Feltárás Szurdokpüspökiben

Akovaföld, vagy diatomit a kőzetté válás (diagenezis) hatására csak gyengén módosult üledékből keletkezett üledékes kőzet. Anyagát az elhalt, egysejtû kovaalgák (Diatomaceae) vázainak, az ún. frustuláknak évtízezredek során át felhalmozódott milliárdjai építik fel. A tiszta kovaföld szinte nem is áll másból, így az üledékes kőzetek csoportján belül a biogén alcsoportba kell utalnunk. A kovaalgák váza kristályszerkezet nélküli, amorf, opálnak nevezett SiO2-ből áll. Minden diatoma egyed protoplazmája egymással dobozként érintkező és csukódó kettős frustulába van zárva. Ezeknek az „opál dobozoknak" az alakja lehet hasáb, henger, megnyúlt ovális, mely alul lapos, felül domború stb. A kőzet építőkövei tehát e mikroszkópi méretû, 10-100 mikrométeres (szélső értékben 2 mikrométer és 2 mm közötti) opál-(kova-) páncélok. A kovaföldben épp a diagenezis, vagyis a terheléses nyomás gyengesége miatt a kovapáncélok lazán illeszkednek, ami e kőzet nagy porozitását adja.

A tiszta kovaföld nagyon könnyû. Az erősen porózus kőzet térfogatsúlya jóval elmarad ugyanazon kőzet szilárd anyagának fajsúlyától, ha mindkettőből azonos térfogatot mérünk. (A kova fajsúlya 2,7 g/cm3, míg a térfogatsúlya alig nagyobb 0,45 g/cm3-nél.) Ezzel azért érdemes foglalkozni, mert a kovaföld széles körû alkalmazása a legtöbb esetben épp a belső felületét óriási mértékben megnövelő nagy porozitására épül. Legismertebb alkalmazása a nitroglicerin dinamittá szelídítése volt, ami Alfred Nobel (1833-1896) svéd kémikus és fegyvergyáros nevéhez fõződik. A dinamit esetében kb. negyedrész kovaföld 75% nitroglicerin „felitatását" teszi lehetővé. Van persze sok más, békésebb felhasználási módja is, pl. a folyadékok megszûrése. Vagy ki gondolna arra, hogy a fogpasztában töltő- és csiszolóanyagként diatomit is van. A harmincéves háború éhínséges idejében liszt szaporítására is használták („hegyi liszt"), egyszóval megették, habár nem tápláló, és nem emészthető szervetlen anyag.

A kovaalgák „táplálkozása", más növényekhez hasonlatosan, fotoszintézissel történik. Protoplazmájukban ott van a klorofill. Ez behatárolja az élő példányok elterjedését is. Mind a tengerekben, mind a kontinensek felszíni vizeiben csak a jól átvilágított felső rétegekben tudnak megélni. Ezért gyakoriak a planktonhoz tartózó taxonok a tengerekben és tavakban egyaránt. Egyes formák azonban a fenéklakók (bentosz) együttesének életmódját éli, de vannak jégtáblához kötődő, azon élő fajok is. Mások kis pocsolyákban is megélnek, túlélik annak időleges kiszáradását. Vannak tehát édesvízi, brakkvízi és tengeri formák. Mindegyik közegben mint apró, autotróf lények, az élelmi lánc legalján foglalnak helyet. Mint minden növénynek, főleg N-, P-tartalmú vegyületekre, és a vázépítéshez SiO2-re van szükségük. Ahol e tápanyagok (nutriensek) nagy mennyiségben előfordulnak, korlátlan mértékben szaporodhatnak. Planktoni tömegük a tenger színét kékről zöldre változtatja, tavakban a fürdést kellemetlenné teszi stb. A kovaföld hazánkban is megtalálható. Egyik legnagyobb előfordulása a Mátra délnyugati előterében, Szurdokpüspöki és Gyöngyöspata között, az országút mellett van, ahol régebben hatalmas külszíni kőbányában termelték. Sajnos e tevékenységgel felhagytak, és az egész létesítményt a „külső erők" kénye kedvére bízták. Ma már sokkal kevesebb látható abból a települési szelvényből, amelynek felvétele HajósMártadr. nevéhez fõződik, és amelyet VadászElemér professzor is átvett a könyvébe. E szelvény rétegsorrendje a következő:

