Hidrológiai Közlöny 1948 (28. évfolyam)

ÉRTEKEZÉSEK - JAKUCS LÁSZLÓ: A hévforrásos barlangkeletkezés földtani és fizikai tényezői

56 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY XXVIII. 29',S. í. ',. .«,(»). A karsztos eredetű patakbarlangok talán és sziklafenekén megfigyelt (9, 10), de legjobb esetben is csak félgömb alakú formák kialakulása visszavezethető az örvénylő víz erodáló működésére, sőt a Pávai V a j n a F. által ujjlenyomatokhoz hasonlított (34) bemélyedéseknek kétségtelenül ez a helyes magyarázata. A hévforrásbarlangok sokkal nagyobb arányú és csaknem teljesen zárt gömbfülkéi azonban merőben más okoknak köszönhetik létrejöttüket. Itt kapcsolódik ez a kérdés a dolomit és mészkő ismert és sokat vitatott porlódásának kérdéséhez. A Sátorköpusztai-barlang feltárása előtt is feltűnt már, hogy a solymári Ördöglyuk egyes ritkábban járt helyein a barlangfalak dachsteini-mészköve feltűnően porlik. Erre vonatkozólag az új barlang nagy on, érdekes meglepetésekkel szolgált, mert itt valamennyi gömbfülke falán 2—15 centiméter vastagságú laza, csak nedvességtartalmánál fogva összeálló köporréteg észlelhető.. Ez nem a már meglévő gömbfülke sziklafalára utólagosan rárakódott üledék, vágy kicsapódás, lianem különleges módon porráhullott dachsteiní-mészkö. Dolomitban és mészkőben teljesen azonos folyamat következményével állunk szemben! Itt is megállapíthatjuk a porlódott dolomitnál észlelt fokozatokat. A barlang falába befelé haladva legkívül egészen finom, széjjelhulló port kapunk. Egy-két centiméterrel beljebb már érdesebb tapintású a por és ujjnyomásra esik széjjel finomabb lisztté. Még beljebb már nagyobb, élesszögletü darabok vannak szorosan egymáshoz simulva, de még ezeket is széjjel lehet nyomni ujjaink között, végül legbelül csak a hajszálrepedések kőporosodtak s ezek mentén a kőzet apró, "kemény, ép darabokra hullik széjjel. Az átmenet tehát fokozatos az ép kőzet felé. A hatás nyilvánvalóan a barlangtér felöl jött, mert az egész barlangban mindenütt a leírt sorrendben kapjuk meg a falon e poros rétegeket. A jelenség utólagos légbeli mállási folyamatra semmiképpen nem vezethető vissza, már csak azért sem, mert a barlang egészen felfedezéséig a külvilágtól teljesen el volt zárva. A porló réteg vastagságának különböző helyeken történt méréseivel sikerült kimutatni azt is, hogy ez mindig a gömbfülkéknek bejárattal szemközti oldalán a legvastagabb, tehát ott, ahol az áramló víz falba ütközvén, irányt változtatni kényszerült s legvékonyabb a porosodott réteg azokon a folyosókon, ahol a víz egyenes vonalban, irányváltoztatás kényszere nélkül folyhatott tovább. Itt sokszor csak felényi vastagság volt mérhető. Ezekből a tényekből önként adódik, hogy a porosodást előidéző tényezőnek olyan természetűnek kell lenni, mely nagyobb hatást tud kifejteni a közetfalon akkor, ha ütközik rajta, mintha csak elhalad mellette. Ez a tényező a víz hőmérséklete. Ennek megértésére vizsgáljuk meg az ütköző és egyenes úton haladó melegvíz höleadó képességét. Minthogy a kőzet repedéseiben, ahol kétirányú repedések keresztezik egymást, a víz hol az egyik, hol a másik irányú repedésben folyik, elég a vizsgálatot egy egyszerű L, vagy T alakú érintkezésnél megejteni (3. ábra). A repedésben, vagy csőben áramló víznél ugyanazok a szabályok érvényesek az áramló víz sebességére és súrlódására vonatkozólag, mint a folyóvizeknél: a cső, vagy repedés belsejében (B) legnagyobb az áramló víz sebessége, míg annak szélénél a súrlódás következtében jóval kisebb. Ha most már a repedés fala kívülről hűtve van, ez a vele érintkező, lassabban folyó vízréteget is lehűti bizonyos mértékig s ez a cső falára vonatkozólag vékony hőszigetelő rétegként fogható fel. Diji ii in S 1 ill °ííí Ül 'A '! ;io i iV w\ v\\ \u \\\ c ii: m '// íi iji !<! D||! I !!í IMII ii) 3. ábra. A melegvíz höleadása L és T alakú repedésben. Fia. .i. Heát transfer by hol water in crevices of L. and T •tection. Ez a helyzet az L és T alakú cső, vagy repedés A és D pontjainál.. C-nél azonban, ahol a víz a falba hevesen ütközik, elsodorja magával a fal által lehütött vékony vízréteget s így itt állandóan melegebb víz éri a falat. A tétel úgy is felfogható, hogy az áramló melegvíz C-nél, ahol tehát irányváltoztatást szenved, erősebben melegíti fel a falat, mint az egyenes szakaszokon, Anál és D-nél. Ennélfogva az izotermák a rajzon látható módon alakulnak. Ez azonban idáig még nem magyarázza a gömbfülke képződését. Vissza kell térnünk megifit a fentebb ismertetett porlódó dachsteini-mészkőhöz. ^mek anyagát vizsgálva kitűnt, hogy a porlódó mészkő anyaga részben aragonit. A kobaltnitrátos (Meigen f.) reakciónál jóval érzékenyebb Feigl-Leitmeyer reakcióval sikerült kimutatni (14), hogy e réteg, mely eredetileg határozottan mészkő volt, ma ugyanolyan arányban tartalmaz aragonitot, mint a barlang egyéb helyein található, keletkezésükkor tiszta aragonitból álló és csak utólagosan kalcitosodott aragonit kristályok és kövirágok. Ez a megállapítás egyszerre világosságot derített a gömbfülkók képződésének és a hévforrásbarlangok egyéb morfológiai jellegzetességeinek összes rejtelmeire. Tudvalevő dolog ugyanis, hogy 29 C feletti hőmérsékletű CaÖ0

