Nyomozás egy 20 millió évvel ezelőtti meteoritbecsapódás után

Az alábbi írás a Zöld Horizont c. periodika 2013. 1-2. (24-25.) számában megjelent első közlés bővített változata

Az összességében sugarasan széttartó bükki völgyhálózatot az eddigi vélemények szerint a folyóvízi erózió alakította ki, bizonyítottan preformált (szerkezeti) völgyet a kutatás nem tart számon. Van azonban a Bükkben egy különös terület, ahol a völgyirányok bizonyos anomáliáról tanúskodnak. A Hór-völgybe torkolló Hosszú-völgy és mellékvölgyei, azaz a Hosszú-völgyi-patak vízgyűjtőterületének völgyirányai kirívóan különböznek a Déli-Bükkre jellemző (az „alaprajz” szerint kissé hajladozó, de egyenes) völgyhálózattól.

A 4 km átmérőjű körképlet (gyűrűs tájszerkezet) északi pontja a Pazsagi erdészház közelében van. A keleti peremét a Nagy-Dall – Dall-gerinc – Közép-szék – Hajagos-Kuklya – Felső-Csákány vonulata, a nyugati kerületét a Borostyán-kő – Nagy-Táskás – Gerzsény – Csipkés-tető – Odvas-bükk vonulata jelöli ki. A közepe a Hosszú-völgyi erdészház mellett, a Gába nevű domborulatnál jelölhető ki. (1., 2. kép) Itt találkoznak a küllőszerűen összetartó vízfolyások.

A sugarasan összetartó (északi, északkeleti irányba futó!) völgyhálózat a vulkáni eredetű vi­dékeink (Börzsöny, Mátra) felszínalaktani jellegzetességét idézik. Ugyanis a vulkáni kőzetek­ből felépülő hegységeink völgyhálózata az eredeti vulkánszerkezetet tükrözi: a tűzhányó-krá­terek illetve kalderák belsejében ágas (összetartó), a hajdani vulkáni képletek külső peremén sugaras (széttartó) völgyhálózat vágódott be. De nem csak vulkáni kráterek, kalderák léteznek a Földön, hanem ún. impakt kráterek, asztroblémák – azaz meteoritkráterek is, amelyek generálhatnak hasonló jelenségeket. Ezért vizsgáljuk meg a szóban forgó területet az impakt jelenségek szemszögéből is.

A meteorit-becsapódás

Tekintsük át vázlatosan, hogy mi történik egy asztrobléma keletkezésekor. A légkörön átha­ladó kozmikus test becsapódásakor a kinetikai energia egy része az ütköző tömeget, illetve a „befogadó” kőzettömeget hevíti fel, a másik része földrengést (szeizmikus hullámokat) és léghullámokat kelt (robbanás). A kráter kirobbanásakor a szétfeszítő erő következtében a környező térszint megemeli, a kőzeteket feltorlaszolja. A meteoritkráter belső oldala meredek, a kőzetek töredezettek, a kráter fenekén breccsaréteg (impakt breccsa), alatta egy repedezett, töredezett kőzetöv található. A kráterperem körül sugaras és arra merőleges törésrendszer alakul ki. A becsapódási robbanás következtében a krátermélyedés  anyagának egy része megolvadva, másik része törmelék formájában a légkörbe kerül. Az explozív vulkánkitörések piroklaszt-szórásához hasonlóan az impakt törmelékanyag a magasba emelkedik, és a törmelékszórás hatalmas területeket borít be. Az összezúzott törmelék (nagy szemcseméretű impakt breccsa) a kráter belsejében és a közvetlen közelében halmozódik fel, a kisebb szemcseméretű törmelék és por azonban nagy távolságokra is eljut a légkörben. (1. ábra)

A becsapódás következtében létrejött kráter az idő múlásával jelentősen átalakul. A geoszféra exogén folyamatai – azaz a külső erők – következtében egyszerre zajlik a kiemelkedett kráterperem pusztulása és a mélyedés hordalékkal, törmelékkel történő feltöltődése. A szerkezeti mozgások (endogén erők) és az eróziós folyamatok (exogén erők) akár a gyökérrégióig elpusztíthatják a meteoritkrátert – mint az a feltételezett Hosszú-völgyi asztrobléma esetében is történt, történhetett.

