GeológiaSzéleróziós felszínek kormeghatározása a Balaton-felvidéken – Elfújta a szél?

A Dunántúl domborzatának és földtani felépítésének számos eleme árulkodik a szél felszínalakító erejéről. Ezek közül a legfontosabbak a szél által lerakott üledékek, a szél által megcsiszolt kőzetfelszínek, az éleskavicsok gyakori előfordulása valamint a laza üledékeken kialakult dombvidékek szél által kifújt völgyrendszere. Ebben az írásban arra a kérdésre próbálunk meg választ kapni, hogy mikor keletkezhettek ezek a szél által faragott felszínformák valamint, hogy milyen mértékű és ütemű lehetett a szél általi lepusztulás.

A szél felszínformáló tevékenységének, a deflációnak a szerepe a Dunántúl formakincsének kialakításában a hazai földtudomány régóta vitatott kérdése [1,2,3]. A Balaton-felvidék bazalthegyeit már a korai kutatók is olyan tanúhegyeknek értelmezték, melynek környezetéből a szél szállította el a bazaltnál sokkal könnyebben pusztuló homokot. Más felszíni formakincsek is utalnak a delfációra: ilyenek a szélcsiszolta kőzetfelszínek és éleskavicsok, utóbbiak igen sok helyen borítják a felszínt az egész Dunántúlon, míg szélcsiszolta sziklafelszínek a Balaton-felvidéken gyakoriak (1. ábra, A-B). Ezen éleskavics-előfordulások alapján a száraz, hideg (glaciális) időszakokat tartják a defláció általi felszínformálás periódusainak. Hogyan jöhettek létre a felsorolt jelenségek? Ennek magyarázatához vissza kell lépnünk jó pár millió, egész pontosan 8-9 millió évet, amikor a Tapolcai- és Káli-medencék térségében, a Pannon-tó partjának közelében homok és kavics rakódott le. A későbbi földtani folyamatok során a homok és kavics kovás oldatok hatására helyenként erősen cementálódott. Az ezt követő kiemelkedés során patakok vágódtak be, melyek megkezdték az üledékek lepusztítását. A negyedidőszak során (2,6 millió év és 11,7 ezer év között) a laza üledékeket a szél és a víz szinte teljesen eltakarította a területről, napjainkra a teljes területet befedő üledékek csak a bazalttakaróval, illetve az ellenállóbb, cementált kőzettestek által védett helyzetben maradtak meg.

1.ábra. Szélcsiszolta kőzetfelszínek és kőtengerek a Balaton-felvidéken. A, B: Szélcsiszolta kőzetfelszín (Kőmagas és Majális-völgy, Tapolcától északra), C: Kőmagas vagy Papsapka (háttérben a Csobánc), D: Megmintázott kőzetfelszín, (Kővágóörs, kőtenger)

A keményebb kőzettestek a felszíni folyamatok hatására kipreparálódtak a környezetük laza, könnyebben pusztuló anyagából. Így jöttek létre a Tapolcai- és Káli-medencékben gyakori „kőtengerek” (1. ábra, C-D). A sziklákon megfigyelt szélerózióra utaló bélyegek (szél csiszolta felszínek és élek, szélvályúk, rovátkák és a terület morfológiája arra enged következtetni, hogy a felszín alacsonyodása jelentős részben nem folyóvízi, hanem a negyedidőszaki eljegesedések során a Kárpát-medencében felerősödő szélerózió útján történhetett. Ugyanakkor a szélerózió mértékéről és pontos idejéről mindezidáig igen kevés számszerű adat állt rendelkezésre, csakúgy, mint a ma megfigyelhető felszínformák koráról, stabilitásáról és lepusztulási sebességéről. Munkánkban e kutatásokat mutatjuk be.

