiterjedésű karbonátplatform jött létre. A belső platformon, vagyis a terület legnagyobb részén ciklusos üledékképződés zajlott. Eleinte jellemző volt a nagymértékű dolomitosodás (Fődolomit Formáció), mely feltehetően a klímaváltozás következtében gyengült, végül teljesen megszűnt, majd a Dachsteini Mészkő Formáció keletkezett. A triász végén megkezdődött platform blokkos tagolódása (Haas 1998). Jura, kréta és paleocén képződményeket nem ismerünk. A felső-triász rétegekre diszkordánsan települnek az eocén képződmények (3.1. ábra). A területen csak a későeocéntől van bizonyítható üledékképződés (Kecskeméti 1998). 11

3.1. ábra A Budai-hegység elvi rétegsora (Török 2007) A késő-eocén során a Duna-balparti rögök területén leülepedett a szárazföldi, helyenként bauxitos, törmelékes Kosdi Formáció (Báldi 1983). A kelet felé haladó gyors transzgresszió eredményeként képződött a platform-, és szublitorális fáciesű Szépvölgyi Mészkő ( felsőeocén mészkőösszlet ). Az általános vízmélység növekedésének következtében a karbonátos összletet felváltja a sekélybathiális kifejlődésű Budai Márga, melyben az agyagtartalmának gyorsan növekvő szintjében húzható meg az eocén oligocén határ (Báldi 1998). 12

A kora-kiscelliben a Pireneusi orogén fázis hatása érezhető. A kora-oligocénben kiemelkedés, illetve a kéreg nagyobb mélységeiben lejátszódó deformáció és metamorfózis időszaka zajlott, ami kialakította a Budai-hegység rögös szerkezetét, és kisebb mértékű lepusztuláshoz is vezetett. A kora-oligocén regresszió következménye volt a többnyire izolált medencék kialakulása. Ilyen például a Tardi-medence is, melyben a Budai Márgából fokozatosan kifejlődő, szintén sekélybathiális, de anoxikus környezetet jelző Tardi Agyag képződött. Keletkezése során a sótartalom és a mélységviszonyok többször megváltoztak, képződése idején tetőzött az oligocén eleji regresszió. Elterjedésének nyugati határa a Budai-vonal (3.2. ábra). A Budai-vonal egy olyan ÉÉK DDNy-i csapású képződményhatár, amely a középsőeocéntől a kora-miocénig a Budai-hegység legfontosabb paleogeográfiai választóvonala volt (Fodor et al. 1994). 3.2. ábra A Budai-vonal helyzete (Fodor et al. 1994. alapján átdolgozva) Az oligocén közepén, a késő-kiscelliben tektonoeusztatikus transzgresszió hatása mutatható ki, amely a Kiscelli-medence kialakulásához, és a Kiscelli Agyag képződéséhez vezetett. A Kiscelli-medence csak a mélyebb és szélesebb csatornákon keresztül volt kapcsolatban a Paratethys-szel (Báldi 1983). A Tardi Agyagra konkordánsan települ a Kiscelli Agyag, mely a hazai oligocén legnagyobb tömegben előforduló formációja. Rétegsora a terület felgyorsult süllyedésére utal. A szintén a kiscelliben képződött Hárshegyi Homokkő a Kiscelli Agyag medenceperemi és bázis képződménye. Elterjedése a Budai-vonaltól nyugatra korlátozódik, ahol a Budai Márga és a Tardi Agyag általában nem található meg. Az egri emelet szintén transzgresszív. A Kiscelli Agyagra fokozatos átmenettel települ a sekélyszublitorális litorális Törökbálinti Homokkő, és a mélyszublitorális sekélybathiális, nyíltvízi Szécsényi Slír. Előbbi képződése csak az egriben folyt és inkább a terület nyugatabbi részeire jellemző, míg utóbbi 13

az egri-eggenburgiban képződött és a terület keleti régióiban fordul elő. A Törökbálinti Homokkő és az arra konkordánsan települő litorális szublitorális Budafoki Homok, a Szécsényí Slír heteropikus medenceperemi fáciesei Ny-on (Báldi 1997). Az oligocén végi medencefeltöltődést, elmocsarasodást a Becskei Formáció jelzi. A kora-miocén fejlődéstörténetre a Szávai orogenezis volt hatással. Az egri emelet végén tektonoeusztatikus transzgresszió volt, majd ezt követve, a nyugati medence peremén, a budai-vonal mentén regresszió játszódott le. Az eggenburgiban egy feltehetően DK felől érkező transzgresszió során tengeri üledékgyűjtő alakult ki, melynek peremén helyezkedett el a Budai-hegység. Az eggenburgi regressziós fázisánál kialakulnak az árokrendszerek első morfológiai körvonalai, melyek az ottnangiban válnak jelentőssé (Hámor 1998). Az eggenburgi végén kezdődő háttér kiemelkedés következtében megnő a törmelékbeszállítás, ami a kontinentális Zagyvapálfalvai Formáció képződését eredményezi. Az eggenburgi ottnangi határon az üledékképződést epizodikus vulkáni működés szakítja meg. Riolit-, riodácit-tufaszórás következik be, így képződött a Gyulakeszi Riolittufa ( alsó riolittufa ) ignimbritesedett ártufa formájában. Az ottnangiban az eggenburgihoz hasonló körülmények között újabb transzgressziók zajlottak le. A háttéremelkedés megszűnt, a durva törmelékanyag behordódása minimálisra csökkent, és a tengerelöntés oszcillációja félsósvízi, majd normál sósvízi rétegsorokat hozott létre. Az ottnangi transzgresszió végét kiemelkedés, és az üledékképződés megszűnése jelzi. A középső-miocént a Stájer orogén kétszer ismétlődő (Óstájer és Újstájer fázis) ÉNy-DK irányú kompresszív hatása befolyásolta (Hámor 2001). A kárpátiban és alsó-badeniben teljes üledékciklust figyelhetünk meg, a kezdődő transzgressziótól a kiemelkedésig. Az ÉNy-DK irányú kompresszió hatására a Budai-hegység DK-i területén egy ÉK-DNy irányú aszimmetrikus félárok alakult ki. A középső-miocénben a szárazföldi területek feldarabolódnak, a kontinentális üledékképződés alárendeltté válik, a tengeri üledékgyűjtők túlsúlyba kerülnek a kárpáti és a kora-badeni transzgresszió miatt (Hámor 1997). A Budai-hegység ekkor abráziós, partszegélyi kifejlődésű volt. A kárpáti transzgresszió során előbb a litorális, abráziósparti, síkparti Egyházasgergei Formáció képződött, majd amikor megszűnt az üledékgyűjtők aljzatsüllyedése, a víz elsekélyedett, és a zátonyos, sekélytengeri kifejlődésű Fóti Formáció ülepedett le. A középső-miocén során, a területen kontinentális üledékképződés is zajlott, melyet a cikluskezdő, szárazföldi tarkaagyag, a Perbáli Formáció jelenléte mutat. A kárpáti és a kora-badeni határán epizodikus vulkáni működés hatására rakódott le a Tari Dácittufa ( középső riolittufa ), illetve a terület ÉK-i területein a Hasznosi Andezit ( alsó andezit ). Az alsó-badeniben a kárpátihoz nagyon 14

