ADALÉKOK AZ ÉSZAKKELET- ALFÖLD PLEISZTOCÉN VÉGI, HOLOCÉN FELSZÍNFEJLŐDÉSÉHEZ ÚJABB VIZSGÁLATOK ALAPJÁN Félegyházi Enikő1- Szabó József2- Szántó Zsuzsa3 - Tóth Csaba4 Előzmény 2003 nyarán a Felső-Tisza vidékén a Tisza vízszintje 260 cm-rel a vízmérce nulla pontja alá süllyedt. A Gulács közelében kialakult szakadó part mintegy tíz és fél méter magas meredek falként emelkedett a Tisza vízszíne fölé (1. ábra). A szemközti part széles palajjal nyomult a mederbe. (2. ábra).
1. ábra A gulácsi magaspart
2. ábra Guláccsal szemközti lapos part
Kisarnál is széles homokos palaj került felszínre (3. ábra).
3. ábra Kisari palaj 1
Dr. Félegyházi Enikő tudományos munkatárs DE Természetföldrajzi és Geoinformatikai Tanszé
[email protected] 2 Dr. Szabó József földrajztudomány doktora, tanszék vez. egyetemi professzor DE Természetföldrajzi és Geoinformatikai Tanszé
[email protected] 3 Dr. Szántó Zsuzsanna, PhD, lab. vez. tudományos munkatárs MTA ATOMKI Környezetanalitikai Laboratórium
[email protected] 4 Tóth Csaba tanársegéd DE Természetföldrajzi és Geoinformatikai Tanszé
[email protected] 1
2001-ben viszont az eddig még nem tapasztalt méretű árvíz pusztított. 10 m feletti tetőszinttel kilépett medréből és hordalékát lerakta az ártéren. Finom iszapos üledék mintegy 20-50 cm vastagságban terült szét (4. ábra). Több helyen alámosott partok alakultak ki (5. ábra). A folyó helyenként szélesítette, máshol viszont mélyítette medrét.
4. ábra Tiszai árvíz
5. ábra Alámosott part
A Tisza vízszintje több ízben volt hasonlóan alacsony. Borsy Zoltán megfigyeléseinek köszönhetően 1954-ből és 1980-ból vannak adataink. A feltárult partfal legalsó tőzeges szintjének kora meghaladta a radiokarbonnal mérhető határt, de bizonyosnak tűnt, hogy a réteg 20 ezer évnél idősebb.
6.ábra A Tisza szakadó partja Kisarnál 1954-ben (Borsy Z. felvétele)
2003-ban sikerült a szakadó partfalból üledékmintákat venni, amelyekből mikrorétegtani, palinológiai, és radioizotópos elemzéseket végeztünk.
2
A mintavétel „szépséghibája” viszont az volt, hogy a kisari szakadópart időközben eltűnt, és helyette Gulács közelében alakult ki egy újabb. Az 1969-ben felvételezett térképen még látható a meredek kisari part (7. ábra), amely a 1906-ban a Vízrajzi Osztály által megrajzolt térképen a Tisza balparti vonalával esik egybe (8. ábra).
7. ábra Kisar szakadó partja 1969-ben
8. ábra A Tisza mederváltozásai Tisza szabályozása óta (VO. 1906)
9. ábra Tivadarnál és Kisarnál a meder keresztmetszetének alakulása 1906-ban és - - -1890-ben (VO. 1906)
A gulácsi szakadó part 2003-ban 1050 cm-re magasodott a víztükör fölé, míg az 1954-ben megmintázott partfal Kisarnál 950 cm, viszont 1980-ban már csak 750 cm magas volt. A kisari és a gulácsi partfal rétegeiből palinológiai értékelést végeztünk és összehasonlítottuk a két fal különböző magasságokban jelentkező szervesanyagot tartalmazó szintjeit. A palinológiai értékelés alapján kitűnt, hogy a rétegek azonosíthatók. A gulácsi falból vett rétegek mintáiból 14C kormeghatározás alapján a korábban vett minták korát is azonosítani lehetett. Sőt a folyóhátakkal és ártéri lapályokkal átszőtt alföldi területek eltemetett rétiagyag szintjei is több helyen párhuzamosíthatóak.
