A kiskunsági darázskő kialakulása és felhasználása II.

Cikksorozatunk előző írásában tanulmányoztuk a Kiskunság folyóvíz és szél alakította, negyedidőszaki üledékekkel (futóhomok, lösz) fedett dunai hordalékkúpjának földtani és felszínalaktani fejlődését. Ebben kifejtettük, hogy a jégkor végére olyan negatív formák, kvázi mélyedések jöttek létre a homokbuckák között, amelyekben lehetőség adódott tavi üledékek képződésére. Jelen cikkünkben a jégkor végi tavak „mélyére” kalandozunk el, részletesen kifejtve, hogy miként is jöhettek létre édesvízi tavi karbonátos képződmények. Kalandra fel, irány a kövek világa!

Mi kell a karbonátos kőzetek (mészkő, dolomit) lerakódásához egy tavi üledékgyűjtőben? Természetesen karbonát, hiszen tégla nélkül sem tudunk téglaházat építeni! Vajon honnan jött a karbonát? A válaszért a dunai eredetű kiskunsági folyóvízi üledékek ásvány- és kőzettani vizsgálatait hívjuk segítségül. Minden folyó vízgyűjtő területe egy meghatározott földtani felépítéssel rendelkezik, amely tükröződik a folyó által szállított hordalékokban is. Középiskolai földrajz órákon megtanultuk már, hogy a Tisza mészmentes, a Duna pedig meszes üledékeket rakott le az általa érintett területeken. A tankönyv viszont nem fejtette ki, hogy ez miért történt! A Tisza hordalékai olyan kárpáti tájakról származnak, ahol a karbonátos kőzetek mennyisége alárendelt, inkább a magmás és metamorf kőzetek dominálnak. A Duna és mellékfolyói viszont olyan földtani felépítésű területeken (például Észak-Mészkőalpok, Dunántúli-középhegység) hömpölyögnek keresztül, ahol a tengeri eredetű mészkő és dolomit dominálnak. Ebből következőleg a kvarc (SiO₂) mellett a kalcit (CaCO₃) és a dolomit (CaMg(CO₃)₂) is jelentős mennyiségben van jelen a folyóvízi (fluviális) üledékekben. Ezért van az, hogy a dunai eredetű ásványok és kőzetdarabok (például nummuliteszes mészkő) elterjedése nyomán a dunai hordalékkúp folyóvízi homokos dominanciájú üledékei világosan elkülöníthetők a többi alföldi folyó hordalékától. Itt jegyezzük meg, hogy az ásvány- és kőzettani különbözőségek mellett a Duna és mellékfolyóinak csiga- és kagylófaunája (például dunai rajzos csiga, folyamcsiga, pettyes csiga, óriás borsókagyló) is karakterisztikusan különbözik a többi folyóétól.
A kalciumban és magnéziumban (kalcit, dolomit) dús dunai eredetű folyóvízi homokos üledékeket a szél könnyedén át tudta halmozni a szárazabb klímaszakaszokban, amely futóhomok emiatt szintén jelentős mennyiségű karbonátos ásvány- és kőzetszemcsére tett szert. A futóhomok képződése során áthalmozott tengeri karbonátos képződmények törmelékei, ásványai és ezekből az üledékekből származó elemösszetétel vizes közegben könnyen oldódásnak indulhatott, megteremtve az alapját a későbbi tavi édesvízi karbonátos üledékek kialakulásának. Szén- és oxigénizotópos vizsgálatok egyértelműen kimutatták, hogy a tengeri eredetű karbonátszemcsék nem közvetlenül épültek be a réti mészkő és dolomit alapanyagába, hanem jelentős bio- és geokémiai folyamatokon estek át. Az eddigiek alapján láthatjuk, hogy a darázskő kialakulásához szükséges „építőköveknek”, nevezetesen a karbonátásványoknak kiemelkedő szerepük volt a jégkor végén meginduló édesvízi tavi karbonátok létrejöttében. Viszont a folyamat nem ilyen egyszerű!
Az első cikkünkben már részletesen kifejtettük, hogy a jégkor végén a dunai eredetű kiskunsági hordalékkúpon folyóvízi úton vagy futóhomok mozgás nyomán kialakult mélyedések (folyómedrek, szélfútta mélyedések, buckák közötti laposok) jöttek létre. A tavi rendszerek „alapkőzetét” a fentebb bemutatott meszes folyóvízi, majd áthalmozott szélfútta homok alkotta. Ezeket a környezetükhöz képest negatív formákat a jégkor végén és a holocén kezdetén – mintegy 13 ezer évvel ezelőttől – évszakosan változó mélységű sekély tavak töltötték ki, amelyekben speciális bio- és geokémiai folyamatok zajlottak.
