Földtani Ködönii, Bull, of the Hungarian Geol. Soc. (1971) 101. 13-25. Néhány paleozóos és mezozóos üledékes kőzet bitumentartalmának vizsgálata Rózsavölgyi János* Sajgó Csanád (8 ábrával, 6 táblázattal) Összefoglalás: 1. A diszperz szerves anyag konzerválódásához és viszonylagos felhalmozódásához, bitumen és szénhidrogének képződéséhez a legkedvezőbb feltételek olyan reduktív jellegű szedimentációs miliőben alakulhatnak ki, ahol vegyi (karbonátos) és törmelékes (pelites) üledékképződés egyidejűleg megy végbe. 2. A karbonátos kőzetek diszperz szerves anyaga viszonylag gazdagabb bitumenben mint az agyagpaláké. Az agyagpalákban a nem bitumen" jellegű organikus anyag mennyisége jóval nagyobb mint mészkövekben és dolomitokban. 3. A bitumenben általában a gyantás frakció uralkodik, kisebb a paraffinok és legkisebb az aromás vegyületek mennyisége. Az upponyi alsókarbon, a bükki felsőkarbon és felsőperm átlagosnál nagyobb paraffin tartalmukkal kivételt képeznek. 4. A Darnó-vonal zónájában a diszperz szerves anyag, elsősorban a paraffinok vándorlásával kell számolnunk. ó. A különböző kifejlődésű triász képződmények bitumené eltérő összetételű. A migráció valószínűsége miatt, az eltérő összetételt nem vezethetjük vissza egyértelműen fáciesbeli különbségekre. 1. Bevezetés HUNT M. J. (1962) WEEKS L. G. adatait is felhasználva a kőszéntelepeket 6xl0 1 2 tonnára, a kőolaj telepeket 0,2 xlo 1 2 tonnára, az üledékes kőzetekben szétszóródott, finomeloszlású organikus anyag mennyiségét pedig 3,2XlO 1 5 tonnára becsülte. A földkéreg kőszén és kőolajkészletének együttes mennyisége tehát hozzávetőleg úgy aránylik az üledékes kőzetek diszperz szerves anyagának mennyiségéhez mint 1 : 500. WASSOJEWITSCH N. B. (1958) elmélete szerint a kőolajtelepek a diszperz organikus anyag szénhidrogénekben, bitumen jellegű vegyületekben gazdag része, az ún. mikronafta" migrációja és felhalmozódása révén keletkeztek. A hazai kutatások tárgya elsősorban az önálló telepek formájában megjelenő kausztobiolitok: a kőszén és szénhidrogéntelepek voltak. Viszonylag kevés adat került azonban nyilvánosságra üledékes kőzeteink diszperz szervesanyag-tartalmának mennyiségéről és minőségéről. Összesen 55 db devon, karbon, perm és triász időszakbeli, zömmel karbonátos és agyagos kőzetmintát dolgoztunk fel. Lelőhelyük a Szendrői-, Upponyi-, Bükk- és Mecsek-hegység. Néhány minta a Dunántúli-Középhegységből, egy fillitminta a Soproni-hegységből származik. Az időben és térben nagy intervallumot átfogó mintaanyag 55 db-os mennyiségéből is kitűnik, hogy nem szelvényszerűen, rétegről-rétegre gyűjtött anyaggal dolgoztunk. Első lépésként célszerűbbnek látszott egy képződmény részletes vizsgálata helyett kisebb mintaszámmal, de nagyobb területet végigszondázni. Statisztikus mennyiségű minta feldolgozása esetén az általunk számított átlagértékek nyilván módosulnának, de az eddigi adatokból kibontakozó tendenciák elősegíthetik a további kutatást. "Előadta a Magyarhoni Földtani Társulat Ásványtan-Geokémiai Szakosztályának 1968. december 8-1 előadóülésén.