3
Módszer 1. Finomrétegtan A szemcseösszetétel meghatározásokat Köhn-pipettás, ülepítéses eljárással végeztük. A CaCO3 tartalmat Scheibler-féle készülékkel határoztuk meg. 2. Palinológia A palinológiai elemzéseket Erdtman-Zólyomi cinkkloridos acetolyzises eljárással feltárt anyagból végeztük, 400x-os nagyítással kutató mikroszkóp segítségével. A szedimentológiai és palinológiai feltárások a Debreceni Egyetem Fizikai Földrajzi Laboratóriumában történt. 3. Radiokarbon meghatározás A minták radiokarbon kormeghatározása és koncentráció mérése alacsony hátterű mérőhelyen, passzív védelemmel, antikoincidencia védőszámlálóval ellátott kilenc proporcionális számláló (GPC) segítségével történt. A faévgyűrűkre alapozott kalibrációs görbe, valamint a korallokon mért urán/tórium és radiokarbon korok összehasonlítása révén olyan kalibrációs görbét kapunk, amely alapján a konvencionális radiokarbon korok naptári korként (kalibrált kor, cal BC vagy cal AD, illetve lehet cal BP is) adhatók meg. A korok kalibrálására a CALIB REV 4.4.2 szoftverprogramot használtuk (Copyright 1986-2004 M Stuiver and PJ Reimer). A mérések a MTA Atommagkutató Intézet Környezetanalitikai Laboratóriumában készültek. Eredmények A gulácsi partfal, anyaga világos sárga iszapos, agyagos üledék, amit 200-260, 290-310, 520540 cm-en sötétebb rétiagyag szintek tagolak, 710-720 és 850 cm-en tőzegfelhalmozódás található, amely levél-törmelékes uszadék növényi maradványokból áll, 920 és 1050 cm-en karbonátos világos szürke réteg zárja a feltárult rétegsort. Radiokarbon módszerrel a két felső réteg korát nem tudtuk meghatározni, az 520-540 cm-en fekvő réteg radiokarbon kora cal BP 6130-5990, a 850 cm-en lévő tözegé 21 000-20 000, a 920 cm-en találhatóé 29 790 ± 870, míg az 1050 cm-en lévő üledék kora 32 130 ± 1130 év.
4
10. ábra A gulácsi szakadópart rétegeinek mikrorétegtani diagramja (Félegyházi E.2003)
11. ábra A Kisarnál 1954-ben felvételezett és megrajzolt partfal szelvénye (Borsy Z után)
A kisari agyagos, iszapos partfal, Borsy Z. elemzése alapján, 190-210, 280-310 és 400-410 cm között rétiagyag csíkokkal, míg 710-720 valamint 850, cm-en tőzeges rétegekkel tagolt. Mindkét fal tőzeges rétegei pollent is tartalmaznak. Az 1050 cm-ről vett gulácsi minta pollenösszetétele sok hasonlóságot mutatott a Hortobágy egyik feltöltődött medrének Halas-fenék pollenanyagával (Félegyházi E. et. al. 2003). A fenyőerdő kialakulását indukáló melegebb fázis 33 000 - 27 000 évig tartott. A hazánk területén előkerült solymári fosszilis talaj (32 500 ± 2170 év ) is ebben az időszakban képződött. A Szeleta-barlang üledéke 32 580 ± 420 éves, Mende5
felső fosszilis talajának kora pedig 27 200 ± 1400 év B.P. Ez az időszak a Stillfried B interstadiálisnak (Ausztria) felel meg, amely 33 000 – 27 000 év között Közép-Európában több helyen kimutatható. Hollandiában Denekamp interstadiálisnak (Geyh és Rhode, 1972), északkelet-Európában és az Orosz-táblán Dunajevo interstadiálisnak nevezik (32 000 – 24 000 év B.P.) (Arslanov et al., 1977). A Kárpát-medencében 27 000 – 23 000 év között ismét egy igen hideg stadiális időszak következett (Járayné Komlódi M., 2000; Sümegi et al. 1999), amikor a löszpusztai gyepek, ürömfoltok megritkultak, felszakadozott a zárt gyeptakaró, és ennek következtében a felszín védtelenné vált, amit a szél megbonthatott, az apró- és finomszemű homok, valamint a por mozgásba lendülhetett, a lösz képződés jelentős volt. A Bodrogközben kialakult folyóhátak mögötti, eltemetett rétiagyag szintek száma általában 2-3. Ezeknek korát közvetetten beazonosíthattuk. A feltöltődő, elhagyott folyómedrek rétegeinek kora párhuzamosítható a gulácsi partfal rétiagyag rétegeiével. Tiszacsermely 10,5 m mély mederüledékének szervesanyagából végzett pollen és radiokarbon meghatározás szerint a felhalmozódott üledék kora meghaladta a 16 000 évet radiokarbon becslések szerint, de az újabb kalibráció 19 000-21 000 évet mutatott ki.
