AZ INTERMITTÁLÓ KARSZTFORRÁSOK MŰKÖDÉSE*
TÓTH GÉZA
A karszthidrológia egyik kevéssé kutatott területéről, az intermit- táló karsztforrások működéséről, illetve a régi intermittáló forráselmélet cáfolatáról kívánok rövid, előzetes ismertetést adni.
A kérdést egy pályázati munkámban már bővebben kifejtettem, de úgy érzem, hogy a téma teljes feldolgozásáig, a feltevés bizonyítá- sáig még számos megfigyelésre, mérésre, logikus következtetésre van szükség.
Április elején a Bükk-plátó déli letörése alatt hatalmas források törnek a felszínre. — Nagyvízhozamú karsztforrások — állapíthatjuk meg az első látásra, a Vöröskő-völgy felső szakaszán az Imókő alatt és a Feketelen lábánál. A nagy víztömeg elárasztja a völgyet, a forrásból kilépő patak köveket görgetve tör utat magának, zúgása messze hallat- szik. Ilyenkor mondják a környékbeliek „Megindult az Imókő, működik a Vöröskő."
Száraz nyár végén hiába keressük a bővizű patakokat, csak a szá- raz medrüket találjuk a kiszáradt forrással, illetve forrásbarlanggal.
Az Imókő alatt sötéten ásít az intermittáló forrás barlangjának a szája és szinte hívja a kutatót hatoljon be, oldja meg a rejtélyt.
Honnan ez a nagy víztömeg? Hogyan tud ennyi vizet felszínre hozni az a forrás, amelyik az év nagyrészében inaktív? Tevődik fel a kérdés akaratlanul is.
Az állandó karsztforrások nagy víztömegüket a mögöttük elhelyez- kedő mészkő-hegységekből nyerik, ezt már régen feltételezték, a víz- jelzések pedig pontosan meghatározzák egy egy forrás vízgyűjtő terüle- tét is. Az intermittáló források működésére sokkal nehezebb volt fele- letet adni. Különösen a szokatlanul nagytömegű víz megjelenése arra ösztönözte a kérdés kutatóit, hogy valamilyen vízgyűjtő rendszert téte- lezzenek fel, amely egyidejűleg gyűjti, raktározza, majd egyszerre a fel- színre hozza a vizet valamilyen különleges rendszer segítségével. Mi- lyen lehet ez a különleges rendszer s hogyan működik?
* A M a g y a r F ö l d r a j z i T á r s a s á g 1965. é v i o r s z á g o s p á l y á z a t á n I L h e l y e z é s t e l é r t p á l y a m ű k i v o n a t a .
A szakirodalom megfelelő része a következő magyarázatot adja a kérdésre:
„Vannak olyan időszakos források is, amelyeknél a periódus meg- lehetősen állandó. Ezeknél a hasadékok vize napszintre jutás előtt egy kisebb-nagyobb térfogatú üregben gyűlik össze, amely üreget a B—F szivornya köti össze a forrásnyilással. Amíg az üregben a vízszint el nem érte a szivornya záradékmagasságát, a forrás vízszolgáltatása szü- netel; a szifonhatás megindulásától mindaddig folyik a víz, míg a szi- vornya a B befolyási fejnél levegőt nem kap. Ilyen pl. a Bihar hegység déli oldalán fakadó Kalugyer forrás."
(Németh Endre: Hidrológia és hidrometria. Bp. 1954. Egyetemi tankönyv 315—316. oldal.)
Az időszakos források működése. B-bemenet, F-forrás.
(Németh Endre)
„Az időszakos források működése a közlekedő edények törvényén alapszik. A forrás nyílása felett kissé magasabban, a hegy belsejében légmentesen zárt térben kisebb-nagyobb üreg helyezkedik el, amelyet egy csőrendszer köt össze a külvilággal. Az üreg, egy az üreg felső ré- szébe torkolt csővel, a csordogáló karsztvízzel tart összeköttetést. Ha az üreg vízzel annyira megtelik, hogy a víz magassága az üregben eléri a levezető cső magasságát — ez a folyamat az üreg nagyságával és a csor- dogáló víz mennyiségével arányos ideig tart — az üregből kivezető cső- rendszeren keresztül megindul az üregben felgyülemlett víz lefolyása.
