Hidrológiai Közlöny 2012 (92. évfolyam)

2. szám - Marton Lajos: Nem-gravitációs felszín alatti vízmozgások a Pannon-medence példáján

5 Nem-gravitációs felszín alatti vízmozgások a Pannon medence példáján Marton Lajos H-1038. Budapest, Mező u. 12. lamarton@invitel.hu Kivonat: A felszín alatti vizek mozgásának fő hajtóerői a morfológiai különbségek által indukált gravitáció valamint a földi hőáram, a termális energia. Ezek mellett több más hajtóerő is működik, ezeket általánosságban kémiai és geológiai hajtóerőknek nevezzük. A nem-gravitációs vízáramlás egyik ismert jelensége az ozmózis, amit egyes geológiai képződmények membránként történő viselkedése tesz lehetővé kémiai koncentráció-különbségek fennállása esetében. Nagyon jelentős vízmozgások történnek a kompakció, diagenezis és metamorfózis során, amelyek tanulmányozása során új tudományos ismeretek születtek. Az üledék eltemetődésével a porozitás egyre csökken, és víz szabadul fel. A diagenezis során szerkezetátalakulás megy végbe, miközben az addig kötött víz nagy része szabaddá válik A metamorfózis fázisában az üledék maradó vizének szabaddá válása befejeződik, és ez a viz felfelé kezd mozogni. Az ismertetést az elektrokinetikai jelenségek közül az elektroozmózis és az elektroforézis bemutatása, valamint a vízmozgás által keltett elektromos térerő mérésének vízkutatásban való felhasználása zárja. Kulcsszavak: nem-gravitációs hajtóerők, ozmózis, membránok, kompakció, diagenezis, Pannon medence. Bevezetés A földi hidrológiai körforgást a Nap hősugárzása tartja fenn. A hidroszféra egyik elemét képező felszín alatti vízkészlet mozgásának fő hajtóereje azonban a gravitáció, amely a Földnek, mint égitestnek az energiája. Ezen kívül nagy hatású hajtóerő a Föld belső hőenergiája. Kisebb mértékű vízmozgást a Nap és a Hold hatása is eredményez. A felszín alatti vizeknél ezeken kívül több más hajtóerő is működik, amelyeket általánosságban kémiai és geológiai hajtóerőknek nevezünk. A következőkben ezeknek a kevésbé ismert, de a hidrogeológiai jelenségek megértéshez elengedhetetlenül szükséges hajtóerőknek áttekintésére kerül sor. Az emberi gondolkodás olyan tapasztalatokon alapul, amelyeket a mindennapi jelenségek és történések megfigyelése során szerzünk, s nehezen tudjuk elképzelni az emberi életnél öt-hat nagyságrenddel hosszabb, de kialakulásuk ütemét tekintve ugyanilyen arányban lassúbb folyamatok mechanizmusát. Csak akkor kaphatunk némi ízelítőt az időtartamok hosszúságáról, másrészt pedig a folyamatok lassúságáról, ha elgondolkodunk az olyan egyszerű megállapításon, hogy a Körös-medencében a pliocén végén az üledékképződés sebessége 0,3 mm/év, a pleisztocénban 0,2 mm/év volt, s ennek megfelelően egy méter üledék képződéséhez a pliocénben 3000 év, a negyedidőszakban átlag 5000 év volt szükséges (Rónai, 1985 p. 51). Ugyancsak nem érzékeljük a Földnek, mint égitestnek a folyamatos, soha meg nem szűnő szabályos lüktetését, kivéve a nagyobb földrengéseket, amelyeket azonban már sokszor katasztrófaként élünk meg. A következőkben az ilyen állandóan jelenlévő, de az emberi érzékszervekkel nem detektálható vízmozgások világába kíséreljük meg a tudomány mai állása szerinti betekintést. Ez a betekintési kísérlet nem öncélú, mivel az itt bemutatott folyamatok feltárásával juthatunk el számos olyan kérdés megválaszolásához, amely még jelenleg is vitatottnak tekinthető hazánkban. A Pannon medence sok sajátos tulajdonsággal bíró bonyolult szerkezet, és éppen ezért rengeteg tévedésre és félreértésre is alkalmat ad. A Pannon medence, s ennek nagy központi tájegysége az Alföld, egy sokrétegű hatalmas üledékes medence, amely