14 Földtani Közlöny, 101. kötet, 1. füzet 2. Vizsgálati módszerek A mintákat, ahol erre lehetőség volt, kőfejtőkből gyűjtöttük, ügyelve, hogy a felszíni mállástól érintetlen, üde, szennyezésmentes, reprezentatív anyag kerüljön vizsgálatra. Súlyuk kb. 1,5 2 kg volt. a) Kémiai elemzés Az organikus anyag teljes mennyiségének jobb megközelítésére a C org súlyszázalékokat 1,22-vel szoroztuk be. Ezt a faktort FORSMAN J. P. és HUNT M. J. (1963) határozta meg. Alkalmazásával, a szerves szénhez kapcsolódó többi elem, pl. hidrogén, oxigén, nitrogén mennyiségét, amelyeknek atomsúlya a hidrogén kivételével nagyobb a karboniuménál, hozzávetőleg figyelembe lehet venni. b) Extrakció A 0,02 mm-es átmérőnél kisebbre megőrölt kőzetporból a szerves oldószerekkel extrahálható bitumeneket benzol+ etanol 1 : 1 arányú elegyével, Soxhlet készülékben oldottuk ki. Az extrakció időtartama 40 óra volt. Az extrahálás befejezése után az oldószerfelesleget vízfürdőn pároltuk le, majd a visszamaradt extraktum súlyát analitikai mérlegen mértük. A bitumen kőzetre vonatkoztatott súlyszázalékos mennyiségét elosztva az organikus anyag mennyiségével (C org%, 1,22), s a hányadost beszorozva 100-al, megkapjuk az oldékonysági hányadost. A szovjet kutatók ezt a bituminizáció fokának, nyugati szerzők,,solubility ratio"-nak nevezik. Nagysága számszerűen kifejezi, hogy a szerves anyag hány százaléka oldható. c) К г о m a t о g r á f i a Az extraktumokat SPIRA H. (1960) módszere szerint oszlopkromatográfiásan 3 frakcióra választottuk szét. Az oszlop átmérője 6 mm, teljes hosszúsága 1020 mm volt. Adszorbensként BDH gyártmányú szilikagél 0,2 0,5 mm közötti szemcserészlegét használtuk. Az eluálószerek sorrendje a következő volt: petroléter, amely a paraffin-frakciót, benzol, amelynek első 10 ml-e az aromás frakciót, további 5 ml-e az utolsó eluálószerrel, az acetonnal együtt a gyantás frakciót deszorbeálta. A frakciók súlyát analitikai mérlegen mértük. Százalékos mennyiségüket az extraktumra vonatkoztatva számítottuk ki. 3. A szerves karbonium, összes kén és oldékonysági hányados változása kőzettípusonként GEHMAN H. M. (1962) a föld minden részéből több mint 1400 db legkülönbözőbb korú üledékes kőzet vizsgálata alapján a mészkövek szervesanyagtartalmának geometriai középértékét 0,24%-nak, az agyagpalákét 1,14%- nak találta. GULYÁÉVÁ L. A. és GUMAYUNOVA T. N. (1964) a baskiriai kőolajvidék felsődevon üledékes kőzeteit vizsgálva azt tapasztalták, hogy a szerves karbonium mennyisége a meszes agyagokban, márgákban a legnagyobb. Saját kőzetmintáink szervesanyag-tartalma jóval alatta marad GEHMAIT értékeinek, a tendencia azonban hasonló, ti. az agyapalákban a C o r g mennyisége többszöröse a karbonátos kőzetekének (I. táblázat). Maximális mennyiségű C o r g az agyagos mészkő és mészmárga típusú kőzetekben jelentkezett. Ennek magyarázatát abban látjuk, hogy a finomszemű, pelites üledékképződés nagymértékben elősegíti ugyan az elpusztult élőlények gyors beágyazódását és részleges konzerválódását, de egy Ca 2 + és HC0 3~ ionokban szegény, tömény, kolloid szuszpenzió kedvezőtlen a szerves anyag utánpótlását szolgáltató szervezetek életműködése, szaporodása szempontjából. Jelentősen lecsökkenti pl. a felső vízréteg átvilágítottságát és adszorbeálhatja a vízben oldott tápanyagokat. Ideális esetnek tehát azt kell feltételeznünk, ha intenzív vízáramlásoktól mentes üledékképző közegben egy kolloid diszperz rendszer mellett, helyesebben felett egy molekulárisán diszperz rendszer is életképes.
R ó z я a völ g у i-s aj g 6: Néhány üledékes kőzet bitumeiuarudma 15 A szedimentációs miliő egykori reduktív jellegét a természetben előforduló redoxrendszerek alsó határát képező szulfid-szulfur-szulfát S 2 ~(S)S0 4 2~ rendszer fennmaradt nyomaiban kell keresnünk. A mikroszkópos vizsgálat szerint a kőzetek szabad ként vagy szulfát ásványokat nem tartalmaztak. A kémiai elemzéssel meghatározott összes kén kisebb része kristályos pirit, nagyobb része gélállapotú, valószínűleg bakteriális eredetű vasdiszulfid, melnikovit formájában, esetleg a szerves molekulákba beépülve van jelen. A Corg, összes S és oldékonysági hányados átlagéltekéi kőzettípusonként Durchschnittswerte топ C org, sämtlichem S und Löslichkeitskoeffizieiit nach Gesteinstypen /. Táblázat - Tabelle I. Kőzettípus Gesteinstyp Mészkő és dolomit Kalkstein, Dolomit Agyagos mészkő és mészmárga Toniger Kaik- stein und Kalkmergel Agyagpala Tonschiefer Minták száma Probenzahl 0 o r g% Összes S % Sämtliches S % Oldékonysági hányados % Löslichkeitskoeffizient % db Stück 34 7 11 я! ül Számta Arithm sches ' 0,04 0,15 0,16 0,32 0,11 0,15 38,00 35,70 21,70 A szerves szén és összes kén mennyiségének változását a kőzettípusok függvényében ábrázolva kitűnik, hogy a nyomvonalak durván párhuzamos lefutásúak (1 ábra). Ez arra enged következtetni, hogy a kén egy része, a bomló szerves anyagból képződött kénhidrogénből származik, amelynek hatására a fémionok (Fe 2 +) szulfid alakban kiváltak. Az oldékonysági hányados nagysága a karbonátos kőzetektől az agyagpalák felé haladva rohamosan csökken. Ennek oka nemcsak a kolloid méretű agyagrészecskéknek a kalciumkârbonátnál sokkal nagyobb adszorpciós képessége lehet, hanem az is, hogy az agyagpalák szerves anyagának egy jelentős része benzol + etanol elegyében oldhatatlan, nem bitumen" jellegű vegyületből áll. 4. A szerves karbonium, összes kén és oldékonysági hányados változása földtani időszakonként A C ()Ig átlagos mennyisége a devontól a karbon felé haladva nő, maximumot a permben ér el, majd a triászban ismét csökken (II. táblázat.) A devon kőzetek szerves szénben való viszonylagos szegénységét nemcsak az eredeti üledékanyag kisebb szervesanyag-tartalma, hanem az idős képződményeket huzamosabb ideig ért tektonikai mozgások is okozhatják. A karbon és perm minták magasabb C c r g tartalmában a permo-karbon hatalmas kőszénképződési ciklus igen gyenge hazai nyomai tükröződhetnek. Kitűnik ez abból is, hogy a fiatalabb triász kőzetekben átlagosan kevesebb a C o r g.
