Előfizetés a lapra

A felszínmozgások kémiai folyamatai

A hét kutatója, földtudomány, geofizika, interjú, kémia

2017/10/03

Budapesten, a Városliget szomszédságában áll egy patinás szépségű épület, a Magyar Földtani és Geofizikai Intézet (MGFI) székháza. Itt beszélgettünk Udvardi Beatrixszal, a Geokémiai és Laboratóriumi Főosztály tudományos munkatársával a Duna menti löszfalak mozgásairól. A fiatal kutató új szemléletet hozott a tudományterületbe: a felszínmozgásokban lezajló folyamatok kémiai oldalát vizsgálja. Modelljének eredményei talán segítenek majd egy, a mostaninál jobb kármentési gyakorlat kialakításában.

– Mióta dolgozik itt? Milyen vizsgálatokat végez jelenleg?

– 2015-ben kerültem ide, de a kutatásaim kapcsán már korábban is szoros kapcsolatban álltam az intézettel. Sokféle projektbe bekapcsolódtam, a fő témámat a felszínmozgások jelentik mostanában.

– Milyen felszínmozgásokat tanulmányoz?

– A felszínmozgásokat már nagyon régóta dokumentálják, illetve az Országos Felszínmozgás Kataszter keretében gyűjtik össze. Magyarországon a Duna menti területekkel kiemelten foglalkoznak, de legalább ilyen fontos a Balaton környezete. Kutatócsoportunk elsősorban a löszterületek felszínmozgásait vizsgálja. Itt több különböző folyamatot figyelhetünk meg: a suvadást, a lösz roskadását vagy éppen a szeletes földcsuszamlásokat.

– Ön konkrétan Dunaújvárosnál, illetve Kulcsnál vizsgál felszínmozgásokat. Nemrégiben, április végén az Európai Földtudományi Unió (EGU) tudományos szervezete által évente megrendezett bécsi konferencián is beszámolt eredményeiről. Erre a hatalmas konferenciára 14 000, a Föld, a légkör és a bolygók kutatásával foglalkozó szakember gyűlt össze majd mindegyik kontinensről. Miről szólt az Ön előadása?

– Kulcs és Dunaújváros térségében számos felszínmozgás van. Főleg az utóbbi időben jelentkeztek újra ezek a folyamatok, több okból adódóan. Ezek közül kiemelendő a terület geológiai sajátossága, vízföldtani viszonyai és nem elhanyagolható a klímaváltozás hatása sem. Ez a településekre nézve kockázatot jelent, hiszen a szóban forgó lösz magaspartok, ahol ezek a felszínmozgások előfordulnak, egyes településeknél belterületnek számítanak. Így tehát a mozgások érintik az épített környezetet is. Ezenkívül korlátozhatják például a területek mezőgazdasági célú hasznosításának lehetőségét is. Éppen ezért fontos az ilyen és hasonló jövőbeli események megelőzése, illetve a felszínmozgások stabilizálása különböző kármentesítési technológiákkal. Ugyanakkor az elmúlt évek tapasztalatai azt mutatják, hogy nem feltétlenül hatékonyak ezek a technológiák, és van még hova fejlődni ezen a téren. Az egyik ígéretes irány a kőzetek kémiai tulajdonságaival, illetve a különböző víz-kőzet kölcsönhatásokkal kapcsolatos, amelyek vizsgálatában elért első eredményeinket mutattuk be az EGU szakmai közönségének.

– Milyen kőzetek fordulnak elő az Ön által vizsgált területeken?

– Tipikusan negyedidőszaki – néhány millió éves és fiatalabb – üledékekről van szó. Elsősorban lösz – egy laza, törmelékes üledékes kőzet – adja a felszínmozgások fő tömegét. A felszín alatt a mozgások általában a lösz és az azt tagoló agyagosabb képződmények, paleotalajok vagy más néven fosszilis talajok határán játszódnak le. Ezenkívül nagyobb kiterjedésű csuszamlásoknál a lösznél mélyebben lévő idősebb, jelentős térfogatváltozásra képes agyagos kőzetek képezhetik a mozgások pályáját. Ez azonban nemcsak hazai sajátosság, számos más löszfedte tájon – például Kínában – is találkozni hasonló jelenséggel.

Felszínmozgások következtében feltárult löszfal és az előterében lesüllyedt terület (Dunaújváros-Táborállás)

– Milyen problémák fordulnak elő a gyakorlatban? Időnként a hírekben is látjuk, hogy akár házakat is károsíthatnak a csuszamlások, máskor termőföldeken okoznak gondot. Milyen konkrét eseteket tapasztalni Dunaújvárosban és Kulcson?

– Mindkét területen elsősorban a lakókörnyezetet és az infrastruktúrát érintették a mozgások, de szerencsére ezeket a károkat azóta már zömében helyreállították. A mozgások veszélyesek lehetnek az altalajba telepített különböző csőhálózatokra vagy éppen az úthálózatra, a lakóingatlanokra. Bizonyos esetekben a régebben fúrt kutakat is használatra alkalmatlanná tehet a felszínmozgás.

– Az Ön kutatásai az utólagos kármentesítés javítására irányulnak?

– Elsősorban alapkutatással foglalkozom. Az a célom, hogy megvizsgáljuk kémiai oldalról is a felszínmozgásban részt vevő üledékes kőzeteket, illetve a vízzel való kölcsönhatásukat. Így talán olyan új tudományos eredményekre juthatunk majd, amelyek segíthetnek a különböző kármentesítési módszerek fejlesztésében, illetve a kockázatos események előrejelzésében.