Az üreg kiürülése után a játék elölről kezdődik."
(Bulla Béla: Általános Természeti Földrajz. Bp. 1953. I. Egyetemi tankönyv 413. oldal.)
A két elmélet egy alapgondolatra épül. Ugyancsak ezt a működé- si elvet fogalmazza meg Udvarhelyi Károly a Főiskolai Általános Föld- rajzban, Bp. 1960. 343. oldalon. Magyarázata talán a legrövidebb, mégis tartalmazza a működési elv minden lényeges jegyét, ugyanakkor átvet- te az előző szerzők felfogását is.
„Karsztvidékeken szabályos időközökben működő időszakos, vagy intermittáló források is előfordulnak. Az időszakos forrásnak a hegység belsejében légmentesen zárt, de a tápláló karsztvízzel összekötött gyűj- tőmedencéje van. Innen felfelé görbült szifonjárat vezet a külvilágra.
A víz akkor csurog ki, ha a gyűjtőmedencében legalább olyan magasra emelkedik, mint a kivezető járat legmagasabb pontja és mindaddig fo- lyik, míg a medence vize a forrás nyílásáig le nem ereszkedik."
A működési elvet magyarázó rajza lényegében egyezik Bulla idő- szakos karsztforrásokat magyarázó vázlatával.
A szakirodalom véleményem szerint nem adja meg a helyes vá- laszt. Ezt kell mondani még akkor is, ha a helyes válaszra vonatkozóan csak elképzeléseink, feltevéseink vannak jelenleg.
A következőkben mélyebb elemzés nélkül felsorolom az ismerte- tett elméletek negatívumait.
1. Nem helyes az „időszakos, vagy intermittáló" szóhasználat, a kettő nem egyező fogalmat jelöl. Az „időszakos", mint gyűjtőfogalom magába foglalja az intermittáló karsztforrásokat is. Mindkét szónak megvan a maga konkrét jelentése, tehát nem használható egy értelem- ben, valamilyen forrástípus jelölésére.
2. Az elméletek szabályos időközökben tartják működőnek a szó- banforgó forrásokat. Ez a kitétel szorosan összefügg az elméletek mű- ködési elvével, nevezetesen: Megtelik a gyűjtőmedence, eléri a szifo-
Időszakos forrás szelvénye.
(Udvarhelyi Károly)
nos járat legmagasabb pontját, majd teljesen kiürül és kezdődik a fo- lyamat újból.
A működés még akkor sem lenne „szabályos", ha feltételeznénk az ismertetett vízgyűjtő rendszert, hiszen a csapadék mennyiségi és időbeli eloszlása nagyban befolyásolná a források aktív periódusát. A tavaszi aktív periódus gyakran őszre tevődik, a féléves eltolódás pedig nagyon elegendő a „szabályos" kitétellel szemben.
3. A rendszer leglényegesebb része a fenti elméletek szerint a ha- talmas vízgyűjtő medence, a hegység belsejében, a hozzá csatlakozó, felfelé hajló kivezető járattal. Ilyen morfológiai képződmény csak kivé- teles tektonikai viszonyok között jöhet létre, nem lehet általános. Az ismertetett intermittáló rendszer kialakulása a karsztgenetikai törvény- szerűségekkel ellentmond. Ellentétes folyamat lenne a magasabb bar- langemelet kialakulása, a karsztvíz állandó süllyedésével szemben. A források vízhozama irreális méretű gyűjtőmedencét követelne meg.
Leél Össy Sándor vízhozam-mérését alapul véve, az Imó forrás — egy közepes aktív periódusát számítva — a jelenleg feltételezett működési elv szerint egy 200x100x100 méteres medencéből nyerhetné a vizét.
Ilyen méretek a Bükk karsztjában nem valószínűek.