16 Földtani Közlöny, 101. kötet, 1. füzet A O org, összes S és oldékouysági hányados átlagértékei földtani időszakonként Durchschnittswerte von C org, sämtlichen S und Löslichkeitskoeffizíent nach geologische]! Perioden II. táblázat Tabelle II Földtani időszak Devon Karbon Perm Tria». (ieologische Periode Minták száma db Probenzahl Stück 7 10 sa C'org % 0,04 0,08 оло 0,06 о M Összes S % Sämtliches S % 0,04 0.24 0.56 0,12 ti* Oldékonysági hányados % Lüslichkeitskoeffizient % 22,00 27,70 26.40 42.00 A kén és szerves szén átlagos mennyiségének változása között, a kőzettípusok szerinti csoportosításnál már észlelt tendenciával összhangban, összefüggés áll fenn. Ez megerősíti korábbi feltevésünket, hogy a kén egy része a bomló szerves anyagból képződött kénhidrogénből származik (2. ábra). A B, kőzettípusok 7. ábra. A C org, összes S és oldékonysági hányados számtani közepéinek változása kőzettípusonként. J e 1 m a- gy aráz at: A = Mészkő és dolomit, В = Agyagos mészkő és mészmárga, С = Agyagpala; 1. C 0;g" 100, 2. Oldékonysági hányados 'V,, 3. összes S% 100 Abb. 1. Veränderung des arithmetischen Mittels von C org, sämtlichem S und Löslichkeitskoeffizient nach den einzelnen Gesteinstypen. Erklärungen: A = Kalskstein und Dolomit, В = Toniger Kalkstein und Kalkmergel, С = Tonschiefer; l.c " 100, 2. Löslichkeitskoeffizient». ;l. Sämtliches 8» 100 c devon karbon perm triász 2. ábra. A C 0Ig. az összes S és oldékonysági hányados számtani közepeinek változása földtani időszakonként Jelmagyarázat: 1. C 0, g% 100, 2. Oldékonyság hányados %, 3. összes S" 100 Abb. 2. Veränderung des arithmetischen Mittels von C 0- g" - 100, sämtlichem S und Löslichkeitskoeffizient nach geologischen Perioden. Erklärungen: 1. C lst','o ' 100, 2. Löslichkeitskoeffizient 3. Sämtliches 100 A paleozóos kőzetek oldékonysági hányadosának átlaga 20% és 30% között mozog, majd a triász mintáknál ugrásszerűen 42%-ra nő. Ennek okát nem kereshetjük kizárólag a paleozoikum és mezozoikum eltérő flórájában és faunájában, vagyis az eredeti szerves anyag különbözőségében. A tektonikai mozgások során fellépő hő és nyomás hatása ugyanis általában
Rózsavölgy i-s aj g ó : Néhány üledékes kőzet bitumentartalma 17 csökkenti a visszamaradó organikus anyag oldhatóságát. A fiatalabb triász képződményeket pedig nyilvánvalóan nem érte a hegységképző mozgásoknak annvi szakasza, mint az idősebb, paleozóos kőzeteket. 5. A bitumen mennyiségének és összetételének változása kőzettípusonként A legnagyobb mennyiségű extraktumot a legtöbb C CI -t tartalmazó agyagos mészkő és mészmárga típusú kőzetekből kaptuk. A mészkövekből, dolomitokból és agyagpalákból jóllehet szerves szén tartalmukban nagyságrendi eltérés van a kioldott bitumen átlagos mennyisége majdnem azonos volt (III. táblázat). Ezt részben a lebomlott szerves anyag eredeti jellegének különbözősége okozhatja. DEGENS E. T. (1964) megállapítása szerint a jelenkori, meszes üledékek uralkodóan planktonokból származó fehérjéket és zsírokat, az agyagos üledékek viszont humusz-vegyületeket tartalmaznak. A biológiailag értékes fehérjéket és zsírokat a fenéklakó szervezetek inkább lebontják, mint a tápértékben szegény ligninszármazékokat. Ennek következtében az agyagpalák szerves anyagban gazdagabbak, mint a mészkővek. Másrészt mivel a bitumen jelentős része fehérje és zsír jellegű vegyületekből képződik, ezért viszonylagos mennyisége a mészkövek diszperz szerves anyagában nagy. A bitumen átlagos mennyisége és összetétele kőzettípusonként Durchschnittsmenge und Zusammensetzung des Bitumens nach Oesteinstvpe III. táblázat - Tabelle 111 Kőzettípus Geateinstyp Minták száma Probenxahl Mészkő és dolomit Kalkstein, Dolomit ilb Stück 34 i Agyagos mészkő ) és mészmárga Toniger [! Kalkstein und Kalkmergel Agyagpala Tonschiefer 1 1 11 Extraktum % (Bitumen) Extrakt % ('Bitumen) Paraffin frakció % Paraffin-Fraktion % jl U.017 : 0,026 0,019 34,93 41,82 41,15 Aromás frakció % Aromatische Fraktion % îî 9,25 10,80 9,11 Gvantás frakció % Harz-Eraktion % Ari ti 55,82 47,38! 