Kovaalgák váza

1. Legalul az egész Mátrát felépítő, fekete piroxénandezit tufáját és agglomerátumát érték el, amely vulkáni kőzet a bádeni korszak legelején képződött. Már pontosan, millió években is meg tudjuk adni ennek az eseménynek a korát: 16 millió év. Ekkor játszódott le a börzsönyi és mátrai andezitvulkáni tevékenység. Egy vulkán kihunyása után még sokáig „nyugtalankodik" a föld azon a környéken. Feltûnnek a posztvulkáni jelenségek. Így közismert a szolfatára-, a mofettatevékenység, valamint a forró vízû források feltörése. Ez utóbbiak többnyire igen gazdagok kovasavban (szilícium-dioxidban). Ez az oldott anyag a feltörés után vagy alatt tetemes mennyiségben kiválik (gejzirit, hidrokvarcit stb.). Elérhet tavakat is, melyek vizét SiO2-ben túltelíti, és ezzel a kovaalgáknak nemcsak a megtelepedését, hanem szinte korlátlan elszaporodását is lehetővé teszi.

2. A fentiek alapján nem csoda, hogy a piroxénandezitre kovaföld települ, amelynek tavi eredetét a diatomák édesvízi jellege bizonyítja leginkább. A „diatomás tó" kialakulása idején, jórészt még az andezittufában talált csontok alapján, Kretzoi Miklós gazdag emlősfaunát mutatott ki, amelyben ormányosok, így az ősi dinotherium-félék és masztodonok, rinocéroszok ősei (Aceratherium - „szarv nélküli orrszarvú"), teknősök stb éltek. Ennek az alsó kovaföldösszletnek a vastagsága mintegy 30 méter. Alsó rétegeiben még sok az agyagszemcse, amitől színe zöldesszürke, szürke. Egyes szintjei vékony rétegben jócskán elmeszesedtek (mésztartalom 30-36%, de elérheti a 75-90%-ot is). A szennyezéshez e mélyebb szinttájban még a bitumen (bomlatlan, eredeti szerves anyag) is hozzájárulhat. A 10-15 méter vastag felső rész kőzete szinte kizárólag kovaalgákból áll, ezért hófehér, laza, könnyû, vékonylemezes, karbonátmentes. Az ún. lemezes rétegzést az jellemzi, hogy a rétegek 1 cm-nél vékonyabbak, és a lemezek réteglapjai egymással párhuzamosak. A lemezekből álló kőzeteket laminitnek nevezzük. Megjegyzendő, az alsó, szürkés színû kovaföld is laminit. A meszesebb szintekben olykor tömegesen fordulnak elő a Hydrobia stagnalis nevû édesvízi, tavi csiga házai, amely bizonyíték arra, hogy az üledék tóban ülepedett le. Ezzel (amit még kiegészíthetünk Hajós Mártának azzal az eredményével, amely szerint a kovaalgák kifejezetten édesvíziek voltak) bizonyosak lehetünk a tavi miliő létezésében. A kovaföld laminites kifejlődésére épp a tavi jelleg ad magyarázatot. A mai tavak tanulmányozásából tudjuk, hogy szubtrópusi és trópusi klíma alatt a tavakban tartós termoklinalakul ki.

A termoklin olyan felület a tó vizében, amely mentén a hőmérsékleti és sûrûségi viszonyok ugrásszerûen megváltoznak. A termoklin feletti epilimnion vize tartósan meleg, sosem közelíti meg a 4 °C-t, melyen legnagyobb a víz sûrûsége és súlya. A termoklin alatti víztest hideg, hőmérséklete 4 °C körül állapodott meg valamikor. Nincs esély a két víztömeg kicserélődésére, a termoklin legalább időleges eltûnésére. További feltétel még a fenti helyzet kialakulásához, hogy a tó vize kellőképp mély legyen. Nemcsak az átlagos, hanem az évi legmélyebb hullámbázis 30 méter körüli mélységét is meg kell haladnia, különben a hullámzás és áramlások összekevernék a vizet, eltüntetnék a termoklint.

