1. Fekete Szandra, Horváth Réka, Horváth Attila

Kritikus elemek kutatása Magyarországon, különös tekintettel a ritkaföldfém, germánium,

magnézium és berillium előfordulásokra

2. Kompár László, Dobos Endre

A felszín alatti vizek természetes utánpótlódását befolyásoló talajtani jellemzőkről a Duna-

Tisza-Közén

3. László Oláh, Gergely Gábor Barnaföldi, Gergő Hamar, Hunor Gergely Melegh,

Gergely Surányi, Dezső Varga

Portable Cosmic Particle Detector for Investigation of Underground Rock

Inhomogeneities

4. László Kis

Temperature Distribution of the Circulating Drilling Mud

5. Fejes Zoltán, Szűcs Péter

A Tokaji-hegység langyos- és melegvízbeszerzési lehetőségei

6. Koncz Ádám

Bináris geotermikus villamosenergia termelő erőművek: az utóbbi évek termodinamikai

fejlődése

7. Szabó Tibor

Geotermikus mélyfúrások környezeti kihívásai

8. Magyar Tamás

Erőműi pernye tömedékanyagként történő vizsgálata savas környezetben

9. Zoltán Molnár, Gábor Mucsi, Barnabás Csőke

Review of Mechanical Activation Effect on Fly Ash Based Geopolymers

10. Eugene Retsinis, John Demetriou

Flow Velocities over Triangular Weir

11. József Kovács, Dumitru Jula, Ovidiu Bogdan Tomus, Diana Sălășan

The Mechanical Rock Cutting Behavior of Different Coal and Rock in Underground and

Open Pit Mining

12.

Krisztina Kaliczné Papp

„Fish-hook” Effect – The Special Phenomenon in the Air-classification

13. Nóra Gonda, Balázs Kovács

Vacuum Enhanced Bearing Capacity of Recsk Type Flotation Slurry

14. Pap Zoltán

Kutatási perspektíva a mágneses dúsítási technológiák területén

15. Iosif Andras, Stela Dinescu, Andrei Andras

Computer Aided Simulation of Complex Technological Systems for Coal Extraction

A FELSZÍN ALATTI VIZEK TERMÉSZETES UTÁNPÓTLÓDÁSÁT

BEFOLYÁSOLÓ TALAJTANI JELLEMZŐKRŐL

A DUNA-TISZA-KÖZÉN

Kompár László

1, Dobos Endre

2

1tudományos segédmunkatárs,

2egyetemi docens

1MTA-ME Műszaki Földtudományi Kutatócsoport,

Miskolci Egyetem, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék 2Miskolci Egyetem, Természetföldrajz-Környezettan Intézeti Tanszék

BEVEZETÉS

Manapság a világ számos területén gondot okoz a megfelelő mennyiségű és

minőségű víz. Úgy a lakossági felhasználásra, mint a mezőgazdaságnak és az

iparnak egyaránt megvannak a saját igényei, felhasználásuk függvényében. Kiemelt

figyelmet kapnak a számítógépes modellezés, a labor és terepi kutatómunkák,

kísérletek a földfelszín alatti szivárgás pontosabb megismerése céljából [3]. A

megelőző hidrogeológiai kutatások során a Processing MODFLOW Pro

programcsomag segítségével transzportszámítások készültek a Duna-Tisza-közi

kutatási területekre, amelyek Méntelek és Kecskemét környékén helyezkednek el.

Trícium izotópos vizsgálatokkal karöltve a cél az volt, hogy minél pontosabb

értéket lehessen adni a beszivárgás mértékére a fent említett mintaterületeken. Az

izotóphidrogeológiai kutatások során egy, a Duna-Tisza-közére felvett egységes

talajvízszint volt feltételezve [2].

Jelen dolgozatunk célja, hogy megerősítést kapjunk a fent említett kutatási

területekre felvett axiómánkat, amely szerint tényleg lehet-e számolni egységes

talajvízszinttel, vagy ez a megállapítás ilyen formában nem igaz, és számításainkba

szükséges-e, és ha igen, milyen mértékkel az ún. talajvízszint-padokkal kalkulálni.