hasonló ősföldrajzi helyzetben és fácies elrendeződésben zajlott az üledékképződés. Az ismétlődő tengerelöntés DNy felől érkezett. A középső-badeniben K-Ny DK-ÉNy-i tenzió volt jellemző (Fodor et al. 1994). A középső-miocén végén regionális emerzió következtében megszűnik a Földközi-tengerrel való kapcsolat és ezzel a mediterrán jellegű üledékképződés is (Báldi 1980). A középső- és felső-miocén határán újabb vulkáni tevékenység következtében rakódott le a Mátrai Andezit. A felső-miocén fejlődéstörténetét a Lajtai orogén ciklus határozta meg. A tengeri üledékgyűjtő határai a felső-badenitől a pannonig közel azonos helyzetűek. A felső-badeniben Budai-hegység szárazulatra került, míg a Pesti-síkság részben szárazulati, részben zátony kifejlődésű volt, ez utóbbin képződött a Rákosi Mészkő ( felső lajtamészkő ). A szarmatában a terület szárazföldi partszegélyi zátonymenti kifejlődésű maradt, így a Rákosi Mészkőre a Tinnyei Formáció ( szarmata durvamészkő ) települ. A szarmata fontos eseménye, mely egy jelentősebb regresszióhoz és feltételezhetően klímaváltozáshoz vezetett, a sóssági krízis. Ezáltal a terület elzárt evaporitos lagúna fáciesűvé változott, ahol lerakódott a Budajenői Formáció. A felső-miocén vulkanizmus paroxizmusa is a szarmata idejére tehető, ekkor képződött a Galgavölgyi Riolittufa ( felső riolittufa ). A pannon elején a medencealjzat süllyedése szakaszosan felgyorsult és a gyorsan emelkedő környező hegységek könnyen pusztuló anyagaiból nagy mennyiségű törmelék került a medencébe (Müller 1998). A medenceperem felé a pannon rétegek vastagsága csökken, mert a hegységek mentén a Pannóniai-beltenger feltöltődése korábban befejeződött (Korpásné- Hódi 1998). A Budai-hegység DK-i területén sekély szublitorális üledékképződés folyt. A diszkordanciával települő pleisztocén üledékképződést elsősorban a neotektonika és a fluviális üledékfelhalmozódás határozta meg (3.3. ábra). Ezeket a képződményeket maximálisan 1 2 m vastag holocén talajrétegek fedik (Jámbor 1997, 1998). 15

A 4-es metró mérnökgeológiai újraértelmezése 3.3. ábra A terület elvi rétegsorának egyszerűsített vázlata (Bodnár et al. 2011) 3.4 A Budapest 4. számú metróvonal környezetének földtani felépítése A Dél-Buda Rákospalota 4. számú metróvonal Kelenföldi és Keleti pályaudvar közötti szakaszának a legnagyobb felszíni szintkülönbsége mindössze 11 m. Legmagasabban a Kelenföldi pályaudvar (114-112,5 mbf), míg legalacsonyabban az Etele tér és Bártfai utca találkozásától a Sárbogárdi útig, illetve a Fővám tér és a Rákóczi tér közötti terület (103-104 16

mbf) fekszik. A terület sík, alig változó felszínét elsősorban az emberi tevékenység alakította ki. A Duna közvetlen környékének kivételével az intenzív tereprendezés, elsősorban a feltöltés volt meghatározó. A feltöltés átlagos vastagsága 2 3 m, de ahol vastagabb az ártéri üledék, szerves anyag, tőzeg rakódott le ott 4 5 méteres is lehet. A nyomvonal budai szakasza feletti terület zömében ártéri sík, nyugaton pedig az ártéri síkhoz szorosan kapcsolódó alacsony terasz. A pesti vonalszakasz a Dunától a Nagykörútig szintén ártéri sík alacsony terasz, innentől keletre pedig az ártér feletti első alacsony terasz. A metróvonal földtani tektonikai szempontból három, nagymértékben eltérő vonalszakaszra osztható (3.4. ábra): a budai szakasz (a Kelenföldi pályaudvartól a Szent Gellért térig), a Duna alatti szakasz (a Szent Gellért tér nyugati részétől a Pesti Alsó rakpartig) és a pesti szakasz (a Fővám tértől a Keleti pályaudvarig, Dózsa György útig) (Raincsákné Kosáry 2000). A budai szakaszra homogén földtani felépítés és viszonylag kismértékű tektonizáltság jellemző. A nyomvonalszakaszon a tervezett alagút nagyrészt Kiscelli Agyagban halad. A Tardi Agyagra konkordánsan települő összlet vastagsága tektonikai helyzetének függvénye. A Kelenföldi lapályon 250-400 m, míg a kiemeltebb helyzetű Szent Gellért tér közelében erősen lepusztult, mindössze 13-22 m vastag. A nyomvonal közelében általában típusos megjelenésű: tömeges, vastagpados, szürke kékesszürke szín jellemzi, erősen pirites, a repedések mentén gipszes, közepes karbonáttartalmú, enyhén csillámos. Mállottabb zónájában (általában a felső, negyedidőszaki képződményekkel érintkező, körülbelül 2 7 m vastag szakasza) sárgásbarna színű, felbreccsásodott, gyakran tartalmaz a felszínről bemosódott homokot, karbonáttartalma csökkent, gipsz- és pirittartalma limonittá bomlik (Geovil 2005). Domináns agyagásványai az illit és a montmorillonit. A Tardi Agyaghoz képest sokkal kevesebb tufabetelepülést tartalmaz, melyek vastagsága nem haladja meg a 3 cm-t (Geovil 2001). Mikrofaunájának jellemző alakjai a kisforaminiferák, makrofaunája főleg molluszkákból áll. A fúrásokban gyakran megfigyelhetők tektonizált szakaszok, de ezek csak ritkán jelzik magát a törési síkot. A tektonikai elemeket csak a fúrási minták mikropaleontológiai (főként foraminifera-zonáció) vizsgálata alapján lehet azonosítani időhiány a rétegsorban. A Kelenföldi pályaudvar-tétényi út közötti szakaszon két vető feltételezhető. A Kosztolányi Dezső téri állomás helyén, illetve tőle délkeletre egy csapásirányú vető húzódik. A Móricz Zsigmond körtérig újabb két jelentős haránttörés feltételezhető. A Kosztolányi téri és a Móricz Zsigmond körtéri megállók közötti területen csaknem minden fúrásban vannak tektonizált szakaszok, de ezek jóval a metró szintje alatt elvégződnek. 17

3.4. ábra A budapesti 4-es metró vonal földtani térképe a negyedidőszaki képződmények elhagyásával (Raincsákné et al. 1998) Az átlagos dőlési érték 3 5, amely közvetlenül a vetőzónák környezetében 10 20 -ra módosul (Raincsákné Kosáry 2000). Az összlet vízzáró, csak a törések mentén vezeti a talajvizet. Fedőjét a szakasz keleti részén deluviális eredetű, a nyugati részen dunai eredetű kavicsos, homokos meder- és ártéri üledékek alkotják, melyek a Lágymányosi lapály alatt rendkívül (akár 20 25 m) kivastagodnak (Szlabóczky 1989). A Duna alatti átvezetés szakasza a Gellért-hegy DK-i oldalán lévő aszimmetrikus sasbércet harántolja. Az aszimmetriát az ÉK-i szárny erősebb térrövidülése okozta. Többnyire ÉNy DK-i törésekkel tagolt. A Budafoki úttól haladva kb. 40 m-en keresztül az alagút a rétegzetlen, kevéssé tektonizált Kiscelli Agyagban halad, majd átlép a lemezes, mikrorétegzett szerkezetű Tardi Agyagba, melyben a Gellért-hegy DK-i előrögének Ny-i peremtöréséig halad. Azonban csak a DM-3 és DM-4 fúrások nyomvonalra vetített távolságának a feléig harántolja az agyagos kifejlődésű Tardi Agyagot, mert innen egy vető után annak homokbetelepüléses, erősen tufás szakaszába ér. A Tardi Agyag újabb vető mentén érintkezik a Fődolomittal, melynek fedőjében megjelenik a változó mértékben lepusztult felső-eocén alapbreccsa. Ezt követően kb. 20 m-es hosszban, sűrű törési rendszeren áthaladva, a Budai Márga adja az alapkőzetet, majd egy újabb vető után ismételten a lemezes, hasadékokkal átjárt Tardi Agyag (Raincsákné et al. 1998). Egy harántvetővel tagolva kb. 80 m hosszan Kiscelli Agyag (vagy a nem egyértelmű fauna vizsgálat miatt inkább kiscelli típusú agyagagyagmárga) az alapkőzet. Kevéssel a Pesti Alsó rakpart Duna felőli peremétől DNy-ra, 18

