A MAGYARORSZÁGI KŐSZENEK EGYES KÉMIAI TULAJDONSÁGAINAK FÖLDTANI JELENTŐSÉGE J á m b o r Á r o n * — W o l f G y ö r g y **
* M Á ll Földtani Intézet Budapest, Népstadion út 14 H —1143 ** K özponti Bányászati Fejlesztési Intézet Budapest, Varsányi I u 40 —44 H — 1027 ETO 550 84 553 94/ 96(439)551 583(439)
Tárgyszavak
geokémiai indikátor, kőszén, éghajlatjelző, paleoklimatológia
A z üledékes kőzetek, így a kőszén és különösen hamuja geokémiai tu lajdonságait elsősorban a lepusztulási terület földtani felépítése határozza meg Jelentős befolyásoló tényezőnek kell feltételeznünk a lepusztulási terü let mállási kői ulményeit, ezek közül is elsősorban annak éghajlatút Úgy tűnik, a kőszeneknél a hamu modulusának vizsgálatával lehetőség nyílik az éghajlat jellegeinek megkozelítésere
A Dunántúli-középhegység tarkaagyag képződményei főelemei eloszlásá nak vizsgálata során ( J á m b o r Á — K o r p á s L 1968) kiderült, hogy az agyagos kőzetek modulusa földtörténeti koronként viszonylag nagy mértékben válto zik, a különbségek kialakulásában az éghajlati különbségeknek is jelentős szerepe lehetett E lehetőség további vizsgálatának feltételeit a Magyarországon rendszeresen termelt kőszéntelepek kémiai adatainak összegyűjtése és kiadása ( K o v a t s i t s M -né—W o l f G y 1980) teremtette meg Az adatsorok ebben a kiadványban az egyes bányatermékek — aknaszén, diószén, porszén stb — napi minőségellenőrző vizsgálati eredményeinek háromhavi átlagadatait tartalmazzák, azaz az ábrákon szereplő pontok több ezer elemzés átlagát képviselik A cikkben szereplő adatsorok közül elsősorban a hamura vonatkozókat dolgoztuk fel, de ezen túlmenően kerestük a kőszén teljes víz-, továbbá szervesszén-tartalmának földtani összefüggéseit is A feldolgozás első lépéseként az or szágban működő 25 üzem elemzési adatait földtani kor szerinti 7 csoportba fog lalva átlagoltuk (1 táblázat) Az adatokat a jobb áttekinthetőség érdekében az 1 és a 2 ábrán is ábrázoltuk A modulus (A120 ,/S i 0 2) elsősorban a bauxitok minősítésében használatos érték, s mint ilyen, a bauxitban levő allitos, íll sialhtos alkotók mennyiségi és minőségi arányától függ Az allitos alkotókat tartalmazó agyagkőzeteknél ez az érték 1 feletti, átlagos agyagkőzeteknél 0,2—0,5, de elérheti az 1,0-et is, amely több mint a tiszta kaolinit értéke (0,85) A modulus tehát az agyagkő zeteknél is az ásványtani összetétellel van kapcsolatban, s ezt, mint a diagene zis előrehaladtával összefüggő tényezőt, a betemetődés mértéke is erőteljesen befolyásolja Nevezetesen — egyelőre még ismeretlen mértékben — a diagene zis fokozatosan csökkenti a modulus értékét, mivel nagy, 2000—3000 m-es
A Magyarországon termelt kőszenek egyes
Előfordulás és kor
Uralkodó érettségi állapot
Uralkodó kíséio kőzet
Mecseki liász
láng- es zsírkoszen
argillit, aleurolit és homokko
Ajkai felso-kreta
kémény barnakőszén
agyagmarga, márga
Észak-dunántuli eocen
kemény barnakőszén
agyag, aleunt, mészkő
Tokodi oligocen
kemény barnakőszén
agyag, aleunt
Nógrádi és borsodi alsó-miocén
lágy barnakőszén
agyag, aleunt
Várpalotai kozépsó-miocén
lágy barnakőszén
agyag, olajpala
Mátraaljai pliocen
lignit
agyag, aleunt, homok
* Az adatokat az aknatermelvény háromhavi elemzési átlagaiból számítottuk
