ANIZOTRÓP VIZVEZETÉS - A KŐZETEK TÖRÉSEINEK ÉS FOLYAMATOSSÁGI HIÁNYAINAK

KÖVETKEZMÉNYE

A mészkőtömeg réteglapjai mentén kialakult szerkezeti elválások víz által járható apertúrái általában túlsúlyban vannak, és fokozzák a vízvezetés mértékét csapás irányban. A vízszintes síkban így egy irányban fokozottan kifejlődött vízvezetés anizotrop vízvezetésnek minősül, amit elliptikus

szimmetria jellemez maximális vezetőképességgel (Kmax) a rétegek csapása irányában, és minimális vezetéssel (Kmin) arra merőlegesen, ellentétben a törmelékes üledékes kőzetek vízszintes síkjában kifejlődött izotróp, radiális szimmetriával jellemzett tulajdonságával (Ábra 10.).

Ábra 10. Az áramlási szimmetria alakulása izotróp és anizotrop vízvezetőkben

Anizotrop vízvezetés rendkívül gyakori jelenség a hidrogeológiában. Csaknem valamennyi törmelékes üledékes kőzetekből álló vízvezető réteg anizotrop vezetést mutat a függőleges síkban. Ennek oka az, hogy a vízi lerakódás következményeként a kőzet lapos ásványszemcséi nagy lapjaikon fekve épültek be a kőzetbe. Ez a

függőleges anizotrópia mértékét 4:1 arányig növelheti. Homokos üledékek gyakori csillámtartalma erősen fokozza az anizotrópia mértékét 16:1 arányig. A függőleges anizotrópiát azonban kielégítően kezelik a vízvezető rétegek hidrodinamikai

tulajdonságait vizsgáló modellek.

A törmelékes eredetű vízvezetők megőrzik a kőzetszerkezetben rejlő függőleges anizotrópia mértékét, ha azok hegységszerkezeti hatásokra meredeken, vagy közel függőlegesen dőlő helyzetbe kerülnek. Ilyen esetekben a homokos üledékek is figyelemre méltó anizotrópiát mutatnak a vízszintes síkban. Ezekben az esetekben a vízvezető réteg értékelésére általában a réteghatár elérését elemző módszert

alkalmazzák a gyakorló hidrogeológusok több - kevesebb sikerrel olyannyira, hogy a radiális szimmetria hiányából azonnal vízvezető határ jelenlétére következtetnek. Ilyen esetekben az értékelés hibákkal terhelt.

A töredezett kőzetek vízszintes anizotrop vezetése értékelésére Papadopulos (1965) fejlesztett ki egy jó eredménnyel dolgozó, és általános érvényű modellt, amely - feltehetően költség-, munka- és az értékelés időigényes jellege miatt nem nyert általános alkalmazást. (Radiális szimmetria esetében a vízvezető hidraulikai tulajdonságainak meghatározásához alkalmazott vízkivételi kísérlethez egy

megfigyelőkút lefúrása szükséges a vízkivételi kút közelében. Elliptikus szimmetria esetében kettő, vagy három megfigyelő kút mélyítése szükséges, attól függően, hogy ismert-e a vízvezetés principális tengelyének az iránya.)

A Bükk hegység főtömegét csapás irányú anizotrop hidrodinamika jellemzi, ami -

 regionálisan a karsztvíz felszín szintvonalainak csapásirányban, nagyjából Kelet - Nyugat irányban elnyújtott geometriájában nyilvánul meg. A Bükk hegységi regionális anizotrópia mértéke, 1.98 -ban illetve 1.54 -ben adódtak Tóth G. a Bükk hegységi karsztforrások térszíni magasságai alapján összeállított térképének (1976) észak-nyugati negyedében vázolt karsztvíz felszín szintvonalai alapján, illetve Lénárt et Al. (2006, benne:

Szilágyi G. 1977-es térképe) által bemutatott, a Bükk hegységi

mélykarsztvíz 200 méter B.f. felületén kialakult nyomás szintvonalainak térképen (Ábra 13 és 14).