4. Légmentes zártság már egymagában elegendő lenne az elmélet megdöntésére, hizen egy légmentesen zárt edényből nem tud eltávozni a víz, ha a levegő utánpótlás nincs biztosítva. A légmentes zártság kü- lönben sem feltétele a működési elvnek, csupán a szifonos járat felfelé ívelő szakaszára szükséges feltétlenül.
A karsztokban található légmentes terek ellen szólnak Jakucs László és Markó László megfigyelései és mérései. (A barlangi légáram- lás keletkezése, Hidrológiai Közlöny 35. évfolyam 4. szám.)
Az elmondottak alapján úgy vélem, hogy az egyetemi tankönyvek- ben szereplő és jelenleg is tanított elméletek alapjaiban tévesek, mert figyelmen kívül hagyják a fizikai és karszt-genetikai törvényszerűsé- geket. Valószínűleg a közvetlen megfigyelést mellőzve jöttek létre.
A bükki kutatásaim nemcsak a meglévő elméletek felülvizsgálá- sához, illetve cáfolatához juttattak el, hanem egy olyan új feltevést ér- leltek meg bennem, amely szem előtt tartja a legújabb speleologiai fel- ismeréseket.
Feltevésem, bár a bükki megfigyelésekre épül, figyelembe veszi a külföldi példákat is és igyekszik általánosságban megfogalmazni az idő- szakos források karsztokban kialakult, sajátos típusát, s annak műkö- dési elvét. Hangsúlyozom, hogy a felvetett probléma megoldásának egy új elgondolásáról van szó, tehát sok tekintetben még bizonyításra vár.
A következő kérdések alapján fejtem ki feltevésemet az intermit- táló karsztforrások működésére vonatkozóan:
1. Milyen összefüggés van az intermittáló karsztforrások és az ál- landó karsztforrások között?
2. Milyen összefüggés van a csapadék időbeli és mennyiségi el- oszlása és az intermittáló források aktív periódusa között?
3. Honnan nyerik vizüket az intermittáló karsztforrások?
4. Mi az aktív és inaktív periódusok oka?
ad 1. Az intermittáló és az állandó karsztforrások tengerszint feletti magasságából, hozzávetőlegesen következtetni lehet a karsztvíz magasságára, illetve a különböző karsztvízszint területek magas- ságára, elhelyezkedésére. (Kutatási területemen a Bükk-plató nyugati tömege alatt feltételezek egy É-i és egy D-i karsztvíz területet.) Az intermittáló források mind magasabban fekszenek egy karsztvíz területen belül, mint az állandó karsztforrások. A két forrástípus tengerszintfeletti magasságának különbsége vi- szonylag kicsi.
A megfigyelések azt bizonyítják, hogy az átlagos karsztvízszint tavasszal az intermittáló források szintje fölé emelkedik. Emelke- désének gyorsasága a különböző magasságban elhelyezkedő in- termittáló források pontos megfigyelésével megközelítően nyo- mon követhető.
ad 2. A csapadék mennyisége és időbeli eloszlása, valamint a hóolva- dást előidéző hőmérséklet döntő tényező az aktív periódus ide- jének meghatározásában.
Tehát az aktív periódus időpontja és időtartama elsősorban a csapadéktól és a tavaszi hóolvadás gyorsaságától függ.
ad 3. Az intermittáló karsztforrások vízkészlete nem álló, nem egy medencében felfogott, hanem a karszt bonyolult réshálózatában mozgó, süllyedő, vagy emelkedő, nem élesen elhatárolt víztömeg.
