AZ ERDÖBÉNYEI MULATÓ-HEGY-BARNAMÁJ PIROXÉNDÁCIT LAKKOLITJÁNAK MIKROSZKÓPOS SZEMCSENAGYSÁG-ÖSSZETÉTELI VIZSGÁLATA RÓZSA PÉTER*
egyetemi adjunktus Debreceni Egyetem, Ásvány-Földtani Tanszék CSÁMER ÁRPÁD
műszaki ügyintéző BGT Hungária Környezettechnológiai Kft., Budapest PAPP LAJOS
tanácsos MGSZ Kelet-magyarországi Területi Hivatal, Debrecen
1. Bevezetés A magmás kőzetek képződési mélységük alapján különböző szintekbe (abisszikus, hipoabisszikus, szubvulkáni és vulkáni) sorolhatók. Az egyes szinteken képződött kőzetek jellemzői között határozott tendenciájú változások figyelhetők meg, melyek közül a leg szembetűnőbb e kőzetek eltérő kristályossági foka. A magma kristályosodásának menetét s ezáltal a létrejövő kőzetek szövetét meghatározó fő tényezők az alábbiak: a magma kémiai összetétele; a kőzet képződési mélysége; a magmás test alakja, kiterjedése; a fedő- ill. mellékkőzetek minősége; az olvadék hűlési sebessége. Amennyiben a magmatestek nagysága és alakja, valamint az azokat körbevevő kőzetek minősége hasonló, akkor a szövetükben mutatkozó különbségeket döntően a képződési mélység és a kémiai összetétel határozza meg. Lényegében ez volt a kiindulópontunk a Tokaji-hegység vulkáni és szubvulkáni kőzeteinek elkülönítését szolgáló, ún. alapanyagSi0 2 diagram (RÓZSA P. és PAPP L., 1988, 1996) elkészítése során. Azonban a szubvulkáni testek esetében a szegélynél bekövetkező gyors megszilárdulás miatt a kiömlési kőzetekre jellemző szövet alakulhat ki. E kérdést az erdöbényei Mulató-hegy-Barnamáj lakkolitjának példáján vizsgáltuk, s ezzel kapcsolatos előzetes eredményeinket már közöltük (RÓZSA P. és PAPP L., 1988, 1996). Jelen munkában e vizsgálatokat ismertetjük részletesen. 2. Az alapanyag-Si02 diagram A mikroszkópos szemcsenagyság-összetételi vizsgálatokhoz a módosított Rosiwal-féle lineáris módszert (ROSIWAL, A. 1898) használtuk. Ennek lényege, hogy a mérések egymásra merőleges hálózatot alkotó vezetővonalak mentén történnek, s a szemcsenagyság-, ill. az Rendszeres óraadó a Miskolci Egyetem geográfus képzésében
155
ásványos összetételt a különböző ásványszemcséknek és/vagy szemcsenagysági kategóriák nak a vezetővonalakra eső hosszát mérjük. Az ásványos, ill. szemcsenagysági összetételt az egyes kategóriák esetében mért hosszúságok egymáshoz viszonyított arányai adják meg. E módszer alkalmazása mellett több érv szól (KOZÁKM., 1979; JÁRAI A. ET AL., 1993, 1997): kellő hosszúságú vezetővonal esetén pontossága megfelelő; az ásványos- és a szemcsenagysági összetétel egy méréssel megadható; műszerigénye minimális. A módszer további előnye, hogy a mérés elvégzése közben számítógépes