A felszín alatti vizek természetes utánpótlódásának vizsgálata Magyarország

esetében kiemelten fontos kutatási tématerület. A csapadékból történő beszivárgás

mértékét alapvetően meghatározza a csapadék mennyisége, és intenzitása, a

csapadékhullás környezetében az evapotranszspiráció, amelyért a talajfelszín

minősége és az azt borító növénytakaró a felelős. A talajok talajfizikai paraméterei

is kulcsfontosságúak a hidraulikai viszonyok kialakulásánál, hiszen a talaj

áteresztőképessége tájékoztat minket arról, hogy a lehulló csapadék milyen

sebességgel képes benne mozogni [4, 5].

Előző kutatási eredményekből kitűnik, hogy a Duna-Tisza-közén elvégzett

szivárgáshidraulikai vizsgálatok során az alap feltevés a tisztán vertikális

vízszivárgás. Kecskemét és Méntelek közelében létesített kutatási területek a

homokhátságon helyezkednek el, kellő távolságban a Duna és Tisza folyóktól,

azoknak nagy biztonsággal nincs a talajvíz nyugalmi szintjére hatása. A Duna-

Tisza-köze az ország egyik legnagyobb tisztán leáramlási területe. A talajvíz

elhelyezkedésének megismeréséhez, hogy van-e egységes talajvíztükör a területen,

vagy sem, és ha nincs, akkor mi okozhatja az esetlegesen kialakult talajvíz- padokat,

kiemelten fontos megismerni a terület geológiáját talajtani vizsgálatok elvégzése

útján.

VIZSGÁLATI TERÜLET LEÍRÁSA

A Duna-Tisza-köze Magyarország 3. geokémiai nagytájához tartozik, amely

Komáromtól egészen Szegedig nyúlik, ahol a kationok közül főként a Ca, Mg és Sr,

anionok közül pedig a szulfátok és karbonátok a jellemzőek. A nagytáj

elhelyezkedésének alakja nagy biztonsággal összekapcsolható a területen uralkodó

főként észak-nyugati és északi széljárással. A hátságot főként futóhomok alkotja,

emellett azonban jelen van a lösz is. A terület érdekessége, hogy a talajokban

nagymértékben felhalmozódik a mész.

A Duna-Tisza-közén tapasztalható mészfelhalmozódás jelensége nem lokális,

leginkább regionális kiterjedésű. A jelen lévő karbonátok a térségben minden

bizonnyal a felszínt borító, laza üledékekből oldódik ki. Ezen tény kutatásairól

részletesebben is lehet olvasni, amely anyag felhívja a figyelmet arra, hogy a

mésziszap nem a helyben található kőzetek mállásának terméke, hanem a laza

üledékekből történő kioldódás eredménye [7].

A területet főként a Duna hordalékából származó homok borítja, amely kőzetet több

szerző is különféle képen definiált. Egyes megközelítések szerint a folyam teljesen

az utolsó interglaciálisig dél-dél-keleti irányban mozgott [6]. Feltevések szerint a

homokot csupán a szél fújta a hátságra, és a Duna már a pleisztocén eleje óta a mai,

észak-dél irányú mélyedésben folyik.

A hátságot övező két nagy folyó, a Duna és Tisza esetében alapvető különbségek

jelentkeztek több szerző munkája során is: amíg a Duna hordalékában fellelhető

voltak karbonát szemcsék, addig a Tisza esetében ezek teljes mértékben

hiányoznak.

A homok és lösz eredete tisztázásán felül számos kutatás azzal az eredménnyel

zárult, miszerint a karbonát ásványokat a Duna-Tisza-közére a Dunántúli-

középhegységből fújta a szél, és mivel a kalcit- és dolomitpor főként kőzetliszt

szemcseméretű, leginkább a lösszel keveredett nagyobb mértékben.