A kiskunsági tavak vízben oldott sókban (például nátrium-, magnézium-, kalcium-tartalmúakban), valamint hidrogén-karbonátban rendkívül gazdagok voltak, emiatt vizük erősen lúgos (pH=9–11), szikes jellegeket mutatott. Az alkalikus geokémiájú tavi rendszerekben az oldott sótartalom jelentős évszakos ingadozásokat mutatott. A csapadékban gazdagabb téli és kora tavaszi időszakban a néhány 100 mg/l összes oldott sótartalomról nyár végéig, késő őszig 8000–10 000 mg/l-re emelkedett (százszoros különbség!). A sótartalmat az oldalirányból, a buckák felől a tavakba szivárgó felszín alatti vizek is fokozták, hiszen az itteni talajvizek oldott sótartalma szintén elérhette az 500–10 000 mg/l közötti értékeket. Ennek az évszakosan, dinamikusan ismétlődő kémiai sóforgalom-változásnak az lett az eredménye, hogy a tavak vizében jelentős mennyiségben rendelkezésre állt a karbonátok képződéséhez szükséges kalcium és magnézium (utóbbi jelentősebb mértékben), hála többek között a dunai eredetű meszes „alapkőzeteknek”. Itt jegyezzük meg, hogy a tavakba bemosódó kalcium és a magnézium mennyiségét az üledékgyűjtők környezetében tenyésző lombos fák és cserjék is fokozták, hiszen növényi testrészeikben jelentős mennyiségben akkumuláltak a fent nevezett kémiai elemekből. Az évszakosan betöményedő, felhíguló és keveredő vizekben a Mg/Ca arány változásai teremtették meg a tavi karbonátos üledékek kiválását. Mit is jelent ez pontosan?
Az úgynevezett Mg/Ca arány határozza meg, hogy milyen összetételű karbonátok válhatnak ki a tó vizéből, azaz hogy a kalcium-magnézium-karbonátokon belül a karbonátba mennyi Mg²⁺ épül be. A geokémiai értelemben dinamikusan változó kiskunsági tavi rendszereknél a 7–12:1 közötti (sőt, még az ennél is magasabb) Mg/Ca arány volt a jellemző, amely nagy magnézium tartalmú kalcit (magnezitokalcit) kiválását tette lehetővé a tavak vizéből. A kalcium rovására ebben a rendszerben korai diagenetikus úton dolomit is kivált, mert a rendezetlen szerkezetű kalcit rácsszerkezetébe jelentős mennyiségű magnézium tudott beépülni. Rövid ideig ugyan, de 12 feletti Mg/Ca arány is kialakulhatott, amely során víztartalmú magnézium-karbonátok és magnezit (MgCO₃) is kikristályosodhatott. Ezeknél a hidrogeokémiai hátterű tavi rendszereknél nemcsak az állóvíz, hanem a fenéküledékek pórusvizének összetétele is meghatározó volt: ha a 7–12:1 közötti Mg/Ca tóvíz-arány kombinálódott a pórusvíz 7 feletti Mg/Ca arányával, dolomittartalmú tavi iszap halmozódott fel.
Szén- és oxigénizotópos vizsgálatok egyértelműen bebizonyították, hogy a tavi dolomitos iszap a nyári, legnagyobb párolgással (sókiválással) jellemezhető, legmelegebb időszakokban váltak ki kémiai úton, míg a kalcitos, kisebb magnézium tartalmú kalcitos tavi meszes iszap a kisebb párolgással, több csapadékkal jellemezhető tavaszi időszakokban. Utóbbiak kiválását a tavakban tenyésző algák szén-dioxid-elvonó tevékenysége is fokozta, amelyek közül a csillárkamoszatok (Chara-félék) emelendők ki. Itt jegyezzük meg, hogy az imént említett biokémiai folyamat szintén a dolomitképződés irányába tolta el az egyensúlyt, hiszen az algák szén-dioxidot elvonó tevékenysége gyors karbonátkristályosodási sebességet tett lehetővé, csökkentve a kristálytani rendezettséget (ez a dolomit kialakulásának kedvez). Az algák ráadásul csökkentik a vizek CO₃-tartalmát is (CO₃/Ca arány), s ennek nyomán szintén a dolomitképződés irányába tolják el a rendszert. Végeredményben bármilyen Ca-kationt felhasználó, majd kikristályosodó ásvány (például kalcit, aragonit, gipsz, anhidrit) magnézium-többlet kialakulását teszi lehetővé a vízben, amely megint a dolomitos iszap létrejöttének kedvez. A leírtakból láthatjuk, hogy a kiskunsági tavak évszakosan híguló és betöményedő vizéből, bonyolult geo- és biokémiai folyamatok hatására rakódtak le kalcitos és dolomitos iszapok. A nagy kérdés már csak az, hogy a laza tavi meszes iszapokból hogyan jött létre egy kemény, kalapálható, építőkőnek is felhasználható kőzet?