adatrögzítésre és kiértékelésre is lehetőség van. (Az erre a célra kifejlesztett szoftver bemutatását, lásd TÓTH S. ET AL., 2003a és b értekezéseiben. A tokaji-hegységi kőzetek szemcsenagysági vizsgálata során típusosként leírt vulkáni és szubvulkáni képződményeket vizsgáltunk, ill. az ezekkel kapcsolatos korábbi eredmé nyeket használtunk föl. Vizsgálataink csupán a hegység andezitjeire és dácitjaira terjedtek ki, mivel a riolitok és a hegységperemen fúrásban megtalált bazalt elemzésétől a szubvulkáni változat hiánya miatt el kellett tekintettünk. A szubvulkáni képződmények közül a Mád 23. fúrás, a tállyai Kopasz-hegy, a telkibányai Csengő-bánya 80. szint és a Zsófia-táró andezitjeinek, valamint a sátoraljaújhelyi Néma-hegy, a gönci Hársas-Ör-hegy és az erdöbényei Mulató-hegy-Barnamáj dácitjainak, míg a kiömlési kőzetek esetében az erdőbényei Szokolya-Párkány-hegy és a telkibányai Magas Tér andezitjeinek, ill. a tokaji Nagy-hegy és a bodrogkereszturi Nyerges dácitjainak szemcsenagyság-összetételi eredmé nyeit használtuk föl (RÓZSA P., PAPP L., 1988, 1996). Tapasztalataink szerint a vulkáni és szubvulkáni kőzetek a legszembetűnőbben akkor különíthetők el egymástól, ha a 10 um szemcseméretnél kisebb alapanyagot a kőzetek víz és C0 2 nélküli alapon 100 %-ra számolt Si0 2 tartalmának függvényében ábrázoltuk. E diagramon kijelölhetők a vulkáni és szubvulkáni kőzetek mezői, amelyeket keskeny átme neti sáv választ el egymástól (7. ábra). 3. Az erdőbényei Mulató-hegy-Barnamáj lakkolitja Az Erdöbényitől délre emelkedő Mulató-hegy-Barnamáj későszarmata lakkolitja (2. ábra) nemzetközi ismertségét két nevezetességének köszönheti: egyfelől a helyenként elő forduló agyagos tufitnak a kontaktuson "megsült" agyagpalájában előforduló szarmata kori növénylenyomatoknak, melyek első példányairól mintegy másfél évszázada adtak hírt (KOVÁCS GY., 1856); másfelől a kőzet üregeit bélelő gazdag ásványegyütteseknek, melyek átfogó ásványtani vizsgálatának eredményeiről éppen egy évtizede számoltak be (PAPP G. et al., 1993). Emellett - az 1925-től 1983-ig működő Hubertus-bányának köszönhetően - a Mulató-hegy egyben a Kárpátok egyik legjobban föltárt lakkolitja, ahol a sekély szubvulkáni testekre általában jellemző kihűlési-elválási résrendszerek tankönyvbe illően mutatkoznak meg (3. ábra). Hazánkban egyedül itt figyelhető meg, hogy a kontakti zált riolittufa újraolvadás következtében perlitszerü kőzetté alakul át. Az azonban kevéssé is mert, hogy e szubvulkáni test kőzete is megkülönböztetett figyelemre tarthat igényt.
156
Vulkáni mező Volcanic field
,..--^--'
? 30
Szub vulkáni mező Sub volcanic field
/•'
20
10
5?
