Fehér B. (szerk.) (2014): Az ásványok vonzásában. Tanulmányok a 60 éves Szakáll Sándor tiszteletére. Herman Ottó Múzeum és Magyar Minerofil Társaság, Miskolc, pp. 15–26.
A Balatonfelvidéki Homokkőben található geodák ásványtani és genetikai vizsgálata Mineralogical and genetic investigations of geodes found in the Balatonfelvidék Sandstone, Balaton Highland, Hungary B. Kiss Gabriella* & MOlnár Ferenc Eötvös loránd Tudományegyetem, ásványtani Tanszék 1117 Budapest, Pázmány P. sétány 1/c. *E-mail:
[email protected]
Abstract Geodes of 4–5 cm in diameter can be found in the Balatonfelvidék sandstone Formation, between Balatonfüred and Csopak, in Central Transdanubia, Hungary (Fig. 1.). The host sandstone is of Permian age and represents a post-Variscan alluvial, terrestrial environment (Budai et al., 1999). As a result of this detailed study, opal was found on the rims of the geodes, which was followed by the precipitation of solid anhydrite inclusion bearing quartz of Cumberland habit. At the end of/following the quartz precipitation, sr-bearing baryte of a transitional habit between antimonite A and B (Maklári, 1940) was formed, which was followed by a later calcite precipitation (Figs. 2, 3). This mineral paragenesis has formed obviously during epigenetic processes. The results of the fluid inclusion study indicate an immiscible (heterogeneous) parent fluid (Fig. 4.), containing liquid, solid and gas phases, too. The CO2 and other hydrocarbon gas phases could form during the decay of the organic material of the buried sandstone, while the two liquids could originate from the overlying shallow sea environment, as well as from the deeper formation fluids. The mineral precipitation could take place in the mixing zone of the above mentioned components, in a highly variable environment (salinity between 2.07–0.35 naCl equiv. wt%, decreasing temperature from 145°C, and naCl, MgCl2 and other salt bearing composition) (Figs. 5, 6).
Összefoglalás A perm időszaki, folyóvízi, szárazföldi eredetű Balatonfelvidéki Homokkő Formáció egy Balatonfüred és Csopak közötti feltárásában érdekes ásványtársulást tartalmazó, akár 4–5 cm-es átmérőt is elérő geodák találhatóak. Az elvégzett vizsgálatok alapján megállapítható volt, hogy a geodák falát opál kérgezi be, melyre cumberlandi habitusú, anhidrit-zárványokat tartalmazó kvarc nőtt fel. Ezt követően antimonit A és B típus közötti átmeneti habitust képviselő sr-tartalmú barit és késői, bekérgező kalcit vált ki. Az ásványok epigén folyamatok során, egy gáz és szilárd fázist is tartalmazó, nem elegyedő fluidból (heterogén rendszer) kristályosodhattak, melynek összetétele (naCl, MgCl2 és egyéb komponensek), sókoncentrációja (2,07–0,35 naCl ekv. s%) és hőmérséklete (145°C-ról csökkenő) is folyamatos változásban volt. A CO2 és szerves gázok a betemetődött homokkő szervesanyag-tartalmának bomlásából, míg a kétféle fluidum a fedő lagunáris üledékek leszivárgó tengervizéből és a mélyebben fekvő kőzetek rétegvizéből származhatott. Az ásványok kiválásának ezen összetevők keveredési zónája adhatott színteret.
1. Bevezetés Balatonfüred és Csopak között, az út- illetve vasútépítés során készült, a 71-es út mellett található mesterséges feltárásban a perm időszaki Balatonfelvidéki Homokkő Formáció bukkan ki, melyben érdekes ásványparagenezist tartalmazó geodák találhatóak (1. ábra). A hazai viszonylatban egyedülálló előfordulásban az akár 4–5 cm-es átmérőt is elérő geodák többségében kvarcot, kalcitot és olykor halványkék baritot tartalmaznak. E geodák