49,74 Mindhárom kőzettípus extraktumában a gyantás frakció uralkodik. Viszont a paraffin+aromás frakció együttesen amely SPIRA H. (1960) szerint a tágabb értelemben vett szénhidrogéneknek felel meg az agyagos mészkő, mészmárga és agyagpala mintáknál meghaladja a gyanták mennyiségét. A paraffin és gyantás vegyületek mennyiségének változását jelző nyomvonalak közel tükör képi párjai egymásnak (3. ábra). GEHMAN H. M. (1962) 342 db mészkő és 1066 db agyagpala vizsgálati adatai alapján arra a megállapításra jutott, hogy a mészkövek szerves anyagában a szénhidrogének aránya nagyobb, mint az agyagpalákéban. '2 Földtan Közlöny
18 Földtani Közlöny, 101. kötet, 1. füzet 3. ábra. A bitumen átlagos összetételének változása kőzettípusonként. Jelmagyar á z a t: A = Mészkő és dolomit, В = Agyagos mészkő és mészmárga, С = Agyagpala; 1. Paraffin frakció %, 2. Aromás frakció %, 3. Paraffin + aromásfrakció %, 4. Gyantás frakció %. Abb. 3. Veränderung der Durchschnittszusammensetzung des Bitumens nach Gestemstypen. Erklärungen: А = Kalkstein und Dolomit, В = Toniger Kalkstein und Kalkmergel. С = Tonschiefer; 1. Paraffin-Fraktion %, 2. Aromatische Fraktion %, 3. Paraffin- + aromatische Fraktion %, 4- Harz-Fraktion % GEHMAN tanulmányából azonban nem derül ki, hogy a karbonátos rész mellett mi volt a szilikátos (pelites) rész mennyiségének az a felső' határa, ami mellett a kőzetet még a mészkövekhez sorolta. Kőzetmintáinkat BÁRDOSSY GY. (1961) nevezéktana szerint soroltuk be, elkülönítve a mészköveket az agyagos mészkőből és mészmárgától. Utóbbi kőzetek szénhidrogén-tartalma már nálunk is meghaladja az agyapalákét. Három mintát kiemelve a többi közül külön is bemutatunk (4. ábra). A Soproni-hegységből származó fillit szervesszén-tartalmával, extraktumával és a kromatográfiás frakciók %-os eloszlásával nem üt ki a többi kőzet közül, ami anyagának üledékes eredetét bizonyítja. A másik két minta a bükki Felsőtárkány környékéről származik. Külön választva vizsgáltuk a karbonátos kőzetanyagot és a beléje zárt tűzkőgumókat. Bár a tűzkő C o r g tartalma fele akkorának bizonyult, mint a mészkőé, extraktumuk nagysága azonos volt. A bitumen összetételében már jelentősebb eltérések mutatkoztak, mert a tűzkő kevesebb paraffint több gyantát és több mint kétszer annyi aromás vegyületet tartalmaz, mint a mészkő. 6. A bitumen mennyiségének és összetételének változása földtani időszakonként A kromatográfiás frakciók kor szerinti bontásban nem adnak körülhatárolható mezőket háromszög diagramban (5. ábra). Annyi tendencia ismerhető fel, hogy a karbon minták inkább a háromszög paraffinos csúcsa, a triász minták pedig a gyantás csúcs felé húzódnak. Az átlagértékek összehasonlításából szemléletesebb képet kapunk. A devon kőzetek magas gyantatartalmát a flóra alapján nem lehet magyarázni, mivel
Bózsavölyy i-s aj g ó : Néhány üledékes kőzet bitumentartalma 19 C o r g: 0,06 7. Benzol + etanol extraktum 190 ppm C o r g : 0,04 /. Benzol + etanol extraktum : 140 ppm Corg : 0,02 "/о Benzol + ztanol zxtrakíum 140 ppm 4. ábra. Fillit, tűzköves mészkő és tűzkő bitumenének összetétele. J e 1 m a g у а г á z а t: A = Fillit, Soproni-hegység, ii Szürke, tüzköves mészkő, Bükk-begység, С = Tűzkő, Bükk-hegység; 1. Paraffin frakció ',', 2. Aromás frakció 3. Gyantás frakció %,16ö. 4. Bitumenzusammensetzung des Phyllits, des hornsteinfübrenden Kalksteins und des Hornsfeines. Erklärungen: А = Phyllit von Soproner-Gebirge, В = Grauer, hornsteinführender Kalkstein