Cr25 Évi kozepftomerseklei k«epeuropai alakulasa WOLDSTEDT /1969/ nyomár
15
10
5
1 abra A Magyarországon bányászott kőszenek egyes kémiai átlagéi tekernek változása Fig 1 Variation o f some o f the aveiage chemical composition o f coals mined in Hungary
1 tablazal2 tulajdonságai és kémiai átlagadatai*
N a20
S03
HsO
Modu lus
k 3o / N a20
CaO / MgO
Corg
3 ,1
0 ,4
2 ,5
7 ,8
0 ,4 5
7 ,8
1 ,5
5 0 ,1
3 ,4
0 ,3
0 ,3
2 1,7
2 2 ,8
0 ,8 4
1,0
8 ,4
3 6 ,0
1 1 ,8
3 ,5
1 ,1
1,6
12 ,3
1 3 ,9
0 ,5 1
0 ,7
3 ,4
4 3 ,8
2 0 ,6
7 ,0
4 ,3
1 ,4
3 ,0
6 ,0
1 5 ,1
0 ,5 1
0 ,4 6
1 ,6
4 7 ,6
1 5 ,2
1 0 ,5
8 ,8
2 ,3
1 ,4
1 ,2
8 ,7
2 5 ,0
0 ,2 4
1 ,2
3 ,8
3 7 ,5
2 9 ,5
7 ,1
7 ,7
2 8 ,9
4 ,4
1 ,6
0 ,8
1 8 ,7
4 4 ,1
0 ,2 4
2 ,0
6 ,6
2 9 ,0
5 9 ,3
2 0 ,5
6 ,4
4 ,8
2 ,0
0 ,9
0 ,2
2 ,9
4 5 ,3
0 ,3 5
4 ,5
2 ,2
1 8 ,4
P62O3
ÖSSZ
SiOa
AJ2O3
5 4 ,5
2 4 ,7
10 ,6
1 ,7
1 ,1
1 9 ,7
1 6 ,5
8 ,9
2 8 ,5
3 7 ,8
1 9 ,1
9 ,2
3 7 ,9
1 9 ,6
6 4 ,3
CaO
MgO
k
2o
2 ábra A Magyarországon bányászott kőszenek egyes kémiai átlagértékéinek változása Fig 2 Variation o f some o f the average chemical composition o f coals mined in Hungaiy
mélységekben már csak kevéssé ismert kémiai összetételű íllit és klont marad az agyagkőzetekben, amelyeknek a modulusa kisebb a kaolini tekénél Természetesen egy-egy agyagkőzet modulusában az agyagásványokon kí vüli ásványos összetevők, elsősorban a kőzetliszt frakcióban levő kvarc és foldpát szemcsék mennyisége is szerepet játszik Ezek aránya azonban éppen úgy az éghajlat függvénye, mint az agyagásványoké A melegebb és csapadékosabb éghajlat a modulus növekedését eredményezi Nyilvánvaló ebből, hogy az agyagkőzetek modulusa abszolút mérőszámként nem használható az éghajlat meleg-csapadékos voltának meghatározására, de a paleontológiái adatok mel lett sok esetben jó tájékozódási támpontot adhat A hazai kőszeneknél a felső-kréta kőszén modulusa kiugróan magas értékű (0,84) Szoros összhangban van ez a palynológiai vizsgálatokból (GóczÁx F 1972) kapott adatokkal, miszerint a felső-kréta éghajlata trópusi meleg és csa padékos volt, de a bauxit képződéshez szükséges értéket már nem érte el A modulus a felső-krétától a bádenng erőteljesen csökken, a liász fekete kőszenek hamujának értéke valamivel alatta marad az eocén és oligocén barna kőszenekének, majd a pliocén (felső-pannómai) lignité ismét nagyobb A felső krétától a kozépső-miocénig jelentkező csökkenést a hőmérséklet csökkenésé vel értelmezzük Az eocén és oligocén kőszenek modulusa azonos, bár az oligocénben egyértelműen kimutatható az alacsonyabb hőmérsékletű klíma Az azonosság az oligocénben a csapadékosabb éghajlattal értelmezhető A liászban észlelhető modulus-csokkenés egyrészt a kedvezőtlenebb éghajlattal, másrészt az előrehaladottabb diagenezissel (1 táblázat), a pliocénben jelentkező modulus növekedés pedig a miocénbehnél kisebb diagenetikus fokkal értelmezhető A bányatermékek hamujának kémiai összetétele két komponenstől függ Egyrészt a növények által a talajból felszívott, testükbe beépített és a szénulés során megőrződött szervetlen alkotók, másrészt a termékekbe a fejtés és a ter mékelőállítási folyamat eredményeként óhatatlanul bekerülő mellékkőzetek, illetve kőzetbeágyazások milyensége