– Ezen folyamatok igen komplexek: van fizikai és kémiai vetületük is, és a kettő kölcsön is hat egymással. Eddig inkább a fizikai aspektusra helyezték a hangsúlyt, Ön pedig behozza a kémiai oldalt is.

– Így van. Ezeken a löszterületeken már nagyon régóta kutatják a felszínmozgásokat, tehát nagyon sok előismeretünk van. Maguk a mozgások is már a települések előtti történelmi időkre is visszanyúlnak, amelyekről a terület morfológiai viszonyai vagy az üledékszerkezet is árulkodik. Korábban főként a mozgási események térképi adatgyűjtésére helyeződött a hangsúly, illetve mérnökgeológiai szempontú megközelítéseket használtak a kutatók, tehát elsősorban fizikai vizsgálatok történtek a területeken. Bennünket viszont az érdekel, hogy a lösz fizikai tulajdonságainak leromlásán, például a porozitásának csökkenésén – azaz a szilárd szemcsék közötti pórusterek megváltozásán – túl milyen kémiai elváltozások, ásványtani módosulások következnek be az üledékben. Például milyen ásványok válhatnak ki, illetve oldódhatnak be, mikor a víz és a kőzet érintkezik egymással.

– Mi zajlik le ilyenkor itt a kőzetben?

– Az esős időszakokban, amikor a csapadék átszivárog a löszön és érintkezik a kőzetek ásványaival, a víz kioldhat különböző elemeket. Egy idő után, ahogy az áramlási pályán végighalad a víz, a magasparttól a Duna irányába, a benne lévő oldott anyagok mennyisége megnő. Ha telítődik a vízben ezeknek az anyagoknak a mennyisége, egy idő után kiválhatnak és megváltozhat a víz kémiai összetétele. Ezért figyelhető meg például mind Kulcs, mind Táborállás területén, hogy az áramlási pálya végén, a magaspartok aljában ásványkiválások vannak a kármentesítés során a talajba épített vízgyűjtők kifolyási pontjainál. Innen látjuk azt, hogy egy jelenleg is zajló folyamatról lehet szó. Fontos azonban megemlíteni, hogy általában a víz-kőzet kölcsönhatás lenyomatai igen hosszú időtartam múlva válnak csak láthatóvá, hiszen ezek kis léptékben játszódnak le. Ebben segítenek a modellek, amelyekkel a természetben zajló folyamatokat több száz vagy akár több ezer évre vetítve is megfigyelhetjük.

– Készítettek tehát egy modellt. Milyen adatokat gyűjtenek ehhez a terepen?

– Még a kutatómunka elején járunk ugyan, de végeztünk egy víz-kőzet kölcsönhatás modellezést annak érdekében, hogy megfigyeljük az esős és száraz időszakok, valamint az áradások ismétlődő hatását a löszben. Ehhez megvizsgáltuk a területeken található vizek kémiai összetételét és a lösz ásványos összetételét, illetve annak változását. Ezeket az adatokat építettük be a modellbe. A modell alapja és eleve a kutatás egy fontos pontja, hogy elsőként kezdtünk el egy rendszeres időközönkénti vízkémiai megfigyelést a hazai felszínmozgásos területeken, így már évszakonként is követni tudjuk a vízösszetétel változását.

– Milyen eredmények jöttek ki a számítógépes modell futtatásai nyomán? Mi lett a vizsgálat konklúziója?

– Az volt a célunk, hogy megnézzük, milyen ásványtani változások történnek a lösz azon részein, amelyek közvetlenül az agyagosabb zónák felett helyezkednek el. Melyek azok az ásványok, amelyek várhatóan kicsapódhatnak, és melyek azok, amelyek ol­dódhatnak. Az eddigi vizsgálataink azt mutatják, hogy a víz és a kőzet közötti kölcsönhatási jelenségek intenzitása függ attól, hogy éppen áradás van, egy esős időszak vagy egy szárazabb periódus. Erőteljesebb például egyes agyagásványok kicsapódása az áradási periódusban, szemben a szárazabb időszakban megfigyelt adatokkal. Tehát az áradásoknak egyfajta kémiai jelentősége is van a felszínmozgásokra nézve, nem csak és kizárólag egy fizikai hatás – mint például a víz hatására jelentkező nyomásnövekedés a kőzet pórusaiban. Bár még a vizsgálatok elején járunk, de az már látszik, hogy a modellezések ugyan egy leegyszerűsített képet adnak a felszínmozgásos területeken zajló folyamatokról, azonban segíthetnek megérteni, hogy egy-egy gyengeségi zóna, tehát egy-egy csúszófelület hogyan alakul ki.

– Lehet ezen eredményeknek olyan gyakorlati alkalmazása, ami segíti majd a kármentesítést?

– Igen, épp ezt reméljük és az a célunk, hogy kézzelfogható gyakorlati eredményei is legyenek a munkánknak. Ha ugyanis jobban megértjük a felszínmozgásos területen a csúszófelületek kialakulásának folyamatát, az segíthet adott esetben abban is, hogy hatékonyabb legyen a kármentesítés. Természetesen a legfontosabb a prevenció, azaz a megelőzés: bízunk abban, hogy talán már a felszínmozgások bekövetkezése előtt is, időben felismerjük a potenciális veszélyekre utaló nyomokat.

 BAJOMI BÁLINT

2017/26