Transcript ppt

Barlangföldtan







Barlang fogalma
Föld szerkezete, ásványok, kőzetek
Földtörténeti korbeosztás
Karbonátos kőzetek
Karsztosodás, karsztjelenségek
Barlangok csoportosítása
Barlangi kitöltések
Barlangföldtan
Mit nevezünk barlangnak?
Barlang:
-a Föld szilárd kérgében
-természetes úton keletkezett
-ember számára járható méretű - legalább 2 m kiterjedésű
-üreg - találhatunk olyan metszősíkot, amely zárt szelvényű, és a síkra
merőleges irányban a képződmény legalább kétszer akkora
kiterjedésű, mint ez a zárt szelvény
A Föld szerkezete, ásványok,
kőzetek
Kéreg- a legkülső, szilárd halmazállapotú rész szárazföldek alatt 30–50 km vastag (a hegységek
alatt vastagabb), az óceánok alatt 5–10 km
Köpeny (asztenoszféra)- középső rész,
nagyrészt képlékeny, folyékony halmazállapotú a hőmérséklet magas (kb. 1000 °C) , főleg
kőzetek és fémek alkotják
Köpeny felső szilárd része+Kéreg: Litoszféra
Mag- a legbelső, legforróbb rész, folyékony
halmazállapotú (kb. 6000-7800 °C), főleg vasból
és nikkelből áll
-Belső mag
-Külső mag
Tektonikus mozgások: a Föld belső erői által előidézett mozgások
(kiemelkedések, süllyedések, gyűrődések, vetődések)
1620 – Francis Bacon – az egyes földrészek „összeilleszthetők”
Alfred Wegener – Lemeztektonika (Pangea)
Pangea ~ 200 millió év
~ 1 millió év
Ásványok - a földkéreg felépítésében résztvevő elemi részek
- szilárd halmazállapotúak
- természetes folyamatok révén jönnek létre
- kristályos belső szerkezettel, valamint meghatározott vegyi összetétellel
rendelkeznek
-összesen mintegy 3500 féle ásványt ismerünk, közülük azonban csak néhány száz
fordul elő gyakrabban
Karbonát ásványok: CO32--ion főleg két vegyértékű kationokkal kapcsolódik
(elsősorban Ca2+, Mg2+)
A legismertebb karbonát ásvány a kalcit (CaCO3), mely a tengerfenéken
rakódik le vastag rétegben
mészkő
márvány
kalcit
aragonit
Kőzetek - a földkéreg nagy kiterjedésű és nagy tömegű alkotórészei
-természetes úton keletkeztek
-a kőzet ásványok összessége (a kőzetek többsége az ásványok meghatározott
társulása, amelyet az ásványos összetétel, az ásványok alakja, mérete, illeszkedése
jellemez)
-a változatos összetétel miatt az egyes kőzetek fizikai és kémiai tulajdonságai is
sokkal változékonyabbak
Külső erők : hőmérsékletingadozás, szél,
víz
Belső erők: nyomás, hőmérséklet,
tektonikus mozgások
Csoportosításuk:
1. mélységi magmás kőzetek
2. kiömlési (vulkáni) kőzetek
3. üledékes kőzetek
4. átalakult (metamorf) kőzetek
1-2. Magmás kőzetek - a köpeny kőzetolvadékának lehűlése, kikristályosodása során
keletkeznek
3. Üledékes kőzetek - más kőzetek lepusztulása, áthalmozódása és lerakódása során
jönnek létre (Föld felszínének 75%-a)
-Törmelékes üledékes kőzetek (régebbi kőzetek felaprózott részeinek tovaszállításával és
lerakódásával keletkezett) pl.lösz, homok, kavics
-Vegyi üledékes kőzetek (a tengervízben oldott állapotban levő sók kiválasztásával és
lerakódásával keletkezett) pl. kősó, mészkő, dolomit, gipsz, anhidrit
-Szerves eredetű üledékes kőzetek (növényi és állati maradványok felhalmozódásával
keletkezett) pl. kőolaj, kőszén, földgáz, tőzeg
4. Metamorf kőzetek - a földkéreg mélyebb
régióiban keletkeznek; nagy nyomás és magas
hőmérséklet hatására a már korábban létrejött
kőzetek átkristályosodnak (az átalakult
kőzetek szerkezetét rendszerint a jól látható
irányítottság, palásság jellemzi) pl. márvány, csillámpala
Földtörténeti korbeosztás
Föld keletkezése - 4,6 milliárd év
Legidősebb kőzetek - 4,2 milliárd évesek
Első üledékes kőzetek - 3,7 milliárd év