Hallenyomat a szurdokpüspöki diatomitból

A szurdokpüspöki kovás tóról tehát máris megállapíthatjuk, hogy

a) trópusi vagy meleg szubtrópusi klíma alatt alakult ki,

b) mélysége bőven meghaladta a 30 métert.

A fenti jelenségekből magyarázatot kapunk a lemezes rétegzés keletkezésére. Mivel az alsó víztest, a hypolimnion sosem érintkezik (talán évtízezredek hosszú során át sem) a légkörrel és ily módon nem jut oxigénhez, elveszti eredeti O2-tartalmát, és utánpótlás híján anoxikussá, reduktívvá válik. Az oxigénhiány, valamint a keletkező kén-hidrogénes mérgezés miatt az ilyen tavak mélyéből eltûnik az élet. Csak néhány baktérium tud itt megélni, de még ezek sem képesek a magasból aláhulló, leülepedő szerves anyag lebontására. Innen a bitumen-, ill. szervesanyag-tartalom. A szél által a tóba hordott falevelek, alásüllyedve az anoxikus régióba, szinte bomlatlanul foszszilizálódnak. Ugyanígy járnak a haltetemek is. Hangsúlyozni kell, hogy a termoklin felett a bőséges oxigén és a mozgatott víz világában dús élővilág tenyészik. A bőség alapja a vulkáni környezet, amelyből az erózióval a tóba kerülő anyagok mintegy „megtrágyázzák" a vizet. Az algák korlátlan tömege tud így megélni, és különösen elterjedtekké válnak a szintén vulkáni környezetből származó sok kovasav miatt a diatomák. Az üledék anyagát lényegében ezeknek az opálvázai adják. A néptelen tófenéken viszont a finomrétegzést semmi sem rombolja le. Jóval a viharhullámok bázisa alatt nem volt mechanikai behatás, az oxigénhiány pedig távol tartotta azokat a fenéklakó lényeket, melyek normál körülmények mellett feltúrják és földigiliszta módjára átmozgatják a frissen lerakódott üledékeket, megszüntetve azoknak lemezeit, finomszerkezetét.

A szurdokpüspöki diatomás tóról tehát további fontos adatokat tudtunk meg:

c) több mint 30 méter mély volt,

d) e mélységeiben az O2-hiány miatt kénhidrogénes mérgezés alakult ki, nem volt élet. Csak a 30 m-nél sekélyebb víztestben élő planktoni és nektoni szervezetek (halak) éltek lebegve és úszva nagy tömegben a táplálékban igen dús vízben. Maradványaik a tó mélységeiben nem bomlottak le rendesen.

e) A vizsgált „őstó" határozottan eutrófnak minősíthető. Ez igen nagy bioproduktivitás megvalósulását tette lehetővé.

Érdemes azonban felfigyelni arra, hogy a kovaföld egyes tufás vagy meszes lemezeiben a Hydrobia stagnalis édesvízi csiga tömegesen előforduló házaira bukkanhatunk. Ilyen nagy tömeg áthalmozása kevéssé valószínû. Ez a bentosz csiga esetleg az átszellőzött felső régió növényein élt, és azokkal együtt süllyedt az anoxikus mélybe? Ez a lehetőség nem zárható ki. De mivel a meszes lemezekhez kötődik előfordulása, felvetődhet az is, hogy a posztvulkáni tevékenység hirtelen visszaesése, avagy tartós szárazság, esetleg tektonikus eredetû mozgások következményeként a tó rövid időszakra való elsekélyülése miatt, mélysége 30 méteresnél kisebbre csökkent, időlegesen eltûnt a termoklin is. Ez a tóvíz kémiáját is megváltoztathatta. A kova kiválását elősegítő kémiai feltételek helyett epizodikusan a meszes kiválásnak kedvező paraméterek váltak uralkodóvá. Az átszellőzött tófenéken a meszesebb üledéken oxigénigényes bentosz csigafauna jelent meg. A hydrobiákon kívül még a szintén tavi Melania is előfordul. Elképzelhető a tó időszaki lecsapolódása is a tengerbe