16
B. Kiss G. & Molnár F.
részletes ásványtani leírására, valamint képződési folyamataik meghatározására a korábbiakban még nem történt kísérlet, így jelen munka ezt az űrt kívánja betölteni. 2. Földtani háttér és kutatástörténet A vizsgált geodák a Balatonfelvidéki Homokkő Formációban találhatóak (1. ábra), mely főként vörös homokkőből és vele együtt megjelenő aleurolitból áll, továbbá két tagozata különíthető el: a Paloznaki Fanglomerátum Tagozat és a Badacsonyörsi Konglomerátum Tagozat. Az előbbi egy kis elterjedésű, vörös színű, durvaszemcsés, rosszul cementált, lejtőtörmelék eredetű breccsa, míg az utóbbi egy általánosan elterjedt durvatörmelékes kőzet (Budai et al., 1999). A Balatonfelvidéki Homokkő a Dunántúli-középhegység legnagyobb elterjedésű és vastagságú permi képződménye. Előfordulásait 130 km hosszúságú zónában ismerjük, de a felszínen főként csak Badacsonyörs és Zánka, illetve Aszófő és Balatonfűzfő között fordul elő. A formáció a hercyniai orogén fázist követő igen nagymértékű lepusztulást reprezentálja a Dunántúli-középhegységben, jellegét tekintve alluviális hordalékkúp és ártéri síkság környezetre utal. A formáció diszkordanciával ópaleozoós fillitre települ, míg fedőjében nyugaton diszkonform, kelet felé pedig egyre inkább konform módon alsó triász képződmények (Werfeni Formációcsoport) találhatók. laterálisan a Tabajdi Evaporit Formációval fogazódik össze (Majoros, 1983; Budai et al., 1999). A homokkő és az aleurolit elsősorban kvarcot, kőzettörmeléket, földpátot, muszkovitot és helyenként biotitot tartalmaz, de kis mennyiségben magnetit, turmalin és diopszid is található bennük. Kötőanyaguk változatos; leggyakrabban szericit és illit jelenik meg, melyekhez hematit társul. Ezeken felül ritkábban dolomit, anhidrit, gipsz, valamint a medenceperemi kifejlődésekben mikrokristályos kvarc is előfordul kötőanyagként. A dolomit nemcsak kötőanyagként, de igen gyakran konkréciók 1. ábra. A vizsgált lelőhely és környezete formájában is megjelenik, ilyenkor epigén a földtani térképen (Budai et al., 1999). gipsz és anhidrit is társulhat hozzá. Ezen Fig. 1. The studied locality and its surrokonkréciók az ártéri üledékek talajképzőundings on the geological map. Legend: dési jelenségeiként értelmezhetők és 1– 1: Balatonfelvidék Sandstone Formation; 100 mm-es méretet is elérhetnek. A 2: Werfen Formation Group; 3: Cenozoic homokkő ősmaradványokban szegény, ám formations; 4: Lake Balaton; 5: Road; 6: féregnyomok, pollenek és kovásodott, Railway; 7: The studied locality (after illetve szénült növénymaradványok felfeBudai et al., 1999).
A Balatonfelvidéki Homokkőben található geodák vizsgálata
17
dezhetőek benne (Majoros, 1983; Budai et al., 1999). A Balatonfelvidéki Homokkővel laterálisan összefogazódó Tabajdi Evaporit Formáció dolomit, gipsz, anhidrit, márga és aleurolit váltakozásával jellemezhető, túlsós lagúna fáciesű képződmény, mely kelet felé a sekélytengeri lagúna fáciesű Dinnyési Dolomittal fogazódik össze. Felszíni feltárásai nem ismertek, csak fúrásokban azonosították. Az aleurolit-rétegek szöveti, szerkezeti, ásványtani sajátosságai igen hasonlóak a Balatonfelvidéki Homokkőéhez (Majoros, 1998). A Balatonfelvidéki Homokkő fedőjében megtalálható Werfeni Formációcsoportba tartozik a Csopaki Márga, a Köveskúti Dolomit, az Arácsi Márga és a Hidegkúti Formáció. E formációcsoport képződményei elsősorban sekélytengeri környezetekben (belső self, lagúna, nyílt self) alakultak ki (Budai et al., 1999). A jelen munkában vizsgált, Csopaktól nyugatra talált geodákról sem Koch (1985), sem pedig szakáll & Gatter (1993) nem tesz említést. Később azonban Udubaşa et al. (2002) már említi a permi vörös homokkőben megtalálható ásványasszociációt, és megjegyzik, hogy a kvarcon, kalciton és kevés bariton kívül mikroszkopikus anhidrit is előfordul a konkréciókban. szakáll et al. (2005) munkájában további információt találhatunk e képződményre vonatkozóan. leírásuk szerint a baritnak a „Balaton-felvidéki permi vörös homokkőben, a kvarc-kalcit-dolomitos konkréciók szeptáriás üregeiben 1–3 mm-es, fehér, vagy halványkék, táblás kristályai fordulnak elő Balatonarácson”. E munkák Mozgai (1995) leírására hivatkoznak, melyben a lelőhely elhelyezkedésén túl az ott gyűjthető ásványok is felsorolásra kerülnek (geodát alkotó kvarc, rá „különösebb kristályforma nélkül” települő kalcit és igen kevés esetben megjelenő 3–4 mm-es barittáblák). 