1. Néhány alapfogalom – bevezetésként

Valószínűleg annak a kérdésnek a tisztázásával kell kezdenünk, hogy mi is a geokémia, mert atlaszról sokan hallhattak már, de geokémiai atlaszról jóval kevesebben.

A geokémia a Föld anyagi összetételét tanulmányozza. Vizsgálja, milyen gyakorisággal, eloszlásban fordulnak elő az egyes elemek és vegyületek, hogyan mozognak és halmozódnak fel a különböző kőzetekben és a vizekben. Míg a földtani térképek tanulmányozásával megtudhatjuk, milyen kőzetek (homok, mészkő, gránit, bazalt stb.) építik fel környezetünket, a geokémiai térképek kisebb vagy nagyobb terület hálózatos vagy szabálytalan térközű mintái alapján egyes elemek vagy elemcsoportok mennyiségének területi változását mutatják. Ezeknek a változásoknak az értelmezéséhez és megértéséhez esetenként néhány speciális alapfogalommal is meg kell ismerkednünk. Ilyen pl. az elemek gyakorisága, a főelemek, nyomelemek fogalma, a geokémiai háttér és geokémiai anomália stb. Ha az alábbiakban találkozik ilyen fogalmakkal, rövid magyarázatukat is megtalálja, ha rájuk kattint ill. megtekinti az alapfogalmak kisszótárát.

Alapfogalmak

Esszenciális és toxikus elemek

Hazánkban az egy-egy területről rendelkezésre álló földtani ismeretek gyarapodásával az alkalmazott geokémiai kutatások jelentősége és szerepe az érckutatástól egyre inkább az agrogeokémia és a környezetvédelem, környezetgeokémia felé tolódik el.

E gyakorlati tudomány hazai művelői — pontosabban Intézetünk — számára kormányrendelet is meghatározza a kötelezően elvégzendő teendőket. Ezek sorában megtaláljuk a geokémiai vizsgálatokat, a geokémiai környezetállapot, az alapszintek és anomáliák meghatározásának igényét, az egészségvédelemmel kapcsolatos kutatásokat és vizsgálatokat (geomedicina). Mindezek ellátásához alapvető, hogy Intézetünk működtesse a megfelelő laboratóriumokat, és azokban hiteles méréseket végezzen.

Mindeme feladatok sikeres ellátására az utóbbi tíz év műszaki fejlesztései teremtettek lehetőséget. Korábban ugyanis a magyar földtan nem rendelkezett olyan műszerekkel, amelyekkel a környezeti illetve ércföldtani szempontból fontos elemek legtöbbjét kellő pontossággal és érzékenységgel, nagy sorozatokban meg tudták volna határozni. Következésképpen Magyarország területét bemutató geokémiai térkép eleddig nem készült, mert nem is készülhetett.

2. Geokémiai térképezés a Magyar Állami Földtani Intézetben

Az Országos Geokémiai Felvételek téma két, párhuzamosan futó kutatási iránya:

1. Magyarország (áttekintő) geokémiai atlaszának összeállítása és

2. A hegyvidéki területek geokémiai térképezése.

Mindkettőt olyan módszeregyüttessel kezdtük, amely nem csak az alapszint értékek meghatározását teszi lehetővé, de egyúttal megbízható képet nyújt a környezeti terhelés mértékéről és az esetleges ércesedések perspektíváiról is. (Így — a hegyvidéki felvétel jelentős eredményeként — találtuk meg pl. a Zempléni hegységben a koromhegyi és a Mád–királyhegyi aranydúsulásokat.)

Magyarország geokémiai térképsorozatának elkészítésével az volt a legfontosabb célunk, hogy felszíni környezetünkre és számos nyomelemre jellemző geokémiai háttér (alapszint) értékeket határozzunk meg, amelyek alkalmasak arra, hogy a különböző kutatásokban referencia jellegű, azaz viszonyítási értékekként szerepelhessenek. Így segítheti a földtan (geokémia) a talajokban és általában a környezetben megismert, esetenként nagy koncentrációk értelmezését és megítélését. A talajban lévő nyomelemek hatása ugyanis a termesztett növényeken s a táplálékláncon keresztül az emberig ér!