A helyben keletkező kozmogén izotópos kitettségi kormeghatározási módszer

A Földet folyamatosan érő kozmikus sugárzás egy része, mely képes áthatolni a Föld mágneses terén, a légkörön áthaladva másodlagos sugárzássá alakul, csökken az intenzitása és egy része (térben és időben változó intenzitással) eléri a Föld felszínét. A kozmikus sugárzás a légkörben és a felszíni kőzetrétegekbe behatolva ritka izotópokat hoz létre. A kőzetekben keletkező ilyen izotópokat helyben keletkező kozmogén izotópoknak nevezzük. A Balaton-felvidék kvarc anyagú kőzetein kialakult felszínformák kormeghatározására a helyben keletkező kozmogén berillium-10 izotópot használtuk (a továbbiakban 10Be).

Egy kőzet kozmogén izotópos kitettségi kora az az időtartam, amióta a kozmikus sugárzásnak kitett helyzetben van, vagyis a felszínen, fedetlen helyzetben található. A Balaton-felvidéken a szélerózió által formált felszínformák kitettségi kora a fedő üledékek lepusztulása óta eltelt idő.

Ugyanakkor hazánk jelenlegi klímája nem kedvez az eróziónak, mivel a mai csapadékosabb, enyhe éghajlaton kialakuló zárt növényborítás megköti a szél által elszállítható homokszemcséket, így ilyenkor a szél felszínformáló képessége nagymértékben csökken. A mintavétel kizárólag szél által csiszolt, barázdált felszínekről, illetve szélcsiszolta kőtömbökből történt (1. és 2. ábra). Tehát a vizsgálat tárgyát kizárólag olyan felszínek képezték, melyek az utolsó széleróziós periódus óta nem szenvedtek számottevő lepusztulást és híven őrzik az utolsó deflációs időszak hatását.

2. ábra. A Balaton-felvidék digitális domborzatmodellje. A piros háromszögek a kozmogén 10Be izotópos felszíni minták helyét, a piros karikák a mélységprofilok helyét mutatják. 1. Bányafő, 2. Majális-völgy, 3. Kelemenkő, 4. Mindszentpuszta 5. Kőmagas, 6. Kővágőörs, kőtenger, 7. Kővágőörs, homokbánya, 8. Viszló, 9. Salföld.

A felszíni minták mellett négy helyszínen mélységprofilok menti mintavételt végeztünk. Ez annyit jelent, hogy a kőzet hasadékai mentén nem csak a csiszolt felszínről, hanem több felszín alatti mélységből is történt mintavétel, vagyis egy felszínformáról akár 5-6 különböző felszín alatti mélységre jellemző 10Be adatot nyerhettünk. Ez azért fontos és érdekes, mert a kozmikus sugárzás nem csak a közvetlen felszínen, hanem az alatt pár (4-10) méter mélységig még létrehoz kozmogén izotópokat, bár a felszínhez képest igen kis, és a mélységgel egyre csökkenő mértékben. A felszín alatti 10Be keletkezés mechanizmusainak ismeretében ezen adathalmaz lehetőséget ad a felszín kitettségi korának és lepusztulási sebességének egyidejű modellezésére, amire kizárólag felszíni minták alapján nincs lehetőség. A mintavétel véső és kalapács használatával és a Balaton-felvidéki Nemzeti Park által engedélyezett helyeken történt.

Mélységprofil menti mintavétel három eltérő tengerszint feletti magasságú helyszínen (Kelemenkő – 200 méter, Kőmagas vagy Papsapka – 170 méter, Salföld – 140 méter) a cementált kőzetek függőleges oldalán vagy hasadékaiban történt. E mintavétel célja az ellenálló felszínek kitettségi korának meghatározása mellett a helyi lepusztulás ütemének számszerűsítése volt (3. ábra, A-B). Egy mélységprofilt pedig a területet egykor lefedő laza homok egy megmaradt feltárásába mélyítettünk (Kővágóörs), melynek célja a laza homok lepusztulási rátájának közvetlen meghatározása volt (3. ábra, C).

3. ábra. Mintavétel a Balaton-felvidéken, mélységprofilok. A: Kelemenkő, B: Kőmagas, a mintavételi pontokkal, C: Kővágőörs, homokbánya.