A mélykarszti anizotrópia kissé mérsékelt, a Bükk hegység esetében.

Egy ötödnyivel kisebb értéke annak tudható be, hogy a hidegkarszt főleg csapásirányú barlang-főjárataihoz hasonló csatornák nem alakultak ki a mélykarsztban a rendkívül lassú áramlás és erózió hiánya miatt. A mélykarszti vízvezetés alakításában csupán a

nyomásviszonyok fokozódásával együtt járó, mérsékelt korróziónak, a vegyi oldásnak van szerepe. A korrózió pedig az áramlási

sebesség mértékének megfelelően, egyenletesen hat minden áramlási irányban. Ebből következően, a mélykarszti anizotrópia mértéke a repedéshálózat, az összekapcsolt másodlagos porozitás anizotrópiáját jellemzi (barlangjáratok nélküli állapotában).

Ábra 11. Erőteljes anizotrópia Ordovícium korú törmelékes üledékben.

Tizenegy napos vízkivételi test W-60. sz. ásványvíz kutató fúráson - Daylesford, Viktória, Ausztrália.

Ábra 12. Az ásványvíz kutatás tanuló területe. - Felderítő fúrás program és vízkivételi kísérletek a vízvezető réteg hidraulikai tulajdonságainak

meghatározása céljából - Lithia Spring, Viktória, Ausztrália.

Ábra 13. A Bükk hegységi karszt anizotrópiája Tóth G. (1976) térképe és karsztvízszint vonalai alapján

Ábra 14. A Bükk hegységi mélykarszt anizotrópiája Dr. Lénárt L (2116) et Al. hivatkozott ábrája, GL Seymour MSc kiegészítésével

 helyileg pedig a principális irányokban kifejlődött aktív barlangjáratok gradienseinek kontrasztjában észlelhető a legegyszerűbben. Az Észak - Dél irányú általános Kmin áteresztőképesség irányában

kialakult Kecskelyuk és Szivárvány barlangok esetében a gradienseik 0.0762 m/m, illetve 0.0727 m/m-ben, a Jávorkúti víznyelőbarlang csapásmenti, Nyugat - keleti Kmax áteresztőképesség iránnyal

megegyező patakos ágában pedig 0.0290 m/m-ben alakultak. A keleti és északi gradiensek aránya (gradÉszak / gradKelet) 2.63 és 2.51 a Kecskelyuk, és Szivárvány barlangok Jávorkúti víznyelőbarlang patakos ága viszonylatában.

 A Bükk hegységi karszt anizotrop vizezetését tűnik szintén alátámasztani Lénárt és Szegediné- Darabos (2013, p 159)

következtetés nélkül tett észrevétele: "According to the correlation investigations which have been based on the water level data of 20 years long measurements, the relationship between the cold karst water level and warm karst water level (pressure level) is clear but its tightness differs. The tightness of the relationship increases in case of wells situated in the east-west carbonate patches, but it weakens in case of wells situated perpendicular to such patches." - Magyar fordításban:- "Húsz év során végzett vízszintméréseink korrelációja

szerint a viszony a hideg karsztvízszint és a meleg karsztvízszint (nyomás szint) között világos, de azok szorossága (hasonlósága?) különbözik. A szorosság (hasonlóság?) mértéke növekszik a Kelet - Nyugat irányban elhelyezkedő karbonát foltok (blokkok?) esetében, de gyengül azoknak a kutaknak az esetében, amelyek merőlegesen helyezkednek el azokra a foltokra (blokkokra?).

Nagy mészkőtömegre vonatkoztatva (például egy 100 m x 100 m x 100 m dimenziójú blokk) a repedéshálózat hidrodinamikai tulajdonságai az anizotrópiában kifejezett irányítottság kivételével hasonlóak a

törmelékes üledékes kőzetek összekapcsolt porozitásának jellegéhez.

5. A MÉSZKŐTARTOMÁNY ÉS KARSZT HIDRODINAMIKAI