befolyásolja Az elemzések kínálta lehetőséggel élve megvizsgáltuk, vajon a szénben gazdag, vagy a szénben szegényebb termékek modulusa nagyobb-e, illetve van-e különbség a kőszénhamu modulusa és a meddő kőzetek modulusa kozott A 3 ábra egyértelműen jelzi a finomabb széntermékek tisztább voltát Ugyan akkor ezek modulusa a felső-kréta, alsó-eocén, ohgocén és alsó-miocén kőszenek ben rendre nagyobb A növények által felszívott és beépített anyag nagyobb hőmérsékletről, csapadékosabb éghajlatról tanúskodik tehát, mint a bezáró meddő, azaz a feku és fedő üledékes kőzet Természetesen a kőszenek hamujának S i02- és A l20 3-tartalma egyértel műen jelzi a lepusztulási terület változásait A liásztól az ohgocémg mindkét érték hasonlóan alakul Az alsó-miocénben a Si02 nagy „előnyre” tett szert, s ezt végig megtartotta a földtörténet során, összhangban az ősföldrajzi ténye zőkkel A hamu kéntartalma a kőszén lepusztulási területének karbonátos kőzetek ben való gazdagságától függ Ezt a kéntartalom földtörténeti változásai a magyarországi kőszenekben is egyértelműen igazolják A mecseki liász kőszenek tartalmazzák a legkevesebb ként Ez bizonyítja, hogy elvi lehetőség ugyan volt a Mecsek D-i előterében a kozépső-tnász karbo nátos osszlet felszínre bukkanására (Nagy E 1962), a kőszenek kemizmusa viszont a lepusztulási terület karbonátkőzetektől teljesen mentes voltát jelzi
V 0°. * i
20
30
2t-
60
30
40
50
60
suly!4
sjlyH
KOZEPSO-MIOCEN
• Curg
3 ábra A z egyes kőszenek modulusának kapcsolata a hamu- és C0rg tartalommal 1 Corg» 2 hamu
Fig 3 Relationship between the modulus o f the mdividual coal types and the ash and Corg contents 1 Corg) 2 aSh
A bakonyi és ajkai felső-kréta telepek nagy kéntartalma szoros összhang ban van a részletesen ismert ősföldrajzi képpel (H a a s J 1979), miszerint a le pusztulási területen nagyon jelentős, íll döntő szerepe volt a karbonátos kő zeteknek A Dunántúli-középhegység mezozóos mészkő—dolomit tömegének elbontása már az eocén eleji transz gresszió során is jól foghatóan jelentkezik Az oligocén elejére már alig maradt karbonátos tömeg a felszínen, a Dunántúlikozéphegység nagy része ismét uledékgyűjtővé vált Itt a kéntartalom ismét összhangban van az osszlet részletes elemzése során nyert ismeretekkel ( K o r -
L 1981) Lényeges ez a megerősítés, mert a jelenlegi roghegységi képből ismételten más következtetésre jutott a kutatók egy része Az észak-magyarországi alsó-miocén kőszéntelepek közepes-, továbbá a várpalotai kozépső-miocén kőszéntelepek nagy kéntartalma az ősföldrajzi té nyekkel (H á m o k G 1978) ismét szoros összhangban van Az alsó-miocén tele pek környezetében csak kevés karbonátos lepusztulási terület volt, a várpalotai kozépső-miocén kőszénlápot viszont teljesen körülvették a karbonátos kőze tekből álló dombok A művelt pliocén telepek kéntartalma a lepusztulási terü let szinte teljes karbonátos képződményektől mentes voltát igazolja, úgy, amint az az eddigi ősföldrajzi összesítésekből már nyilvánvalóvá vált (B a l á z s E et al 1981) Kis merészséggel az adatok szoros egybehangzása miatt kijelenthetjük, hogy a kőszenek kéntartalmából számszerű adatokat kaphatunk a karbonátos képződményeknek a lepusztulási területen betöltött szerepéről