von Bükkgebirge, C = Hornstein von Bükkgebirge; 1. Paraffin-Fraktion %, 2. Aromatische Fraktion %, 3. Harz-Fraktion % a gyanták nagyobbrészt a tűlevelű növényzet váladékából származnak, s ezek csak a mezozoikumtól kezdve jutnak nagyobb elterjedéshez. A karbon képződmények diszperz szerves anyaga különleges helyzetet foglal el a többihez képest. Ez nemcsak az extraktum maximális mennyiségében nyilvánul meg, hanem elsősorban abban, hogy a paraffinok nagy mennyisége önmagában is meghaladja a gyantákét, a szénhidrogének (paraffin-f aromás) pedig több mint 50%-át képezik a kioldott anyagnak (IV. táblázat, 6. ábra). Ennek okát a karbon élővilág sajátságaiban és az üledékképződés egyes fázisaiban kialakuló intenzívebb kénhidrogénes közegben jelölhetjük meg. MCNAB J. G. és munkatársai, valamint MCIVEB R. D. és munkatársai (cit. in. DEGENS E. T. 1965) megállapítása szerint a geológiailag idősebb kőolajok paraffinosabb jellegűek, mint a fiatalabbak, illetve a növekvő eltemetődési mélységgel könnyű paraffinokban gazdagabbak lesznek. A diszperz organikus anyag bitumen jellegű részének összetétele a devon kivételével 2 :
20 Földtani Közlöny, 101. kötet, 1. füzet A bitumen átlagos mennyisége és összetétele fölűtani időszakonként Durchscnnittsmenge und Zusammensetzung des Bitumens nach geologischen Perioden IV. táblázat Tabelle IV Földtani időszak Geologische Periode Devon Karbon Perm Triász Minták száma Probenzahl db Stück 7 10 9 29 Extraktum % (Bitumen) Extrakt % (Bitumen) 3 Paraffin frakció % Pa raff in-fr aktion % Aromás frakció % Aromatische Fraktion % ^ % J! 0,011 0,022 0,017 0,019' 35,10 47,22 39,28 32,80 9,11 8,45 8,60 10,61 Gyantás frakció % Harz-Fraktion % --9 44,33 52,12 56,59 ezt a megfigyelést alátámasztja, mert a paraffinok mennyisége a triász felé haladva rohamosan csökken, a gyanta mennyisége nő, s ugyancsak gyengén emelkedő tendenciát mutatnak az aromás vegyületek is. 7. A bitumen mennyiségének és összetételének változása hegységenként A bitumentartalom és kromatográfiás frakciók átlagértékeit a földtani időszakokon belül, lelőhelyük szerint sorakoztattuk egymás után. Jóllehet vizsgálataink távolról sem fogják át teljes egészükben az alább tárgyalt földtani képződményeket, és statisztikus mennyiségű minta feldolgozása esetén a számtani közepek módosulnának véleményünk szerint a felismert tendenciák helyesek. A Szendrői-hegység I II III. sorozatbeli devon mintáinak bitumenjében a frakciók csökkenő mennyiségi sorrendje: gyanta, paraffin, aromás. Az ugyancsak devonba sorolható Soproni-hegységi fillit jóval kevesebb paraffint, viszont több gyantát és aromás vegyületet tartalmaz. A metamorfózis ellenére több bitumen oldható ki belőle, mint a Szendrői-hegység üledékes kőzeteiből (V. táblázat). Az upponyi alsókarbon és bükki felsőkarbon extraktuma mennyiségileg és minőségileg hasonló egymáshoz. Dominál a paraffin frakció, kevesebb a gyantás frakció és alacsony az aromások mennyisége. Ez arra utal, hogy az intrakarbon hegységképződési szakasz okozta diszkordancia és tektonikai különbség ellenére, a két hegység karbon képződményei organikus geokémiai szempontból egységesek. A szabadbattyáni karbon mészkő paraffin tartalma még a 15%-ot sem éri el, gyanta tartalma viszont kiugróan magas. A vizsgálati adatok száma elégtelen merészebb következtetések levonására, annyi mindenesetre figyelemre méltó, hogy inkább a korban távolabb, de területileg hozzá közelebb eső fillit kromatográfiás frakcióihoz mutat hasonló eloszlást (7. ábra). A bükki alsó-középsőperm minták bitumenének összetétele a szendrőihegységbeli devon mintákéhoz hasonló. A felsőpermben a jellegzetes karbon időszakbeli eloszláshoz hasonló képet kapunk. Ennek feltételezhető okára a későbbiek folyamán visszatérünk.