3. Vizsgálati módszerek A terepi munka során begyűjtött minták jellemzésére sztereomikroszkópos megfigyeléseket alkalmaztunk, melyet a mintákból készült 30 µm-es vékonycsiszolatok nikon Alphaphot-2 típusú petrográfiai mikroszkóppal történő vizsgálata követett. A vékonycsiszolatok fotózását Zeiss Axioplan típusú mikroszkópra szerelt digitális fényképezőgéppel végeztük. A munka során röntgen-pordiffrakciós elemzések készültek a geodát alkotó ásványokról és a homokkőről is, melynek során siemens D-5000 típusú, Bragg-Brentano geometriájú diffraktométert használtunk (θ-θ üzemmód, CuKα sugárzás, másodlagos grafitkristály monokromátor és szcintillációs detektor). Egyes ásványfázisok összetételének vizsgálatához a szénnel felgőzölt polírozott vékonycsiszolatokat Amray 1830i/T6 típusú, energiadiszperzív detektorral felszerel pásztázó elektronmikroszkópban vizsgáltuk (20 kV gyorsítófeszültség, 100 s detektálási idő, csak kvalitatív eredmények). A fluidzárványok petrográfiai és mikrotermometriai vizsgálatát két oldalán polírozott, 100–200µm vastagságú csiszolatokon végeztük kvarcból és baritból. A mikrotermometriai vizsgálathoz Olympus BX-51 mikroszkópra szerelt Chaixmeca típusú fűthető-hűthető tárgyasztalt használtunk. A műszer kalibrálását szintetikus fluidzárványok mikrotermometriai analízise alapján végeztük. A műszer mérési pontossága 0°C alatt 0,1°C, felette 1°C. Egyes különleges viselkedésű fluidzárványok összetételének vizsgálatára raman spektroszkópiai mérések készültek a Henry Poincaré Egyetem l’UMr G2r laboratóriumában (nancy, Franciaország), T. lhomme közreműködésével, labram (Dilor) típusú műszeren (514,5 nm Ar ionizált lézerfény, 600 vonal/mm optikai rács, Olympus mikroszkóp).
18
B. Kiss G. & Molnár F. 4. Eredmények
4.1. Terepi jellemzők A vizsgált geodák Balatonarács közigazgatási területén, azaz Balatonfüredtől keletre és Csopaktól nyugatra találhatóak, a Balatonfelvidéki Homokkő Formációban (1. ábra). A körülbelül 20 × 40 m alapterületű útbevágás a perm-triász határt feltáró védett geológiai feltárástól keletre mintegy 500 m-re található, és bár e határ a tanulmányozott feltárásban nem figyelhető meg, a kőzetrétegek települése arra utal, hogy a geodák valójában a határ alatt néhány méterrel fordulnak elő. A feltárás nyugat és kelet felől is megközelíthető. Előbbi irányból többnyire törmelék található, benne akár 5 cm-es átmérőjű geodákkal, illetve egy 1 × 2 m-es területen a szálkőzet is kibukkan. A feltárás keleti oldalán szintén sok törmelék található, benne akár 4– 5 cm-es átmérőjű geodákkal, viszont itt egy nagyobb, 1,5 × 10 m-es szakaszon is kibukkan a szálkőzet. itt alulról felfelé a következő kőzettípusok figyelhetőek meg: 80–100 cm vastagságban nem feldarabolódott, esetenként vastagabb rétegekből álló homokkő látható, amire 55 cm vastagságban kb. 2 cm-es lemezekre szétvált homokkő következik. Mindezt 30 cm kőzettörmelék és talaj, illetve 15 cm vastagságban vörös talaj fedi. A szálban álló homokkőben ritkán találhatóak 1–2 cm átmérőjű, benn-nőtt kristályokban szegényebb geodák. 