A legidősebb hazai kőzetek kora - kb. 1 milliárd év
Az első életmaradványok a Földön - 3,5 milliárd évesek
Az élőlények szilárd külső váza - 580 millió éve jelent meg
Eocén
37-65 millió éve
Bakony, Vértes, Gerecse, Budai-hg.(mészkő)
Kréta
65-135 millió éve
Villányi-hg, Bakony, Vértes
Jura
135 -195 millió éve
Bükk, Mecsek, Bakony, Villány, Vértes
Triász
195-240 millió éve
Pilis, Villányi-hg., Budai-hg., É-Borsodi Karszt
(mészkő)
Karbonátos kőzetek
földkéregnek csak 1 %-át teszik ki, a barlangok 95%-a karbonátos kőzetben található
-Anyagának több mint a fele karbonát ásvány: aragonit, ill. kalcit CaCO3, dolomit
CaMg(CO3)2, magnezit MgCO3
-A legfontosabb karbonátos kőzetek a mészkő, dolomit, márga és a márvány
Mészkő - legalább 90%-át kalcit és aragonit alkotja – barlangképződésre a
legalkalmasabb
Forrása:
-magmás kőzetek ásványaiból származó Ca2+ és a vulkáni működés során a légkörbe
kerülő CO2
-a tengervízben oldott CaCO3 túlnyomó részét az élőlények választják ki
• viszonylag rideg, merev kőzet, ezért gyakoriak benne a törések, tektonikus repedések
• igen jól oldódik gyengén szénsavas vízben, ezért a repedéshálózatba jutó víz a hasadékokat oldással
tágítja
• szilárd oldási maradéka igen csekély, így az oldási maradék nem tömi el a repedéseket, a nyílt
hasadékokban szabad vízáramlás alakul ki
• viszonylag szilárd kőzet, ezért a mészkőben kialakult üregek hosszabb ideig is fennmaradhatnak, nem
rogynak be
Mészkő oldódása:
oldódás
CaCO3 + H2O + CO2
Ca(HCO3)2
mészkiválás
OLDÓDÁS:
CO2 forrása:
-légköri eredetű CO2
-kőzetek mállásából származó CO2
-talajfolyamatokból származó (biogén eredetű) CO2
-egyéb szervetlen savak (sósav, kénsav, salétromsav stb.)
-szerves savak (humusz- és huminsavak)
0,03%
3,2-4,5%
CO2-tartalmú vízben a karbonátok akár 40-100-szor jobban oldódnak, mint a tiszta vízben
Növényzet – gyökérsavak; közvetlenül marják a mészkövet
A különböző éghajlati övekben az egyes hatótényezők szerepe más és más:
- légköri eredetű CO2-nak nagyobb a jelentősége a magashegységi, hideg
területeken, mint a melegebb vidékeken
- a talajfolyamatoknak a melegebb klíma kedvez, ezért a biogén eredetű CO2 és a
szerves savak szerepe a mérsékelt, de főleg a trópusi éghajlatú területeken a
nagyobb
- a sivatagokban, ahol a vízhiány miatt csak gyér növényzet fejlődik, megnő a
kőzetek mállásából származó CO2 és a szervetlen savak jelentősége.
A karbonátos kőzetek oldódása összességében a trópusokon a legintenzívebb, a
sivatagi területeken a leglassabb.
MÉSZKIVÁLÁS
-ha az oldat hőmérséklete növekszik, a melegebb víz ugyanis kevesebb CO2-ot képes
feloldani, mint a hűvösebb
-ha csökken az oldatra ható hidrosztatikai nyomás (mészkő képződésénél van nagy
szerepe – a tengerekben egy bizonyos mélységszint alatt a nagy nyomás miatt a
mészvázak feloldódnak)
-ha az oldattal érintkező levegőben a CO2 parciális nyomása csökken
(cseppkőképződés, vízesések, karsztforrások – mésztufa lerakódások)
-ha a vízinövények fotoszintézisük során a
CO2-ot az oldatból elvonják (különösen az algák
és a mohák szerepe jelentős ebben a folyamatban)
(fotó)
-ha a víz bepárolódik, sótartalma megnő
(sekély trópusi tengerpartok erősen besűrűsödő
vizében)
Krka vízesés
A karsztosodás, karsztjelenségek
Karsztjelenségek - a vízben oldódó kőzetekben a mállás és lepusztulás során sajátos
képződmények, formák alakulnak ki (szlovéniai Karszt-hegység)
A karszt egy olyan terület, melyet jellegzetes felszínformával és felszínalatti lefolyási rendszerrel
jellemezhetünk
Karsztjelenségek csoportosítása:

