Hidrológiai Közlöny 2009 (89. évfolyam)

3. szám - Marton Lajos: Idős felszín alatti vizek 14C tartalmának hidrogeológiai értelmezése

60 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2009. 89. ÉVF. 3. SZ. DOC tartalommal (Thomas et al. 2001, Morse 2002). A DOC l

4C-tartalmának mérésén alapuló kormeghatározás olyan esetekben lehet hasznos, ahol a víz és kőzet egymásra hatása miatt szükséges geokémiai korrekció nagy bizonytalanságokhoz vezethet a DIC l

4C-tartalmának meghatározása során. Az 50 évnél fiatalabb vizek esetében leggyakrabban a trícium (

3H) koncentrációjának mérésével történik a kormeghatározás. Az idősebb vizek esetében pedig Magyarországon is elkezdődött a víz korának héliumtartalom alapján történő meghatározása. 2. A magyarországi többszintes termálvíz-tároló rendszer hidrológiai evolúciója A magyarországi hévizek két fő üledékes kőzetcsoporthoz kötöttek, nevezetesen a neogén porózus kőzetekhez és a mezozóos repedezett-hasadékos karbonátos kőzetekhez. Az Alföld rétegzett üledékes medencéjében a harmadidőszaki mélységi víztározók közül a pliocén porózus lerakódások a legjelentősebbek, a hévízkutak mintegy 95%-a ezekre, más néven a felsö-pannóniai porózus rétegekre települ. A vízszintes településü többszintes, sokemeletes homok alkotta termálvíz-tároló rendszer mélysége a részmedencék helyzetétől függően 400-2500 méter között váltakozik. A pannóniai korszak felső részét alkotó pliocén kor 5,4 millió évvel ezelőtt kezdődött, és kb. 2,4 millió évig tartott, amely Magyarországon a pleisztocén tartamát jelenti. A pleisztocén folyamán hegységeink 200-300 métert, dombvidékeink 50-200 métert emelkedtek, alföldjeink pedig 150-700 métert süllyedtek. Ilyen módon a fő hévíztároló felső-pannon képződmények kb. 1000 m-es szintkülönbséggel jelennek meg az Alföld peremi területein, illetve közepén. Mivel a víztartó képződmények vízben ülepedtek le, vizet a lerakódás kezdete óta tárolnak. A tektonikai mozgások következtében a víztartó rétegek vizet adnak át és új hozamokat kapnak, de az eredeti vízmennyiség valamely hányadát mindig megtartják. A medence feltöltődése folyamán a geológiai hajtóerők további meghatározó hatást gyakorolnak a tárolt vizek mozgására. Az egyik általánosan ismert jelenség az üledékes kőzetek kompakciója, amelynek során a diagenezis-nek nevezett folyamat megy végbe. A diagenezis a kémiai, fizikai és biológiai változások összessége, amelyek viszonylag alacsony hőmérsékleten és nyomáson mennek végbe. A kompakció és diagenezis során hidraulikai és geokémiai indukációjú vízmozgások keletkeznek, és az utóbbiak egyre erősödnek, ahogy a diagenezis előrehalad. A homok üledékekben a keletkezés óta jelenlévő víz kora azonos az üledék korával, de fokozatosan fogad a gyagokból kipréselődő epigenetikus vizeket, mivel a geosztatikus nyomás az összenyomódó agyag rétegekben kétszer olyan nagy, vagy még nagyobb lehet, mint a kevésbé összenyomódó vízadó (aquifer) hidrosztatikus nyomása (Pinneker 1983). A szabad víz zöme az első néhány száz méteren kipréselődik az agyagból, ahogy az üledék süllyed. De a kipréselődés nem áll meg, a fizikailag és kémiailag kötött víz is részt vesz a folyamatban. A kutatók figyelme elsősorban a montmorillonit ásvány vizére irányul, amely mint tudvalevő, 20 %-nál több vizet tartalmaz kötött formában. Powers (1967) volt az elsők egyike, aki felhívta a figyelmet arra, hogy víz szabadul fel, amikor a montmorillonit illitté alakul. Annak megállapítására, hogy a rétegterhelés hatására mennek-e végbe és milyen természetű változások az agyagok ásványaiban, hazai pannóniai összletekből, 1000 -3500 m mélységközből vett nagyszámú minta vizsgálati eredményeit tekintette át Nemecz (1973, p. 486). A nagy mélységből származó palás agyagüledékek sajátsága az ásványos összetétel szerinti feltűnő egyveretűség. Az agyagásványok mindössze három ásványból, montmorillonitból, kloritból és csillámból (illit) állnak. Ezeknek egymáshoz való, a mélységtől függő mennyiségi viszonya alapján a következő fontosabb megállapításokat tehetjük: A pannóniai képződményekben a diagenetikus átalakulás bélyegei feltűnőbbek, mint a kis mélységű eocénbelieken. Igen jellegzetes a klorit és a csillám csaknem állandó mennyiségi viszonya, amely egészen általános a pannon rétegsor 1500-2500 m mélységben levő anyagában. Fontos az e képződményekben eredetileg felhalmozódott expandáló agyagásványoknak (pl. montmorillonit) a mélységgel fokozódó eltűnése és illitté alakulása, mert jelzi a diagenezis mélységtől függő előrehaladását. A felszín alatti vizek gáztartalma nagyjelentőségű a hídrogeológiában. A gázok vízben való oldhatósága egyenesen arányos a nyomással és fordítottan arányos a hőmérséklettel. A vizek gáztartalma csökkenti a víz sűrűségét. Ez viszont felfelé irányuló ún. szabad konvekciót (free convection) indít meg. Egészen kicsi sűrűség-különbségek is képesek jelentős áramlási mozgásokat indukálni. A konvektív hőtranszport a kontinentális földkéreg külső zónájában (3-5 km mélységig) a legaktívabb, ahol a felszín alatti víz mint beszivárgó közeg mozog, és a felszíni hidroszféra vizei cserélődnek a mélységi vizekkel (Pinneker 1983, p. 114). A fentiekben vázolt folyamatok azt mutatják, hogy a víztartó rétegek általában idős vagy nagyon idős vizeket tárolnak, amelyekhez a diagenezis során az agyag rétegekből további idős és általában lágy vizek érkeznek. Ezek a vízfajták már nem tartalmaznak mérhető l

4C koncentrációt. Ugyanakkor a termálvizeinkben majdnem minden esetben mérhető l

4C-koncentráció azt mutatja, hogy még a nagy mélységű rendszerek vízadó rétegeiben is van fiatalabb vizekből történő táplálás, valamilyen mértékű hozzááramlás. Ebben a dolgozatban az idős vagy nagyon idős vizek l

4C-koncentrációját és az ebből számítható radiokarbon kort kívánjuk értelmezni. 3. Idősvizek l

4C-tartalmának hidrogeológiai értelmezése A probléma bemutatása A közelmúltban a következő problémával találkoztunk. Adva van 4 termálkút vizének 1

4C- koncentrációja és az ebből számított radiokarbon kor, növekvő sorrendben: 1. vízminta 2,46 pmc 10100 év 2. 0,56 pmc 18500 év 3. 0,63 pmc23800 év 4. 0,86 pmc32000 év Ha egyéb információ nem áll rendelkezésére, a gyanútlan olvasó ezeket a radiokarbon korokat a víz valódi (vagy ahhoz közeli) korának tekintheti, és jóhiszeműen kijelenthe-