A szurdokpüspöki bánya 1958-ban, mûködése tetőpontján

A többi fosszília viszont jól beleillik a trópusi, anoxikus hypolimnionnal rendelkező tó képébe. Így már rövid gyûjtéssel is számos hallenyomatot találunk. Ezek részben a pontyfélékhez tartozó, édesvízi koncérok (Leuciscus zagyvaensis), és az inkább csökkent sósvízi-tengeri hering- és szardíniafélék (Clupea longimana) csoportjaiba tartoznak. A Clupea-félék azonban felhatolhatnak a folyókon át az édesvízbe is, mint pl. a Clupea alosa,amely manapság a Fekete- tenger brakkvizeiből a Dunába is messze felvándorol. Az édesvízi tó képe tehát csak annyiban bővülhet, hogy

f) a vizsgált tó vidékétől nem túl messze tenger is elterült, ahová a tó vize időnkint lefolyt, alkalmat nyújtva egyes jól úszó, marin-brakk halaknak a tóba való felvándorlásra.

A halak az epilimnion oxigéndús vizében úszkáltak, de elhalásuk utáni kitõnő megtartásukat a hypolimnion anoxikus környezetének köszönhetik. (A halak feldolgozásával Bem Boleszláv foglalkozott.) Ugyanezek a feltételek okozták a szomszédos erdőkből a tó felszínére szél, vagy patakok által beszállított, letépett falevelek kitõnő megtartását is.

3. Az alsó, tavi-édesvízi kovaföldösszletre 25 méter vastag, vízbe hullott, de nem rétegzett riolittufa települ. A tufa horzsaköves, biotitos. Helyenkinti meszes volta mellett a benne gyéren található csigaháztöredékek, egész csigák kőbelei indikálják a vízben való ülepedés tényét.

4. Felfelé a riolittufa fokozatosan diatomitos tufába, majd riolittufás diatomitba megy át.

5. 60 méter vastag tengeri kovaföldrétegek települnek az átmenetre. Úgy tûnik, a korábban sem túl távoli tenger megindult a szárazföld felé és elöntötte a diatomaceás tó medencéjét. A tenger azonban örökölt néhány környezeti feltételt a korábbi tó meghatározó tényezői közül. Így a SiO2gazdagsága nem szûnt meg, a kovasavat szállító források továbbra is feltörtek, de oldott anyagukat most már a tengernek adták át. Mivel ez nem volt zárt rendszer, feltehetően egy részük elveszett, távolabbra sodródott, de a nagyobb rész helyben lehetővé tette a kovaalgák további tenyészését. Csakhogy ezek az algák most már tengervízi taxonok voltak, jelzik a késői korok kutatója számára a tengeri sótartalom mértékét.

A tengeri kovaföldben megjelentek meszes héjú, tengeri, planktoni egysejtûek maradványai, a tengerfenéken pedig az oxigéndús időszakokban a szintén sós vizet igénylő tengeri kagylók és csigák. Ezek vázai Kókay József szerint az ékszerkagylók (Abra alba pellucida), a szívkagylók (Cardium sp.), az osztrigák (Ostrea neglecta), a Vénusz-kagylók (Pitar =Meretrix sp.), tornyos csigák (Turritella turris, T. badenensis) fésûskagyló (Pecten sp.), Pereirea csigája (Pereireia gervaisi). Az utóbbi valódi ritkaság. A nagy termetû, és óriás tüskékkel díszített csiga a herendi vasúti bevágásban, és Horvátországban egyetlen lelőhelyen fordul elő a bádeni korszak rétegeiben. A faunaképet cápafogak egészítik ki. A fenti fauna normál sós vizet és sekélytengeri selfkörnyezetet jelöl. A homok hiánya miatt a 10 méternél nagyobb tengermélység valószínûsíthető. A tornyos csigák és az osztriga azonban jelzik, hogy e mélység nem terjedt túl a 30-40 méteren.