I. Felszíni karsztformák

II. Felszín alatti karsztformák
Karsztosodás – az a folyamat, amelynek során a karsztjelenségek létrejönnek
I. Felszíni karsztformák:
•felületi karsztképződmények, karrok
•töbör, töbörsor
•rogyás, beszakadás, szurdokvölgy
•uvala, lápa, polje
•víznyelő (ponor)
•karsztforrás, búvópatak
•trópusi karsztformák
T.
Töbör
P.
Patak
U.
Uvala
V.
Víznyelő
R.
Rogyás
Kf.
Karsztforrás
Sz.
Szurdokvölgy
Bp
Búvópatak
Felületi karsztképződmények, karrok – a karsztosodó kőzet felületén a
talajtakaró alatt, ill. a csupasz sziklákon kialakult formák
falikarr
1. kis, kerekded mélyedések, üregek (mérsékelt öv)
2. gyökérkarrok (trópusok, mérsékelt öv)
3. karéjos formák
magashegységek
4. árkos karrok
5. barázdás karrok
6. repedéshálózatos karrok (trópusok)
rácskarr
Töbör - lapos, többnyire csésze vagy tál alakú bemélyedés
-talaj alatt fejlődő, oldásos képződmény
-mélysége pár métertől néhányszor tíz méterig terjed
-átmérője több száz méter is lehet
Elsősorban a mérsékelt és szubtrópusi éghajlaton, az alacsonyabb hegységekben
alakulnak ki.
Rogyás, beszakadás, szurdokvölgy
Rogyás - kialakult üregek mennyezete felszakadozik, egyenetlen lesz a felszín
Beszakadás – az omlás egészen a felszínig felharapódzik
Szurdokvölgy - hosszabb járatok beomlása
Szurdokvölgy
Guatemala, 2010.
Beszakadás
Uvala, lápa, polje
Uvala, lápa (töbörsor) - többszörösen egymásba ágyazott töbrök
Polje - nagyméretű, gyakran több négyzetkilométer
kiterjedésű beszakadás, amelynek nincsen felszíni lefolyása
Töbörsor, Kab-hegy
Popovo polje, Bosnia & Hercegovina
Víznyelő (ponor)
-csésze vagy tölcsér alakú, többnyire elnyújtott mélyedés, átmérője néhányszor tíz
métertől pár száz méterig terjed
-általában a karsztos és a nem karsztosodó kőzetek határának közelében alakulnak ki
Aggteleki tó
Zombor-lyuk víznyelő, Aggtelek
Karsztforrás
-olyan váltópont, ahol a felszín alatti vízfolyás a karsztterület peremén a felszínre
lép
Jósva-forrás, Jósvafő
Nagy-Tohonya-forrás, Jósvafő
Komlós-forrás, Jósvafő
Trópusi karsztformák
- a mérsékelt égövinél sokkal gyorsabb karsztosodás jellemző, sajátos karsztformák
jönnek létre
K: kúpkarszt (mogote)
Úrkúti-őskarszt
Guling, Kína
T:toronykarszt
II. Felszín alatti karsztformák
-karsztbarlang: repedéshálózat mentén oldódással táguló üreg
Emeletes barlangrendszer: -kőzettani, ill. -éghajlati okok
Béke-barlang
Komlós-forrás, Jósvafő
Emeletes barlangrendszer
-színlő: falakon végigfutó hosszanti párkány
-álmennyezet, álfenék
-hullámfodrok, üstök
-barlangi üledék, cseppkövek
Zsomboly: több aknából álló, oldódással
kialakult barlangok
Feltöltődő jellegű, időszakosan aktív eróziós
barlangfolyosó keresztmetszete
Baglyok-szakadéka, Alsó-hegy
Barlangok csoportosítása