5J
5«
65
Mi
57
f>8
59
00
61
62
63
64
65
66
67
68
69
7Ü
SiO;|wt%)
7. á6ra ^4 Tokaji-hegység vulkáni és szubvulkáni kőzeteinek elválasztására szolgáló alapanyag-SiO? diagram Figure 1: Groundmass-silica diagram for distinction of volcanic and subvolcanic rocks of the Tokaj Mountains A lakkolit kőzettani megismerésének közel 150 éves múltra visszatekintő történetét ko rábban már ismertettük (RÓZSA P., 1993), ezért most csak a jelen vizsgálat szempontjából lényeges előzményekre térünk ki. A képződmény földtani helyzetének tisztázását, minded dig legrészletesebb kőzettani és kőzetkémiai vizsgálatát és ismertetését KULCSÁR L. és BARTA I. (1970) végezte el. Megállapították, hogy a kőzet fenokristálytartalma legfeljebb 20-25 %, s legtöbbször intratellurikusan képződött aggregátumokat alkotnak. Többségük 35-56 %-os anortittartalmú plagioklász. A földpátoknál kevesebb a piroxének mennyisége: döntő részük augit, a hipersztén meglehetősen ritka. Elsőként tesznek említést arról, hogy a kőzetben nagy vastartalmú olivinkristályok is előfordulnak. Megállapítják, hogy a kőzet több mint háromnegyedét kitevő alapanyag csaknem mikroholokristályos, kivéve a kontak tus környékét, ahol hialopilites. KULCSÁR L. és BARTA I. (1970) a lakkolit kőzetéből tíz teljes főelem-analízist végzett, s ez a mennyiség - a korábbi irodalomból ismert két másikkal együtt - lehetőséget nyújtott kőzetkémiai következtetések levonására is. A Si0 2 mennyisége 63,05 - 67,23 % közöttinek bizonyult. Föltűnő a minták alacsony (0,04-0,64 %) MgO- és a viszonylag alacsony (2,073,56 %) CaO tartalma. A szerzők ezért az addig piroxénandezitként leírt kőzetre a „pszeudodácit" elnevezést ajánlották. Érvelésüket elfogadva, s a nemzetközi gyakorlatban hivatalossá vált TAS-diagram alapján a kőzetet néhány újabb munka (RÓZSA P., 1987; SAAD, N. és RÓZSA, P., 1992) piroxéndácitként tárgyalja.
157
0
1km
2. ábra: Az erdőbényei Mulató-hegy-Barnamáj lakkolit földtani környezete a Tokaji hegység 1:25 000földtani térképsorozata alapján (szintvonal 20 m-ként) Jelmagyarázat: H: Hubertus-bánya; 1. piroxénandezit; 2. riolittufa; 3. szürke erezésű fluidális riolit; 4. riolit ártufa; 5. hullott riolittufa; 6. a lakkolit kiterjedése. Figure 2: Geological sketch map of Mulató Hill-Barnamáj laccolith based on 1:25 000 map series of the Tokaj Mountains (contour line by 20 m). Legend: H: Hubertus quarry; 1. pyroxene andesite; 2. rhyolite tuff; 3. grey-bandedfluidal rhyolite; 4. rhyolite flood-luff; 5. air-fall rhyolite tuff; 6. contour of the laccolith.
158
Mulató-hegy Mulató Hill
3. ábra: A Hubertus-bánya által föltárt lakkolit panoráma képe a Barnamáj tetejéről. Figure 3: View of the laccolith exposed by the Hubertus quarry from the top of Barnamáj.
4. A mikroszkópos szemcsenagyság-összetételi vizsgálatok eredményei A mintavételi helyek kijelölésekor KULCSÁR L. és BARTA I. (1970) leírására támasz kodtunk. A szubvulkáni körülmények közötti kristályosodást tükröző szemcsenagyság összetétel megállapításához a Mulató-hegybe, mélyülő egykori Hubertus-bánya által föltárt lakkolit központi részéről származó mintát vizsgáltuk (1. táblázat; I. minta). A Barnamáj nyugati oldalából vett mintát a kontaktuson bekövetkező gyors lehűlés következtében ki alakuló szövet szemcsenagyság-összetételi jellemzőinek meghatározásához használtuk (II. minta). A kontaktushatás hatástávolságának becsléséhez a kontaktustól a mintegy 10 m távolságban vett minta modális elemzését végeztük el (III. minta).