A kormeghatározás eredményei

A kozmogén 10Be izotópos kitettségi kormeghatározás eredményeként a „kőtengerek” kialakulási ideje és lepusztulásának sebessége több eltérő tengerszint feletti magasságú helyszínen meghatározható volt. Az eredmények alapján elmondható, hogy a legmagasabban fekvő kőtengerek legalább 1,6 millió éve a felszínen lehetnek (Kelemenkő), míg az egyre alacsonyabban fekvő területek (Kőmagas és Salföld) kőtengerei csak később, 870 ezer, illetve 290 ezer évvel ezelőtt preparálódhattak ki az őket körülvevő laza üledékrétegek alól.

A 10Be izotópos mérések alapján kiszámítható volt a megmintázott ellenálló kőzetfelszínek helyi alacsonyodása. Ez a helyi lepusztulás igen lassúnak (átlagosan 3-4 méter/millió év) bizonyult, szemben a környező laza homokból álló térszín 40-50 méter/millió éves lepusztulási rátájával.

A terület fejlődéstörténete

A kozmogén 10Be izotópos kormeghatározások segítségével vázolható volt a Tapolcai- és Káli-medencék negyedidőszaki fejlődéstörténete melyet a 4. ábrán mutatunk be [4]. A Pannon-tó feltöltődését követően a mai Dunántúl jelentős részét egy nagyobb szintkülönbségek nélküli, sok vizenyős területtel jellemezhető folyóvízi síkság foglalta el. A tájképet ma is uraló bazaltvulkánok működésének fő fázisa a pliocén közepére tehető (3-4 millió éve). Ekkor a felszín átlagmagassága a mai 260-300 méter tengerszint feletti magasság körül lehetett, mélyen bevágott völgyek nélkül. A negyedidőszaki klímaváltozás előhírnökeként nedves és száraz periódusok váltakoztak, a folyóvízi és eolikus folyamatok együttesen alakíthatták a felszínt.

A negyedidőszak elején még nagy vastagságban fedték a területet a késő-miocén Pannon-tó és a tavat feltöltő folyók üledékei (4. ábra, A). A korábban megkezdődött klímaingadozások erősebbé váltak: váltakozva szárazabb-nedvesebb, hűvösebb-melegebb periódusok is előfordultak. Így a mindenkori éghajlati viszonyoknak megfelelően a pannóniai üledékek és a bazaltvulkánok lepusztításában a folyóvízi- és a szélerózió váltakozva vehetett részt. A kora-pleisztocén második felében (kb. 1,6 millió és 870 ezer év között, 4. ábra, B) a klíma egyre szárazabbá és hidegebbé vált. Ennek következtében a széleróziós folyamatok szerepe a felszínformálásban megnövekedett, míg a folyóvízi folyamatok egyre alárendeltebbé válhattak. Ez a pleisztocén végéig jellemző maradt a térségre (4. ábra, C-D). A deflációs-szélmarásos felszínalakulás eredményeként elsőként a legmagasabb helyzetű ellenálló homokkő és konglomerátum rétegek kerülhettek a felszínre, melynek ideje a Kelemenkőnél (200 méter tengerszint feletti magasságban) körülbelül 1,56 millió évvel ezelőttre tehető, vagyis a kora-pleisztocén közepén történhetett (4. ábra, B).

4. ábra. A Káli-medence felszínfejlődési modellje (Ruszkiczay-Rüdiger és társai, 2011 után)

Ezt követően a Tapolcai- és a Káli-medencék felszíne a pannóniai üledékek fokozatos deflációja nyomán alacsonyodott, az ellenállóbb vulkanitok és a cementált üledékrétegek fokozatosan kipreparálódtak. A lepusztulás a Kőmagas 170 méteres szintjét 870 ezer éve, míg Salföld környékét (140 méter) 290 ezer éve érte el (4. ábra, C-D). A lepusztulás uralkodóan deflációs jellegére a medencék jelenlegi teljesen sík, bevágódott patakok és folyóvízi üledékek nélküli domborzata (4. ábra, D), valamint a szél által formált sarkos kavicsok és szélcsiszolta sziklafelszínek gyakorisága utal (1. ábra, A-B).