Szingenetikus barlangok – a befoglaló kőzet képződésével egyidejűleg
kialakult üreg

lávabarlangok
mésztufabarlangok
korallbarlangok
gejzírbarlangok
telérben képződött barlangok




Posztgenetikus barlangok – a már kialakult kőzetben utólag létrejött üreg
 szerkezeti vagy kőzethasadék-barlangok
 áltektonikus vagy suvadásos, rogyásos barlangok
 szélmarásos, deflációs barlangok
 gipszduzzadásos barlangok
 korróziós, oldott barlangok (hévizes)
 eróziós barlangok
Szingenetikus barlangok
1. Lávabarlangok:
-lávahólyag barlang: gömb formájú üreg, a sűrűn
folyós lávában képződött nagyméretű
gázbuborék
-lávakéreg barlang: olykor több kilométer hosszú
csatorna, aktív vulkáni területeken jellemző
2. Mésztufabarlangok
-a mésztufagát beboltozódik, a domb
testében kisebb-nagyobb üregek maradnak
vissza (Lillafüred, Anna-barlang)
Mésztufabarlangok kialakulása
Lávakéreg barlang, USA
3. Korallbarlang
-a zátony épülése során a korallok olykor tekintélyes méretű üregeket zárnak közre
-a zátonyt pusztító élőlények munkája következtében gyorsan feltöltődnek
4. Gejzírbarlang (Zempléni-hegység, Tihanyi-félsziget)
Posztgenetikus barlangok-a kőzet keletkezésétől független külső és belső erők
munkájának következtében alakultak ki
A legfontosabb posztgenetikus üregképző hatások:
1. tektonikus mozgások
2. gravitációs tömegmozgások
3. a szél által szállított hordalék csiszoló hatása
4. a víz oldó hatása (korrózió)
5. a víz által szállított hordalék koptató hatása (erózió)
1. Tektonikus mozgások - szerkezeti vagy kőzethasadék-barlangok
-merev, szilárd kőzetben (pl. gránit, andezit, mészkő) képződhetnek, de tartósan csak a mészkőben
maradnak fenn
-párhuzamos, sík falfelületek jellemzik
-Csörgő-lyuk (230 m)(Mátra)
2. Gravitáviós tömegmozgás - áltektonikus vagy suvadásos, rogyásos barlangok
-a leváló vagy lecsúszó nagyméretű kőzettömbök jelentős kiterjedésű üregeket zárnak közre
-a karsztos üregek beomlása révén a felettük lévő nem karsztos kőzetben is rogyások, beszakadásos
üregek jöhetnek létre pl.Pulai bazaltbarlang (Kab-hegy)
3. szélmarásos, deflációs barlangok
-sivatagi éghajlat (gyér növényzet, a szél sok hordalékot szállít)
-kis méretűek, főleg jól rétegzett homokkövekben alakulnak ki
Pulai bazaltbarlang
Gipszduzzasztásos barlangok
1.Meleg és száraz tengerpartok lagúnái: a besűrűsödő tengervízből gipsz válik ki (víztartalmú)
2.Betemetődés során gipszből anhidrit keletkezik
3.A felszínközelben vizet vesz fel, eközben a térfogata megnő
CaSO4 + 2H2O = CaSO4 x 2H2O
4. A duzzadás során a gipsz a fölötte lévő kőzetrétegeket is felpúpozza, miközben a víz a gipszet
kimossa, boltozatos üregek jönnek létre
Chihuahuan Desert, Mexico
4. Korróziós, oldott barlangok (víz oldó hatása)
-korróziós üregek a vízben oldódó, azaz a karsztosodó kőzetekben jöhetnek létre
-leggyakrabban mészkőben, ritkábban dolomitban, márgában, kősóban vagy gipszben képződnek
A víz oldóképessége különösen a mélyből feltörő magas hőmérsékletű hévizek (a)esetén nagy:
- magas szénsavtartalmuknak köszönhetően közvetlenül oldják a kőzetet
- a hévizek gyakran tartalmaznak különböző erősségű savakat (pl. kénsav), amelyek kémiailag bontják
a mészkövet: H2SO4 + CaCO3 = CaSO4 + H2O + CO2
- a hévizek közvetett módon, kőzetporlasztással is bontják a kőzetet (dolomit, anhidrit, aragonit)
felszínről beszivárgó hideg csapadékvíz (b)oldó hatása:
-elsősorban magashegységi területeken
Keveredési korrózió (c) (Budai-hegység):
CaCO3 + H2O + CO2
Ca(HCO3)2
-Kötött szén-dioxid (HCO3)
-Járulékos szén-dioxid (szabadon az oldatban)
Minél nagyobb a keveredő telített oldatok kezdeti CO2-tartalma és hőmérséklete közötti különbség,
annál nagyobb mértékű lesz a létrejövő keverék oldóképessége.
5. Eróziós barlangok (hordalék koptató hatása)
-leggyakoribb, legnagyobb barlangok
-főleg mészkőben kialakult, gyakran több emeletes járatrendszerek
-kialakulásában a barlangon egykor vagy napjainkban végigfolyó patak által szállított hordalék koptató
munkája játszotta a fő szerepet (pl.Baradla-barlang, Béke-bg. stb.)
-víznyelőktől a karsztforrásig vezető, egyenletesen csökkenő esésű járat
The evolution of the Baradla Cave (Berényi et al., 2006) showing how
the cave filled up with sediment and how the sediment was transported
from the cave by the floods of the creeks
Barlangi kitöltések
Légnemű kitöltések