tektonikusan érintkezik a homokosabb, egyértelműen felső-oligocén, majd az alsó-miocén összlettel (Raincsákné et al. 1998). Fedője az átvezetés jelentős részén holocén dunai üledék. A budai oldalon található alsó-oligocénnél idősebb korú képződmények a Gellért-hegyet dél felől határoló ÉNy DK-i illetve É D-i irányú vetők mentén a mélybe süllyedtek (Rózsa és Fáy 1980). Ugyanezen kőzeteket a pesti oldalon körülbelül 1000 m-es mélységben, fúrásokkal tárták fel, tehát K DK felé lépcsőzetes lezökkenés tapasztalható (Schafarzik 1926). A nagyobb vetőket viszonylag széles vetőzóna kíséri, így a központi, fő vetőktől távolodva egyre kisebb elvetési magasságot kapunk (Fáy et al. 1978). A pesti szakasz DNy-ról ÉK felé fiatalodik, a nyomvonal felső-oligocén és miocén korú képződményekben halad. Az oligocén miocén határ kérdése még mindig probléma, megfigyelhető azonban, hogy a biotit a tufigén kőzetektől mentes oligocén rétegekben sokkal gyakrabban dúsul 10 % fölé, mint a tufabetelepüléseket tartalmazó miocén rétegekben (Hegyi, 1981). A rétegsor litológiája nagyon változatos, gyakoriak a jelentősebb rétegvizet tartalmazó kőzetrétegek vagy lencsék (Farkas et al. 1999). A medencesüllyedéshez kapcsolható, kompressziós tektonika jellemző. A képződményeket mindenhol a sekély felszín alatti vízzel gyakran telített homokos, kavicsos dunai üledék fedi (3.5., 3.6. ábra). 3.5. ábra A nyomvonal pesti szakaszának fedetlen földtani térképe (Kisdiné Bulla et al. 1983a) 19

3.6. ábra A nyomvonal pesti szakaszának fedett földtani térképe (Kisdiné Bulla et al. 1983b) A pesti rakparttól körülbelül 150 m-re a Kálvin térig az alagút a felső-oligocén Törökbálinti Formáció, illetve a Törökbálinti Formáció és a Szécsényi Slír összefogazódásában halad. A Törökbálinti Formáció partszegélyi kifejlődésű homok, aleuritos homok, kavicsos homok összlet, amelyben gyakoriak a diagenetikus és posztgenetikus homokkő rétegek és lencsék. Gyakran keresztrétegzett. A Szécsényi Slír homokos agyag, agyagos homok, aleuritos homok és homokkő vékonyréteges váltakozásából áll. A két fácies összefogazódik, majd a medence mélyülése miatt a slír túlterjed a homokos összleten. A pesti hídfő után a Törökbálinti Formáció jelentkezik, majd a Fővám tér és Kálvin tér között több vető következtében ennek fedője, a slír. A Kálvin tér DNy-i része, illetve az előtte lévő, megközelítőleg 150 m-es nyomvonalszakasz a Budafoki Formációban halad, mely meszes homok (mésztartalma 5 15 %), kavicsos homok, homokkő, konglomerátum, agyagos kavics, agyagos homok, homokos aleurit, homokos agyag és agyag rendszertelen térbeli elhelyezkedésű rétegeiből, lencséiből felépülő összlet. Jellemzően rosszul osztályozott, színe zöldesszürke. Helyenként szenesedett növényi törmeléket tartalmaz. A kavicsbetelepülések anyaga rosszul osztályozott, erősen koptatott (Geovil 2001). A Kálvin tértől a Fiumei útig az alagút az eggenburgira diszkordanciával települő, középső-miocén (badeni) üledékekben halad, melyet tufigén bázisösszletre, terrigén, és tengeri összletre lehet osztani. Az alsó tufás, bitumenes rétegek a Tari Dácittufa ( középső riolittufa ) formációhoz tartoznak (Bubics 1978), ami részben a szárazföldre részben a partszegélyi tengerbe hullott vulkáni anyagból áll, és nagyszámú 20

homokos, agyagos vagy kavicsos betelepülést tartalmaz. A tufitos agyag agyagos tufit bentonitosodott. 3.7. ábra A Kálvin tér és a Rákóczi tér közötti szakasz földtani szelvénye (Mindszenty et al. 2013) A nyomvonal a Kálvin tér után megközelítőleg 200 m-en keresztül halad a tufigén összletben, majd a Rákóczi téren keresztül egészen a Fiumei útig a metró az erre települő árapályövi folyóvizi tavi terrigén összletben fut, mely a Perbáli Formációval ( tarka aleurit ) azonosítható (3.7. ábra), melyben gyakoriak a duzzadásra hajlamos bentonitos agyag-, és a felülről vízáteresztő képződményekkel fedett homoklencsék is (Raincsákné et al. 1998). Fő tömegét homokos aleurit és homokos agyag alkotja. Mésztartalma változó, az agyag aleurit mészmentes, míg a homok erősen meszes. A mészmentes részeken gyakoriak az utólagos mészkonkréciók. Nagyon jellegzetes tarka színképet mutat: a finomhomok szürke kékesszürke, az agyag-aleurit zöld zöldessárga. Helyenként 1 3 cm-es tufacsík is megjelenik (Geovil 2001). A fúrások alapján a Kálvin tér és a Rákóczi tér között a metró nyomvonalához viszonyított hét harántirányú és egy csapásirányú vető is kijelölhető, melyek nem minden esetben okoznak markáns litológiai változást. A Kálvin tér körüli vetőrajoktól keletre a pesti neogén medence belseje következik, amely tektonikailag kevésbé igénybevett (Szlabóczky 1988). A Rákóczi téri állomás keleti végénél újabb harántvető valószínűsíthető. A Rákóczi téri és Köztársaság téri megállók közötti területet újabb három haránt irányú vető tagolja. A Fiumei úttól a Baross térig (Keleti pályaudvarig) az alagút a felső-badeni szarmata tengeri összletben halad, ami molluszka faunája alapján a Rákosi Mészkő, illetve a Tinnyei Formáció. A rétegcsoport alja alig különül el a terrigén összlettől, mert az agyagos homok, aleuritos homok, homokos agyag, lemezes agyag, bentonitos agyag rétegek dominálnak. Mésztartalma egyenletesen magas. Felső, szarmatához közeli szintjeiben gyakoriak a mészkonkréciók, melyek mészakkumulációs szinteket is alkothatnak. A homokrétegeknek uralkodó nehézásványai: gránát, pirit, apatit, cirkon, ilmenit, magnetit, disztén, epidot, turmalin. Ez egy a Pesti síkságra jellemző, Duna által szállított, alpi eredetre utaló összetétel. Ez alól egyedül a gránát képez 21