A mészakkumulációnak a területen alapvetően két oka van, részben a kapilláris

vízből válik ki, részben pedig a buckaközökben elhelyezkedő tavak alján, mint

mésziszap válik ki. Ezek a mésziszapok képződhetnek a növények által elvont szén-

dioxid miatti oldhatóság csökkenés miatt, vagy a tavak kiszáradásakor az oldott Mg

és Ca bepárlódásával, mely folyamatok meghatározzák a mésziszap kémiai

összetételét is. Fügedi et. al. tanulmányukban írnak kutatásaikról, miszerint a Duna-

Tisza-közén, Fülöpháza határában egy kb. 0,7 km2-es mintaterületen vizsgálták a

mészfelhalmozódás geokémiai sajátosságait. Vizsgálataik során két transzektet

tártak fel, mely a terület földtani - talajtani viszonyait, illetve a talajvíz és a

mészfelhalmozódás mélységét és szintjeit mutatja be (1-2. ábra). Az ábrákból jól

látható, hogy a 800, illetve 1000 méteres transzekteken belül a talajvíz mélysége

jelentős, több mint másfél méteres eltérést mutat a geológiai rétegzettség, illetve a

paleotalajok elhelyezkedésének függvényében. Megállapították, hogy a horizontális

különbségek egy részéért az eolikus hordalékmozgás felel, más részükért a

jelenkori, ionos anyagvándorlás [1].

1. ábra. Az 1. szelvény felszínhez közeli üledékei (Fügedi et al. 2008)

Jelmagyarázat: 1. Recens talaj futóhomok; 2. futóhomok; 3. paleotalaj; 4. homokos

kőzetliszt; 5. kőzetlisztes homok; 6. mészakkumulációs szint; 7. a talajvíz megütött

szintje; 8. csigamaradványok

2. ábra. A 2. szelvény felszínhez közeli üledékei

Jelmagyarázat: 1. Recens talaj; 2. futóhomok; 3. tavi mésziszap; 4. paleotalaj; 5.

homokos kőzetliszt; 6. kőzetlisztes homok; 7. szerves iszap, kotu; 8.

mészakkumulációs szint; 9. a talajvíz megütött szintje; 10. csigamaradványok

EREDMÉNYEK

3. ábra A ménteleki humuszos

homoktalaj szelvénye

4. ábra A kecskeméti mészlepedékes

csernozjom talaj szelvénye

A munka során, a Duna-Tisza-közén két talajszelvényt tártunk fel (3-4. ábrák). A 3-

as számú ábrán látható szelvényt buckaközi semlyékben ástuk, magyar osztályozás

szerint kétrétegű, karbonátos, sekély humuszos rétegű, humuszos homoktalaj

(WRB: Endogleyic CALCISOL (Arenic)). A 4-es számú ábrán látható szelvény

buckatetőn helyezkedett el, magyar besorolás szerint egy vályogos homok fizikai

féleségű, közepes termőrétegű, közepesen humuszos, típusos mészlepedékes

csernozjom talaj (WRB: Calcic CHERNOZEM (Pachic)).

Célunk a két szelvénnyel az volt, hogy olyan talajtani jellemzőket tárjunk fel a

szelvényekben, amelyek jellemzik a terület beszivárgási, illetve talajvíz viszonyait.

Ebből a szempontból fontos jellemzők a talaj fizikai félesége, a glejesedés, és annak

jellemzői, illetve a kapilláris zónában és felette elhelyezkedő kiválási szintek, jelen

esetben a mészfelhalmozódás, annak jellegével együtt. A szelvények feltárását 2012

decemberében végeztük. Talajvizet egyik helyszínen sem értünk el, annak ellenére

sem, hogy a 1-es szelvény esetén a szelvény aljából további 2 és fél méteres fúrással

majdnem 4 méteres mélységet értünk el.

A ménteleki szelvény részben geomorfológia helyzete, részben a szelvényben

felismerhető jellemzők alapján buckaközi, időszakosan magas talajvízállású

területet jelez. Jelenlegi növényzete zárt homoki gyep, ültetett fenyvesekkel és

degradált nyáras-borókás társulásokkal.