A kőszenek hamujának CaO-tartalma természetesen a karbonátos kör nyezettel, így a kéntaitalommal is szoros összhangban változik, pedig ásvány tani kapcsolat nincs koztuk A kalcium többségében a karbonátokban, a kén pedig többségében a pintben olt ásványos alakot A MgO-tartalom a karszt-kőszenekben nagyobb, mint a nemkarszt-kőszenekben, de míg az előbbiekben a CaO többletben van, addig az utóbbiakban mindegyik esetben (liász, oligocén, alsó-miocén, pliocén) kisebbségben marad A CaO/MgO viszonylat ennek megfelelően alakul, bár az alsó-miocén telepek nél bizonyos ellentmondással Az egyéb mert alkotók a Ee20 3-ban megadott összes vas, a K 20 és a X a20 mennyiségének alakulása már sokkal nehezebben értékelhető A vastartalom viszonylag stabil, 6 — 10% közötti értékű Eltekintve az oligocén telepekben mutatkozó 21%-os adattól, a földtörténet során gyengén csökkenő irányzatú, s viszonylag szoros korrelációban van a X a20 -tartalommal A két elem korrelá ciós kapcsolatának és az oligocénben levő anomális értékeknek jelenleg nem ismert a földtörténeti háttere Hasonlóan ellentmondásosan értelmezhető a K 20-tartalom alakulása is A liászban levő legnagyobb érték szoros összhangban van a gránitos lepusztu lási terület káliumgazdagságával A felső-kréta minimum, s az eocén és oligocén növekvő K 20 értéke is jelzi, hogy a karszt típusú kőszenekben alacsony ez az érték, de a viszonylag nagy kozépső-miocén és alacsony pliocén érték e tekin tetben ellentmondást jelent A nagy K 20 /N a 20 viszony az esetek többségé ben jól jelzi a nem karsztos típusú telepeket, de az oligocén és a kozépsőmiocén telepek értéke ellentmondásosan alakul A kőszenek víztartalmát összevetve a szervesszén-tartalommal (Corg) a szoros ellentett korrelációs kapcsolat nyilvánvaló Mindkettő az epigenezis, azaz a szénulés előrehaladásától függ Figyelemre méltó azonban a felső-kréta kőszén nagy víz- és kicsiny Cor„ tartalma Bizonyítja ez a felső-kréta telepek alacsony epigenezisfokát, aminek egyértelműen az az oka, hogy a harmadidőszak során csak vékony lefedettséget kaptak A korábbiakkal ellentétben itt az ősföldrajzi kutatások számára kapunk támpontot, amennyiben így nyilvánvaló, hogy a paleogén és a neogén során is csak vékony uledéktakaró került az ajkai és padragkúti felső-kréta telepek fölé Az eocén telepek nagyobb szénultségi átlagértékének oka egyértelműen a dorogi, a tatabányai és a felsőgallai szenek nagyobb mélységből bányászott volta Az oroszlányi és a dudar—balmkai ala pás
csonyabb szénultség itt is egyértelműen jelzi az oligocén—neogén kon kismér tékű elborítottságot Az oligocén kőszeneknek a szervesszén-tartalomban az eocénhez viszonyí tottan mutatkozó nagyobb szénultsége látszólagos Az eocén széntermékek alacsony Cor!; tartalmát az oligocén telepeknél kevésbé jelentkező fejtési— szennyezési problémák okozzák, mert kevesebb meddő betelepülést tartal maznak A kőszenek víztartalma az eocéntől kezdve végig emelkedik, kereken 12%-ról 46%-ra növekszik a pliocémg Ügy tűnik, a kőszenek osszvíztartalma az epigenezisnek ebben a korai szakaszában — nevezetesen a felső gázzóná ban — éppen úgy, mint az agyagos kőzetek kötetlen víztartalma (H a l m a i J et al 1982) érzékenyebb mutatója a szénultségnek, mint a vitrmitreflexió, amely itt csak 0,2 — 0,5 kozott változik IRODALOM -