4.2. Makroszkópos, mikroszkópos és SEM+EDS megfigyelések Makroszkópos és sztereomikroszkópos megfigyelések alapján megállapítható, hogy a befogadó homokkő többnyire aprószemcsés (szemcseméret: 0,125–0,25 mm között), vörös színű és rosszul cementált. A geoda és a homokkő érintkezésénél opál/kalcedon található, melyre kvarc, illetve arra ránőtt kalcit következik az üreg belseje felé. A geoda üreges középpontjának irányában benn-nőtt kvarckristályok, illetve elvétve barittáblák fordulnak még elő (2. ábra). A kvarc átlátszó, színtelen, 1–4 mm-es benn-nőtt kristályai oszlopos termetűek, a prizmalapok egyenlő mértékűen, jól fejlettek. Az elsőrendű romboéderek lapjai bár nem azonos kifejlődésűek, a méretük közelít egymáshoz. Molnár (1986) kristálymorfológiai áttekintése alapján cumberlandi habitusú kristályokként értékelhetőek. A barit átlátszó, színtelen, vagy helyenként halványkék színű, 1–5 mm-es benn-nőtt kristályai táblákat alkotnak. A táblák Maklári (1940) rendszere alapján az antimonit A és az antimonit B típus közötti átmeneti morfológiai típust képviselik, mivel jól fejlett c{001} és m{110} jellemző, viszont az antimonit A-nál kevésbé fejlett d{102} és az antimonit B-nél jobban fejlett o{011} figyelhető meg (2. ábra). A kalcit átlátszó, halványsárga bekérgezést alkot a kvarc felületén. A kristályok mérete 1–4 mm között változik és a kristályok nem sajátalakúak. A polarizációs mikroszkópos vizsgálatok megerősítették, hogy a legkorábbi kiválásként, a geoda falán megjelenő fázis opálként azonosítható (anizotróp, tulajdonságai alapján opál-C vagy -CT). A szöveti jellemzők alapján egyértelmű, hogy a következő kiválási termék a többnyire félig sajátalakú és sajátalakú kvarc, melyben igen sok, 20–100 µm méretű ásványzárvány található. E zárványok átlátszóak, színtelen, vagy halvány sárgászöld színűek, továbbá a kvarcnál nagyobb törésmutatóval, egyenes kioltással és harmadrendű kékeszöld interferenciaszínnel jellemezhetőek, így legvalószínűbb, hogy anhidritként azonosíthatóak. Ezt a feltételezést röntgen-pordiffrakciós vizsgálatokkal is igazoltuk, szeparált kvarcból készült felvétel segítségével (a környező kalcitot kisavazással eltávolítottuk). A
A Balatonfelvidéki Homokkőben található geodák vizsgálata
19
2. ábra. Baritkristály a geoda belsejében. A geoda falán vékony rétegben opál, azon félig sajátalakú kvarc következik, amit szinte teljes egészében fed a nem sajátalakú kalcit. A barit Maklári (1940) rendszere szerint antimonit-A és B közötti átmeneti habitussal, míg a kvarc cumberlandi habitussal jellemezhető. Fig. 2. Baryte crystal in the middle of a geode. Opal can be found on the rims of the geode, which is followed by subhedral quartz. The latter is almost completely covered by anhedral calcite. The baryte shows a transitional habit between antimonite-A and B type (Maklári, 1940), while the quartz shows Cumberland habit.
kvarc kiválásának végső fázisával egy időben, vagy azt követően jelennek meg ritkán az átlátszó, sajátalakú baritkristályok. A kvarcra települő kalcitban zárványok nem figyelhetők meg. sem a kvarcban, sem a baritban, sem pedig a kalcitban nem mutatkoznak növekedési zónák. A geoda fala és a homokkő érintkezésénél a mikroszkópos vizsgálatok fluidumvezető csatornák, repedések jelenlétét nem mutatták ki, ám megjegyzendő, hogy a homokkő nem jól cementált. A homokkő szemcséi között dominálnak a többnyire egyforma, 0,2 mm átmérőjű, rosszul kerekített kvarcszemcsék, melyek megjelenése viszonylag rövid szállításra utal. Ezen felül előfordulnak plagioklász-, mikroklin- és muszkovitszemcsék is. A 0,12– 0,26 mm méretű plagioklász-kristályok gyakran mutatnak poliszintetikus ikerlemezességet, a szimmetrikus zónában mért átlagos kioltási szögük 15°, így savanyú plagioklászként azonosíthatóak. A mikroklinszemcsék mérete 0,1–0,15 mm között változik, míg a homokkőben makroszkóposan is jól látható muszkovitszemcsék mérete igen változatos lehet; akár a 0,2– 0,8 mm-es nagyságot is elérhetik. A homokkőben több helyütt karbonátos csomók is megjelennek, melyek mérete 0,5–4 mm között változik. A homokkő kötőanyagaként elsősorban agyagásványok (a röntgen-pordiffrakciós vizsgálat tanúsága szerint kandit-csoportba tartozó) és finomszemcsés hematit jelenik meg. Az optikai és a röntgen-pordiffrakciós vizsgálatokat kiegészítendő sEM+EDs mérések is készültek a benn-nőtt barit- és kvarckristályokról. A kvarckristályok esetében e vizsgálat is alátámasztotta az anhidritzárványok jelenlétét (3. ábra), míg a barit összetételének vizsgálatakor homogén eloszlásban, összetételbeli zónásság nélkül kis mennyiségű sr jelenléte volt kimutatható (3. ábra).