159
I. minta < 1 Ouxn (alapanyag) 41,1 35,4 10-100 um 17,0 100-500 um 3,0 500-1000 um 3,5 > 1000 (im 100,0 E 65,70 Si0 2 *
II. minta 76,9 13,6 5,0 3,4 1,1 100,0 66,71
III. minta 45,8 40,3 10,1 3,8 100,0 66,29
*KULCSÁR L. és BARTA I. (1970) által közölt, H 2 0 és C0 2 nélkül 100 %-ra számolt főelem-összeté-telek alapján. *Data published by L. KULCSÁR and I. BARTA (1970) were racalculated on water and COrfree basis I. Mulató-hegy, a lakkolit központi részéből / Mulató Hill, from the central part of the laccolith II. Bamamáj, a kontaktusról / Barnamáj, from the contact III. Barnamáj, a kontaktustól 10 m-re, a lakkolit belseje felé / Barnamáj, 10 mfrom the contact toward the central part of the laccolith
1.táblázat. Az erdőbényei Mulató-hegy-Barnamáj lakkolitjából származó piroxéndácit minták szemcsenagysági összetétele és SiO} tartalma Table 1. Grain-size composition and silica contents of pyroxene dacite samples from the Mulató Hill-Barnamáj laccolith A mikroszkópos szemcsenagyság-összetételi vizsgálatok során a fentiekben röviden már ismertetett módosított Rosiwal-féle eljárást alkalmaztuk. A méréseket mintánként há rom, egymásra nagyjából merőleges csiszolaton végeztük el. Az ásványos alkotóknak, illetve az egyes szemcséknek a vizsgálati egyenesre esö hosszát mikrométer okulárral mér tük. A mért hosszértékeket az alábbi szemcsenagysági kategóriákba soroltuk: < lOum (alapanyag) 10-100 um 100-500 um 500-1000 um > 1000 um A minták mikroszkópos szemcsenagyság-összetételi vizsgálatának eredményeit az 1. táblázat mutatja. Ugyancsak e táblázat tartalmazza a minták H 2 0 és C0 2 nélkül 100 %-ra főelem-összetétel alapján számolt Si02-tartalom értékeit is. A minták szemcsenagyság- és főelem-összetételének megfelelő értékeit elhelyeztük az alapanyag-Si02 diagramban (4. ábra). Jól látható, hogy a kontaktusról származó II. minta a gyors lehűlésnek köszönhetően a vulkáni (kiömlési) mezőbe esik. Ugyanakkor a kontaktus tól mindössze 10 m-ről szedett minta már a szubvulkánra jellemző alapanyag-Si02 kapcso latot mutatja, s majdnem egybeesik a lakkolit központi részéből származó (azaz a legtipikusabbnak tekinthető) minta pontjával.
160
Vulkáni mező Volcanic field
Szub vulkáni mező Sub volcanic field
SiO,(wt%)
4. ábra: A vizsgált piroxéndácit minták helyzete az alapanyag-Si02 diagramban Jelmagyarázat: I. Mulató-hegy, a lakkolit központi részéből; II. Barnamáj, a kontaktusról III. Barnamáj, a kontaktustól 10 m-re, a lakkolit belseje felé Figure 4: Position of the studied samples in the groundmass-silica diagram Legend: I. Mulató Hill, from the central part of the laccolith; II. Barnamáj, from the contact III. Barnamáj, 10 mfrom the contact toward the central part of the laccolith 5. Összegzés Az erdőbényei Mulató-hegy-Barnamáj piroxéndácit lakkolitjának föltártsága és földolgozottsága lehetőséget nyújtott arra, hogy a tokaji-hegységi szubvulkáni és vulkáni kőzetek elkülönítésére korábbi diagramunk használhatóságát ellenőrizzük. A szubvulkáni testek peremén, a kontaktushatás következtében gyakran a vulkáni (kiömlési) kőzetekre jellemző alacsonyabb kristályossági fokú szövet alakulhat ki. Ez történt a Mulató-hegy-Barnamáj kontaktusán is. Ugyanakkor megállapítható volt, hogy a kontaktustól a lakkolit belseje felé haladva már viszonylag kis távolságon (jelen esetben 10 méteren belül) a szubvulkáni kőze tekre jellemző szövet jelentkezik. Mindez arra utal, hogy bár a lakkolitok kontaktusán be következő gyors lehűlés, s az ennek következtében kialakuló „álvulkáni" szövetek problé mát okozhatnak a diagram használata során, ám ezek kellő körültekintéssel kiküszöbölhe tők. Summary Textural types of the igneous rocks are in close relation with physical and chemical condition of the original melt as well as rate of cooling and crystallization. Igneous rocks formed at different depths can be characterized by different textural features. Consequently, formation levels (volcanic, 161