A vízmozgást befolyásoló jellemzők közül szembetűnő a kettős karbonát-

felhalmozódási szint, 0 és 30 cm között, illetve 55 cm alatt, valamint a kettő között

elhelyezkedő erőteljesen glejes, illetve a 0-20 cm között, a humuszos szinttel

átfedésben található kevésbé glejes szint. A két mész-felhalmozódási szint

genetikájában valószínűleg erősen eltér. A felső, 15-30 közötti, erősen kifehéredő

szint közvetlenül a humuszos A-szint alatt helyezkedik el. Kialakulásának oka

elsősorban az A-szintben található szerves anyag lebomlásából keletkező szén-

dioxid mész oldó hatása, melynek eredményeképpen a mész az A szintben

oldhatóvá válik és elindul lefelé, majd a CO2 –utánpótlás csökkenése miatt a mész

oldhatósága az A szint alatt hirtelen leesik, és a mész kiválik, felhalmozódik. Mivel

a mész a pórustérben válik ki, ezért a csökken a talaj pórustérfogata, ezáltal a

beszivárgás sebessége is, amit jelez a felszínen is felismerhető glejesedés. Az 50 cm

alatti rétegben viszont az igen nagy mennyiségű mész jelenik meg nagy

vastagságban felhalmozódva. Itt a mész már a talajvízből jön, a kapilláris zónában

kiváló mészről van szó. Ez a jelentős mennyiségű mész olyan szinten lelassítja a

vizek lefelé áramlását, hogy a víz megpang és a rétegben reduktív viszonyok jönnek

létre. Ennek a zónának a tetején ez az állapot csak időszakos, amit a vöröses,

háromértékű vas kiválása jelez, a mélyebb szintekben viszont sokkal hosszabb

ideig, esetleg tartósan is fennáll. 120 cm-es mélységben vett mintán az alfa-alfa-

dipiridil próba pirosas elszíneződése egyértelműen mutatta a redukált vas jelenlétét.

Egyébként ezt már jelezte számunka a szürkés-fehér, kilúgzott szín a mész-

felhalmozódási rétegben. A glejes szintek és a mész-felhalmozódási szintek tehát

egyértelműen jelzik, hogy a felszín felől történő beszivárgás két szintben is

jelentősen lelassul, sőt az alsó mész-felhalmozódási szint kvázi vízzáróvá válik.

A kecskeméti szelvény esetén a talajtani kép jelentősen eltér. A felszínen a löszös

lepelhomok van, aminek a kiindulási mésztartalma magasabb, mint a homokos

rétegeké [1]. Ennek ellenére az első szelvényhez hasonló, azzal összevethető

mészfelhalmozódás a talajban nincs. A mészfelhalmozódás itt a csernozjomokra

jellemző, a szerkezeti elemek felszínén történő mészlepedék, mészhártya

(pszeudomicélium) formájában jelenik meg, és ez is csak időszakosan figyelhető

meg. A tavaszi nedves időjárás idején ezek a mészlepedékek oldódnak,

kilúgozódnak, majd a nyári szárazság idején megerősödő párologtató vízháztartás

ideje alatt újra kiválik, vagyis hozza a csernozjomokra jellemző mészdinamikát.

tartós, illetve időszakos vízhatás nyomai a szelvényen nem ismerhetők fel. Ez a

szelvény buckatetőn helyezkedik el, ahol csak a vertikális vízáramlás jellemző,

ezért oldalról történő hozzáadódás nem lehetséges. Ez magyarázza a két szelvény

közötti alapvető különbséget a mészfelhalmozódás mértékében. A mély fekvésű 1-

es számú szelvényben az 50 cm alatti mész-felhalmozódási szintben a mész forrása

nem a helyben mállott anyag, hanem az oldalirányból történő hozzáfolyás által

odaszállított és kivált mész. Ez a különbség viszont egyértelműen jelzi számunkra,