20
B. Kiss G. & Molnár F.
3. ábra. Pásztázó elektronmikroszkópos felvétel a kvarc anhidrit-zárványairól (A), illetve a baritról (B). Utóbbiban homogén eloszlásban srtartalom mérhető (ld. a mért EDs spektrumot). Fig. 3. Scanning electron microscopic image of the anhydrite inclusions of the quartz (A) and the baryte (B). The latter contains Sr in homogenous distribution (see the measured EDS spectrum).
4.3. Fluidzárvány mikrotermometriai és Raman mikrospektroszkópos vizsgálatok eredményei Fluidzárvány-vizsgálatok a mintákban gyakran előforduló, félig sajátalakú és sajátalakú kvarcszemcsékből készültek, de a petrográfiai munka során a barittáblákat is vizsgáltuk. A kvarcban igen sok anhidritzárvány található, melyek megnehezítik a fluidzárványok feltérképezését. Az igen ritkán előforduló fluidzárványok két generációba sorolhatók; az elsődleges zárványok általában 15–45 µm nagyságúak, többnyire kétfázisúak (gőz = V, és folyadék = l), de egyfázisúnak tűnő (V) is megfigyelhető. A fázisarányok változóak, ami heterogén rendszerből történő inhomogén befogódásra utal (4. ábra), mivel a hasonló jelenséget okozó ún. lefűződés a petrográfiai megfigyelések alapján kizárható. A másodlagos zárványok kisméretűek (többnyire <4µm), repedések mentén fordulnak elő, kétfázisúak (l+V), bennük a gőzfázis mennyisége állandó (~5%). A baritban igen sűrű repedéshálózat mentén nagyon sok másodlagos zárvány található, közöttük elkülöníthetőek egy- (l) és kétfázisú (l+V) zárványok is, átlagos méretük 10–20 µm közötti. Elsődleges zárványok nem voltak megfigyelhetőek, így a baritból további vizsgálatokat nem végeztünk.
A Balatonfelvidéki Homokkőben található geodák vizsgálata
21
4. ábra. Heterogén rendszerből, inhomogén befogódás során csapdázódott különböző fázisarányú elsődleges fluidzárványok a kvarcban (A-F). A 4/F ábrán bemutatott zárvány gőzfázisában a raman mérések szerint CO2 található. Fig. 4. Inhomogenously trapped primary fluid inclusions in the quartz. The inclusions were trapped from a heterogenous system, thus are characterized with different phase ratios (A-F). The inclusion shown on Fig. 4/F contains CO2 in its gas phase, based on Raman analyses.
22
B. Kiss G. & Molnár F.
Mikrotermometriai méréseket így a kvarc primer zárványain végeztünk. A csak gőzfázist tartalmazó zárványok a krioszkópos vizsgálatok során kétfázisúvá váltak (l+V), és gázfázisba való homogenizációt mutattak egy esetben –60,6°C-on, míg két esetben 30°C környékén (29,7°C, illetve 36,1°C). A kétfázisú primer zárványok krioszkópos vizsgálatainak eredményei két tartományba esnek; egy részüknél –39°C környékén eutektikus pontot észleltünk és a jégfázis olvadási hőmérséklete átlagosan –1°C volt, míg más részüknél –21°C környékén volt az eutektikus pont megfigyelhető és a jégfázis olvadási hőmérséklete átlagosan –0,4°C-nak adódott. A melegítéses vizsgálatok során a kétfázisú zárványok homogenizációs hőmérséklete 146–274°C közé esett, a homogenizáció minden esetben a folyadékfázisba történt (5. ábra). A kvarc nagy gőzfázis-tartalmú zárványainak összetételét raman mikrospektroszkópos méréseknek is alávetettük. A mérések eredményeképpen kiderült, hogy bizonyos esetekben CO2-tartalom mutatható ki, míg másutt a CH4 előfordulása valószínűsíthető, ami jól magyarázza a megfigyelt mikrotermometriai viselkedést. E vizsgálat során, továbbá egyes optikai tulajdonságaik alapján fluidzárványnak gondolt zárványokban karbonát-, illetve borátfázist azonosítottunk, melyeknek közelebbi meghatározására tett kísérletünk nem, illetve csak részben volt sikeres (a borátfázis legvalószínűbb, hogy sassolinként azonosítható).
