Hidrológiai Közlöny 2004 (84. évfolyam)
1. szám - Szesztay Károly:Vízburok és vízkörforgás a Föld planetáris életrendjében
11 Vízburok és vízkörforgás a Föld planetáris életrendjében Szesztay Károly 1021. Budapest, Kőrózsa u. 21. Kivonat: A növénytermesztés elterjedése óta az emberi történelem, ökológiai alapjait tekintve a tartósan fenntarthatatlan társadalmak sorozata, amelyek között az átmenetet mindig a természeti környezet tartalékaival (új területek és erőforrások használatba vételével) oldotta meg az emberi alkalmazkodóképesség. Az utolsó száz évnek minden korábbit messze túlhaladó növekedésével az emberi civilizáció megközelítette ennek a tízezer éves sorozatnak végső határát. A természeti környezet biztonsági tartalékai globális méretben is kimerülőben vannak Valószínűsíthető, hogy a 20 század irányzatainak folytatódásával leginkább veszélyeztetett környezeti tényezőt illetően a tiszta vfz megfogyatkozása válhat leghamarabb kritikussá, mert a vízkészletek szennyeződését és megfogyatkozását a piaci árrendszer nem érzékeli és nem fékezi. A Föld vízkészlete a planetáris fejlődés hajnalán keletkezett, amikor a kőzet halmaz - a többi Nap-közeli kisbolygóhoz hasonlóan - a radioaktív ásványok okozta felforrósodás hatására gyökeresen átrendeződött és a felszabaduló víztömegek a bolygó légkörében, illetve a felszínén halmozódtak össze. A Föld életrendje abban különbözött a bolygó társakétól, hogy a felszínre jutott víztömeget meg is tudta tartani, és planetáris méretű vízkörforgásban tudta egyesíteni. A Vénusz és a Merkúr felszínéről a felszabadult kőzetvíz viszonylagosan igen hamar a bolygóközi térbe távozott, a Mars esetében pedig a megmaradt vízkészlet az idők folyamán jégpáncéllá merevedett. A tanulmány a földi vízkörforgás kialakulásának és állandósulásának főbb feltételeit és mozzanatait tekinti át, majd a szárazföldi vízkörforgás planetáris kapcsolataira összpontosítja a figyelmet és nyomon követi ennek hármas tagozódású szerepét az élővilág és az emberi civilizáció létfeltételeinek kialakulásában. Kőzetvízből óceán A Naprendszer kialakulásakor, mintegy 4,6 milliárd évvel ezelőtt, a Föld és a többi nyolc bolygó "ömlesztett" állapotban (minden rendszerező elv nélküli összevisszaságban) kapták meg anyagi örökségüket. Ez az örökség a Nap és Világmindenség anyagkészletéhez hasonlóan csaknem teljes egészében (mintegy 99 %-ban) a két legkönnyebb és legősibb elemből, hidrogénből és héliumból állott. A kalácsban elszórt mazsola szemekhez hasonló 1 %-nyi maradék adta a kémiai táblázat többi elemét - az atomsúly növekedésével csökkenő irányzatú részarányokban és fagyott állapotú kisebb-nagyobb kőzet darabokká egyesülve. Annak érdekében, hogy az Ős-Föld mazsolás kalácsa valaha is életet és emberi civilizációt hordozó "lakható" bolygóvá válhasson, mindenek előtt alaposan meg kellett rostálni és gyökeresen át kellett rendezni az anyagi örökséget. A megrostálást még a Nap központilag végezte el, amikor a gravitációs összeroppanás óriási hőemelkedése beindította a hidrogént héliummá égető nukleáris kemencét, és a melléktermékként kilövellt nagysebességű ion-áram, a "napszél", viszonylag igen hamar (néhány millió év multán) magával ragadta és kisöpörte a négy nap-közeli bolygó (a Merkúr, a Vénusz, a Föld és a Mars) úgyszólván teljes hidrogén és hélium készletét. Ezt a söprögetést csak