Közvetlenül a felszínről leszivárgó, illetve a megemelkedő sekély karsztvízből táplálkozik.
ad 4. Az intermittáló jelleg a források és mögöttük elhelyezkedő bar- langjárat jelenlegi magasságából és a sekélykarsztvízhez számí- tott relatív magasságából adódik. Az aktív periódust a sekély karsztvízszint lényeges megemelkedése váltja ki s mindaddig tart, amíg az időlegesen megemelkedett karsztvíz szintje az in- termitáló források szájának szintje felett marad (intermittáló szint). Tehát az aktív periódus oka a karsztvízszint megemelke- dése. Vízhozamuk az állandó karsztforrások vízhozamához ha- sonló, hiszen az intermittáló források morfológiailag is közel állnak az állandó aktív források barlangrendszereihez. Genetikai tekintetben az a véleményem, hogy közbülső lépcsőt képeznek a ma már teljesen szárazzá vált, illetőleg a pusztuló forrásbar- langok és az állandóan aktív forrásbarlangok között.
összefoglalva: Az intermittáló karsztforrások az átlagos kasztvízszint felett fakadó, a karsztvízszint megemelkedésekor műkö- désbe lépő, a karsztok benyolult hidrológiai rendszerét lecsapoló, szakaszosan működő, nagy vízhozamú forrá- sok.
Morfológiailag az aktív forrásbarlangokhoz közel állnak, genetikailag az aktív és inaktív forrásbarlangok között helyezkednek el.
Vázlat az intermittáló karsztforrások működési elvéhez.
(A karsztvízszin t domborúsága elhanyagolva)
Az Imókői forrás működésben.
Az Imókői forrás barlangja inaktív periódusban.
I R O D A L O M
B a l á z s D é n e s : K a r s z t g e n e t i k a i p r o b l é m á k . ( F ö l d r a j z i É r t e s í t ő 1963. X I I . évf. IV.
f ü z e t 487—493-ig.)
B u l l a B é l a : M a g y a r o r s z á g t e r m é s z e t i f ö d r a j z a . Bp. 1960. (Egyetemi t a n k ö n y v : M a g y a r o r s z á g ő s f ö l d r a j z a 11—67-ig. A r é s víz, a sziklavíz és a karsztvíz.
291—294. F o r r á s o k . 294—298. B ü k k , az A g g t e l e k i k a r s z t o s hegység 158—
166.)
B u l l a B é l a : A l t a l á n o s t e r m é s z e t i f ö l d r a j z a II. kötet, 1954. A k ő z e t m i n ő s é g b e f o l y á - sa a felszíni f o r m á k a l a k u l á s á r a . K a r s z t o s o d á s és k a r s z t j e l e n s é g e k 446—
B u l l a B.; K á d á r L.; K é z A.; S z á v a — K o v á c s J . : Á l t a l á n o s T e r m é s z e t i F ö l d r a j z Bp.
1953. I. kötet. (Egyetemi t a n k ö n y v , Felszín a l a t t i vizek. F o r r á s o k . 410—
415-ig.
Cholnoky J e n ő : A Föld f e l s z í n - f o r m á i n a k i s m e r e t e . (Morfológia). A f ö l d a l a t t i vi- zek e r ó z i ó j á n a k k ö v e t k e z m é n y e i . X V — X V I I I . fejezet.
463-ig.
E r d e i G y u l a : B ü k k 1954. 1—34. old.
G e b h a r d t A.; O p p e S.: A A b a l i g e t i B a r l a n g . — Ű t i k a l a u z . J a k u c s László: Aggtelek, 1957.
Kessler H u b e r t : A k a r s z t o s h é v f o r r á s o k u t á n p ó t l á s á n a k kérdése. (Hidrológiai Közlöny 36. é v f o l y a m II. s z á m 127—128.).
K é z A n d o r : A m é s z k ő felszín p u s z t u l á s a . ( F ö l d r a j z i é r t e s í t ő VIII. évf. 1958. IV.
f ü z e t 473—480.)
L á n g S á n d o r : H i d r o l ó g i a i és m o r f o l ó g i a i t a n u l m á n y o k a B ü k k b e n . 1954. X X X I V . é v f o l y a m .
Leél ö s s y S á n d o r : A M a g a s - B ü k k g e o m o r f o l ó g i á j a . ( F ö l d r a j z i é r t e s í t ő III. évf. 2.
f ü z e t 1954. j ú n i u s 323—357-ig.).