Vegyük sorra az asztroblémákra jellemző fontosabb jegyeket:

1. A becsapódott meteorikus anyag jelenléte,
2. Nagy mennyiségű összezúzott kőzetanyag, törmelék (impakt breccsa) keletkezése a kráterben és a kráter környékén,
3. ún. nyomásásványok (a kvarcnak óriási nyomás és a magas hőmérséklet következtében létrejövő módosulatai, a coesit és a stishovit,
4. A kráter falát alkotó kőzetben kialakuló nyomási kúpok (centiméteres, méteres kőzetszerkezeti elváltozások),
5. A kráter központját jelző kiemelkedések,
6. Nagy mennyiségű összezúzott kőzetanyag, törmelék (impakt breccsa) keletkezése a kráterben és a kráter környékén.

Az utólagos hatások közül egy:

1. Posztimpakt vulkanizmus, posztimpakt hidrotermák üledékei.

A hosszú-völgyi impakt esemény

Ha alaposan körülnézünk a „Hosszú-völgyi asztroblémában” és környékén, az alábbi, impakt eseményt valószínűsítő jelenségekkel találkozhatunk. A becsapódást követő robbanás és szívóhatás következtében kibillentett alapkőzetre, a hajdani kráterperemet jelző „feltupírozott” kőzetrétegekre lehet jó példa a Borostyán-kő kelet-nyugati irányú gerince. (3. kép, 7. kép) A felső-triász korú Felsőtárkányi Mészkő Formáció, a feltételezett kráterperem irányával megegyező csapásirányú, szinte függőleges rétegei akár a kráterperemet feltorlaszoló erőket is demonstrálhatják. Azzal a megjegyzéssel, hogy ez a rétegdőlés a hegység bonyolult, gyűrt-takarós szerkezetének kialakulásakor is létrejöhetett.

Az sem elképzelhetetlen, hogy a kozmikus test becsapódásakor a befogadó kőzet(ek) összetöredezésére, breccsásodására szolgáltat szép példát a Nagy-Ökrös déli oldalában lévő útbevágás Felsőtárkányi Mészkőfeltárása. (4. kép, 6.kép) Az erősen meggyötört megjelenés természetesen a hegység szerkezetének kialakulásakor vagy azt követően zajló tektonikai események következtében is kialakulhatott. (Lásd: Több fázisú redőképződés a Hosszú-völgy környékén c. keretes írást)

Van-e nagy mennyiségű összezúzott kőzetanyag, törmelék (impakt breccsa) a kráterben és a kráter környékén? Eddigi ismereteink szerint a kráterben nincs, a kráteren kívül viszont ismerünk olyan képződményt, amit akár a kráterből kilökődő, és igen nagy (de jól körülhatárolható területre visszahullott impakt törmeléknek – vagy annak áthalmozott anyagának – is tekinthetünk. Ez a régebbi földtani térképeken negyedidőszaki üledéknek ábrázolt szárazföldi, kőzettörmelékes vörösagyag, amely a legújabb geológiai térképen a Felsőnyárádi Formáció Vincepáli Tagozataként szerepel, mely a Délkeleti-Bükkben mezozóos karbonátokra és agyagpalákra települt. Ennek a vitatott eredetű, vörös színű, rétegzetlen, osztályozatlan kőzettörmelékes, kőzetlisztes agyagnak a szögletes törmelékanyaga főleg a Bányahegyi Radiolaritból, kisebb részben dolomitból és tűzkőből, tűzköves mészkőből származik. A képződmény viszonylag idős korára (kora-miocén, eggenburgi kor) utal, hogy a törmelékforrásként megnevezett felső-triász, jura időszaki kőzetek ma mélyebb topográfiai helyzetben vannak! (A Vincepáli Tagozat legkeletibb foltját Kisgyőr környékén az ottnangi emelet Gyulakeszi Riolittufája fedi.) (5. kép)

