Hidrológiai Közlöny 2009 (89. évfolyam)
6. szám - L. Hidrológiai Napok: "A hazai hidrobiológia ötven éve" Tihany, 2008. október 1-3.
206. HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2009. 89. ÉVF. 6. SZ. ból áll. A Mg-tartalmú kalcit és a protodolomit ásványok kémiailag nagyon instabilak. A magnézium tartalmú kalcitban a Mg , +/Ca + + arány a mélységgel nő, azaz a Mg-tartalom relatíve nő. A teljes mederüledék átlagos karbonát tartalma (329 minta adatai alapján): 55 %, mely térben változik 30-80% között. A rétegsor alsó szakaszában, illetve a déli part menti mederfurásokban (2 oszlop) a karbonát-tartalom lényegesen A rétegsor felső szakaszában alsó szakaszában kvarc (átlag) % 9 12 plagioklász (átlag) % 2 8 kálifoldpát (átlag) % 0 1 muszkovit (átlag) % 10 15 montmorillonit (átlag) % 7 6 klorit (átlag) % 7 9 össz-karbonát % 59-77 32-39 - átlag 64 36 - Mg-kalcit 42 3 - dolomit 5 10 Összehasonlításképpen, a balatoni üledékek aljzatát alkotó idős pleisztocén vagy felső-pannóniai korú üledékek jellemző összetétele 20 fúrás 134 vizsgálata alapján alábbi: Ásvány min/max (%): átlag (%) Kvarc 16-31 25 Plagioklász 4-13 8 Kálifoldpát 0-3 1 Muszkovit 13-16 19 Klorit 9-26 13 Montmorillonit 3-10 5 Ossz-karbonát 17-37 27 Ezen belül kalcit 9-28 17 dolomit 6-17 10 A mederüledékek helyben képződött (autochton) karbonátjainak (Mg-kalcit, protodolomit) levonásával korrigált értékeket összehasonlítva az aljzat mintáinak adataival kijelenthető, hogy az ásványok mennyisége közel azonos. Eltérés a montmorillonit esetében tapasztalható, mivel a fiatalabb, Balaton üledékekben jelentős (2-5-szörös) dúsulást tapasztalhatunk. Ezt úgy értelmezhetjük, hogy a mederüledékekbe a háttérterületről deflációval, vagy erózióval behordott anyag az aljzattal közel azonos földtani képződményekkel felépített háttér területről származik. A montmorillonit többlet forrása a negyedidőszaki lösz, esetleg a bazalt vulkanizmus kőzeteinek mállása lehet (Cserny et al. 1992). A Balaton mederüledékeinek néhány ásványtani jellegzetessége: - a déli part mentén, a Zala és a patakok torkolatában az allochton, törmelékes ásványok dominálnak - néhány fúrás rétegsorában (pl. Tó-17, 2,0-2,9 m) talált biogén eredetű pirit, mint tavi indikátor ásvány, a korai diagenezis során, utólagosan a szervesanyag átalakulásával keletkezett. Anoxikus környezetre utal a tóvíz-üledék fázis határán. - a kissé gyakrabban előforduló gipsz (Tó-27: 3,5 m; Tó7: 1,95 m; Tó-8: 2,2 m; Tó-31: 3,6-3,8 m ) a tőzegképződéshez kapcsolódik, szintén anoxikus környezetben. A szerves-anyagból először pirit, majd később kalcium jelenlétében, oxidációval gipsz keletkezett. - a tavi rétegsor alsó harmadában, mely a felső pleisztocén legvégét reprezentálja, elemi kén kiválást, nagy elemi szén feldúsulást, szideritet és esetenként gipsz-kristályt találtunk. Mindez az üledék-felhalmozódás idején uralkodó anoxikus környezetre és a víz magas szervesanyag-produktivitására utalnak. - a meder üledékek jelentős hányadát alkotó karbonát-ásványok egy része elsődleges (pl. aragonit, alacsony és magas Mg-tartalmú kalcit), másik része az elsődlegesekből diagenetikusan (pl. protodolomit, dolomit) keletkezett. Irodalmi