5. ábra. A fluidzárvány-vizsgálatok eredményei: a vízgazdag zárványokban mért homogenizációs hőmérsékletek eloszlási diagramja. Mivel nem elegyedő a rendszer, így a legalacsonyabb hőmérséklet elfogadható keletkezési hőmérsékletként (roedder, 1981). Fig. 5. Results of the fluid inclusion study: the distribution diagram of the homogenisation temperatures got from the aqueous-phase rich inclusions. As it is an immiscible system, the lowest temperature reveals to the formation temperature (Roedder, 1981).
A Balatonfelvidéki Homokkőben található geodák vizsgálata
23
5. Diszkusszió A fentebb bemutatott vizsgálati módszerek segítségével a geodákban opált, anhidritzárványokat tartalmazó kvarcot, kalcitot és stroncium-tartalmú baritot sikerült azonosítani, valamint ezek részletes jellemzése is megtörtént. Az ásványok képződésének körülményeire a fluidzárvány-vizsgálatok eredményeinek segítségével következtethetünk. A megfigyelt jellegzetességek alapján megállapítható volt, hogy heterogén fázisállapotú, gáztartalmú anyaoldatból váltak ki a kvarckristályok. Ez származhat az anyaoldat fázisszeparációjából (felforrás), de külső eredetű gáz is okozhatja e jelenséget. Esetünkben ez utóbbi megoldás a valószínűbb, amit alátámasztanak a mikrotermometriai mérések (a megfigyelt hőmérsékleti adatok – így homogenizáció –60 és +30°C környékén a gázgazdag zárványokban – többnyire CO2, illetve CO2 és egyéb szerves gáz keverékével magyarázhatóak; roedder, 1985), valamint a raman mikrospektroszkópos vizsgálat eredményei is (CO2 és CH4 kimutatása egyes zárványokban). Mindezek mellett e heterogén rendszernek része volt a szilárd anhidrit, amiből a kvarc kristályosodása során számos zárványt fogott be. Mivel a befogódás ún. nem elegyedő rendszerből történt, így mintánként a legkisebb gázfázist tartalmazó víz-gazdag zárványok között megfigyelt legalacsonyabb homogenizációs hőmérséklet jelzi a befogódási hőmérsékletet (roedder, 1981). Eszerint a geodában található kvarckristályok 140–150°C közötti hőmérsékleten keletkeztek. Ezzel összhangban van az a tény is, hogy a befogadó kőzet nem mutat olyan jellegű elváltozásokat, amilyeneket egy viszonylag nagyhőmérsékletű hidrotermás oldat hatására várnánk (pl. földpátok átalakulása). Mindezt megerősíti továbbá az is, hogy az üledékes környezetben megjelenő baritkristályok (melyeknek gyakori jellemzője az általunk is megfigyelt morfológia, Maklári, 1940, illetve a mért sr-tartalom) jellemzően 180°C alatti hőmérsékleten keletkeznek (Molnár & Gatter, 1994). Az anyaoldat összetételére vonatkozóan – a gáztartalmon kívül – megállapítható, hogy viszonylag alacsony sótartalmú volt a kvarc anyaoldata (0,35–2,07 naCl ekv. s% között). Mindezen túl azonban megfigyelhető, hogy a zárványfluidum-összetételek és sótartalmak két jól elkülöníthető csoportot alkotnak (6. ábra): az egyik alacsonyabb eutektikus hőmérséklettel és töményebb zárványfluidummal, míg a másik magasabb eutektikus hőmérséklettel és hígabb oldattal jellemezhető. Ez utóbbi jól modellezhető a naCl-H2O rendszerrel, míg az előbbi esetében nem lehet egyértelműen meghatározni a zárványoldatok összetételét. A –35°C környékén mért eutektikus hőmérséklet magyarázható egy MgCl2H2O rendszerrel, ám az ennél kisebb értékek esetében mindenképpen legalább terner rendszer meglétét kell feltételeznünk, hiszen egyik gyakori só-víz rendszernek sincsen eutektikus pontja a jelzett hőmérsékleteken (pl. KCl-H2O esetében az eutektikus pont –10,7°C, CaCl2-H2O esetében ez –49,9°C volna, roedder, 1985). Így bár az oldat sótartalmát valamennyi esetben naCl ekv. s%-ban adjuk meg, megjegyzendő az a tény, hogy az ásványfázis kristályosodása során mind a fluidum összetétele, mint pedig annak koncentrációja változott. A vizsgálati eredmények alapján tehát az alábbi ásványképződési modell állítható fel. A geodákat befogadó kőzet keletkezése során (lévén ártéri, illetve parti síkság fáciesű a homokkő) különböző szerves törmelékek kerültek bele. A talajképződési folyamatok során e szerves törmelékek bomlásának eredményeképp gömbölyded vagy ovális, 1–