A medencék szél általi alacsonyodása az éghajlat ingadozásainak megfelelően szakaszosan következhetett be. A pleisztocén eljegesedéseket meg-megszakító, melegebb-nedvesebb periódusok (interglaciálisok) éghajlata a maihoz hasonló lehetett. Ilyenkor a szél erőssége csökkent, emellett a melegebb és csapadékosabb klíma eredményeként megnövekedett a növényborítás. Ekkor szélerózió helyett a hóolvadáskor vagy esőzések után lefolyó vizek pusztíthatták a felszínt. Majd az újabb eljegesedések ismét a folyóvízi felszínalakulás háttérbe szorulását és a szél általi felszínformálás jelentőségének növekedését okozhatták.

Ugyanakkor az egyre alacsonyabban található felszínek kormeghatározási eredményei arra is utalnak, hogy a felszín alacsonyodásának átlagos üteme a teljes negyedidőszak során hasonló, 40-60 méter/millió éves ütemben zajlott. Ez annyit jelent, hogy az utolsó 1,6 millió év alatt körülbelül 65-95 méter laza homok pusztult le a területről, ami alapján a teljes negyedidőszak (2,6 millió év) során körülbelül 105-155 méter lepusztulás becsülhető.

Ha figyelembe vesszük, hogy a szél csak a száraz homok elszállítására képes, akkor megállapítható, hogy csak a mindenkori talajvízszint magassága felett számolhatunk jelentős deflációval. Ennek értelmében a regionális 40-60 méter/millió éves lepusztulási ráta jó közelítéssel megadja a Dunántúli-középhegység délnyugati részének negyedidőszaki kiemelkedési sebességét. Ez ugyan eléggé lassú folyamatnak tűnik, de ha visszaszámolunk a bazaltvulkánok működésének idejére, akkor kiderül, ezek a vulkánok egy eléggé lapos folyóvízi térszínen törhettek ki, mely talán a mai Balaton tengerszint feletti magasságán lehetett. A mégoly lassú emelkedés, a folyóvizek és főleg a szél lepusztító hatása eredményezte a szemet gyönyörködtető, méltán híres Balaton-felvidéki tanúhegyek létrejöttét csakúgy, mint a szélcsiszolta felszínű kőtengerekét is.

Valóban, elfújta a szél a homokot és ma már tudjuk is, körülbelül mennyi idő alatt!

RUSZKICZAY-RÜDIGER ZSÓFIAFODOR LÁSZLÓ

 

IRODALOM

[1] Lóczy, L. 1913. A Balaton környékének geológiai képződményei és ezeknek vidékek szerinti telepedése in: A Balaton tudományos tanulmányozásának eredményei I/I/I, 617 p.
[2] Cholnoky, J. 1918. A Balaton hidrografiája, A Balaton tudományos tanulmányozásának eredményei I/II, 318 p.
[3] Csillag, G., Fodor, L, Sebe, K., Müller, P., Ruszkiczay-Rüdiger, Zs., Thamóné Bozsó, E., Bada, G. 2010. A defláció szerepe a Dunántúl hegységi és dombvidéki területeinek felszínfejlődésében. Földtani Közlöny. 140, 463-481
[4] Ruszkiczay-Rüdiger, Zs., Braucher, R., Csillag, G., Fodor, L., Dunai, T.J., Bada, G., Bourlés, D., Müller, P. 2011 Dating Pleistocene aeolian landforms in Hungary, Central Europe, using in situ produced cosmogenic 10Be. Quaternary Geochronology, 6, pp. 515-529.

A cikk a Természet Világa 2019. augusztusi számában (150. évf. 8. sz.) jelent meg.

Természet Világa

Kapcsolódó cikkek