6. Néhány méter vastagságban, fedőhelyzetben, a szurdokpüspöki bányán már valamivel túl, badeni korú lajtamészkövet észlelünk a tengeri diatomit fedőjében. A lajtamészkő sekélytengeri eredetû, a benne lévő, meszes vörös algák (Corallinaceae) mutatják, hogy 40 méternél sekélyebb, átvilágított tengerfenéken rakódott le. Tengeri sünök, szivacsok, puhatestûek, kagylós rákok maradványai jelzik még a lajtamészkő sekélytengeri eredetét, továbbá a kovaföld képződésének lezárulását. Sajnos e lajtamészkövet a kőbánya mai, rossz állapotában már nehéz megtalálni, alig van feltárva, de a hivatkozott földtani szelvény egyértelmûen jelzi meglétét.

Noszky Jenő1927-ben, Debrecenben megjelent kiváló Mátra-monográfiájában a szurdokpüspöki kovaföld korát a felső miocén szarmata korszakba helyezi. Mai abszolút időskálánk szerint ez csak kb. 2 millió évvel fiatalabb kort jelentene az általunk már jelzett 16 millió évesnél, de eseménydús miocénünkben ez igen nagy eltérésnek számítana. Amellett nem felel meg a tényeknek. Noszky idejében még nem volt feldolgozva a diatomaflóra, nem létezett a Szurdokpüspöki és Gyöngyöspata közötti nagy mesterséges feltárás, így nem róható fel neki e tévedés. Nehezebben fogadható el azonban, hogy a későbbiekben - egészen a közelmúltig - voltak kollégák, akik kitartottak a kovaföld szarmata kora mellett. A 16 millió éves bádeni kort azonban a diatomák korán kívül alátámasztja a felső kovaföld tengeri jellege és tengeri faunája, a bádeni molluszkafauna és kovaalga-flóra kimutatása. Bizonyíték a fedőben települő lajtamészkő is, amely sosincs a szarmatában. Megtévesztően hathatott a közbetelepült vastag riolittufa. Korábban ugyanis ezt tekintettük a kárpáti és bádeni („helvéti"/„tortonai") emeletek közötti „határkőnek". Amint azonban épp a szurdokpüspöki szelvény is bizonyítja, e riolittufa, mely lehet, hogy nem is azonos az ún. középső riolittufával, már a legalsó bádeni korszakban keletkezett. Ez a nézet még akkor is fenntartható, ha tényleg a „középső riolittufával" (Gyulakeszi formáció) állnánk szemben. Noszky és követői azonban a jelenség magyarázatát úgy oldották meg, hogy a szintet a szarmata emeletből jól ismert „felső riolittufával" azonosították. Így került azután az egész rétegsor ebbe a korszakba, holott a Szarmata-tenger vize csökkent sótartalmú (brakk) volt, s jellemző endemikus fauna élt ebben az izolált „tengerben". Anormál sósvízi és kozmopolita fajok, amelyek mind a diatomaflórát, mind a kagyló- és csigafaunát jellemzik, lehetetlenné teszik a szarmata kornak még akár a feltételezését is, nem beszélve a fedőben kibukkanó lajtamészkőről, ami a bádeni kor tipikus képződményei közé tartozik.

E kis geológiai tanulmányt szeretném úgy tekinteni, mint egyik magyarhoni geológiai kirándulás összefoglalóját, kalauzát, mely egész sorozattá fog fejlődni, s melynek egyes epizódjai hasznosak és olvashatók lesznek a kirándulás megtörténte nélkül is. Annál is inkább, mert mint Szurdokpüspöki esetében is, lesznek olyan geológiai érdekességek, amiknek a feltártsága pillanatnyilag nem valami jó, vagy megszünt. Meghívom tehát a tisztelt olvasót e kirándulásokra.

A jelen írás ábráinak beszerzéséhez segítséget nyújtott dr. Hír János barátom, paleontológus, a Pásztói Múzeum igazgatója. Emúzeumban jelenleg szép kis geológiai kiállítás van a környék nevezetességeiből. Megtekintését mindenkinek ajánlom.