2.1. Az áttekintő geokémiai térképezés alapelvei

2.2. Terepi mintagyűjtés, laboratóriumi vizsgálatok

3. Magyarország Geokémiai Atlasza

A vizsgált elemek illetve ionok: Ag, (Al), As, Au, B, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, (Fe), Hg, (K), Li, Mg, Mn, (Mo), (Na), Ni, Pb, (PO₄), (Sb), Sr, (SO₄), (Ti), Zn (továbbá az izzítási veszteség). Ezek közül a zárójelbe tett alkotók térképeit e helyütt nem mutatjuk be. Minden elemről két térképváltozat készült: az alsó minta (50–60 cm) alapján az alapszint értékek és a felső minta (0–10 cm) szerint a regionális környezetei terhelés bemutatására. Jelen tájékoztatónkhoz az alsó mintázási szint térképeit és a környezeti terhelés összesített eredménytérképét csatoltuk.

3.1. Hogyan határoztuk meg a geokémiai anomáliákat?

A továbbiakban a felvétel és az elemzések alapján bemutatunk néhány geokémiai mozaik-térképet. Az esetek többségében a felső szintben több káliumot, ólmot, foszfátot, szulfátot (és cinket), az alsóban több alumíniumot, báriumot, vasat (arzént és bórt) találhatunk. A természetes változékonyság a legtöbb elem esetében az alsó szintben nagyobb. Az egyes térképeken határozott tendenciák rajzolódnak ki.

Ha meg kívánja tekinteni az egyes elemek természetes előfordulását és a geokémiai felvétel adatait leíró rövid szöveget, valamint az alsó mintázási szint térképeit, kattintson a megfelelő helyre!

Arzén		Kadmium		Króm		Higany		Ólom
Bárium		Kobalt		Réz		Nikkel		Cink

A fenti geokémiai térképek értelmezésénél és használatánál figyelembe kell vennünk néhány fontos körülményt. A nagy vízgyűjtők (cellák) kifolyási pontján gyűjtött minták adatait az üledékképződés átlagoló jellege alapján terjesztettük ki a vízgyűjtő teljes területére. Ennek alapján nem állapítható meg, hogy a cellán belül hol helyezkednek el azok a képződmények vagy szennyező források, amelyek az észlelt anomáliát okozzák. Egy vízgyűjtőn belül szükségképpen a cella jellemzésére felhasznált értéknél kisebb és annál jóval nagyobb koncentrációk is előfordulnak. A toxikus dúsulások lehatárolása azonban csak részletező vizsgálatokkal lehetséges.

Térképeinken nem szerepelnek a fő folyók mintáiból kapott eredmények. Fontos lenne ezek tüzetesebb vizsgálata is, mert hazai ivóvízkészletünk és egyben a termelés zömét is úgynevezett parti szűrésű kutak biztosítják. Ezek jövőbeni minőségét jelentősen befolyásolja a hátterüket adó üledékek állapota. Hasonlóképpen fontos a nagyobb, feltehetően szennyezésből származó anomáliák földtani kontrollja és lehatárolása. Különösképpen érvényes ez a Dél-Alföldön kirajzolódni látszó arzén- (és cink-) anomáliákra.

4. Magyarország geokémiai nagytájai

A többváltozós eljárások (faktoranalízis) alkalmazása teremtett lehetőséget arra, hogy le tudjuk határolni Magyarország geokémiai nagytájait. Meghatároztuk az egyes nagytájakra jellemző elemcsoportokat.

Magyarország geokémiai nagytájai

1. Hazánk területének nagyobbik részén nem jelölhető ki specifikus elemcsoport, épp ezért ez önálló nagytájnak számít. Ezeken — a térképen fehéren hagyott — területeken az egyes elemek mennyiségét alapvetően a talajtani jellemzők (kötöttség, humusztartalom stb.) határozzák meg.

2. Az ország középső részét a Duna uralja: ártéri rétegsorában és az abból kifújt, szélhordta üledékekben (pl. Duna–Tisza közi hátság) erőteljes talajmeszesedést figyelhetünk meg — ez értelemszerűen a Ca, Mg, Sr (CO₃^--_, SO₄^--_, PO₄^3-) felhalmozódásával, gyakorlatilag az összes többi tápelem kiszorulásával jár. Jellegzetes anomáliaképet ad a Sr eloszlása.

A felvétel Sr-adatai és térképe

Stroncium

Azokon a helyeken, ahol a felszín alatt néhány méter mélységben összefüggő, rossz vízáteresztő képességű mészakkumulációs szintek alakulnak ki, jelentős vízháztartási problémák lépnek fel; a nagyobb gyökérmélységű növények életfeltételei romlanak. Ez a folyamat a Tisza árteréről és a Tiszántúlról gyakorlatilag hiányzik (a Nyírségben alárendelt jelentőségű).