Rózsa völgy i-s a j g ó : Néhány üledékes kőzet bitumentartalma 21 petroléter eluatum (paraff inos) benzol eluatum (aromás) aceton eluatum (gyantás) 5. ábra. A bitumen összetétele különböző korú képződményekben. Jelmagyarázat:!. Triász, 2. Perm, 3. Karbon 4. Devon Afjfj. 5. Bitumenzusammensetzung in Bildungen verschiedenen Alters. Erklärungen: 1. Trias, 2. Perm, 3. Karbon 4. Devon 1. ahm. A bitumen átlagos mennyiségének es összetételének változása földtani időszakonként. J e 1 m a g у а г á z ab ß. Extraktum 1000, 2. Paraffin frakció %, 3. Aromás frakció ", 4. Paraffin + aromás frakció %, 5. Gyantás frakció % Abb. 6. Veränderung der Durchschnittsmenge und der Durchschnittszusammensetzung des Bitumens nach geolo-- gisehen Perioden. Erklärungen: 1. Extrakt % 1000, 2. Paraffin-Fraktion %, 3. Aromatische Fraktion %, 4. Paraffin- -f- aromatische Fraktion %, 5. Harz-Fraktion %
22 Földtani Közlöny, 101. bötet, 1. füzet A különböző hegységekből származó triász kőzetek kromatográfiás frakcióit összehasonlítva kitűnik, hogy a paraffin frakció mennyisége átlagosan a bükki triász diszperz szerves anyagában a legnagyobb, a mecsekiben kisebb és a Dunántúli Középhegység triász mintáiban a legkisebb. A gyantás és aromás vegyületek mennyiségi változása a paraffinokéval éppen ellentétes tendenciát mutat (VI. táblázat). A. bitumen mennyiségének és összetételének változása hegységenként Veränderimg der Durchschnittsmenge und Zusammensetzung des Bitumens nach Gebirgen V. táblázat Tabelle V. Extraktum Paraffin Aromás Gyantás Minták % Aromatische Hegység Földtani időszak, kor (Bitumen) % Gebirge Geologische Periode Probenzahl Számtani közép Arithmetisches Mittel Bükk-hegység Perm felső oberes 0,019 50,63 9,54 39,83 Bükkgebirge középső-alsó mittleres- 2 0,011 37,39 5,29 57,32 oberes 5 0,023 50,51 9,61 39,88 Upponyi-hg. Karbon alsó 4 0,023 51,29 6,63 42,08 Upponyer Gebirge Szab adbatt van unteres 1 0,015 14,08 9,85 76,07 III.sorozat Serie III 2 0,012 35,00 12,65 52.35 Szendrői-hegység IL sorozat ßzendroer Gebirge Devon Serie II 1 0,015 40,67 4,65 54,68 I. sorozat Serie I. 3 0,006 38,33 6,28 55,39 Soproni-hegység Soproiier Gebirge 1 0,019 20,00 15,00 65,00 A földtani rétegtani összehasonlító vizsgálatok szerint a bükki triász délíilpi jellegű, geoszinklinális üledék (BALOGH K. 1964), a mecseki triász a germán, epikontinentális és alpi, geoszinklinális kifejlődés közötti átmeneti típus (NAGY E. 1968), a Dunántúli Középhegység triászában pedig az észak és dél- A bitumen átlagos mennyisége és összetétele különböző triász képződményekben Durchschnittsmenge und Zusammensetzung des Bitumens in den verschiedenen Triasbildungen VI. táblázat Tabelle VI. Hegység Gebirge Minták száma Probenzahl Extraktum (Bitumen) % Paraffin 1 Aromás 1 Aromatische Számtani közép Arithmetisches Mittel Gyantás Harz Bükk-hegység Bükkgebirge 16 0,017 35,96 J 9,64 54,40 Mecsek-hegység Mecsekgebirge 9 0,020 30,24 11,65 58,11 Dunántúli Középhegység Transcianubisches Mitteigebirge 4 0,019 alpi jellegek keverednek (VADÁSZ E. 1960, Véghné 25,97 NEUBRANDT J 12,10 E. és szerzőtársai 1959). Kérdés, hogy a triász bitumenek összetételében jelentkező eltérés fáciesbeli különbségekre vezethető vissza, vagy más tényezőket is számításba kell venni? A legnagyobb extraktummal és legmagasabb paraffintartalommal rendelkező bükki minták mind a hegység nyugati pereméről származnak, amelynek ki- 61,93
