Hidrológiai Közlöny 1980 (60. évfolyam)
11. szám - Müller Germann–Wagner Frank: A Balaton karbonát üledékeinek kifejlődése, a klimatikus és az emberi hatások tükröződése
Müller G.—Wagner F.: A Balaton üledékeinek kifejlődése Hidrológiai Közlöny 1980. 11. sz. 517 terasz (140—150, 180—250 és 300—400 m) tanúsítja a zárt tavi szakaszt. Ezt a fejlődési szakaszt a továbbiakban pre római állapotnak nevezzük, ellentétben a post római állapottal, amikoris a tómedence nyílt rendszernek tekinthető. 1949-ben amikor szélsőségesen száraz év volt, a tóvízszint olyan mértékben lesüllyedt, hogy Siófoknál nem volt kifolyása. Ez alatt a száraz időszak alatt a Balaton teljes elektrolit koncentrációja jelentősen megnőtt (Sebestyén O.—Entz B.—Felföldy L. 1951). A szelvények felső 10 cm-ben jelentkező gyenge harmadik Mg-3 maximum feltételezhetően olyan szakaszt képvisel, amikor a lefolyás a mainál lényegesen kevesebb volt, vagy a melegebb évszakokban egyáltalában nem is volt lefolyás. Az interszticiális víz nagy Mg/Ca aránya nemcsak a MgCO a kalcitrácsba való beépülését határozza meg, és így a nagy Mg tartalmú kalcitképződést, hanem a nagy Mg tartalmú kalcit diagenetikus úton protodolomittá való átalakulásában is lényeges szerepet játszik. Windland, H. D. (1969) kísérleteiben 20°C-on a kalcit és a vízfázis között megtalálta a Mg eloszlási koefficienst, amelynek az értéke 0,02, abban az esetben ha az üledék a végső oldattal egyensúlyban van, valamint az üledék Mg/Ca aránya az üledékképződés során a karbonátokhoz olyan közel van, amilyen közel csak lehetséges (Homogén, vagy Henderson-Kracek-féle eloszlás). Füchtbauer, H.— Hardie, L. A. (1976) újabb tanulmányában három különböző hőmérsékleten az üledékes Mg kalcitokra vonatkozóan a következő homogén megoszlási koefficienst találta: Hőmérséklet 50 ° C 28 ° C 13,5 °C K' 0,042+0,005 0,029 +0,004 0,021 ±0,003 A koefficiensek 20 mol% MgC0 3 tartalmú nagy Mg tartalmú kalcitra és olyan oldatokra vonatkoznak, amelyeknek a Mg/Ca mol arányuk kb. 7-8 alatt van. A homogén megoszlási koefficienst a 9. ábra mutatja, amely grafikus ábrázolásban foglalja öszsze az oldatban és az üledékes karbonátokban a Mg és a Ca közötti kölcsönös összefüggést. A fenti megoszlási koefficiensek, ha a hőmérsékletet 28— 30°C-nak feltételezzük, amely a nyári napokon gyakran előforduló hőmérséklet, elég jól hasonlítanak a nagy Mg tartalmú kalcit összetételére és a balatoni üledék interszticiális oldatainak a Mg/Ca arányára is. A maximális MgC0 3 koncentráció (20 mol %) a maximális Mg/Ca aránnyal esik egybe. Müller, G. et. al (1972) szerint ahhoz, hogy nagy Mg tartalmú kalcitból protodolomit keletkezzék, a Mg/Ca aránynak minimálisan legalább 7-nek kell lenni. Ezért feltételezhető, hogy a protodolomit akkor kezd kialakulni, amikor az interszticiális oldat ezt az értéket meghaladja. Az a tény, hogy a holocén autigén karbonátokban a szervetlen eredetű aragonit nem fordul elő azt jelenti, hogy a Mg/Ca arány a 12 értéket tartósan soha nem érte el. Tavakban szervetlen aragonit ui, csak akkor keletkezik, ha a Mg/Ca arány ezt az értéket meghaladja. A Fertő-tó mai dolomitképződése jó példa erre (Schroll, E.—Wieden, P. 1949, Blohn, M. 1947). 8 7 6 2 1 9. ábra. Az oldatban levő aMg/*Ca arány és a kalcitban levő MgC0 3 szint közötti összefüggés (különböző hőmérsékleten és kísérletekben) a Füchtbauer, H.—Hardie, L. A. (1976) által meghatározott homogén közepes eloszlási koefficiens alapján 9. ábra. Graphical representation of the relationship between aMg/*Ga in solution and levet of MgC0 3 incorporation in calcite at different temperatures based on\mean homogenous distributions coefficients determined experimentally by Füchtbauer, H.—Hardie, L. A. (1976) A Mg/Ca arány a humid klíma alatt általában kicsi. A nyári évszakban azonban a CaC0 3 kicsapódásával a Mg a vízben feldúsúl. Ha zárt tómedencébe folyamatosan folyóvíz kerül, a Mg a vízben feldúsul, és a párolgás miatt a CaC0 3 kicsapódik, így a víz Mg/Ca arányát és a kicsapódó kalcit mennyiségét a párolgás és a befolyó víz aránya szabja meg. Ez az arány azonban az oldatban lévő egyéb ionok teljes koncentrációját is meghatározza és egyben azokét is, amelyek a Ca, Mg karbonátokra vagy az agyagásványokra (Li) geokémiai affinitással vannak és amelyek a leülepedő karbonátokban vagy törmelékes szemcsékben halmozódnak fel (Sr: Kinsman, D. J. J. 1969, Na: Müller, G.—Billings, G. K. 1965, Kitano, M.—Okomura, Y.—Idogaki, M. 1975, White, A. F. 1977). A párolgás növekedése megfelelő mértékű üledékképződés növekedés nélkül a vízfelület zsugorodásához vezet. A kalcitrácsban lévő MgC0 3 nagy szintje (a Sr, Na és Li maximumokkal együtt) mindig az alacsonyabb tóvízszintet jelzi. így a Balaton üledékben is a Mg, Sr, Na és a Li koncentráció változás a párolgás és az üledékképződés arányának a kifejezője. Az elmúlt 7-8000 év alatt a Balaton területének relatív „szárazságát" fejezi ki. Vizsgálati eredményeink szerint a Balatonban az üledékképződés 5000 és 3000 év között történt a legszárazabb viszonyok között. Ezt a tényt a nem törmelékes eredetű karbonátok <5 1 80 értéke is megerősíti (2. táblázat). A párolgás során a vízfázisban az <5 1 80 mennyisége ui. nő, a vízgőzben pedig csökken. Ezért a párolgás nagy aránya a vízben és a karbonát üledékben az ó 1 80 feldúsúlásához vezet. A Balaton üledékeinek pollen vizsgálata az üledékvizsgálattal kimutatott két szárazsági maximumot nem tükrözi, hanem folyamatos átmenetet mutat a meleg szemi-humid atlantikus klímaviszonyoktól a még meleg, de száraz szubboreális szakaszba, majd végül a szubatlantikum jelenlegi feltételei felé (Zólyomi B. 1953). Ez az eltérés véleményünk szerint nem a szedimentológiai módszer
