Hidrológiai Közlöny, 2014 (94. évfolyam)
2014 / 4. szám - Nyirő-Kósa Ilona - Tompa Éva - Rostási Ágnes - G. Tóth László - Nédli Bernadett Judit - Balogh Csilla - Cserny Tibor - Pósfai Mihály: A Balaton karbonát-ásványai
22 A Balaton karbonát-ásványai Nyirő-Kósa Ilona1, Tompa Éva2, Rostási Ágnes2, G. Tóth László3, Nédli Bernadett Judit3, Balogh Csilla3 Cserny Tibor4, Pósfai Mihály2 ’Pannon Egyetem, MTA Levegőkémiai Kutatócsoport, Föld- és Környezettudományi Intézeti Tanszék, Veszprém, H-8201. 2Pannon Egyetem, Föld- és Környezettudományi Intézeti Tanszék, Veszprém, H-8201. 3MTA Ökológiai Kutatóközpont Balatoni Limnológiai Intézet, Tihany, H-8237. 4Magyar Földtani és Geofizikai Intézet, Budapest, H-1140. Kivonat: A Balaton HCOf, Mg2+ és Ca2+ ionokban gazdag vizéből karbonátkristályok válnak ki, melyek képződése az algák aszimilációs tevékenységéhez kötődik. Jelen kutatás során a karbonátképzödéssel kapcsolatban vizsgáljuk, milyen a kiváló kristályok mérete, morfológiája, összetétele, képzödhet-e a tóban dolomit, van-e és milyen a kapcsolat a kiváló ásványok és a vízben élő szervezetek között. Eredményeink alapján a kalcit Mg-tartalma változatos értékeket mutat és nyugatról kelet felé haladva nő, párhuzamosan a vízben oldott Mg/Ca arány növekedésével. A Mg-kalcit szemcsék aggregátumok, egy irány mentén rendeződött kristályok együtteséből állnak. A Keleti-medencében a dolomit rácsparaméterei kissé eltérnek a sztöchiometrikus, rendezett dolomitétól, ami a dolomit autochton képződését valószínűsíti. A szűrő zooplankton (Copepoda) által kiválasztott pelletek nagy része ásványi lebegöanyag, Mg-kalcit. A Nyugati- és Keleti-medence pelletjeinek jellege eltérő: nyugaton az ásványszemcséket jelentősebb mennyiségű szerves mátrix köti össze, keleten a pelletek szinte kizárólag Mg-kalcit szemcsékből állnak. Kulcsszavak: Balaton, üledék, Mg-kalcit, dolomit Bevezetés és célkitűzések A Balaton üledéke túlnyomórészt az algák fotoszintézisének következményeként keletkező, biogén mészi- szap. A kiváló kalcit (CaC03) szemcsékben a víz nagy Mg-tartalma miatt a Ca-ot részben Mg helyettesíti. Az ásványszemcséket a tavi szűrő szervezetek (zooplankton, kagylók) a táplálékkal együtt automatikusan felveszik, majd a szervetlen anyagot pelletek formájában visszajuttatják az üledékbe. Kutatásunk célja a kalcitba beépülő Mg következtében megváltozó kristályszerkezet jellemzése, a rendezetlen vagy rendezett kristályszerkezetű dolomit (CaMg(C03)2) esetleges képződésének tanulmányozása. További cél a pelletek vizsgálata, az elsődleges karbonátásványok szűrő szervezetek általi „feldolgozása” okozta ásványtani, esetleg kémiai átalakulások jellemzése. Anyag és módszer Jelen kutatás során négy különböző mintasorozatot használtuk fel. 1.) 2012 februárjában a befagyott Balaton vizéből 3 helyen üledékcsapdával gyűjtöttük az ülepedő szilárd anyagot (ezzel kizárva a szél által gerjesztett turbulencia hatását, az üledék reszuszpenzióját). 2.) 2013. április 17-én a Balaton 5 pontján vett, egyenként 40 I térfogatú vízmintából szűrtünk lebegőanyagot, valamint 3.) ugyanekkor üledékmintákat gyűjtöttünk 11 mintavételi ponton. 