EÖTVÖS LORÁND TUDOMÁNYEGYETEM TERMÉSZETTUDOMÁNYI KAR FÖLDTUDOMÁNYI DOKTORI ISKOLA VEZETŐ: DR. MONOSTORI MIKLÓS FÖLDTAN-GEOFIZIKA DOKTORI PROGRAM PROGRAMVEZETŐ: DR. MONOSTORI MIKLÓS ÁDÁM LÁSZLÓ A SAJÓ MENTI KŐSZÉNTELEPES ÖSSZLET SZEKVENCIA SZTRATIGRÁFIAI VIZSGÁLATA, KORA, ŐSFÖLDRAJZI VISZONYAI DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI TÉMAVEZETŐ: DR. SZTANÓ ORSOLYA PHD. EGYETEMI DOCENS KUTATÓHELYEK: ELTE TTK ÁLTALÁNOS ÉS TÖRTÉNETI FÖLDTANI TANSZÉK VITUKI KHT. BUDAPEST 2006
1 Bevezetés A doktori kutatás során vizsgált terület a Kelet-Borsodi-medencét, és a szomszédos Nyugat-Borsodi-medence egy kis részletét tartalmazza. A vizsgált képződmény az ottnangi-kárpáti korúnak tartott széntelepes összlet (Salgótarjáni Barnakőszén Fm.), mely Kelet-Borsodban öt, Nyugat-Borsodban három fő széntelepet hordoz. Az elvégzett vizsgálat nagy felbontású szekvencia sztratigráfiai vizsgálatból állt, mely során reprezentatív módon, négy szelvény mentén kiválasztott 78 db fúrás lyukgeofizikai görbéinek kiértékelésére és korrelációjára került sor. A szekvencia sztratigráfiai vizsgálatok során integrálásra kerültek a fúrásokon, illetve a medencében, vagy annak környékén korábban elvégzett litosztratigráfiai és biosztratigráfiai értékelések. 2 Az alkalmazott rétegtani módszer leírása Az elvégzett kutatás nagy felbontású szekvencia sztratigráfiai vizsgálaton, pontosabban lyukgeofizikai görbék kiértékelésén alapul. A part mentén lerakódó sziliciklasztos üledékek vertikális szelvényeiben a tengerszint-változások jellegzetes felfelé durvuló sorozatokat építenek ki, ezért a lyukgeofizikai görbék a parti üledékek szekvencia sztratigráfiai vizsgálatának alkalmas eszközei, továbbá Borsodban kellő számban és kellő területi lefedettséggel állnak rendelkezésre. A part menti szűk sávban kis és nagy energiájú környezetek egymás mellett vannak jelen, így az ezek hatására létrejövő igen eltérő agyagtartalommal, szemcsemérettel és osztályozottsággal jellemezhető üledékek egyben eltérő porozitással is rendelkeznek. A porozitás egyértelműen meghatározza egyes lyukgeofizikai görbék (standard potenciál, ellenállás, természetes gamma) lefutását, s így a változások térbeli és időbeli lefolyása nyomon követhető. A vizsgálatok során természetes potenciál és ellenállás szelvények kiértékelésére került sor, melyek együttes használatával pontosan meghatározhatók a felfelé durvuló üledékciklusok, a paraszekvenciák. A kiértékelt lyukgeofizikai szelvények korrelációja földtani szelvények mentén történt. A földtani szelvények megszerkesztéséhez legalkalmasabb fúrások kiválasztásánál figyelembe kellett venni: az adott fúrás területi elhelyezkedését, a 2
fúrásban feltárt rétegsor hosszát, a lyukgeofizikai görbe minőségét és az utólagos tektonikai hatásokat. A földtani szelvények 78 fúrás adatán alapulnak. Az értekezésben bemutatott szelvények kiegyenlített földtani szelvények, mivel az utólagos szerkezeti mozgások hatása mind szintben, mind vastagságban korrigálásra kerültek. A szelvényeken a fúrások lehetőleg a legfiatalabb paraszekvencia határhoz lettek elhelyezve, melynek eredményeképpen olyan szelvények jöttek létre, melyek a kőszéntelepes összlet lerakódását követő időszak képét mutatják be. 3 Összefoglalás A nagy felbontású szekvencia sztratigráfiai vizsgálatok az alábbi eredményeket szolgáltatták: 1. Megerősítést nyert a széntelepes összlet transzgresszív jellege. A vizsgálatok egyértelműen alátámasztották az összlet transzgresszív jellegét a 6. paraszekvenciával bezáróan, mivel a paraszekvenciákon belül a lagunáris agyag mennyisége egyre csökken a rétegsorban felfelé, s helyét parti homok, és nyíltvízi aleurit váltja fel. A kiválasztott szelvények bizonyítják, hogy a széntelepes összlet a medence peremeken az alaphegységre transzgredál, és a medence közepén kisebb a térbeli kiterjedése a fiatalabb telepeknek az idősebb telepekhez képest. 