A KISÉRLETEK

Kísérlet 1: Erózió, mint barlangalakító tevékenység

A barlangok falain gyakran észlelt pattintott jellegű törések, valamint többnyire a kanyarokban megfigyelt eróziós szilnők sokasága az erózió barlangalakító tevékenységére irányítják a figyelmet. A barlangi vízfolyás közepestől nagy, valamint árvízi hozamai kétséget kizáróan igen figyelemre méltó munkavégzésre, barlangalakításra fordított eróziós energiáról

tanúskodnak. Mindez azonban nem elég egy barlang kialakításához, mert az így keletkezett laza eróziós törmelék és felaprózott változata előbb,

vagy utóbb eltömedékelné a vízvezető nyílásrendszert, az pedig lefékezné a víz sebességét és azzal együtt az eróziót. Egy törmelékkel elzárt

barlangjáratban áramló víz barlangalakító eróziós tevékenysége jelentéktelen, mivel a feltöltött barlangjárat vízvezető képessége egy kavics-, vagy homokréteg vezetőképességével válna egyenértékűvé.

Kavics és homokrétegekben pedig nyitott légteres és összefüggő

csatornarendszerek kialakulása erózió útján, vagy fenntartása nem ismert.

A felaprózott törmeléket el kell szállítani keletkezési, vagy lerakódási helyéről, és ki kell szállítani a barlangból ahhoz, hogy a barlang, mint egy nagy hozamú, légteres vízlevezető csatorna működhessen.

Szabó az üledékmozgatásra vonatkozóan a következő kísérletekről számolt be (1966):-

1. A Kecskelyuk barlang 350 l/perc vízhozammal áramló patak mederébe egy ponton behelyezett 1-2 és 4-8 mm átmérőjű és egyenlő 1 kg mennyiségű, szitálással osztályozott, színtelen üvegzúzalékot 3 nap alatt teljesen elhordta a patak egy 70 m hosszúságban észlelt mederszakaszról. A 10 m-ként elhelyezett hordalékfogó ideiglenes (deszka) gátak mögött összegyűlt

hordalékban üvegtörmeléket nem sikerült azonosítani a barlangi üledék megfelelő szemnagyság frakciójának sztereo- és polarizációs mikroszkópokkal végzett vizsgálatai során.

2. Ugyanezt a kísérlet 25 l/perc hozam mellett, ezúttal sötétzöld, hasonló szemnagyságú üvegzúzalékkal megismételve a következő eredményt adta:-

 a 1-2 mm-es frakció anyaga 10 m,

 a 4-8 mm-es frakció anyaga pedig 3 m

hosszú távon szóródott szét 3 nap alatt.

Kis vízhozam mellett az elmozgatott apró, 1-2 mm átmérőjű törmeléket 2.3 mm/perc maximális sebességgel szállította a víz, ami az évi 250 napos, kisvízhozammal jellemzett időszak alatt 833 m szállítási távolságot eredményezhet. A nagyobb, 4 - 8 mm átmérőkkel jellemzett törmelékes anyag 0.7 mm/perc maximális szállítási sebességgel utazó szemcséi pedig 252 m-t vándorolnának az év nagy hozamokkal jellemzett részében.

Figyelembe véve -

 hogy a barlanghoz nem kapcsolódik egy, a felszíni folyókra jellemző árterület, ahová a folyómeder vízszállító kapacitását meghaladó vízhozamok kiléphetnek, és ahol ezek az árvizek lerakhatják lebegve szállított, finomszemű eróziós törmelékeik jelentős tömegét,

 a barlangok hatékony keresztszelvényeiben észlelt gyakori és jelentős változásokat,

 hogy a barlangi vízfolyás nagy vízhozamainak közepes szállítási sebességei az év további 115 napjára korlátozódnak, és azokból

csupán néhány napot jellemeznek árvízi hozamok valamint azokhoz kapcsolt rendkívül nagy szállítási kapacitások,

 hogy a Bükk hegységben nincs olyan karsztforrás, amelynek nagy- és árvízi hozamai lebegve szállított, többnyire agyag szemnagyságú szilárd anyagon kívül homokot, kavicsot, vagy kőzettörmeléket hozna rendszeresen a felszínre,

a kísérlet azt mutatta, hogy a barlangi vízfolyás mechanikai szállítóképessége nem elég a barlangjárat nyitva tartásának biztosításához.

Szabó további kísérletei a barlangi vízfolyás üledékében tömegesen

jelenlévő mészkőtörmelék természetes vegyi oldását, pontosabban annak jelenlétét és mértékét vizsgálták.