A kiskunsági tavi karbonátos kőzetek vékonycsiszolatainak elemzése során kiderült, hogy azok alapanyagában a rendkívül finom (1–4 mikrométer; 1µm=10^-6m) méretű dolomit ásványokból álló szemcsék dominálnak. Az apró kristályméretekből arra lehet következtetni, hogy a dolomitásványok kikristályosodása viszonylag nagy sebességgel, rövidebb idő alatt következett be, hiszen a kialakuló ásványoknak nem volt idejük nagyobb méretűekre hízni. A Mg-kationokat a vízben felhasználó dolomitkiválás után viszont már alacsony Mg-tartalmú kalcit kristályosodott ki, amely a dolomitszemcsék közötti pórusokban jött létre, viszonylag nagy, 15 mikrométer feletti kristályméretekkel. A kalcitok növekedése a pórusvízben lassú volt, ezért alakulhattak ki jóval nagyobb kristályméretek. A leírt diagenetikus (kőzetté válási) folyamat közben már kialakulóban volt egy „összetapasztott” ásványokból álló üledékes kőzet, azonban a kemény kőzetté válásig még további posztdiagenetikus (kőzetté válás utáni) folyamatoknak kellett lejátszódnia.
Szintén a vékonycsiszolatok elemzéséből tudjuk, hogy a karbonátos tavi összlet egyes rétegtani szintjei bőségesen tartalmaznak úgynevezett zsugorodási és oldódási pórusokat, valamint egyéb hasonló üledékszerkezeti jegyeket. Ezek úgy jöttek létre a kőzetszövetben, hogy a tó fenekén kivált dolomitos iszap ritmikusan kiszáradhatott (réti állapot), majd újból vízzel töltődött fel (tavi állapot). Ez a több ezer éven át ismétlődő – nyár végén, ősszel kiszáradó, télen és tavasszal feltöltődő – réti és tavi állapot a kivált karbonátos iszapot kemény kőzetté alakította, méghozzá az oldódások, a másodlagos kiválások, a cementáció és az újrakristályosodás folyamatain keresztül. Azokban a szintekben, ahol a fent nevezett kései diagenetikus folyamatok nem játszódtak le, nem tudott kialakulni kemény kőzet, hanem megmaradt a laza szerkezetű karbonátos iszap (ezt a népnyelv pecsmegnek hívta). Meg kell említenünk még az egyes szintekben megjelenő, vöröses színezetű vasoxid/hidroxid ásványkiválásokat is, amelyek bakteriális eredetűek. Itt jegyezzük meg, hogy a kiskunsági tavi karbonátos képződmények kialakulását végig múlt időben írtuk, de egyes tavakban még napjainkban is zajlik a kalcitos és dolomitos iszap kiválása. A darázskő elnevezés a réti-tavi mészkő és dolomit lyukacsos, porózus szerkezetére utal, amelyek nem mások, mint az utólagosan kimállott növényi részek „hűlt helyei”.
„Mint láthattuk, a kiskunsági karbonátos üledékképződésnek vannak olyan elemei, amelyek globálisan is megfigyelhetők, de az Európában egyedülálló édesvízi dolomitképződés a lokális geológiai – biológiai – hidrológiai – éghajlati feltételek unikális összekapcsolódásának köszönhető. Így egyértelmű, hogy azok a kiskunsági területek, ahol napjainkban még zajlik az édesvízi karbonát képződése, azok rendkívül érzékenyek az emberi hatásokra. Éppen ezért kiemelt természetvédelmi kezelésük, társadalmi védelmük rendkívül indokolt. Rajtunk is múlik, hogy ez az Európában egyedülálló geológiai folyamat, mely a jégkor végén, mintegy 13 000 évvel ezelőtt indult meg, az édesvízi dolomit és mészkőképződés fennmarad-e a Kiskunságban és tovább gazdagítja gyermekeinkre, unokáinkra hagyott örökségünk” – írja a „Talpalatnyi kő – Elveszett emlékeink nyomában: A darázskő” c. szakirodalom.
Cikksorozatunk következő, befejező részében a darázskőnek is nevezett kőzet történelmi felhasználásáról értekezünk. A cikkhez csatolt kép szintén Csólyospálos határában készült, a térképi pontot az előző cikkünkhöz csatoltuk.

Fotók és szöveg: Veres Zsolt