Rózsavölgy i-s aj g ó : Néliány üledékes kőzet bitumentartálma 23 pztroléter eluatum (porraf inos) (aromás) (gyantás) 7. ultra. A bitumen összetétele paleozóos képződményekben. Jelmagyarázat: 1. Bükk-hegység, felsőperm 2. Bükk-hegység, alsóperm, S. Bükk-hegység, felsőkarbon, 4. Upponyi-hegység, alsőkarbon, 5. Szabadbattyán, alsókarbon, 6. Szendrői-hegység, devon, 7. Soproni-hegység, devon Abb. 7. Bitumenzusammensetzung in paläozoischen Gesteinen. Erklärungen: 1. Bükkgebirge, Oberperm' 2. Bükkgebirge, TJnterperm, S. Bükkgebirge, Oberkarbon, 4. TJpponyer Gebirge, TJnterkarbon, 5. Szabadbattyán> Unterkarbon, 6. Szendrőer Gebirge, Devon, 7. Sorponer Gebirge, Devon alakításában a Darnó-vonalnak nagy jelentősége van (TELEGDI-RÓTH K. 1951.) Tehát egy igen intenzív, erőteljes tektonikai mozgásokkal jellemzett övben helyezkednek el, amely E EK felé az Upponyi-hegységet is érinti. A 8. ábrán a mintákat északról dél felé haladó sorrendben tüntettük fel. Az upponyi Nekézseny és a bükki Eelsőtárkány között légvonalban kb. 22 km a távolság. Az első három kőzet kromatográfiás frakcióinak százalékos megegyezése szembetűnő. A felsőtárkányi triász minta bitumenének összetétele már eltérő az előzőkétől, de az extraktum nagy mennyisége és az oldékon}^sági hányados nagysága alapján beilleszthető a sorba. BALOGH K. (1964) miután megállapítja, hogy a Bükk uralkodó mozgásiránya dél délkeleti irányú, a nagyvisnyói vasúti bevágások részlettektonikájáról a következőket írja: Különösen feltűnő ezeken a NyENy, tehát az upponyi rög felé hajló redőcskék és feltolódások gyakorisága". A felsőtárkányi Vár-hegyről pedig ezt írja:,,... a délnyugati nagy palatömeg mozgásainak zöme DK-i irányú, a felsőtárkányi Várhegy ladini mészkő és dolomit-vonulata azonban mintegy kivételképen ezzel ellenkezőleg NyENy felé elfekvő boltozatszárnyra utal". A képződmények kivételezett szerkezeti helyzete, a nagy mennyiségű extraktum, amely az első három minta esetében összetételére nézve is egészen hasonló, a bitumen, elsősorban a legkisebb molekulasúlyú és legalacsonyabb olvadáspontú paraffinok vándorlását valószínűsíti.
24 Földtani Közlöny, 101. kötet, 1. füzet Valószínű, hogy a bükki felsőperm bitumenének magas paraffintartalmát a karbonból bevándorolt organikus anyag okozza. Lehetséges, hogy a felsőpermhez hasonlóan, ha jóval kisebb mértékben, de a bükki triász képződményekbe is karbonból származó bitumen migrait, ennek következtében a paraffin frakció százalékos mennyisége itt nagyobb, mint a dunántúli triászban. A triász bitumenek eltérő jellegét ezért nem vezethetjük vissza pusztán fáciesbeli eltérésekre. A kérdés eldöntését az organikus anyag C 1 2 /C 1 3 izotóp arányának meghatározása segítheti elő.
Rozs a völgy i-s aj g ó: Néhány üledékei! kőzet bitumentartalma 25 Irodalom - Literatur BALOGH K. (1964): A Bükkhegység földtani képződményei. MÁFI Bvk. XLVIII. 2. BÁRDOSSY Gy. (1961): Üledékes kőzeteink nevezéktanának kérdései. Földt. Közi. XCI. ]., 44 64. DEGENS, E. T. (1964): Über biogeochemische Umsetzungen in Frühstadium der Diagenese. Developments in Sedimentology. Vol. 1. 83 92., Elsewier Publ. Comp. DEGENS, E. T. (1965): Geochemistry of sediments. Prentice-Hall, Inc. Englewood Cliffs, New Yersey FORSMAN, J. P. (1963): Geochemistry of kerogén. Organic Geochemistry. Editor: BREGER, I. A., Pergamon Press, 148 182. GEHMAX, H. M. (1962): Organic matter in limestones. Geoehimica et Cosmochimica Acta 26., 885 897. GULYAEVA, L. A. GTJMAYTJNOVA, T. N. (1964): Bitumen and residual organic substances in the Domenik deposits of Bashkiria. In: The geochemistry of oil and oil deposits. 109 122. Jerusalem HUNT, M. J. (1962): Geochemical data on organic matter in sediments. Wissenschaftliche Tagung für Erdölbergbau. II. 1., 394 412. Budapest NAGY E. (1968): Mecsek hegység. Triász időszak. MAFI Évk. LI. 1. SPIRA, H. (1960): Halbmikromethode zur chromatographischen Untersuchung von Schmierölen. Erdöl und Kohle 13. 1., 27 32. SZÁDECZKY-KARDOSS E. (1955): Oeokémia. Akadémiai Kiadö, Budapest TELEGDI-BOTH К. (1951): A bükkszéki ásvány-olajkutatás és termelés földtani tanulságai. MÁFI Evk. 40., 1 19. VADASZ E. (I960): Magyarországföldtana. 