Kísérlet 2: - A barlangi patak üledékében felaprózódott mészkő oldódásának mértéke a vízhozamok függvényében

Szabó három pár, 0.1 mm lyukátmérőjű műanyag laboratóriumi

szitahálóból készült nagy, túlméretezett zsákba gondosan iszapolt, szitált 0.125 - 0.25 mm közötti szemnagyságú, egy- egy kg száraz súlyú barlangi hordalékot helyezett. A szemnagyság frakció 41.7% savban oldódó

anyagot (karbonátot) tartalmazott. A zsákpárokat a barlangi patak medrében három helyen ágyazta be a barlangi patak hordalékágyának felszínére úgy, hogy a zsákok a vízszint alatt maradtak, és állandó

érintkezésben álltak az áramló vízzel. Az egymás mellett elhelyezett zsákpárok váltakozóan vizsgált egyikének súlyát három naponként mérte gondos mosás és 95 fok Celsius hőmérsékleten történt szárítás után. (Az így kivett mintát a következő, három naponként esedékes

mintavizsgálatkor helyezte vissza a patakba.) A zsákpárok esedékesen választott egyike súlyviszonyainak korrigálása után kapott és a három helyre átlagolt mérési eredményeket Tábla 2 és Ábra 24 mutatják be.

A kísérlet befejezése után a vizsgált anyag savban oldódó tartalma 6.1%-kal, 35.6%-ra csökkent. Az oldható anyagveszteségben tapasztalt

sajnálatosan nagy, 2.1% diszkrepanciát nyilván az anyagkezelés során elszenvedett veszteségek, valamint a 0.1 mm alá csökkent szemcsék elveszítése okozták.

Tábla 2. Barlangi üledék oldása változó patakhozamokban, Kecskelyuk barlang - A vizsgált üledék savban oldódó (mészkő) tartalma: 41.7%

Napok száma Hordalékanyag

súlya g Súlycsökkenés g Halmozott

Ábra 24. A barlangi patak üledékének oldása, Kecskelyuk barlang

A kísérlet kimenetele: - annak felismerése, hogy, a barlangi patak

üledékágyát telítő víz jentős és felújuló mennyiségű agresszív széndioxidot tartalmaz, ami oldja a beágyazott mészkőszemcséket. Az oldódás mértéke csökken a vízhozam növekedésével, jelezve, hogy a vízzel telitett

üledékben jelenlévő széndioxid mennyisége határos és független a benne és rajta áramló víz mennyiségétől. Ebből következően, a barlangi patak széndioxid forrásának jelentős része a barlangi vízfolyás

üledékhalmazában van. A legnyilvánvalóbb ilyen szándioxid forrást a szerves anyag lebomlásához vezető mikrobiológiai folyamatban látta Szabó.

Kísérlet 3: - Széndioxid felszabadítása a barlangi patak üledékéből

Szabó egy zárt kísérleti edényrendszerbe 10 kg súlyú, Kecskelyuk barlangiból vett és a súlymérés céljából szobahőmérsékleten szárított folyóvízi üledéket helyezett el, és 10 cm magasságban fölös vízzel

árasztotta el az anyagot. Klór jelenlétének elkerülése, valamint az

esetleges barlangi mikrofauna megőrzése céljából a Kecskelyuk barlang patakjából vett vizet használt a kísérletben.

A szobahőmérsékleten tartott rendszerben az elárasztott üledéket szárított és CO2-tól mentesített légköri gázzal levegőztette, és a zárt rendszerből eltávozó gázt CO2-t gyűjtő, Ca(OH)2 oldatot tartalmazó zárt rendszeren buborékoltatta át.

Néhány nap után a Ca(OH)2 oldat némi opalizációt mutatott, a kísérletet befejező 15-ik napon pedig - bár opalizáció szintén jelen volt - az edény alsó falaira látható mennyiségű szilárd, opak, szennyezett, fehéres színű kéreg rakódott le. Ásványtani mikroszkópos vizsgálat során ez a szilárd anyag mikrokristályos kalcitnak bizonyult.

A kísérlet kimenetele: - A barlangi üledékből hosszú időtartamú,

szobahőmérsékleten végrehajtott kísérlettel széndioxid termelést sikerült kvalitatívan kimutatni laboratóriumi körülmények között. A kísérleti

rendszerben termelődött széndioxid az üledékben jelen lévő szerves törmelék mikrobiológiai lebontásából származott.

(A Szerző ezúton fejezi ki köszönetét Pálfi József Főgeológusnak a kísérletek végrehajtása engedélyezéséért az OFKFV miskolci Kamerális Laboratóriumában.)