2. A vizsgálatok igazolták a medence egykori paleogeográfiai irányítottságát, vagyis a tenger a medencétől nyugatra, a szárazföld pedig keletre helyezkedett el. A vizsgálatok során megállapítást nyert, hogy a nyíltvízi kifejlődések a medence nyugati felén, a lagunáris környezetek a medence keleti felén dominálnak, azaz a tengerelöntések nyugati irányból érték a vizsgált területet. Tekintettel arra, hogy a széntelepes összlet transzgresszív képződmény az is jól látható, hogy a parti homok testek egyre keletibb irányban, azaz nyugatról keletre épülnek ki a széntelepes összletben. Megállapítható, hogy az egykori partvonal közel É-D-i lefutású lehetett. 3. A kelet-borsodi legalsó V. telep egykorú a nyugat-borsodi széntelepes összlettel az I. telepet bezáróan. A vizsgálatok igazolták, hogy a kelet-borsodi V. széntelep nyugati irányban megvastagodik és szétseprűződik nyugat-borsodi három telepbe. Az V. telep szétseprűződése jelzi, hogy a széntelepes összlet lerakódása alatt a Darnó deformációs öv nyugatra dőlő normál vetőként működött. 3
4. Kizárható a széntelepes összletet érintő jelentős mértékű prebádeni erózió léte. A bádeni rétegek települése a széntelepes összletre általában durva törmelékes induló összlet hiányában történik a vizsgált fúrásokban. Azaz medenceméretű terresztrikus lehordás nem észlelhető a medencében a széntelepes összlet és a bádeni képződmények között. A vizsgálatok eredményeként megállapítható az is, hogy nem ismert és nem is valószínű olyan tektonikai esemény a széntelepes összlet lerakódását követően, de a kora bádenit megelőzően, mely előidézhette volna a széntelepes összlet kiemelkedését és lepusztulását az egykori tenger irányában. 5. A vizsgálatok alapján megállapítást nyert, hogy a bádeninek leírt rétegek az egykori tenger irányától a szárazföld felé haladva, azaz nyugatról keletre, egyre magasabb szintjeire települnek a széntelepes összletnek. A széntelepes összletben a nyugati irányba futó paraszekvenciák több esetben biztosan alsó bádeninek minősíthető üledékekben olvadnak fel. A bádeninek leírt rétegek talpa metszi a széntelepes összletben kimutatott paraszekvencia határokat, ezért a bádeninek leírt képződmények határvonala időtranszgresszív rétegtani határt képez, azaz valójában litológiai-őskörnyezeti határ csupán. 6. Mivel a széntelepes összlet és a bádeninek leírt üledékek határa időtranszgresszív felület és kizárható a jelentős mértékű prebádeni erózió, a széntelepes összlet (Salgótarjáni Barnakőszén Formáció) és a bádeni foraminiferás márga (Borsodbótai Formáció) egymásnak heteropikus fáciese, és a széntelepes összlet kora bádeni korú. 7. A széntelepes összlet a Darnó öv mentén tektonikusan el van vágva az egykorú nyíltvízi kifejlődést tartalmazó egykori depocentrumától. Mivel a széntelepes összletben az oldalirányú elmozdulással együtt járó szinszediment jellegek (fél árok és virág szerkezetek) alig nyomozhatók, állítható, hogy a Darnó öv mentén a legnagyobb mértékű oldalirányú elmozdulás a széntelepes összlet lerakódását követően, a kora bádeni végén, vagy az után ment végbe. 4