M a r k ó L . — J a k u c s L.: A b a r l a n g i l é g á r a m l á s k e l e t k e z é s e . (Hidrológiai Közlöny.
35. évf. 4. s z á m 1956. a u g u s z t u s 314—316. old.).
N é m e t h E n d r e : H i d r o l ó g i a és h i d r o m e t r i a . Bp. 1954. E g y e t e m i t a n k ö n y v . 315—316.
oldal.
N o r b e r t C a s t e r e t : H a r m i n c é v f ö l d a l a t t . — B u d a p e s t , 1962.
R ó n a k i László: Az O r f ű i v í z f ő f o r r á s b a r l a n g f e l t á r t s z a k a s z á n a k f ö l d t a n i viszo- nyai. — K a r s z t és b a r l a n g . 1962. II. 51—55. old.
S c h r é t e r Z o l t á n : Die g e o l a g i s c h e n V e r h ä l t n i s s e d e s B ü k k g e b i r g e s . 1962.
Szabó László: Á l t a l á n o s T e r m é s z e t i F ö l d r a j z . 1960.
U d v a r h e l y i K á r o l y : M a g y a r o r s z á g t e r m é s z e t i f ö l d r a j z a . Főiskolai jegyzet. 1962.
U d v a r h e l y i K á r o l y : Á l t a l á n o s F ö l d r a j z . Főiskolai t a n k ö n y v . 343. o. Bp. 1960.
Evzen Q u i t t : M i k r o k l i m a t i k u s v i s z o n y o k a M o r v a k a r s z t b a r l a n g j a i b a n . K a r s z t és b a r l a n g 1962. II.
WIRKEN DER INTERMITTIERENDEN KARSTQUELLEN
I m e r s t e n Teil m e i n e r A r b e i t w e r d e n d i e n e g a t i v e n Z ü f a e des i m allgemei- n e n a n e r k a n n t e n W i r k u n g s p r i n z i p s d e r i n t e r m i t t i e r e n d e n K a r s t q u e l l e n analisiert, das i n n e r h a l b d e s B e r g e s e i n l u f t d i c h t e s S a m m e l b e c k e n , d. h. ein sich d a z u - a n s c h l i e s s e n d e n , n a c h o b e n s c h w e i f e n d e n s i p h o n a r t i g e n A u s w e g v o r a u s s e t z t u n d d e m g e m ä s s die g a n z e n W a s s e r r e s e r v e infolge d a s b e s o n d e r e n A u s g a n g e s u n d d e r l u f t d i c h t e n G e s c h l o s s e n h e i t i n e i n e r a k t i v e n P e r i o d e w e g f l i e s s t . I n d e r i n a k - t i v e n P e r i o d e w i r d sie w i e d e r nachgegossen.
(Bulla B é l a : A l l g e m e i n e N a t u r g e o g r a p h i e — U n i v e r s i t ä t s l e h r b u c h — B u d a - pest, 1953.
N é m e t h E n d r e : Hydrologie u n d Hydrometrie. — U n i v e r s i t ä t s l e h r b u c h —, Bu- dapest, 1954.
Szabó László: Allgemeine Geographie. L e h r b u c h f ü r Hochschule, I960.;
Die b e s p r o c h e n e n Theorien stehen — meiner Meinung n a c h — im Ge- gennsatz zu den physikalischen u n d karstgenetischen Gesetzmässigkeiten. Meine Voraussetzung ist das Folgende: Die i n t e r m i t t i e r e n d e n Karstquellen sind Quellen mit grossem Wasserertrag, die ü b e r dem durchschnittlichen K a r s t w a s s e r n i v e a u entspringen beim Steigen des Wasserniveaus kirken, das entwickelte hydrolo- gische System der K a r s t e n h i n u n t e r f ü h r e n u n d periodisch f u n g i e r e n . Sie stehen morphologisch n a b e den aktiven Quellenhöhlen, genetisch sind sie zwischen den aktiven u n d inaktiven, zugrunde gehenden Quellenhöhlen.