levegő
szén-dioxid (0,3%) (Lengyel-barlang, Alba-Regia barlang)
kénhidrogén
metán
rothadásból származó
Cseppfolyós kitöltések




patakvíz
tó
kondenzációs
csepegő-szivárgó
Szilárd kitöltések (autochton-bg.-ban képződött, allochton-felszínről bekerült kitöltések)







omlások
oldási maradék (agyag)
guanó
kiválások (pl. cseppkő)
hordalék
jég
állati, emberi és növénymaradványok
Cseppfolyós kitöltés – Víz
Karsztvíz – a karsztos kőzetek hasadékait, üregeit kitöltő víz
karsztterületek csoportosítása:
 a karsztosodó kőzet a felszínen található (Nyilt karszt)
- a karsztvíz szabad tükrű, közvetlenül a karsztra hulló csapadékból is táplálkozik
 vízzáró képződmények fedik (Fedett karszt)
-a karsztvíz lehet szabad vízszintű, vagy
-leszorított vízszintű karszt
Aggtelek
Szilárd kitöltések 1. Autochton kitöltések
-mészkiválások (csepegő-szivárgó vizekből, folyó- vagy állóvízből) :
Kalcit 25oC alatti hőmérsékleten
Aragonit 25oC felett
-egyéb ásványkiválások
-omladék
-valódi barlangi agyag
-guanó
-jég
-Csepegő-szivárgó vizek mészkválásai:
Cseppkő
Ca(HCO3)2
CaCO3+CO2+H2O
-Folyóvizek: mésztufagát
Szilárd kitöltések 2. Allochton kitöltések
víz, huzat vagy az élőlények (köztük a barlangászok) által beszállított anyagok
-kavics, homok és áradmányos iszap
-növényi, állati maradványok
-csontmaradványok (róka, béka, rágcsálók)
-ember által használt eszközök, szerszámok
-szemét