adatok szerint (Müller 1970, Müller et al. 1972) diagenetikus Mg-karbonátok csak magas magnézium-tartalmú Mgkalcitnak a víz-üledék fázis határán való jelenlétében és a pórusvíz Mg f /Ca^ >= 7 teljesülésekor keletkezhetnek. A Balatonnak különleges tulajdonsága az, hogy a víz azonos Mg '/Ca ' aránya mellett, elsősorban kémiai és biológiai folyamatok mellett, egy időben Mg-kalcit és aragonit is képződik. Ismeretes, hogy C0 2-tartalmú vízben a Mg-karbonát sokkal könnyebben oldódik, mint a CaC0 3. Ezért dolomit csak erősebben lúgos közegben, továbbá igen nagy só -koncentrációjú vizekben (pórusvíz) képződik. Mindemellett ritkán csapódik ki elsődlegesen vizes oldatból, azaz alapvetően Mg-kalcitból diagenetikusan keletkezik. Igen lényeges, hogy az autochton Mg-kalcit, kalcit és aragonit -tehát az elsődleges karbonátok- szemnagysága max. 0,01 mm, míg a diagenetikusaké < 0,002 mm. Tehát az elsődleges karbonátokat az agyag- és finom-kőzetliszt, míg a diagenetikusakat kizárólag az agyagfrakcióban érdemes „keresni". A Balaton üledékeiben kimutatott Mg-kalcit a fitoplankton anyagcseréje következtében (C0 2-elvonás miatt) keletkezett, míg az aragonit a magasabb rendű vízinövények levelei körül képződött. A kalcit és aragonit a karbonátvázú élőlények (Mollusca, Ostracoda) elpusztulását követően halmozódik fel az üledékben (Nagy-Bodor, Szuromi-Korecz 2000). Ezek az élőlények átlagos hőmérsékleti és nyomásviszonyok közt a magnéziumot a kalciummal szemben egyáltalán nem, vagy csak alig használják fel karbonátos vázuk képzésére. Ennek oka, hogy a CaC0 3-nak két vízben nehezen oldódó, de könnyen képződő kristályos módosulata van: a kalcit és az aragonit. Hasonló körülmények közt, a magnéziumnak két könnyen oldódó víztartalmú karbonátja van, mégpedig a nesquehonit és a lansdorfit (Iullner, Cserny 2003, 2004). A fentiekből látható, hogy üledékes fázisban kémiai és biológiai úton elsődlegesen több kalcium-karbonát képződik, mint magnézium-karbonát. A Balaton mederüledékeinek geokémia i tanulmányozása során kiemelt szerepet kapott autochton tavi karbonát-ásványok Mg/Ca arányának, továbbá a ö 1 80 és a 8 , 3C stabilizotóp arányainak vizsgálata. A kemény vizű tavakban (pl. a Balaton) a karbonátos üledékek túlnyomó része a fentiekben bemutatott kémiai és biológiai folyamatok során jönnek létre. Az üledékek kicsapódását alapvetően két tényező befolyásolja: a vízben oldott C0 2 mennyisége, és a hőmérséklet. Ezért, a keletkező karbonátok összetételében jól tükröződik a tó vízének kémiai változása, illetve az ezt befolyásoló klímaváltozás. Száraz, meleg klíma mellett nagyobb lesz a párolgás, melynek eredményeképpen emelkednek a tóban az oldott ionok -így a Mg- mennyisége. Ennek következtében a fitoplanktonok fotoszintézise során kicsapódó karbonátok nagy magnézium tartalmúak lesznek. Meleg évszakokban, általában a planktonok tevékenysége jelentősebbé válik, így a kicsapódó karbonát mennyisége is nagyobb. A Balatonban lemélyített 24 mederfúrás rétegsorában lévő autochton karbonátásványok Mg/Ca molarányának mérése történt meg. A rétegsorok 10 centiméteres sűrűséggel megvizsgált értékei (a palinológiai és radiokarbon adatok