kivételt, amely részben az Alpokból, részben a Dunakanyarból származik. Felső szintjeiben felfedezhetők az újra intenzívebbé váló vulkanizmus nyomai. A Keleti pályaudvarnál, a Horusitzky H. (1933) által készített Kerepesi úti vízgyűjtő csatorna szelvényén a rétegek nyugati dőlést mutatnak, ellentétben Raincsákné (2000) által közölt térképével, ahol a rétegek keleti irányú dőlést mutatnak. A Baross téri megállóban mért, egymásnak ellentmondó dőlésadatok a szarmata tenger abráziós tevékenységéből származó csuszamlásokkal, partomlásokkal magyarázhatók (Barabás 1965). 3.5 Hidrogeológia Budapesten a talajvíz áramlási irányát elsődlegesen a Duna határozza meg. Két fő vízmozgási irány állapítható meg, az egyik a Duna, mint erózióbázis felé történő szivárgás, a másik a Duna völgyére jellemzően ÉÉNy-DDK irányú (Juhász 2000). A város budai oldalán az általános áramlási képet néhol kissé torzítja a dombokról lefutó kisebb patakmedreket követő áramlás. A Duna közvetlen környezetének kivételével, ahol az agyagos feltöltések nyomás alá helyezik a talajvizet a magas Dunai vízállások időszakában, a talajvíz nyílt tükrű marad, még akkor is, ha a vízfelszín helyenként a teraszréteg fedőjében húzódik, mert az még így is elegendő permeabilitással rendelkezik ahhoz, hogy a talajvíz ingadozását ne akadályozza (Geovil 2000). A Duna mindenkori vízállása hatással van a környezetében lévő terasz vízszintjére is. A talajvíz vízminőségi szempontból két részre osztható. Budán, a Bertalan Lajos utcától nyugatra eső területen a finomszemű üledékekben az alsó-oligocén Kiscelli Agyag fekü következtében a talajvíz szulfáttartalma helyenként nagyon magas (akár 10000 mg/l), ez építésföldtani szempontból erősen agresszív talajvíznek minősül. A talajvíz a Duna jobb partján egy szűk sávban utánpótlást kap a Gellért-hegy karsztvizéből. Az utánpótlódás zömét a hideg karszt ágából kapja, közepes vagy nagyobb Duna vízállás esetén egy keveset a meleg karsztból is. Alacsony vízállás esetén megnő a meleg karsztvíz aránya. A Duna bal partján a miocén fekü kőzeteknél előfordul, hogy a talajvizet tartó teraszréteg és a fekü összletben felül elhelyezkedő áteresztő réteg, réteghatár mentén találkozik, és a talajvíz közvetlenül érintkezik a mélyebb felszín alatti vizekkel, rétegvizekkel (Geovil 2005). A talajvíz utánpótlódását természetes körülmények között a beszivárgó csapadékvíz biztosítja, ám Budapest legnagyobb részén antropogén hatás zavarta meg a természetes állapotot. A város beépítettsége miatt a beszivárgás gyakorlatilag megszűnt, a természetes utánpótlódás horizontálisan történik (Szentirmai et al. 1988). 22

A felszín alatti vizek esetében a budai oldal Kiscelli Agyag rétegeiben nem kell szivárgást feltételezni, a víz kizárólag a tektonikai vonalak, repedések mentén közlekedik. A pesti oldalon található, sok homokos rétegcsoportot tartalmazó miocén összletben a víz nyugalmi nyomása még a Dunától 2 km-re is hozzávetőlegesen megegyezik a talajvíz szintjével, azaz hidrosztatikus rendszerrel van dolgunk. A miocén rétegvizeket a Duna a talajvizekhez hasonlóan megcsapolja. Az alábbi megállapítások csak azokat a felszín alatti víz tartókat veszi figyelembe, melyekben szabad víz is található, vagyis ahol a felszín alatti víz gravitáció hatására szivárog. A tervezett nyomvonalnak egy érdekes szakasza a Gellért-hegy déli előterében és részben a Duna alatt halad. Ezen a szakaszon az alagút illetve az állomás túl közel került volna a dolomitból felépített Gellért-hegyhez, és ezzel együtt Budapest egyik legértékesebb gyógyfürdő csoportjához. Emiatt a nyomvonalat a geofizikai mérések alapján úgy módosították (3.8. ábra), hogy a triász-eocén domborzattól a tér minden irányában legalább 12 m távolságban legyen (Horváth 2002). A Gellért-hegy a Budai-hegység délkeleti, felszínen lévő része. A hegy fő tömegét felső-triász karni dolomit alkotja. A hegység felszíni határát nagy vetőrendszer képezi, melyekben vízáramlás jelentkezik. A Gellért-hegy déli oldalán a dolomitra diszkordanciával települnek a felső-eocén képződmények. A Gellért-hegy pereme nagymértékben karsztosodott, jelentős vízszállító képességgel rendelkezik, és itt fakadnak a hévizes források. 3.8. ábra A nyomvonal Duna alatti átvezető szakaszának módosítása. Pirossal a régi, kékkel az új nyomvonalat jelölve (Raincsákné et al. 1998) 23

Karbonátos kőzeteit keleti és nyugati oldalról a Kiscelli Agyag borítja, amely elzárja a karsztvizet a környezettől. A karsztvíztartó kőzetek vízzáróak és csak a repedéseiken, járataikon keresztül vezetik a vizet. A repedéseket, járatokat a karsztosodott dolomitban és az eocén mészkőben a hévíz-tevékenység tágította. A hideg karsztok a Budai-hegység felől, a forró és meleg karsztok a Pilis felől utánpótolódnak (3.9. ábra). A karsztba bejutó átlagos csapadékhányad a csekély párolgás miatt felesleget mutat, tehát a felszín alatti vízkészletből nem szivárog be víz a karsztba. A Gellért-hegy déli oldalán, a hegyperemeken kijutó karsztvíz részben a közelben lehullott csapadék fölös vizéből származik (hideg karszt) részben a mélykarszt mélyáramlásából táplálkozik (meleg karszt), amely a peremeken elhelyezkedő vízzáró rétegekkel való érintkezés következtében kényszerül a felszínre (Juhász 2000). A Gellért-hegy keleti pereme a Dunában végződik, ezért előfordulnak a Duna vízszintje alatt fakadó szökevényforrások, melyeknek vize a Duna medrébe távozik (Schafarzik 1920). A szökevényforrás olyan jellegzetes megcsapolódási forma, amely erősen koncentrált, szerkezeti vonalakhoz kapcsolódik és jelentős pozitív geotermikus anomália kíséri (Mindszenty et al. 2013). A Duna mederben található szökevény forráscsoportok, a Gellérthegy keleti oldalához hasonlóan nagyrészt a sasbércekhez köthetők, vagyis ott jelentkeznek a mederben, ahol a víz alatt, kiemelt helyzetben, vízvezető karbonátos rétegek találhatók (Scheuer és Szlabóczky 1984). A Duna vízszintjének változásai a szökevényforrásokra gyakorolt hidrosztatikus nyomás változása révén hatással vannak a felszín alatti vízrendszer vízszintjére és hozamára (3.10. ábra), de a folyó és a felszín alatti vizek nem keverednek egymással (Páll-Somogyi 2010). 24

3.9. ábra A Gellért-hegyi megcsapolódási terület elvi vízáramlási modellje (Mindszenty et al. 2013) 3.10. ábra A Duna és a szökevényforrások kapcsolata normál vízállás és árvízi helyzet esetén (Páll-Somogyi 2010, Mindszenty et al. 2013.) 25