4.) Felhasználtuk a Hlavay József és munkatársai által 2002. tavaszán, 17 mintavételi helyről származó gyűjtött minták archív röntgen-felvételeit. A 3.) és 4.) mintasorozat esetében az átlagosan 50 cm mélységig gyűjtött, 8 cm átmérőjű üledékoszlopok 10 cm-es szakaszairól készült röntgen-pordiffrakciós (XRD) felvételeket elemeztük. Valamennyi mintasorozat diffraktogramjait a Crystal- Difífact program segítségével értékeltük. A kutatás szempontjából érdekes karbonátok difífaktogramjain az 104 csúcsok részletes vizsgálatával és modellezésével meghatároztuk az üledékminták kalcit, Mg-kalcit és dolomit mennyiségi arányait, valamint Zhang és tsai. (2010) módszere alapján nyomon követtük a Mg-kalcit és a dolomit összetételét tükröző d-érték változásokat. A vízkémiai vizsgálatokhoz részben a mintavételi helyszínen terepműszerekkel mértük a paramétereket (pH, vezetőképesség, hőmérséklet: WTW GmbH és MultiLane P3 készülékek), részben pedig laboratóriumban spektrofotometriás méréssel (Jasco V-530), titrálással határoztuk meg a szűrt vízminták karbonát, klorid, szulfát, nitrit, nitrát, magnézium, nátrium és ammonium tartalmát. A többi fő- és nyomelemeket ICP-MS módszerrel (ELAN DRC II) mértük. A vízben zajló ásványképző folyamatok geokémiai modellezéséhez a Geochemist’s Workbench szoftvert használtuk. Pásztázó (SEM, Philips XL30 ESEM) és analitikai transzmissziós elektronmikroszkóppal (TEM, Philips CM20) a víztestben kiváló, az üledékcsapdákkal vett, valamint a vízből szűrt lebegőanyag karbonátszemcséinek morfológiáját, összetételét és szerkezetét vizsgáltuk. A pellet vizsgálatokhoz a tó különböző pontjain gyűjtött Copepoda egyedek béltartalmát összegyűjtöttük, eta- nolban tartósítottuk és pásztázó elektronmikroszkóppal vizsgáltuk. Eredmények és értékelés Jelen kutatás áprilisi mintagyűjtési időpontja a Zala á- radásának idejére esett, így az átlagosnál jóval nagyobb, nyugat-kelet irányban növekedő vezetőképesség és határozott kémiai gradiens volt mérhető a mintavételi helyszíneken. A Zala által beszállított nagy mennyiségű hordalék és szervesanyag miatt a Keleti-medencétől a Zala torkolatáig a víz színe a zöldeskéktől a kávébarnáig változott. Ilymódon lehetőségünk nyílt egy szélsőséges időjárási esemény vízkémiára gyakorolt hatásainak tanulmányozására. A Nyugati-medencében a fő vízkémia komponenseket tekintve az anionok közül kisebb klorid- tartalmat, a kationok közül pedig a Keleti-medencéhez képest lényegesen kisebb Mg-koncentrációt mértünk (7. ábra). A karbonátképződés szempontjából fontos, hogy a Mg/Ca mólarány Keszthelytől Kenéséig ~l-röl ~3-ra nőtt. A nem szélsőséges időjárási helyzetekben mért vízkémiai paraméterek segítségével geokémiai modellt állítottunk fel a tó vizében képződő karbonátásványok kiválásával kapcsolatban. Modellszámításaink szerint a Balatonban rendezett szerkezetű dolomit kiválásának kellene történnie (2. ábra). Korábbi munkákból azonban ismert, hogy Mg-dús kalcitszemcsék alkotják a tó üledékének nagy részét (Müller, 1970, Müller és Wagner, 1978; Cserny, 1987, Cserny). Kutatásunk során mind az üledéket, mind a víztestben közvetlenül kivált karbonátszemcsék ásványi fázisát részletesen vizsgáltuk.