3. A nyugati határ mentén, viszonylag rövid szállítás után lerakódott, alpi eredetű üledékeken képződött talajokban némileg több a vas, a kobalt, a króm, a nikkel (az alumínium és a mangán), mint az ország más részein.

4. Analóg gazdaságföldrajzi helyzetükből adódóan önálló geokémiai nagytájként különülnek el az erdélyi bányavidék és a Felvidék nehézipari központjai felől érkező folyók árterei. Ezeken az évszázadok óta tartó környezeti terhelés a rétegsor fölső 60 cm-ére bizonyított, de valószínűsíthető, hogy egészen a talajvíz szintjéig tart.

1. táblázat

Környezeti szempontból fontos elemek szokásos mennyisége a talajban Magyarország geokémiai nagytájain

A = jellemző értéktartomány

B = várható érték

Ha a talajok szokásos elemtartalmáról még többet óhajt megtudni, kattintson ide!

5. A környezeti terhelés

Amikor valamilyen, a környezet számára potenciálisan veszélyes anyag mennyisége megközelíti vagy meghaladja az egyes élő szervezetek mérgezéséhez elégséges mennyiséget, környezeti terhelésről beszélünk. Ennek oka távolról sem minden esetben az ember szennyező tevékenysége: környezetünkben találhatunk teljesen természetes eredetű, de erősen mérgező, egészségkárosító felhalmozódásokat is. A földtani okokra visszavezethető környezeti terheléseket alapvetően két nagy csoportba sorolhatjuk: olyanokra, amelyek az ember legcsekélyebb részvétele nélkül alakultak ki és olyanokra, amelyek eredeti állapotukban csak csekély jelentőségűek voltak (kis foltokon, netán nagy mélységben fejlődtek ki), az emberi beavatkozások folytán azonban már nagy területek élővilágát veszélyeztetik. Hazánkban mindkét típusra találhatunk jellemző példákat.

A tisztán földtani eredetű környezeti terhelés vagy egyes, ritka kőzettípusok előfordulásának, vagy az ércképző folyamatok hatásainak eredménye lehet. A gyakoribb kőzetekben a toxikus elemek szokásos mennyisége sosem éri el a toxicitási küszöböt (2. táblázat), és ez nem véletlen: a földi élet alapjában éppen az ezekből a kőzetekből kialakult vizes oldatokban fejlődött ki, ezek anyagát hasznosítja.

2. táblázat

^x – mélytengeri agyagokban (a tenger alatti vulkáni működés hatására): 140

A Dunántúli Középhegység É-i felében (a Velencei dombságtól a Pilisig) szórványosan előforduló alkáli ultrabázitokban az U-tartalom 4–8 g/t, a Th koncentrációja 20–80 g/t. A Mecsek hegységben két helyen fellelhető fonolit nióbium-tartalma több száz g/t.

Az utómagmás tevékenység során felszálló, jelentős fémtartalmú oldatok nem mindig eredményezik érctelepek kialakulását: azokhoz úgynevezett geokémiai csapdákra is szükség van. Az érchordozó oldatokat felvezető mélytörések környezetében azonban efféle csapdák hiányában is kiterjedt anomáliák fejlődnek ki. Jó példa erre a Pilis hegység, ahol az idősebb karbonátos és a fiatalabb vulkáni kőzeteket elválasztó töréses zóna mentén határozottan kirajzolódó higany-anomáliákat jelölhetünk ki, a patakhordalékok részletező geokémiai felvétele révén.

A higany eloszlása a Pilisben

Színes- és nemesfémeket hegyvidéki területeink közül a Börzsönyben, a Mátrában és a Zempléni hegységben bányásztak. A felszínre hozott ércanyag hasznosítatlan része most kiterjedt szóródási nyelveket alkot az ártereken — legismertebb példája ennek az egykori gyöngyösoroszi ércbánya alatt folyó Toka patak.

Gyakorta már a nyersanyagok elsődleges hasznosítása is jelentős környezeti terhelés forrása. A természetes állapotában a környezetre teljesen ártalmatlan barnaszén, lignit, tőzeg eltüzelése a környék erőteljes As-, Hg- stb.-terheléséhez vezet. Az ércbányászat során nem csak a meddőként elkülönített anyagokat kell veszélyforrásnak tekinteni, de a leválasztott koncentrátum (színpor) tárolási, szállítási stb. veszteségei is szennyezésként jelennek meg. A timföldgyártás melléktermékeként vörösiszap keletkezik. Az ásványi nyersanyagok további feldolgozásának lényege éppen az, hogy az ipar a természetes állapotú anyagokból egyre inkább mesterséges, természetidegen termékeket állít elő.