4 Vizsgálati módszerek 4.1 Kutatástörténeti feldolgozás A kutatáshoz felhasznált szakvélemények, jelentések, tervek, térképek, fúrásnaplók és egyéb dokumentációk a Magyar Földtani és Geofizikai Intézet (korábban Magyar Állami Földtani Intézet) adattárából, a Magyar Geológiai Szolgálat Építési Geotechnikai Adattárából, a VÁTI adattárából, a 4-es metró építési dokumentációiból és Dr. Horváth Tibortól (Geovil Kft.), valamint a témában megjelent magyar és angol nyelvű könyvekben, és szakcikkekben (lásd Irodalomjegyzék) található adatokat is felhasználtam. Az évek során, sajnálatos módon, a papír alapú források közül néhány elveszett, vagy olyan mértékben megrongálódott, hogy feldolgozásra alkalmatlanná vált. A témában több zárolt dokumentum készült, melyeknek nagy részét a metró megépítését követően nyilvánossá tettek. A felhasznált irodalom a témával kapcsolatos több mint száz év kutatási eredményeit dolgozza fel és foglalja össze, melynek segítségével nyomon követhető a szakmai és felfogásbeli változás, fejlődés, ugyanakkor éles ellentétek is kirajzolódnak. A területről készült számtalan tanulmány áttekintése során láthatóvá vált, hogy a kutatófúrások számának növekedése és a geológiai szemlélet fejlődése lényegesen befolyásolta e kicsiny, de annál nagyobb jelentőséggel bíró terület földtani képét. Az újabb kutatások felhasználták, vagy felülírták a korábbiak eredményeit, ám a teljes és pontos földtani háttér megértéséhez, és a geológiai modell felállításához a teljes kutatástörténeti információs halmazra szükség van, ezért a teljes anyagot felhasználtam. 4.2 Adatok A 4-es metró tervezési időszakában több mint 500 kutató fúrást mélyítettek, többségét az UVATERV és a METRÓBER megbízásából, melyek az egykori nyomvonal variációk mentén, és azok környezetében készültek. A dolgozatban felhasznált adatok a fúrások mérnökgeológiai, talajmechanikai és földtani szelvényeiből származnak, melyek a fúrómagok mintáin végzett laborvizsgálatok eredményeit, a mérnökgeológiai rétegsort tartalmazzák, rövid geológiai leírással. Az egyes fúrássorozatok különböző évben, változó mélységgel mélyültek. A Kálvin tér és a Rákóczi tér területén közel 70 fúrást készítettek, ám ezek közül akadtak olyanok, melyek koordinátái a rendelkezésünkre álló dokumentumok alapján hiányosak vagy értelmezhetetlenek. Néhány esetben előfordult, hogy a teljes fúrásnapló hiányzott, létezését csak a korábbi megkutatottsági térképeken való ábrázolása bizonyította. 26

Ezek a fúrások nem kerültek be a digitális adatbázisba. A felhasznált 300-, K-, T- és a Z-fúrás sorozatokat 1970-es években, a P-jelű fúrásokat 1989-ben, az Ra-06-jelű fúrásokat pedig 2006-ban fúrták. A fúrások mélysége 31 és 75 m között változik (4.1. táblázat). 4.1. táblázat A dolgozatban felhasznált fúrások adatai Fúrás jele Fúrás éve EOV Y EOV X Tengerszint feletti magasság (mbf) Talpmélység (m) Z-34 1972 652049 238880 104,34 50 Z-35 1972 651966 238840 104,4 50 Z-36 1972 651892 238808 104,45 50 Z-37 1972 651813 238738 104,05 50 Z-38 1972 651705 238766 103,38 50 Z-39 1972 651638 238791 103,32 50 Z-40 1972 651519 238737 103,31 50 Z-41 1972 651367 238620 103,5 50 Z-42 1972 651346 238514 103,45 50 Z-43 1972 651255 238543 103,4 50 Z-44 1972 651135 238551 105,15 60 Z-45 1972 651231 238659 105,04 75 Z-46 1972 651127 238598 103,38 60 Z-47 1972 651205 238493 103,66 50 Z-48 1972 651184 238696 105,02 40 K-4 1973 651055 238330 104,19 60 K-5 1973 651059 238467 104,42 40 K-7 1973 651081 238452 104,33 31,5 K-8 1973 651050 238427 104,33 35 K-9 1973 651067 238384 104,33 33,7 K-10 1973 651017 238455 104,63 31 T-7 1974 650907 237961 105,8 60 T-8 1974 651030 238245 104,2 60,5 303 1977 650801 238108 105,83 60 304 1977 650998 238330 104,66 60 305 1977 651278 238491 103,96 60 306 1977 651527 238612 103,22 60 307 1977 651617 238620 103,3 60 308 1977 651700 238717 103,34 60 309 1977 651916 238740 104,35 60 27

4.1. táblázat A dolgozatban felhasznált fúrások adatai (folytatás) Fúrás jele Fúrás éve EOV Y EOV X Tengerszint feletti magasság (mbf) Talpmélység (m) P-1 1989 651408 238527 103,0 60 P-2 1989 651125 238427 105,0 60 P-3 1989 650846 238265 104,0 61,1 P-4 1989 651539 238711 104,0 60 P-5 1989 651045 238409 105,0 60 Ra-06-1 2006 651805 238743 103,83 35 Ra-06-2 2006 651807 238764 103,9 40 Ra-06-3 2006 651840 238744 104,13 40 Ra-06-4 2006 651842 238776 104,09 40 Ra-06-5 2006 651893 238761 104,08 40 Ra-06-6 2006 651897 238781 104,1 40 A technikai és a vizsgálati módszerek fejlődése, az egyes üledéktípusok beazonosításához, csoportosításához szükséges szabványok módosítása miatt a leírásokban eltérések lehetnek. Az archív fúrásoknál néhány vizsgált paraméter esetében az értékeket az újabb és a jövőbeni fúrásokkal való összevethetőség érdekében a mai SI mértékegységhez kellett igazítanom, hiszen egy korábbi, ma már nem használatos mértékegységben voltak megadva a mért értékek. A paraméterek megnevezésén nem változtattam, a fúrásnaplókon feltüntetett eredeti elnevezéseket használtam a dolgozatban (pl. törőfeszültség, térfogatsúly), a későbbi könnyebb beazonosíthatóság miatt. Az adatbázis létrehozásához digitalizálás után az egyértelműen azonosítható 41 fúrásból (2041 folyóméter) kinyerhető 9554 adatot használtam fel (4.2. táblázat). 28

4.2. táblázat A digitalizált adatok száma fúráscsoportokra lebontva digitalizált adatok száma (db) 300- jelű fúrássorozatokhoz tartozó adatok (db) K-jelű T-jelű Z-jelű P-jelű Ra-06- jelű összes adat paraméterenként (db) víztartalom w [%] 830 326 237 1550 155 120 3218 szemeloszlás vizsgálatok (%-os összetétel) - 257 49 77 551 132 162 1228 plasztikus index I P [%] 180 146 25 308 43 71 773 egyenlőtlenségi együttható U [-] 78 47 11 154 35 119 444 hézagtényező e [-] 99 67 25 124 149 94 558 relatív nedvesség r [-] 99 67 25 124 81 0 396 nedves térfogatsúly száraz térfogatsúly ρ 0 [kg/m 3 ] ρ d [kg/m 3 ] 99 67 25 124 171 0 486 99 67 25 124 83 0 398 térfogatsűrűség ρ 0 [t/m 3 ] 0 0 0 0 0 95 95 belső súrlódási szög kohézió φ [ ] 83 63 21 122 37 37 363 c [kn/m 2 ] 83 61 21 122 37 37 361 törőfeszültség δ [kpa] 87 63 21 124 142 0 437 rugalmassági modulus E [kpa] 0 0 0 0 115 95 210 Poisson-tényező µ [-] 0 0 0 0 0 33 33 vízáteresztő képesség k [m/s] 13 20 0 62 45 32 172 CaCO 3 tartalom [%] 84 0 34 105 29 0 252 talaj oldható szulfát tartalom [%] 0 0 0 0 0 32 32 RQD [-] 0 0 0 0 98 0 98 összes adat fúrássorozatonként (db) 2091 1043 547 3594 1352 927 9554 29