subvolcanic, hypabyssal, plutonic) can be determined by quantitative evaluation of their textures. In some cases, however, a texture characteristic for volcanic rocks has formed at the contact zone of subvolcanic bodies, too. Miocene pyroxene dacite laccolith of Mulató Hill-Barnamáj near Erdöbénye village (Tokaj Mountains, NE Hungary) provides a good example for studying this problem because quarrying activity of several decades has exposed the entire laccolith structure. Our grain-size distribution analyses suggest that although the pyroxene dacite at the immediate margin has a texture indicating volcanic origin, the rock shows typical subvolcanic grain-size character even within a short distance (at most 10 m) from the contact. Köszönetnyilvánítás A szerzők köszönetüket fejezik ki az Országos Tudományos Kutatási Alapprogram T-029058 számú pályázatának támogatásáért. Irodalom JÁRAI A. - KOZÁK M. - RÓZSA P. (1993): A mikroszkópi modális analízis optimális módszereinek kiválasztása. Acta Geogr. Debrecina, XXX-XXXI. 113-132. JÁRAI, A. -KOZÁK, M. - RÓZSA, P. (1997): Comparison of the methods of rock-microscopic grainsize determination and quantitative analysis. Mathematical Geology, 29. 8. 977-991. KOZÁK M. (1979): Lehordási modellterület felépítésének és kőzetanyag transzportjának földtani vizsgálat. Doktori értekezés. Kézirat, Debrecen, 179. KOVÁCS GY. (1856): Erdőbényei ásatag virány. Földt. Társ. Műnk. 1. 1-38. KULCSÁR L. - BARTA I. (1970): Kőzettani vizsgálatok az erdőbényei Mulatóhegy-Barnamáj lakkolitján. Acta Geogr. Debrecina. XV-XV1. 39-72. PAPP G. - SZAKÁLL S. - WEISZBURG T. (eds): Az erdőbényei Mulató-hegy ásványai. Topographia Mineralogica Hungáriáé 1. Herman Ottó Múzeum (Miskolc), 1993, 89. ROSIWAL, A. 1898: Ueber geometrische Gesteinsanalysen usw. Verh. der k.k. Geol. Reichanstalt Wien. 5-6. pp. 143-175. RÓZSA, P. (1987): On the petrogenesis of pyroxene dacite in the southern part of the Tokaj Mountains (NE Hungary). Geol. Zbornik-Geol. Carpathica, 38. 43-54. RÓZSA P. (1993): Az erdőbényei Mulató-hegy lakkolitjának kőzettani megismerése. In Papp G., Sza káll S., Weiszburg T. (eds): Az erdőbényei Mulató-hegy ásványai. Topographia Mineralogica Hungáriáé I. Herman Ottó Múzeum, Miskolc. 13-17. RÓZSA P. - PAPP L. (1989): Tokaji-hegységi vulkáni és szubvulkáni kőzetek elkülönítése szemcseöszszetételük alapján. Földt. Közi., 118. 265-275. RÓZSA, P. - PAPP, L. (1996): A diagram for distinction between calc-alkalic volcanic and hypabyssal rocks. Theophrastus' Contributions to Advanced Studies in Geology, vol I. 199-207. SAAD, N. - RÓZSA, P. (1992): On the pyroxene andesites from the Tokaj Mountains area (NE Hunga ry). Acta Mineralogica-Petrologica, Szeged, 33. 81-90. TÓTH, S. - CSÁMER, Á. - RÓZSA, P. (2003a): A DOS program for supporting modal analysis of rocks (MODEL v. 2.12). Acta Mineralogica-Petrologica Abstract series 1. 2n „Mineral Sciences in the Carpathians" International Conference, Miskolc, March 6-7, 2003, 103. TÓTH S. - CSÁMER Á. - RÓZSA P (2003b): DOS-alapú program kőzetek modális elemzéséhez (MODEL v. 2.12). Acta Geogr. Debrecina, XXXVI. (megjelenés alatt)
162