mint rétegzett szerkezet a zártság képzetét is keltheti, másrészt azonban tektonikailag rengeteg töréssel, litoklázisokkal és vetődésekkel átjárt képződmény, ami viszont a hidraulikai kontinuitás erős megnyilvánulását lehetővé tevő adottságnak tekinthető. A legtöbb problémát a fogalmak és képzetek leegyszerűsített használata okozza, amikor fél- vagy részigazságok általános érvényűnek nyilváníttatnak. Amikor az idős és tapasztalt mérnök Debrecenben tekintélyének és megfellebbezhetetlen szaktudása vélelmének biztonságérzetével a Hidrológiai Társaság rendezvényén szenvedélyes tiltakozásként kijelenti, hogy „egy negyven méter vastag agyagrétegen át nem lehetséges semmiféle vízátszivárgás", a túlzott általánosítás áldozatává válik, s nem érti, hogy a természet miért hazudtolja meg. Rabjai vagyunk bizonyos beidegződéseknek, részterületeken szerzett tapasztalataink általánosításának, néha szakmai tévedéseknek is. Ezek a tévedések és hiedelmek a folyamatok nem kellő ismeretén, többnyire csak részleges ismeretén alapulnak. A mérnökök és geológusok jól ismerik a „szelvényszerkesztési paradoxonénak nevezhető jelenséget. Ez a jelenség röviden a következő módon írható le. Ha egy nagyobb kutatási területen csak néhány feltárással (fúrás vagy aknás feltárás) rendelkezünk, gyönyörű szelvényt tudunk szerkeszteni, s a feltárások birtokában magabiztos nyilatkozatokat tudunk tenni. Ha azonban elkezdjük sűríteni ezeket a feltárási pontokat, meglepve tapasztaljuk, hogy szelvényünk már nem olyan alakú, mint a kevesebb adat alapján szerkesztett változat, hanem annál bonyolultabb. Még nagyobb lesz a zavarunk, ha tovább sűrítjük a pontokat, főleg akkor, ha a feltárást végző és az adatközlő személyében is változás van. Erre látványos bizonyíték az, hogy a közvetlenül egymás mellett, 5-10 m távolságra fúrt frgyelő-kutak rétegsora sem teljesen azonos, pl. a MÁFI Mikepércsen létesített négy kútból álló együttese, a VF-4 jelű kútcsoport rétegsorában is találunk eltéréseket. Ebből azt a következtetést kell levonnunk, hogy minél nagyobb a feltárás részletessége, annál nagyobb az eltérés attól a feltevéstől, hogy a geológiai képződmények homogének lennének. Külön bizonyítás nélkül is belátható, hogy a folyóvizek által lerakott hordalékok az üledékképződés során térben és időben álladóan változnak, a víz nem egyenletes terítésben, hanem lencseszerű képződmények formájában rakja le a görgetett és lebegtetett szemcséket. A tudomány már eljutott ahhoz a felismeréshez, hogy a hidrogeológiai paraméterek véletlen (random) változóknak tekinthetők, így eloszlásfüggvénnyel jellemezhetők. Ezek a paraméterek azonban a térben nem teljesen függetlenek egymástól, ellenkezőleg, egy "térbeli törvény" szerint vannak egymáshoz kapcsolva. A geológiai és hidrogeológiai paraméterek tehát olyan véletlen változók, amelyeknek "struktúrájuk" van, térbelileg korreláltak (deMarsily, 1986). A hidrogeológia egyik alapvető, egyben a leginkább vitatott kérdése, hogy vannak-e teljesen zárt folyadéktároló földtani képződmények, vagy másként fogalmazva, a rétegzett természetes földtani képződmények milyen mértékben zártak vagy nyitottak a víz (vagy általában a folyadékok és gázok) mozgása számára. A kérdés konkrét szemléltetésére lássunk egy példát: ha egy fosszilis vizet tároló természetes képződmény évmilliók óta őrzi sós vizét, hogyan lehetséges, hogy ennek a víznek számítható l

4C-kora is van, amikor a millió éves víznek az izotóp lebomlása miatt ilyen izotóptartalma már nem lehet? A válasz az, hogy ehhez az idős vizhez valamilyen módon mégis fiatalabb víz érkezett, amely rendelkezik l

4C-koncentrációval. Ilyen vízmozgás