4.3 Többváltozós adatelemző módszerek A többváltozós adatelemző módszerek bevezetéseként, hogy az adatokat és valószínűségi változókat átlássuk, ismernünk kell az adathalmazunk alapstatisztikáit. Ilyen vizsgálatokat a nyomvonal budai oldalán előforduló üledékeken is végeztek (Görög 2007a, 2007b, 2007c). A leíró statisztikák (átlag, szórás, relatív szórás, minimum, maximum, medián) kiszámításához a fúrásnaplókból kinyert összes adatot felhasználtam. A statisztikai vizsgálatok elvégzéséhez egyszerűsége miatt az Excelt használtam. Az alapstatisztikák közül kiemelten fontos a relatív szórás, amelyet az empirikus szórás és az átlag hányadosaként kapunk meg. Ez a statisztika nem mértékegység függő és az adatok változékonyságáról szolgáltat információt, úgy hogy azok egymáshoz viszonyítva összehasonlíthatók. Az adathalmaz összefüggéseit üledéktípusonként és a mélység függvényében is ellenőriztem. A mélység és az adott kőzetfizikai paraméter közötti kapcsolatot lineáris regressziós modellel vizsgáltam, ami lehetőséget kínál arra, hogy a változók közötti lineáris kapcsolatot függvény formájában fejezzük ki. A számítások eredménye alapján történhet meg a modell létének ellenőrzése, amikor megállapíthatjuk, hogy egy adott szignifikancia szinten mennyire fogadható el a becsült modell. A hipotézisellenőrzésekből nyert eredmények alapján kapunk információt a modell létezésére vonatkozóan, amit F-próbával tesztelünk. Sajnos erre az Excel már nem nyújt lehetőséget, ezért ehhez és a további többváltozós adatelemző módszerek használatához SPSS-t használtam. A többváltozós adatelemző módszerek alkalmazásához az adatok és a paraméterek szűrésére van szükség, mert az alkalmazni kívánt sokváltozós adatelemző eljárások közül a klaszter analízis elmélete alapján nem célszerű egymással erősen korreláló paramétereket együttesen alkalmazni, közülük csak az egyiket javasolt felhasználni. A paraméterek szűrésére a sztochasztikus kapcsolatok vizsgálata egy lehetőség, azonban ezt minden üledéktípus esetében külön külön meg kellett tenni. A sztochasztikus kapcsolatok vizsgálatára korrelációs mátrixot készítettem. A mátrix korrelációs együtthatókból áll (R), melyek négyzetét determinisztikus együtthatónak (R 2 ) nevezzük. A korrelációs együttható a lineáris kapcsolat mérőszáma (Miller, Kahn 1962). Ha R 0,7 akkor erős, ha R 0,5 akkor gyenge korrelációról beszélünk. Az adatelemzés szempontjából fontos, hogy a vizsgálandó adatmátrixban ne legyen hiányzó adat. A földtudományokban felhasznált paraméterek mérése esetén ezt gyakran nem sikerül biztosítani, adathiány jön létre. Ennek az esetek döntő többségében technikai oka van (pl. nem 30

tudunk mérni). Az adathiánnyal rendelkező mintákat kiszűrtem, nem használtam fel a vizsgálatokhoz. További gondot jelent adathalmazban a kiugró és extrém értékek jelenléte. Ez esetben mérlegelni kell, hogy adott érték elfogadható, az elemzéshez felhasználható vagy valamilyen hiba eredménye. A kiugró értékek vizsgálata esetében az elméleti és a gyakorlati szakirodalmat vettem alapul, amelyek alapján kiszűrtem az elírásokból vagy mérési hibákból adódó mintákat. A klaszteranalízis olyan eljárás, amellyel a mintaelemeket több változó együttes figyelembe vétele mellett homogén csoportokba lehet sorolni, klasszifikálni. Ezek a csoportok a klaszterek. Az egyes klasztereken belüli adatok az n paraméter figyelembe vétele mellett hasonlítanak egymáshoz (Anderberg 1973, Stockburger 1998, IBM 2010). A csoportosítás alapját különböző távolság- vagy hasonlóságmértékek képezik, és egyes módszereinek alkalmazásához nem kell rendelkeznünk a csoportokra vonatkozó előzetes ismeretekkel. A legmagasabb szinten legnagyobb távolság esetén az összes elem egy klaszterbe tartozik. A klaszteranalízis egy folyamatosan épülő függvény segítségével szeparálja a két kijelölt csoportot a statisztikai mutatók figyelembe vételével (Gross et al. 2010). A két leggyakrabban használt módszer a K középpontú és a hierarchikus klaszter analízis. Az első esetében prekoncepcióval kell rendelkeznünk a csoportok számáról. A dolgozatban hierarchikus osztályozást használtam, ahol nem kell előzetes ismeret a csoportok számáról, az osztályozási algoritmus eredménye egy fa struktúra, amit dendrogramnak nevezünk (4.1. ábra). A dendogram és szakmai ismereteink alapján eldönthetjük hány csoportot kívánunk elkülöníteni, így a kapott eredmény ismeretében kell állást foglalnunk a csoportok számát illetően. 4.1 ábra A hierarchikus osztályozási módszer eredményeként kialakuló dendogram 31

A klaszteranalízis által létrehozott csoportok létét hipotézis vizsgálattal kell igazolni. A hipotézis vizsgálat hiánya következtében pontatlan lehet az eredményből levont következtetés. A hipotézis vizsgálat a lineáris diszkriminancia analízissel elvégezhető. A lineáris diszkriminancia analízissel keressük, hogy mennyire, milyen jól lehet a csoportokat szeparáló síkokkal szétválasztani. Eredményeként a csoportokat szeparáló felületek által helyesen klasszifikált megfigyelések % át kapjuk (Duda et al. 2000, McLachlan 2004). A diszkriminancia analízis minden egyes mintára közli az előzetes és a javasolt besorolást. Amennyiben a javasolt besorolásra újfent elvégzünk egy diszkriminancia analízist, akkor itt az első lépésben javasolt besorolást tekintjük előzetesnek és itt is kapunk egy javasolt besorolást. Ezt a művelet sorozatot addig ismételhetjük, amíg a diszkriminancia analízis eredményekben az előzetes és a javasolt csoportba sorolás között nincs különbség/változás. A diszkriminancia analízis ábrázolása rendkívül nehéz feladat, hiszen a paraméterek számától függően több dimenziós térben dolgozik. Az eredményt gyakran jelenítik meg az első két diszkrimináló felület, vagyis a csoportokat a két legjobban szétválasztó egyenes által kifeszített síkon (Kovács et al, 2014). Az analízis során vizsgálható, hogy a klaszterek kialakítását mely valószínűségi változó befolyásolja legnagyobb mértékben. Erre szolgál a Wilks-féle λ statisztika, ami az (1) egyenlet összefüggésében adja meg a csoportokon belüli és a teljes eltérések négyzetösszegeinek hányadosát (IBM 2010, Kovács et al, 2012b): λ = i j (x ij x i) 2 (x ij x ) 2 i j Ahol x ij az i-edik csoport j-edik eleme, x i az i-edik csoport átlaga, x pedig a teljes mintaátlag. Az egyes csoportok egymáshoz való viszonya paraméterenként, úgynevezett box whisker s plot-okon ábrázolható (Norusis 1993). A box whisker s plot-okon a csoportokba eső minták adatai láthatóak, a csoport néhány leíró statisztikájának feltűntetésével, melyek lényeges információkat szolgáltathatnak a szakmai kiértékeléshez. A vízszintes tengelyen a klaszterek, a függőleges tengelyen a paraméterek kerültek elhelyezésre. A dobozokba esik a minták 50 %-a. A doboz alsó határa az alsó kvartilis, a felső határa a felső kvartilis, a benne látható vastagabb vonal pedig a medián. A dobozok hosszának (interkvartilis terjedelem) 1,5 szeresén túl elhelyezkedő értékeket jelző vonal fölé vagy alá eső körrel jelölt adat, a szélső érték, mely esetében a feltüntetett szám a minta vizsgálat során megadott sorszámát jelöli. A 32 (1)

csillaggal jelölt minta extrém kiugró értéket mutat az adott paraméter esetében, ami azt jelenti, hogy nagyobb, mint az interkvartilis terjedelem háromszorosa (4.2. ábra). 4.2. ábra Box whisker s plot 33