24
B. Kiss G. & Molnár F.
6. ábra. A fluidzárvány-vizsgálatok eredményei: végső olvadási hőmérséklet kontra eutektikus hőmérséklet diagram. Jól látszik, hogy két csoportba különülnek el a mért adatok, tehát kétféle fluidum keveredéséről lehet szó. Fig. 6. Results of the fluid inclusion study: the final melting temperature vs. eutectic temperature diagram. The got data form two well distinguishable groups, thus the mixing of two liquids can be interpreted.
100 mm-es dolomitos konkréciók alakultak ki benne (Budai et al., 1999). A szervesanyag elbomlása során felszabaduló üregekben válhatott ki dolomit, azonban eredményeink azt mutatják, hogy nem minden ilyen üregben történt ez meg, hanem az üresen maradottakban aztán kikristályosodhattak a geoda ásványai. Ezt támasztja alá az a tény is, hogy a kőzetet nem járták át olyan savas oldatok, melyek a dolomitot képesek lettek volna visszaoldani (hiszen a plagioklász nem szericitesedett, illetve a geodákat tartalmazó rétegekben is vannak dolomitos csomók). A geodák keletkezése epigén folyamatokhoz köthető, és feltehetően arra az időszakra tehető, amikor már a Werfeni Formációcsoport (túlsós) lagúna képződményei keletkeztek. Ez a Ca2+-, sr2+-, (sO4)2–-, (BO3)3–-tartalmú fluidum akár a mélyebb rétegekbe is leszivároghatott, és találkozhatott a homokkőben található szerves anyag bomlásából származó, felfelé vándorló szerves gázokkal, valamint a Ba2+- és a H3siO4-tartalmú rétegvízzel (ez utóbbi hígíthatta és melegíthette az oldatot). Ebben a keveredési zónában jöhettek létre olyan körülmények, melyek a későbbi geodában található ásványfázisok kikristályosodásához vezettek. A felfelé áramló oldat viszonylagos hűlése során eleinte siO2-re nézve túltelített lehetett, amiből előbb opál vált ki, majd a csökkenő siO2-tartalom hatására az opált kvarc váltotta fel (Holland, 1967). A kvarc kristályosodása során igen sok szilárd, gáz és/vagy folyadék fázisú zárvány csapdázódott, ami jól mutatja a közeg heterogenitását. Az anhidrit a kvarc kiválását megelőzhette, vagy annak kristályosodása közben képződhetett, retrográd oldhatósága révén (Holland, 1967), a felülről leszivárgó fluidum viszonylagos felmelegedésekor. A kvarc kiválása végén, vagy azt követően, az oldat hűlése során kristályosodott ki a normál oldhatóságú barit (Holland, 1967), amit
A Balatonfelvidéki Homokkőben található geodák vizsgálata
25
alátámaszt annak habitusa is, hiszen Maklári (1940) szerint az antimonit A és B típus jellemzően akkor keletkezik, amikor a barit a hidrotermás oldatokból késői fázisként válik ki. A folyamatot végül a kalcit kiválása zárhatta (bár ez az ásvány is retrográd oldhatóságú, az oldat sótartalmának csökkenése segíti a kiválását; Holland, 1967). 6. Összegzés A Balatonfelvidéki Homokkő Formációban található geodák ásványtanával, genetikájával kapcsolatosan nem látott eddig napvilágot kutatási eredmény, mely űrt kívánta pótolni a jelen munka. A részletes vizsgálatok során azonosíthatóvá váltak a geodában található ásványfázisok (opál, szilárd anhidrit-zárványokat tartalmazó kvarc, sr-tartalmú barit és kalcit), valamint leírásra kerültek ezek jellemzői is. A munka eredményeképpen megalapozott elmélet állítható fel a geodák ásványkitöltéseinek eredetére