12. ábra A Bodrogköz folyóhátai (Félegyházi E.1989) 1 felső-pleniglaciális agyag-iszap 2.pleisztocén homok,3. szuatlantikus, szubboreális,4. későglaciális, 5. boreális, atlantikus, 6. atlantikus, szubboreális,7.szubatlantikus
A gulácsi és a kisari partfalból 850 cm-ről vett mintáinak a pollenanyaga több ponton megegyezik a Sajó-Hernád hordalékkúp térségében lévő Énekes-ér holtmedrét kitöltő üledék pollenés moszat-anyagával (Nagy B.- Félegyházi E. 2001). A Lascaux interstadiális enyhe, csapadékos éghajlata alatt képződött felhalmozódásokban, a fenyőligetes sztyepp növényzet pollene konzerválódott. Az üledékből előkerült moszatok – Botriococcus braunii, Mallomonas teilingii, Mougeotia gracillima a Pediastrum változatos fajai, a Spirogyra zygosporák, ma mind hideg, 6
arktikus területek vizeiben gyakoriak. A pleisztocén üledékek hideg periódusainak jelzői, mint ahogyan a Pediastrum kawraiskyi is. A bodrogközi elhagyott medrek pollenanyaga, amely 6300-5500 éves szintén azonosítható a gulácsi partfal rétiagyag 540-520 cm mélyen fekvő rétiagyag szintjével. Következtetések A rétiagyag szintek egykori folyóhátak mögötti területek lapályának üledékei. Pollent nem minden esetben tartalmaznak, de szervesanyagban gazdagok. Az elmocsarasodás igen gyakori, ami nem kedvez a pollen felhalmozódásnak. Az ártéri lapályok anyaga finom iszap, agyag ezért a lapályok feltöltődése lassú folyamat (Nagy I.- Schweitzer F.- Alföldi L 2001; Kiss T. et al 2002., Gábris Gy et al.2002.), de üteme változó. A folyó medréből kilépve a durvább üledéket rakja le először, ebből felmagasított part képződik, amely kisebb árvizek esetén természetes gátként is szerepel. Ezek a gátak viszont késleltetik a lapályokra kikerült víz visszafolyását a mederbe, ezért annak üledéke finom iszapos, agyagos, a lapály elmocsarasodik, vagy éghajlattól függően elláposodik, és megnő a szervesanyag tartalma. A hideg pusztai éghajlat alatt lassabb a felhalmozódás, a lösz frakció mennyisége megnövekszik, durvábbá válik az üledék. A melegebb fázisokban az erdő kiterjedésével a folyóvízi eróziómértéke is megváltozik. A csapadékosabbá vált éghajlat az árvizek számát növeli, és az ártéri lapályok feltöltődése nagyobb mértékű lesz. A mocsarak esetleg láposodásnak indulnak, és az üledék alkalmassá válik pollen megtartására. A folyók közelében kialakulnak a folyóhátak, de mederváltozások sem ritkák. A meredek falak az erózió következtében hátrálnak felemésztve akár a természetes gátakat, folyóhátakat, és az ártéri lapályok alacsonyabb térszíneibe vág a folyó, amely már nem képez olyan magas szakadó partot. Az ellenkezője is történhet: feltöltődik a part. Egyes szűk hullámtereken elég nagy a feltöltődés, akár 1-1,5 m is lehet. Az erőteljes bevágódás miatt a folyó hordalékkal telítődik, megindul az erőteljes feliszapolódás, mert a hullámtéren lerakódik a hordalék.( Károlyi Z. 1960). Kisar és Tivadar között van a Tisza legerősebben mélyülő mérceszelvénye. A középvíznek a süllyedése Tivadarnál 1889-1920 között 70 cm, 1920-1956 között 100 cm, ami évente 2,8 cm. (Károlyi Z.1960). A Tisza szabályozása felgyorsította a medermélyítési folyamatot, nemcsak ezen a szakaszon, hanem máshol is. Tendenciáját tekintve gyorsulónak bizonyul, amit az árvizek nagysága is bizonyít (13. ábra). Nem meglepő tehát, hogy a gulácsi partfal 20 év elteltével 100 cm-rel magasabb. A magasodás 5 cm/évnek felel meg, ez a meder mélyülési üteme. Kisarnál a feltöltödés 1954 és 1980 között mintegy 200 cm 7,7 cm/év. Ha ez a tendencia tovább fennállt, akkor a magaspart tovább alacsonyodott 1980 után és valóban eltűnhetett a gulácsihoz hasonló szakadó part Kisarnál.