5 Eredmények, következtetések 5.1 A 4-es metró Duna alatti átvezető szakaszának új földtani értelmezése Az elmúlt több mint száz év során számtalan tanulmány készült a területről, a dolgozatban nem volt lehetőség valamennyit bemutatni, de a földtani megismerés változását mutató szelvényeket és térképeket egységes elvek szerint dolgoztam fel. A bemutatott szelvények természetesen nem azonos nyomvonalon, hanem egy körülbelül 80 100 méter széles zónát képviselve, eltérő iránnyal és méretaránnyal keresztezik a Duna medrét. A szelvények többsége a Dunát megközelítőleg merőlegesen metszi a Szabadság-híd térségében. A mára már megépült 4-es metró nyomvonala csak abban az esetben látható a térképeken és szelvényeken, ha a szerző azt az eredeti ábrán is bemutatta. Ki kell emelni, hogy a nyomvonal többször változott a tervezési, majd az építkezési időszakban, így az ábrázoláskor mindig az aktuálisan érvényes nyomvonal látható. Az összehasonlíthatóság érdekében egyes szelvények kisebb változtatásokon estek át. A szelvények és térképek jelkulcsát a dolgozatban egységesítettem. Minden szelvényen és térképen a formációk jelenleg használatban lévő hivatalos betűkódja látható. A pannóniai és a kvarter képződményeket összevontam, így ezek a képződmények nincsenek formáció szinten ábrázolva. Erre a pannóniai képződmények esetén azért volt szükség, mert nagyon kis mértékben, alig néhány szelvényen fordulnak elő, míg a kvarter üledékek tekintetében az eredeti szelvényeken is ez az összevont ábrázolástechnika volt a jellemző. 34

Az 5.1. ábrán Schafarzik F. 1898-ban készített, majd 1926-ban publikált szelvénye látható, amelyről hiányzik a Tardi Agyag. Ez azzal magyarázható, hogy az egykori Ferenc-József- (ma Szabadság-) híd 1885-ben mélyült pillérfúrásai (Raincsákné Kosáry 2000) csak Kiscelli Agyagot tártak fel a dolomit felett. A két pillér között esetlegesen megjelenő Tardi Agyag előfordulási területére nem esett fúrás. Másfelől fontos megemlíteni, hogy az akkori nómenklatúra még nem ismerte a Tardi Agyagot. Majzon L. (1940, 1942) csak később publikálta a Budai Márga és a Kiscelli Agyag közötti átmenetet képező foraminiferamentes, hal- és növénymaradványokban gazdag tardi fáciest. Addig részben a Kiscelli Agyaghoz, részben a Budai Márgához sorolták a mai Tardi Agyag rétegeit (Wein 1977). A két formáció elkülönítése, a rendkívül különböző kőzetfizikai paramétereik miatt fontos. Míg a Kiscelli Agyag tömeges megjelenésű, addig a Tardi Agyag jellemzően lemezes megjelenésű, magas szerves anyag tartalommal, ami komoly geotechnikai problémákat okozhat. 5.1. ábra Schafarzik F. 1926-ban megjelent szelvénye Bubics I. 1978-ban publikált térképvázlata (5.2. ábra) a 60-as 70-es évek uralkodóan vetős szerkezetű tektonikai felfogásán alapul, és követi az 50-es évektől megjelent nagytektonikai térképek fő irányait. 35

5.2. ábra Bubics I. 1978-ban megjelent térképe A 5.3. ábrán látható blokkdiagram, háromdimenziós szelvény inkább látványos, mint részletes. Ahol a Szépvölgyi Mészkő Formáció alsó breccsás része, amely az eocén képződmények megjelenését jelzi a területen, még külön képződményként (alapbreccsa) szerepel. Az ábra a háromdimenziós ábrázolása miatt nem kapta meg az egységes egységesített ábrázolás módot. 5.3. ábra A Duna alatti átvezetés blokkdiagramja (Hegyi et al. 1981) 36

A 5.4. ábrán egy rendkívül leegyszerűsített, hidrogeológiai célú vázlat látható, a Duna medrén keresztül, amely még csak az első, 1974-es mederfúrások valamint néhány part menti fúrás alapján készült. 5.4. ábra Scheuer Gy. és Szlabóczky P. 1984-ben megjelent szelvénye A 5.4. ábrához hasonlóan az 5.5. ábra is egy egyszerűsített szelvény, amely már figyelembe vette a DM-jelű fúrásokat is, ezért tektonikailag részletesebb. 5.5. ábra Aujeszky G., Scheuer Gy. és Szigeti P. által 1985-ben készített szelvény; jelölve a tervezett metróvonalat 37

A 5.6. ábra egyszerűsített földtani szelvénye egy újabb értelmezést tükröz, amely főként a nagytektonikai, valamint tengerparti eróziós folyamatok feltételezésén alapul. A szelvényt csak előadás formájában közölték, nyomtatásban nem jelent meg. 5.6. ábra Szlabóczky P. és Scheuer Gy. 1986-os előadásának anyagából kapott szelvény Az eredetileg kisméretű térképvázlat (5.7. ábra) már az újabb fúrások (DM-jelű fúrássorozat) figyelembe vételével, főként hidrogeológiai szemléletet figyelembe véve (mederforrások), egyszerűsítéssel, főként a tektonika ritkításával készült. A többi ábrával történő összevetés miatt az eredetileg Szlabóczky P. 1989-ban közölt ábrához képest a vető- és rétegdőlés irányokat elhagytam. 38

5.7. ábra Szlabóczky P. 1989-ben közölt térképe A 5.8. ábrán az 1898-as Schafarzik féle első szelvényen (5.1. ábra) alapuló, Vendel M. nyomán készült kisméretű ábra szerzője Juhász J. (2001), már feltűnteti az 1970-80-as években fúrásokból megismert meder alatti sasbérces szerkezetet, de a későbbi alagútépítésnél nagy jelentőségűvé vált Tardi Agyag nem szerepel, mert a korábbi irodalom még a Budai Márgához sorolta (Wein 1977). 39

5.8. ábra Juhász J. 2001-ben Vendel M. nyomán publikált szelvénye Az egyszerűsített fedetlen földtani térkép és szelvény már a 2007-2008-ban mélyített sűrítő fúrások figyelembe vételével készült, de az áttekinthetőség érdekében, a szakvéleményben szereplő rajzokhoz, munkaközi szelvényekhez (5.10. ábra) képest egyszerűsítésekkel, elhagyásokkal (5.9. és 5.11. ábra) szerepel. Az előbbin feltűntették a bonyolult geotechnikai képet kialakító jelentősebb tektonikai mozgásokat is. Különös geotechnikai jelentőségű a meder pesti széle alatti tektonikus depresszió, amely a Fővám téri aknamélyítés földnyomási anomáliáját okozta. 5.9. ábra Szlabóczky P. 2008-ban publikált szelvénye az OFKFV, az FTV, a Geovil Kft és a Geohidro Kft fúrásai alapján 40

5.10. ábra Szlabóczky P. 2008-ban publikált szelvényének (5.9. ábra) munkaközi vázlata 5.11. ábra Szlabóczky P. 2008-ban készített térképe a Szabadság-híd pillérek, az OFKFV, az FTV, a Geovil Kft, a Geohidro Kft fúrásai és Wein Gy., Scheuer Gy. munkái alapján; jelölve a tervezett metró nyomvonalát 41