A KTM 1995-ben kelt tervezete szerint a fejlett országokhoz hasonlóan hazánkban is meg kell határozni a fontosabb toxikus elemek egészségügyi határértékeit, tehát azokat, a talajokban megengedhető koncentrációkat, amelyek túllépése esetén termelési illetve fogyasztási korlátozásokat kell bevezetni. Magyarország geokémiai atlaszának összeállítása során valamennyi, a tervezetben felsorolt elem mennyiségét meghatároztuk, és adatainkkal hozzájárultunk a határértékek szabályozásához.

3. táblázat

Környezeti szempontból jelentős fémek megengedhető koncentrációi a talajban (g/t).
10/2000. (VI. 2.) KÖM-EÜM-FVM-KHVM együttes rendelet a felszín alatti víz és a földtani közeg minőségi védelméhez szükséges határértékről

Magyarázat a KTM határértékekre

A regionális környezeti terhelés térképein azokat a vízgyűjtőket emeltük ki, amelyek kifolyási pontjain valamely, adott koncentráció felett toxikusnak számító elem az egészségügyi határértékhez (KTM, 1995: tervezet) közeli vagy azt meghaladó mennyiségben van jelen.

Összevont terhelési térkép

Némely toxikus nehézfém (főként az arzén és a kadmium) mennyisége viszonylag nagy területeken (néhány ezer km²) több, mint a tervezett határérték. Ez egyes helyeken tisztán a természeti tényezők következménye, de többnyire az emberi beavatkozások folytán alakulhatott ki. Erősen kiemelkedik környezetéből Pest (Rákos és Szilas patak), jól látható a Parádi Tarna (az egykori Recsk–lahócai és talán a parádóhutai bányászkodás hatása), kisebb mértékben a Mátrából dél felé folyó vizeket összegyűjtő Gyöngyös patak (Gyöngyösoroszi okán). Az Alföld déli részén, megfigyelhető szabályszerűség nélkül tarkálló foltok ellenőrző, részletező vizsgálata mindenképp indokolt. A külföldi ércbányászat és a nehézipar szennyező hatásáról a 4. fejezetben emlékeztünk meg.

Az érzékeny területekre (pl. vízbázisok, szántók, legelők) bevezetni kívánt határértékeknél 5–5 vízgyűjtőben több az As és a Cd, 2-ben a Zn, 1–1-ben a Cr és a Cu mennyisége. Szinte bizonyos, hogy az ilyen területeken vannak olyan, több km²-es foltok, amelyeken jelentős környezeti terhelés mutatható ki.

A témához kapcsolódó publikációk és jelentések:

Ódor L., Horváth I. and Fügedi U., 1996, Low–density Geochemical Survey of Hungary. Volume of Abstracts, Environmental Geochemical Baseline Mapping in Europe Conference, May 21–24, 1996, Spisska Nova Ves, Slovakia pp. 53–57.

Ódor L., Horváth I. and Fügedi U., 1997a: Az arany és ezüst geokémiai háttérértékei az ártéri üledékek alapján. The geochemical background values of gold and silver on the basis of flood-plain deposits. Földtani Kutatás, Új sorozat XXXIV.,1: 13–17.

Ódor L., Horváth I. and Fügedi U., 1997b: Észak-Magyarország nemesfém perspektívái a patakhordalékok geokémiai felvétele alapján. Precious metal perspectives of northern Hungary based on stream sediment survey. Földtani Kutatás, Új sorozat XXXIV.,2: 9–12.

Összefoglaló kéziratok:

Ódor László, Horváth István, Fügedi Ubul 1994: Országos Geokémiai Felvételek. A hegyvidéki területek patakhordalék felvétele. A Börzsöny-Dunazug-Pilis-Budai hegység geokémiai felvétele. MÁFI, Geokémiai Főosztály. T.: 16719

Ódor László, Horváth István, Fügedi Ubul, 1995: Országos Geokémiai Felvételek. I. Magyarország geokémiai térképsorozata, II. A regionális környezeti terhelés. MÁFI, Geokémiai Főosztály. T.:17058