7
13.ábra Az eddig előfordult árvízszintek alakulása a Tiszán. (Nagy I. et. al. 2001)
Összegzés A folyószabályozások előtt ez a folyamat természetes ritmusban, éghajlatfüggően zajlott feltehetően, a lapályokon 0,26 mm/év (Rónai A.1985) átlagos üledékfelhalmozódási sebességgel. A gulácsi magaspart azt mutatja, hogy 32 000 év alatt 10,5 m üledék halmozódott fel átlagosan 3,3 mm/év sebességgel, amit a Tisza mélyítő eróziója tárt fel, az emberi beavatkozás hatására felgyorsított ütemben. A korábbi kutatások eredménye alapján azt kell feltételeznünk, hogy a felhalmozódott üledék nem minden rétege származik a Tiszától, persze erre semmi bizonyítékunk sincs. A Tisza a mai helyére a szubboreális fázisban került, addig viszont a süllyedő BeregiSzatmári-síkságon, a Bodrogközben és a Hortobágyon medreinek sokaságát hagyta hátra. A Tisza egykori lapályain az elhagyott medrek feltöltődtek és még terephullámként kirajzolódnak a felszínen. Vannak elhagyott medrek, amelyek már nem látszanak a felszínen, mert a folyóhátak alá kerültek, vagy épen folyó eróziójának estek áldozatul, végül a terület süllyedését is számításba véve különböző mélységbe kerülhettek. Az emberi tevékenység a Tiszánál a természetes felhalmozódás és bevágódás ütemét az utóbbi 200 évben akár hússzorosára is növelhette. IRODALOM Vízrajzi Osztály 1896-1906 A Tisza hajdan és most. Budapest. Pallas Kiadó Károlyi Z. 1960. A Tisza mederváltozásai, különös tekintettel az árvízvédelemre. VITUKI Tanulmányok és kutatási eredmények Budapest. Rónai A. 1985.Az Alföld negyedidőszaki földtana, Geologica hungarica Tom. 21.Budapest. Borsy Z.-Csongor É.-Félegyházi E. l989: A Bodrogköz kialakulása és vízhálózatának változásai. Alföldi Tanulmányok XIII. kötet. pp. 65-8l. Nagy B,- Félegyházi E. 2001 A Sajó−Hernád hordalékkúp későpleisztocén mederhálózatának vizsgálata Acta Geogr. Debr. Tom.XXXV.pp.221-233 8
Félegyházi E -Tóth Cs: 2002. Adatok a Hortobágy pleisztocén végi fejlődéstörténethez.Tiszavölgyi tájváltozások. Szerk. Tóth A. Kisújszállás Nagy I.- Schweitzer F.- Alföldi L. 2001. A hullámtéri hordalék-lerakódás (övzátony). Vízügyi Közlemények LXXXIII 4. Füzet Gábris Gy.- Telbisz T.- Nagy B.- Bellardinelli.E. 2002A tiszai hullámtér feltöltődésének kérdése és az üledékképződés geomorfológiai alpjai. Vízügyi Közlemények. LXXXIV. Évf.3. füzet pp.305-316 Kiss T.- Sipos Gy.- Fiala K. 2002. Recens üledékfelhalmozódás sebességének vizsgálata az Alsó-Tiszán.Vízügyi Közlemények LXXXIV. 3. Füzet.
9