2. kiadás. Budapest Véghné, NEUBRANDT E. VIGH G. HETÉNYI В. FUTŐP J. SZABÓ E. NOSZKY J. (1959): A Gerecse Vértes és Bakonyhegység mezozoikuma. Kirándulásvezető a Magyarországi Mezozóos Konferencia résztvevői számára. WASSOJE- BTTSCH, N. B. (1958): Probleme der Erdölgenese. Zeitschr. f. Angew. Geol. 4. 11., 512 515. Untersuchung des Gehaltes an organischer Substanz in einigen paläozoischen und mesozoischen Sedimentgesteinen J. Rózsavölgyi und Cs. Sajgó Insgesamt 55 Proben von grösstenteils karbonatischen und tonigen devonischen, permischen und triadischen Gesteinen wurden auf C org, sämliches S, sowie auf organische Substanzen (Bitumen), die mit einer 1 : 1 -Mischung von Benzol+Ethanol extrahiert werden können, analysiert. Ausserdem wurde die aromatische, Paraffin- und Harz- Fraktion der Extrakte bestimmt. Die Gesteinsproben stammen aus dem Szendrőer, Upponyer, Bükk- und Mecsekgebirge. Einige Proben stammen vom Transdanubischen Mittelgebirge und eine Probe aus dem Soproner Gebirge. Anhand der Ergebnisse der Untersuchungen lassen sich folgende Tendenzen erkennen: 1. Die besten Bedingungen für die Konservierung und verhältnismässige Anhäufung von disperser organischer Substanz und zur Entstehung von Bitumen und Kohlenwasserstoffen können in einem solchen reduktíven Sedimentationsmilieu entstehen, in dem sowohl chemische (karbonatische) als auch klastische (pelitische) Sedimentation gleichzeitig vonstatten geht. 2. Die disperse organische Substanz der karbonatischen Gesteine ist an Bitumen relativ reicher, als die der Tonschiefer. In den Tonschiefern ist die Menge der organischen Substanzen nicht-bituminischen Charakters" viel grösser, als in den Kalksteinen und Dolomiten. 3. Im Bitumen dominiert in der Regel die Harz-Fraktion, die Menge der Paraffine ist kleiner, und die der aromatischen Verbindungen ist am geringsten. Das untere Karbon des Upponyer Gerbirges, sowie das obere Karbon und obere Perm aus dem Bükkgebirge stellen mit ihrem überdurchschnittlichen Paraffingehalt eine Ausnahme dar. 4. In der Zone der Darnó-Linie hat man mit einer Migration der dispersen organischen Substanzen, vor allem der Paraffine zu rechnen. 5. Das Bitumen der Trias von südalpiner geosynklinaler Ausbildung im Bükkgebirge, jenes der Mecseker Trias, die einen Übergang zwischen der germanotypen, epikontinentalen und der alpinen geosynklinalen Trias darstellt, sowie jenes der durch eine Mischung der nord und südalpinen Fazies gekennzeichneten Trias des Transdanubischen Mittelgebirges weisen unterschiedliche Zusammensetzungen auf. Wegen der Wahrscheinlichkeit der Migration kann aber diese Unterschiedlichkeit nicht eindeutig auf Faziesunterschiede zurückgefürht werden. 8. ábra. Néhány kőzet bitumenének összetétele a Darnó-vonal zónájában. Jelmagyarázat: A = Fekete agyagpala, alsókarbon. Nekézseny, Csermely-patak völgye, В = Fekete agyagos mészkő, felsőperm. Nagyvisnyó, 2. sz. vasúti bevágás, С = Sötétszürke mészkő, felsőkarbon, Nagyvisnyó, 1. sz. vasúti bevágás, D. = Szürke, lyukacsos mészkő, triász(ladini-karni). Felsőtárkány, Vár-hegy; 1. Paraffin frakció ", 2. Aromás frakció %, 3. Gyantás frakció % Abb. 8. Die Bitumenzusammensetzung von einigen Gesteinen in der Zone der Darnó-Linie. Erklärungen: А = Schwarzer Tonschiefer, Unterkarbon. Nekézseny, Tal des Csermely-Baches, В = Schwarzer, toniger Kalkstein, Oberperm. Nagyvisnyó, Eisenbahneinschnitt No. 2., С = Dunkelgrauer Kalkstein, Oberkarbon. Nagyvisnyó, Kisenbatneinschnitt No. 1., D = Grauer, poröser Kalkstein, Trias (Ladin-Karn). Felsőtárkány, Schlossberg; 1. Paraffin- Fraktion 2. Aromatische Fraktion 3. Harz-Fraktion %