REFERENCES
G 1951 Ősnovénytan — Akadémiai Kiadó, Budapest E et al 1981 Magyarország molassz képződményei — Foldt Int kiadv G o c z a n E 1972 Comparative palynology and the paleoclimate o f bauxit forination — Hungary — Jahib Geol A Sonderband 19 36 — 37 G oczatst F 1973 Oberkretazische Kohlenbildung in Ungain ím Lichte de Palynologie — Proc II I Internat Palyn Conf 28 — 35 Moscow H a a s J 1979 A felsőkréta Ugodi Mészkő Formáció a Bakonyban — F oldt Int É vk 61 H a l m a i J et al 1982 A Tengelic 2 sz fúrás földtani eredményei — Foldt Int É vk 65 H á m o r G 1978 Az eszakmagyarorszagi miocén ősföldrajzi térkepei (1 200 000) — Foldt Int Adattár, kézirat J á m b o r Á — K o r p á s L 1968 A Bakony felsó-oligocén —neogon tarkaagyag képződmé nyeinek rótegtam vizsgálata — Foldt Int Adattal, keznat K o r p á s L 1981 _ A Dunantúli-kozephegység oligoccn —alsó-miocén képződményéi — F oldt Int É vk 64 K o v a t s i t s M - k e - W o l j G y 1980 A hazai keieskedelmi szenterniekek minőségi ka tasztere — K B F 1 —MSZT Budapest — Tatabanya N a g y E 1962 A pécsi alsó-liász kószenosszlet földtani újra vizsgálata — Foldt Int Adattár, kézirat O d o r L 1969 Jelentés a Balinka II terület eocen barnakőszónosszleten végzett geoké miai vizsgálatokról — F oldt Int É v i je i 1967-rol 315 — 343 S z á d e c z k y - K a r d o s s E 1952 Szenkőzettan — Budapest
A n dreán szky B alázs
GEOLOGICAL IMPORTANCE OF SOME CHEMICAL CHARACTERISTICS OF THE HUNGARIAN COALS by Á
Jám bor* — G y
W o l f **
* Hungarian Geological Institute Budapest, Népstadion út 14 H — 1143 ** Cential Institute o f Mining Development Budapest, Yaisanyi I H — 1027
u 40/44
UDC 550 84 551 94/ 96(439)551 583(439)
Key-words
geochemical indicators, coal, climate tiaccs, paleoclinidtology
In Hungary, coal indications or deposits are known m a lot o f strati graphic horizons from the Upper Carboniferous up to the Pliocene From among these, a great number o f chemical analyses are available from deposits under systematic mining operation For the present investigation three-month averages o f the individual analyses o f the industrial coal products and their ashes were used Grouped according to geological age, the averages were further averaged The data for seven groups outlined upon the local circum stances evaluated by the aid o f Fig 1 and 2 In this context a number of relationships between the compositional averages and the geological pattern have been recognized Most essential is, perhaps, the fact that m the course o f geological evolution history, from the Cretaceous up to the Bademan, and parallel with the change from a tropical climate to a moderate one, the modulus o f coal ash displays a reduction from 0 84 to 0 24 The sulphur content grows parallel with the abundance o f carbon ate rocks in the geological environment, with the CaO content o f the ash and with the CaO/MgO ratio The Al20 3-content varies m an opposite sense, while the water content is clearly interconnected with the geological age and the degree o f burial, i e with the maturity o f the sediment In addition, other relations are also dealt with in this study