hogy a területen nemcsak függőleges, hanem nagyon jelentős oldalirányú áramlások

vannak, aminek oka csak a helyzeti energiák különbségéből fakadhat, vagyis a

talajvízszint a terület alatt nem vízszintes, hanem a felszínhez hasonló módon

változik a tengerszint feletti magassága. Ez a tengerszint feletti magasság különbség

pedig kis területeken belül (pár száz méter) is jelentős, 1-2 méteres szintet is

jelenthet. Ugyan erre a következtetésre jutottak korábbi kutatók is [1]. Ennek okai

természetesen összetettek, kisebb részben a felszíni domborzati, nagyobb részben a

területet felépítő földtani rétegsorok eltérő textúrájából és lejtéséből fakad.

ÖSSZEFOGLALÁS

Munkánkban egy terület vízháztartási, talajvíz-dinamikai jellemzőinek talajtani

szempontú jellemzését tűztük ki célul. Két eltérő domborzati helyzetű szelvényt

tártunk fel a kiskunság területén Méntelek és Kecskemét határában. A két szelvény

alapján megállapítható volt, hogy a vizsgálati területen belül egyszerre kell

számolni mind a vertikális és a horizontális vízáramlással. Jelentős az oldalirányú

áramlás a mély fekvésű területek felé, amit a jelentős mészfelhalmozódás mutat.

Megállapítottuk továbbá, hogy a vertikális beszivárgás sem egyenletes a szelvényen

belül. A mély fekvésű területek mész-felhalmozódási folyamatai miatt porozitás –

és emellett a beszivárgás sebessége is - erősen lecsökken. A mész-felhalmozódási

szinteken pangó víz pedig oldalirányú áramlást is mutathat, ha a meszes szintnek

lejtése van. Ezeket a tényeket mindenképpen figyelembe kell venni talajvíz-

áramlási, dinamikai vizsgálatok esetén.

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

A kutató munka a TÁMOP-4.2.2/A-11/1-KONV-2012-0049 jelű projekt részeként

– az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával,

az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.

IRODALOMJEGYZÉK

[1] FÜGEDI, U., POCSAI, T,. KUTI, L., HORVÁTH, I., VATAI J.: A

mészfelhalmozódás földtani okai Közép-Magyarország talajaiban. Agrokémia

és talajtan. Budapest, 2008. 57/2. 239-260. old.

[2] KOMPÁR, L., SZŰCS, P., PALCSU, L., DEÁK, J.: Determination of natural

grounwater recharge with the help of groundwater modeling and tritium field

measurements. Geosciences and engineering: A publication of the University of

Miskolc, 1:(1) pp. 159-165.

[3] SZŰCS, P., MADARÁSZ, T., F, CIVAN.: Remediating Over-Produced and

Contaminated Aquifers by Artificial Recharge from Surface Waters. Springer

Science, Environ Model Assess, 2009. 14 pp. 511–520.

[4] SZŰCS, P.; SZÉKELY, F.: Kihívások és lehetőségek a hazai ásvány-, gyógy-

és hévízkészletek feltárásában és hasznosításában. A Miskolci Egyetem

Közleménye, A sorozat, Bányászat, 81. kötet, VIII. Kárpát-medence Ásvány- és

Gyógyvizei Konferencia, „Termálvíz-Borvíz-Egészség”, HU ISSN 1417-

5398, Miskolci Egyetemi Kiadó, 2011. 51-58. old.

[5] SZŰCS, P.: Hidrogeológia a Kárpát-medencében – hogyan tovább? Magyar

Tudomány, 2012. 5. HU ISSN 0025 0325, 554-565. old.

[6] UJHÁZY, K., GÁBRIS, GY., FRECHEN, M.: Ages of periods of sand

movement in Hungary determined through luminescence measurements. Quaternary International. 2003. 111. pp. 91–100.

[7] VÁRALLYAY, GY.: A dunavölgyi talajok sófelhalmozódási folyamatai.

Agrokémia és Talajtan. 16. 1967. 327–356. old.