vonatkozóan. A modell szerint a nyilvánvalóan epigenetikus folyamatokhoz kötődő geodák a fedő felől leszivárgó, lagúnából származó tengervíz, valamint a szerves anyag bomlásából származó szerves gázok keveredési zónájában alakulhattak ki, ahol a rendszert az alacsony szalinitású rétegvizek hígíthatták és melegíthették. A kristályosodás során a fluidum a gáz- és a szilárd fázissal nem elegyedő, heterogén rendszert alkotott, melynek sótartalma és feltehetően hőmérséklete is fokozatosan csökkent. 7. Köszönetnyilvánítás Köszönet azoknak, akik nélkül ez a munka nem jöhetett volna létre. Külön köszönet Benkó Zsoltnak a mintaelőkészítés, valamint a fluidzárvány mikrotermometriai és a raman mikrospektroszkópiai mérések során nyújtott segítségért, Gálné sólymos Kamillának a sEM+EDs vizsgálatok során nyújtott segítségért, valamint Pekker Péternek a fotózás során nyújtott segítségért. Irodalom – References Budai T., Császár G., Csillag G., Dudko, A., Koloszár l. & Majoros Gy. (1999): A Balaton-felvidék földtana [Geology of the Balaton Highland]. Budapest: Magyar állami Földtani intézet (in Hung.). Holland, H. D. (1967): Gangue minerals in hydrothermal deposits. in: Barnes, H. l. (Ed.): Geochemistry of hydrothermal ore deposits. new York: Holt, rinehart and Winston inc., 399–417. Koch s. (1985): Magyarország ásványai [Minerals of Hungary]. 2. átdolg. kiadás (szerk. Mezősi J.). Budapest: Akadémiai Kiadó (in Hung.). Majoros, Gy. (1983): lithostratigraphy of the Permian formations of the Transdanubian Central Mountains. Acta Geol. Hung., 26, 7–20. Majoros Gy. (1998): A Dunántúli-középhegység újpaleozoós képződményeinek rétegtana [stratigraphy of neopaleozoic formations of the Transdanubian Central Mountains]. in: Bérczi i. & Jámbor á. (szerk.): Magyarország geológiai képződményeinek rétegtana. Budapest: MáFi, MOl rt., 119–148 (in Hung.).
26
B. Kiss G. & Molnár F.
Maklári, l. (1940): Trachtstudienan Ungarländischen Barytkristallen. Mat. Term.tud. Értes., 59, 643–672. Molnár F. (1986): Mátrai és Tokaj-hegységi paleogén-neogén ércesedésekhez kötődő kvarckristályok morfológiai-genetikai vizsgálata. szakdolgozat, kézirat (Msc theses, manuscript in Hung.), ElTE ásványtani Tanszék, Budapest. Molnár, F. & Gatter, i. (1994): Comparative mineralogic-genetic studies of sedimentary and hydrothermal barite crystals from Hungary. Földt. Közl., 124, 43–57. Mozgai Zs. (1995): Adalékok a Bakony-hegység ásványlelőhelyeihez az 1980-as években [Contributions to the mineral localities of the Bakony Mountains in the 1980s]. Acta Musei Papensis, 5, 39–62 (in Hung.). roedder, E. (1981): Problems in the use of fluid inclusions to investigate fluid-rock interactions in igneous and metamorphic processes. Fortschr. Mineral., 59/2, 267–302. roedder, E. (1985): Fluid inclusions. Rev. Mineral., 12, 1–651. szakáll s. & Gatter i. (1993): Magyarországi ásványfajok [Mineral species of Hungary]. Miskolc: Fair system Kft. (in Hung.). szakáll s., Gatter i. & szendrei G. (2005): A magyarországi ásványfajok [Mineral species of Hungary]. Budapest: Kőország Kiadó (in Hung.). Udubaşa, G., Ďuďa, r., szakáll, s., Kvasnytsya, V., Koszowska, E. & novák, M. (2002): Minerals of the Carpathians (ed. szakáll, s.). Prague: Granit Publishing House.
