Hidrológiai Közlöny 1957 (37. évfolyam)

3. szám - Gánti Tibor: A barlangok keletkezésének kémiai vonatkozásai

Gánti T.: A barlangok keletkezésének kémiai vonatkozásai Hidrológiai Közlöny 37. évf. 1957. 3. sz. 287 vízben egyenlő a Ca koncentrációjával, ha mólokban (vagy egyenértékekben) számolunk. A Mg tartalom feldúsulásának bizonyítékaként Maucha 11. professzor elemzési adatait is közöljük a 2. táblázatban. Ezekből az adatokból világosan látszik, II. táblázat mg/l. mmól/1. Név + + M + + M + + r-« + O fcD s «Ö O oS ü fcC o Királykút 93,4 2,1 46 2,3 0,09 26 Acheron I. sz. híd . . 52,3 2,8 18,5 1,3 0,12 11,6 Styx XI. sz. híd 60,2 12 5,0 33 1,5 0,5 3 Kéregető koldus . . 66,7 2,0 5,0 33 1,7 0,08 21 Dessewffy kútja . . . 54,2 3,2 17 1,35 0,13 10 Nádor oszlopa patakvíz 95,2 9,1 10,4 2,4 0,38 6,3 Az aggteleki cseppkőbarlang vizeintek Ca -Mg tartalma Mauoba R. szerint (8). hogy a lecsepegő vizek még nem dúsultak fel Mg-ban, a patakvíznek pedig már lényegesen nagyobb a Mg tartalma. Vagyis a csapadékvíz leszállása alkalmával csak az elsődleges oldóhatást fejti ki, s ez megfelel annak, hogy függőleges járatok tektonikus, beszakadásos vagy eróziós úton keletkeztek, ill. szélesedtek, másrészt a csapadékvíz állapothatározói a függőleges úton nem változnak és az oldat egyensúlya nem bomlik meg. Ilyen egyensúly megbomlásra csak a vízszintes szakaszban van lehetőség és ez a magyarázata annak, hogy a barlangok a karsztvízszinten alakulnak ki, ahol a csapadékvíz mozgásának függőleges szakaszát befejezte és vízszintes mozgásba ment át. A kalcium és magnézium tartalom változására a patakvíz barlangi útja folyamán Kessler H. is végeztetett vizsgálatokat. Ezekről azonban részletes közleményben szándékozik beszámolni, itt csak annyit, hogy az ő eredményei alapján is nő a patakvíz Mg tartalma a forrás felé. Nem tisztáztuk még azt a kérdést, hogy miért a felső határa a Ca mennyiség a Mg mennyiségének is ? Ennek okát a kristálytanban találjuk meg. Az 1 : 1 Ca—Mg arányú vízből ugyanis már nem kalcitnak, hanem dolomitnak kellene kikristályosodnia. Dolomit viszont csak lúgos közegben kristályosodhat ki, vagy nagy, egyéb ionkoncentráció mellett, s ezek a feltételek a karsztvíz esetében nincsenek adva. Másrészt MgC0

3 sem kristályosodhat ki, mert ez viszont nagy víztartalmú módosulatainak (lansfordit, nesquehonit) alakjában válnék először ki, amelyek kb. tízszer olyan jól oldódnak, mint a kalcit [9]. Ilyen módon a rendszer elveszti érzékenységét a külső behatások iránt és nem lép fel másodlagos oldóhatás. Dolomitban a víz az első telítődés után 1 : 1 arányban tartalmazza a Ca—Mg-t, így a másodlagos oldóhatás lehetősége eleve kizárt, ennek megfelelően barlangképződés sincs. A hévforrások kialakulását szintén visszavezethetjük a másodlagos oldóhatásra. A csapadékvíz attól kezdve, hogy a mészkőnek a vízzel kitöltött járataiba kerül, nem változtatja egyensúlyát, csak a nyomás és a hőmérséklet változik. Ennek az utóbbinak megfelelően oldóképessége egyenletesen nő a mélységek felé. Ezek a hatások a víz útjának felszálló részében egyenletesen csökkennek. Amikor azonban a víz a karsztvízszint fölé ér, megkezdi útjának vízszintes, esetleg nyiltfelszínű szakaszát. Itt már a körülmények helyről helyre változnak, az egyensúly állandóan eltolódik és megkezdődik a másodlagos oldóhatás, vagyis a barlangképzés. Találtunk tehát olyan folyamatot, amely a dolomitban nem mehet végbe, ennek megfelelősn itt nincsenek barlangok, hévforrásoknál végbemehet, és itt — egyéb tényező hijján is — létrejöhet barlang. Ezzel a folyamattal magyarázható, hogyan fejthet ki oldóhatást a telített karsztvíz és természetessé válik, hogy csak a karsztvízszinten alakulnak ki barlangok. Megmagyarázható vele a hévforrásos barlangok keletkezése és alapvető követelménnyé válik a karsztforrások Ca—-Mg egyenlő 1:1 aránya. Nyilvánvaló továbbá, hogy a barlang végefelé az oldatban levő Ca csökken, hiszen az oldott Mg növekszik. Ezek szerint egyéb körülmények figyelembevételével a forrásvíz Ca—Mg arányából bizonyos fokig következtethetünk a hozzátartozó barlangrendszer nagyságára és jellegére. így, ha sok a Mg valamelyik forrásvízben, mögötte tágas nagy barlangrendszert találunk. Ha viszont a Mg kevés, a járatrendszer is fiatal és szűk. Itt természetesen mindig figyelembe kell vennünk a kőzet Mg tartalmát is. Első pillanatra ellentmondásnak látszik, hogy két legnagyobb barlangrendszerünknek a Baradla és Vass I. barlangoknak a forrásvize viszonylag kevés Mg-t tartalmaz. Ez azonban nem ellentmondás, mert mindkét barlang vize feltehetően szűk alsóbarlangon folyik, amely nem tartalmaz sok mésztufagátat és egyéb, a víz sebességét és állapothatározóit befolyásoló képződményt. Meg kell azonban említenünk, hogy a másodlagos oldóhatás kisebb, mint ahogyan számoltunk, mert az első oldásnál is nagyobb már a Mg tartalom, mint az a kőzet Ca—Mg arányából következnék. Ennek az oka az, hogy a kőzet felülete nem tud Mg-ban teljesen elszegényedni a kristályon belüli ionvándorlás miatt [10, 11]. Ennek a hatásnak a nagyságát pontosan kiszámítani nem lehet a bonyolult és változó körülmények miatt. Összefoglalás A barlangok képződése az eddig elfogadott oldási korróziós és eróziós elmélet alapján nem magyarázható, mert akkor dolomitban is kellene barlangoknak lenni, hévforrásos barlangok sem alakulhatnának ki, a barlangok nem a karsztvízszinten képződnének stb. Feltűnő, hogy a forrásvizek Ca/Mg .aránya közel 1:1, amely élesen elüt a kőzet Ca/Mg 100 arányától. Mindez csak a másodlagos oldás elméletével magyarázható, amely kimondja, hogy a barlangi vizekből csak CaC0

3 válik ki, a Mg az oldatban marad. Kimondja, hogy a barlangi víz hol túltelítetté, hol telítetlenné válik, ezért állandóan CaC0

3-at rak le, és mészkövet old fel. A mészkőben levő Mg tartalom következtében a víz Mg-ban feldúsul. Ha a víz