a kémiailag kötött hidrogén, köztük a víz, illetve jég molekulák élték túl, amelyeknek részaránya a Föld esetében a megmaradt 6x 10 2 7 grammnyi tömegek mintegy egy ezrelékére becsülhető. A szabad hidrogén és hélium eltávolítása után visszamaradt mintegy 13 ezer km átmérőjű törmelék-halmazt az alig néhány tized százaléknyi részarányú radioaktív elemek (elsősorban a több milliárd év felezési idejű uránium, tórium és kálium izotópok) hőtermelése viszonylag igen hamar (mintegy száz millió év multán) egységes szerkezetű bolygóvá rendezte át. A felmelegedés során a főbb kőzet csoportok (a teljes tömeg mintegy 94 %-át adó szilícium-, magnézium- és vas-oxidok, valamint a vasérc) a 600 és 1400 C° közötti olvadáspontjuk sorrendjében a központ felé szivárogtak, és sűrűségük szerint csoportosultak: a folyamat végső kifejletében a 10-13 g/cm 3 sűrűségű és mintegy 3500 km sugarú vasmagot veszi körül a mintegy 2000 km vastagságú és 4-6 g/cm 3 sűrűségű alsó köpeny, amit a mintegy 2000 km vastag és 4-6 g/cm 3 sűrű felső köpeny burkol. A radióaktfv hőtermeléssel mindmáig forró és képlékeny állapotban maradt felső köpeny láváján "úszik" a viszonylag igen vékony, a szárazföldek alatt 25-30 km, (és az igen magas hegyvonulatok alatt 50 -60 km ), az óceán medencék alatt viszont csak 5-6 km vastagságú és 3-3,5 g/cm 3 sűrűségű szilárd földkéreg: az élet és az ember igazi hajléka. Az óceánokat hordozó bazalt anyagú kéregtömbök és a szárazföldeket tartó zömében gránit kőzetű kéregtömbök nemcsak vastagságukban térnek el lényegesen egymástól. Igen jelentékenyen különböznek a képződésüktől számított életkor és a kémiai összetétel tekintetében is. Az óceánmedencéket végig hasító tektonikus árkok a bazalttömbök keletkezésének és gyors megszilárdulásának ősi és állandó gócai. A frissen képződött kőzet az árok felől mindkét irányban nyomul előre a partok felé. Az évenkénti néhány cm-nyi ütemű előnyomulással az új kőzetsor mintegy 50100 millió év multán eléri a szárazföldeket tartó jóval vastagabb gránit tömböket, és az egyre növekvő oldalirányú nyomásnak engedve lassanként azok alá csúszik, és visszaolvad a felső köpeny forró lávájába. Ez az oka, hogy az óceánok medencéjében mindenütt viszonylag igen fiatalok a kőzetek és 100 millió évnél idősebb kőzetsort még sehol sem találtak. A szárazföldek kőzettömbjeit viszont az alájuk bukó bazalt tömbök lényegében meghagyják, és lassú fokozatokban egyre magasabbra emelik. Ilyen módon a szárazföldeket tartó kőzettömbök között - amint az 1. ábra térképvázlata mutatja - a legkülönbözőbb életkorú képződményeket lehet találni és a legrégebbi eredetűek bolygónk hajnalkoráig (3,8 milliárd évig) is visszanyúlnak A későbbiekben utalt közvetett jelekből bizonyosra vehető, hogy a 3,8 és 4,6 milliárd évvel ezelőtti időszakban is volt már kéregtömb képződés, de ezek maradványait a későbbi ütközések és összetorlódások felszámolták és felismerhetetlenné tették. A víz földtörténeti szerepét jellemző irányzatok és összefüggések tágkörű áttekintése szempontjából különösen tanulságos a Föld és azon belül elsősorban a szárazföldek kőzettani kialakulását kisérő fizikai és kémiai folyamatok összefoglaló jellemzése. Ennek egyik szemelvényes példáját mutatja be W. S. Broecker nyomán az 1. táblázat, amelyik a szárazföldi élővilág szempontjából legfontosabbnak és legjellemzőbbnek ítélt nyolc