Horváth T. (Geovil Kft.) 2013-ban megjelent, a mederalatti alagútépítéskor is figyelembe vett végleges földtani szelvénye (5.12. ábra) ábrázolja a legjobban a mérnökgeológiai viszonyokat, az építési technológia tervezése által megkívánt sokszoros túlmagasítással. Az eredeti szelvényen szereplő mérnökgeológiai egységek a dolgozatban a többi szelvénnyel való összehasonlítás érdekében formációkra tagolva szerepelnek. 5.12. ábra Horváth T. 2013-ban publikált mederalatti alagútépítéshez figyelembe vett földtani szelvénye Schafarzik 1898-as átnézetes szelvénye, a Gellért fürdőhöz kapcsolódó hévízforrások mellett, a Ferenc József-(mai Szabadság-) híd pilléralapozásával is összefüggött, melyet már a korai metrókutatásoknál is figyelembe vettek (lásd Aujeszky et al. 1985, Juhász (Vendel M. nyomán) 2001). Az 1970-es évek elején, közepén mélyültek az Országos Földtani Kutató és Fúró Vállalat első Duna medri és Duna parti metrós kutató fúrásai (T-1 T-8). Meg kell jegyezni, hogy több eredeti földtani naplóban a ma nyilvánvalóan Tardi Agyag jellegű szakaszokat Kiscelli Agyagnak írták le, éppen a korábbi hídpillér fúrások nyomán. Néhány mederfúrásban kifolyó langyos víz is jelentkezett (szökevényforrások). Az 1970-es évek végén a B jelű Dél-budai és a K jelű Kálvin téri fúrások közül néhány a Duna part közelébe esett. Ugyancsak a 70-es évek végén, a Szent Gellért téren (főként a hidrotermális problémák 42

tisztázásából) mélyültek a 298-300 jelű, mélyebb, 60-75 méteres mélységű fúrások. Az 1983- ban a Földmérő és Talajvizsgáló Vállalat mélyíti a mederben és a parton a DM-1 DM-5 jelű fúrásokat. Ekkor észlelték az újabb mederforrásokat (Scheuer és Szlabóczky 1984). 1997 98- ban 3 db 80 m tervezett mélységű mederfúrást készített a Geovil Kft. Ezek egyike a pesti oldalon észlelt új szökevény mederforrás mellett feltárt egy hévizes üreget a karsztos rendszeren belül a márgás dolomitos rétegekben. 2006-2007-es év folyamán a Duna meder pesti felén kb. 6 további fúrás mélyült a Geohidro Kft. koordinálásában, amelyeknek egyik célja az volt, hogy feltárja a K 0 tényezőt. A K 0 tényezővel kapcsolatos kutatást Kálmán (2012a, 2012b) folytatott. A már meder közeli alagút és állomásépítés részeként körülbelül 4 aknasarok fúrás, valamint egy karsztvíz figyelő kút (SzGT-1) mélyült, amelyek a meder alatt folytatódó, sok geotechnikai nehézséget okozó Tardi Agyagot tárták fel a pleisztocén kavics alatt. 5.2 A Kálvin tér és a Rákóczi tér környezetének földtani viszonyai a fúrások újraértelmezése alapján A szelvények szerkesztéséhez felhasznált fúrások a 4-es metró nyomvonalának közelében helyezkednek el, a Kálvin tér és a Rákóczi tér között. A területen számos fúrást mélyítettek, így megfelelő mennyiségű adat áll rendelkezésre, azonban ezek megbízhatósága nem mindig egyértelmű. A fúrások mélysége eltérő, 31 és 75 m között változik. A szelvények szerkesztéséhez csak a fúrásleírás állt rendelkezésre, a vizsgált kőzetanyag nem. A leírások helyenként ellentmondásosak, vagy nehezen értelmezhetőek. Ábrázolás-technikai és geológiai szempontokat is figyelembe véve az egyes rétegtípusok összevonására volt szükség, ezért a szelvényeken a durva szemcseméretű kavics homok rétegek homokként, a finomszemű üledékek (iszap, sovány agyag, közepes agyag, kövér agyag) agyagként, a bentonit bentonitos agyag rétegek pedig bentonitként szerepelnek. A fúrások által harántolt szakasz rétegtanilag változatos, litológiailag rendkívül inhomogén, számos réteges vagy lencsés betelepülés figyelhető meg, neotektonikai elmozdulások azonosíthatók, vagy valószínűsíthetők. A szelvényeken egységesen, jól elkülöníthető a felső 10-15 méteres dunai kavicsos-homokos kvarter üledéket, antropogén feltöltést és talajréteget tartalmazó összlet. A vizsgált területen egy alapvetően agyagos képződménybe homok, és bentonit csíkok, rétegek és lencsék települtek, melyeknek vastagsága a néhány 10 centiméterestől a 10 méteres vastagságig terjed. A területen több vető berajzolása is szükségesnek bizonyult a szerkesztés közben, 43

melyek dőlése összhangban áll azzal a tektonikai képpel, ami szerint a Pesti-hordalékkúp területét keleti irányú lépcsős lezökkenés jellemzi. 5.13. ábra Földtani szelvények a Kálvin tér környezetéből (A Z-49-es fúrás leírása nem állt rendelkezésre.) A szerkesztés során két normál vető volt azonosítható, melyek pontos helyét és dőlésszögét nem ismerjük, de szükségességük egyértelmű volt (5.13. ábra). A Z-44 Z-47 fúrások közötti normál vető csapásiránya jól közelíthető, hiszen a tőle É-ra elhelyezkedő Z-45 Z-48 fúrások között is megjelenik, melyeket a korábbi vizsgálatoknál a nyomvonaltól való távolságuk miatt meg vettek figyelembe. A vető ÉÉK DDNy-i irányú, DK felé dől, a szerkezetföldtani 44

irányelveket figyelembe véve feltételezhetően közel párhuzamosan fut a Z-47 Z-43, valamint az északabbi Z-45 Z-41 fúrások között haladó normál vetővel melyet a kutatásom során feldolgozott korábbi szelvényeken is jelöltek. A Z-45 és a Z-41 fúrásokat a nyomvonaltól való távolságuk miatt a korábbi szakirodalomban fellelhető szelvényeken nem jelölték. A vetők helyének, dőlésének és elvetési magasságának pontosításához szükség lenne a Z-49-es fúrásleírásra, amely sajnos nem állt rendelkezésre. 5.14. ábra Földtani szelvények a Rákóczi tér környezetéből A Rákóczi tér térségében a Z-36 és Z-37, az Ra-06-2 és Ra-06-4, valamint az Ra-06-1 és Ra- 06-3 fúrások között szintén egy normál vető lehetséges. A vető feltételezhetően ÉÉK DDNy-i irányú, a szerkezetföldtani irányelveket figyelembe véve DK felé dől. Az elvetési magassága nagyjából 5 méter körüli lehet. A Rákóczi tér közelében található Z és Ra-06 fúrássorozat mélyítése s leírása között 34 év telt el. Előbbit 1972-ben, utóbbit 2006-ben fúrták. Ez idő alatt a fúrási és laborvizsgálati technológia rendkívüli fejlődésen ment keresztül, valamint a szabványosítás is módosításokon esett át, ami előidézheti a fúrási rétegsorok különbözőségét. A fúrások korrelálása és közös szelvényen való ábrázolása, a földtani viszonyok pontosítása miatt szükséges. 45

A Ra-06-1-es és Z-37-es fúrások egymástól mindössze néhány méteres távolságban vannak, ennek ellenére az egyes rétegek korrelációja nem mindenhol egyértelmű (5.15. ábra). A felső vastag homokos kvarter üledék, illetve a szaggatott vonallal összekötött homok és bentonitréteg nagy valószínűséggel ugyanazon rétegként azonosítható. A felső, körülbelül 20 m vastagságú, a felszíntől számítva 10 méteres mélységben jelentkező agyagréteg a Z-37 fúrásban a geológiai leírás szerint helyenként homokzsinóros, de sem a rétegek helye, sem a vastagsága nem volt megadva. A Ra-06-1 fúrás ugyanezen szakaszában található homokrétegek meghosszabbítása kirajzolja a Z-37-es fúrás betelepüléseinek pontos helyét és vastagságát. A két fúrás alján található bentonit rétegek összekötése esetében több lehetséges megoldás is felmerül. Több olyan méteres vastagságú réteggel találkozunk, melynek a másik fúrásban nincs párja. Az egyik megoldás, hogy ezeket a vastag betelepüléseket lencseként ábrázoljuk és kiékeljük, a másik lehetőség, hogy a két fúrás közötti területen neotektonikus elmozdulást feltételezünk. 5.15. ábra A Z és a Ra-06 fúrássorozatok korrelációjakor felmerült problémák 46