3-at tartalmazó oldatból aragonit válik ki (36, 41), mely azonban e hőfok alatt lassan a stabilis kalcit-módosulattá alakul viasza (33). Az aragonit sűrűsége 2.9- 3 (1), a kalcité viszont csak 2.72 (4, 16). Az aragonitnak kalcittá való visszaalakulása tehát 8.35 %-os (19) térfogatnagyobbodással jár. A hévforrás vizét vezető hasadékok falának hajszálrepedéseiben tehát, az itt keringő és 30 C -nál jobban felmelegedő karsztvizekből aragonit válik ki, mely eleinte csak a kőzet legkisebb, mikrotektonikai hasadékait, majd később a nagyobb, vastagabb repedéseket is teljesen kitölti. Minthogy az ütköző falban a 30 C -ú izoterma vonal az előbb említett okoknál fogva beöblösödöen alakul, nyilvánvaló, hogy ezeken a helyeken a közetfal vastagabb rétegben aragonitosodik el, mint A és D pontoknál, az egyenes szakaszokon. A hévforrásmüködés szünetelésekor a járatok falai lehűlnek s ekkor megkezdődik az aragonitnak kalcittá való visszaalakulása (3, 18, 35). Abból, hogy e folyamat térfogatnagyobbodással jár, következik, hogy a hajszálrepedések mentén a kőzetet a visszaalakuló kalcit szétfeszíti, meglazítja s így az apró darabokra, illetve porrá hull szét. Azokon a helyeken tehát, ahol a víz irányváltoztatásra kényszerült, a porlódott réteg nagyobb vastagsága érthető. Az esetleg újból feltörő hévvizek a már meglazított, porrá hullott kőzetet azonnal eltávolítják a falról s ezáltal az ütköző pontoknál gömbhéjsz'erü bemélyedés keletkezik. A folyó víz erővona-