4 Következtetések 4.1 Az ottnangi-kárpáti széntelepes összlet és a bádeni foraminiferás márga rétegtani viszonya A nagy felbontású szekvencia sztratigráfiai vizsgálatok alapján megállapítható, hogy az alsó bádeni foraminiferás márga (Borsodbótai Fm.) a széntelepes összlet (Salgótarjáni Barnakőszén Fm.) heteropikus fáciesének tekinthető és így a széntelepes összlet kora kora bádeni. A képződmények korát pontosabban nem lehet behatárolni az értekezésben foglalt vizsgálatokkal. A jövőben nannoplankton vizsgálatokat kell végrehajtani a széntelepes összleten és a foraminiferás márgán, melyek kétség kívül eldöntenék a képződmények korát. Addigis feltételezhetjük, hogy a két képződmény (Salgótarjáni Barnakőszén Fm., Borsodbótai Fm.) kora bádeni korú, mint ahogy azt foraminiferák alapján meghatározták a foraminiferás márga esetében. A széntelepes összlet egyértelmű korrelációja globális szekvenciákkal további vizsgálatokat igényel. 4.2 A medencét ért horizontális tektonikai mozgások értékelése A széntelepes összlet képződése alatt a tengeri kapcsolat egyértelműen nyugatra volt. A vizsgált terület észak-nyugati részén a legmélyebb helyzetben, az V. telep fedőjében települnek bádeni rétegek. A Pétervásárai tábla irányában a bádeni üledékek nem terjedtek el, azok kapcsolata a paleogén üledékekkel ugyanúgy tektonikus, mint a széntelepes összlet és a paleogén üledékek esetében. A Darnó Deformációs Öv mentén végbement jelentős mértékű horizontális elmozdulás a széntelepes összlet lerakódását követően ment végbe, mert a vizsgált szelvényeken nem észlelhetők az eltolódásos medencékre jellemző szinszediment tektonikai elemek (pl. félárok, virág szerkezetek). A Kelet-Borsodi-medence egy bádeni szinrift depocentrum széléről szakadt le lerakódását követően a kora bádeni végén, vagy az után, majd kiemelkedett és irányítottsága átbillent, azaz nyugati irány helyett keleti irányba mélyült. 5
5 Publikációk jegyzéke Referált tudományos folyóiratban megjelent dolgozatok. Ádám László: A Darnó öv hatása a borsodi széntelepes összletre. - Földtani Közlöny, 136/1, 25-36. Ádám László: A Kondói-nagyvető kapcsolata a Bükk hegységgel. - Földtani Kutatás, 2006./I., 12 p. Konferencia kiadványok, konferencia összefoglalások. Ádám László: Szekvencia-sztratigráfiai vizsgálatok a Kelet-borsodi szénmedencében, Ifjú Szakemberek Ankétja, Debrecen, 2000, konferencia összefoglaló Ádám László: Szerkezeti vizsgálatok felületmodellezéssel a Kelet-borsodi szénmedencében, MFT Vándorgyűlés, Miskolc, 2001. konferencia összefoglaló Tudományos intézetekben tartott szakmai előadások. Ádám László: Szekvencia-sztratigráfiai vizsgálatok a Kelet-borsodi szénmedencében, A Varbó melletti paleogén kibukkanás tektonikai eredetének igazolása, poszter bemutató. - Ifjú Szakemberek Ankétja, Debrecen, 2000. március 30. Ádám László: A borsodi széntelepek azonosítása, előadás. - MFT Általános Földtani Szakosztály előadóülése, Budapest, 2000. november 26. Ádám László: Mezozoós kibukkanás Sajóbábony mellett, előadás. - MFT Általános Földtani Szakosztály előadóülése, Budapest, 2000. november 26. Ádám László: Szerkezeti vizsgálatok felületmodellezéssel a Kelet-borsodi szénmedencében, előadás. - MFT Vándorgyűlés, Miskolc, 2001. június 5. Ádám László: A Darnó zóna hatása a borsodi széntelepes összletre, előadás. - DARNÓ Konferencia a MFT, Általános Földtani Szakosztály szervezésében, Recsk, 2003. május 29. 6