Ez a sajátos és különös településű – a szülőkőzetektől magasabb topográfiai helyzetben lévő (!) – képződmény akár egy impakt törmelékanyag visszahullott,többszörösen összekeveredett, áthalmozódott változata is lehet. A bizonyossághoz (vagy a cáfolathoz) természetesen alapos és célzott vizsgálatokra lenne szükség (ásványtani jellegzetességek, kozmikus testmaradványok, esetleges meteorikus anyag feltárása stb.). A hipotetikus meteoritkrátert létrehozó becsapódást a fenti sajátosságok alapján kb. 20 millió évvel ezelőttre valószínűsíthetjük. A kozmikus test becsapódása akár még a bükkaljai vulkáni kőzeteket eredményező vulkáni működés megindulásához is hozzájárulhatott (amit persze elsősorban lemeztektonikai és geofizikai folyamtok generáltak, hiszen az esemény közvetlen a Gyulakeszi Riolittufát („alsó riolittufát”) eredményező explozív vulkánkitörések előtt következhetett be. Posztimpakt vulkanizmus?) A meteoritkráterre jellemző utólagos hatások közül a posztimpakt hidrotermák üledékeire utaló jelenség a Vincepáli Tagozat nevű képződményben: A képződmény mátrixában uralkodó ásvány, a kvarc célzott vizsgálata (esetleges módosulatainak, az ún. nyomásásványoknak a megtalálása) perdöntő bizonyítékot szolgáltathat a feltételezett kozmikus test becsapódására. Egyébként is feltűnő e kőzettörmelékes , kőzetlisztes agyag magas vastartalma (hematit, goethit, limonit): 1820 és 1870 között a névadó erdőrészben például vasas breccsát bányásztak! Elgondolkodtató a kovás breccsák jelenléte is: a kova által cementált tűzkőtörmeléket (melyekben helyenként limonitos üregek találhatók) akár posztimpakt hiodrotermák (magas kovasavtartalmú, melegvizű források) üledékeivel is összefüggésbe hozhatjuk. Szépséghibája a következtetésnek, hogy a kovás breccsák a feltételezett kráteren kívül  fordulnak elő (Kupán-tető, Kis- és Nagy-Borsó-tető stb.) Figyelemre méltó, hogy a Bükk belsejében egyedül itt, a Pazsag – Nagy-Ökrös környékén található riolittufa/dácittufa. A 400 és 500 m tszf-i magasságban lévő vulkáni kőzetfoltok helyzete és besorolása nem egyértelmű (tartozhatnak az „alsó”, de akár a felső tufaösszlethez is), viszont miocén-korú felszínt jelölnek: hajdani karsztcsapdákat vagy a feltételezett impakt kráter aljzatát. Ez utóbbi esetben a riolittufa-foszlányok a kráter belsejének tanú-felszínei lehetnek… Az sem elképzelhetetlen, hogy a kráter központjában lévő, a „rugalmas visszapattanás” nyomán keletkezett központi kiemelkedést (pontosabban annak eróziós maradványát) a Gába nevű domborulat jelöli ki.

A „Hosszú-völgyi asztrobléma” pusztulása

De vajon miért csak foszlányokban maradt meg a kráteraljzat, illetve miért nincs – a feltételesen impakt törmeléknek tekintett – Vincepáli Tagozatnak nyoma a „Hosszú-völgyi kráterben”. Azért, mert a bükki kozmikus sebhely a hajdani meteoritkráternek csupán az „árnyéka”, annak becsapódás által preformált gyökérzónája. A feltételezett impakt esemény óta eltelt kb. 20 millió év alatt a Bükk tömege (a hajdani trópusi tönkfelszín) ugyanis jelentősen lepusztult, átformálódott. (2. ábra)

A meteoritkráterek példának okáért egy geológiai értelemben nyugodt ősmasszívumon is jelentősen megváltoznak a külső erők hatására, hát még egy olyan tektonikailag aktív litoszféra-darabon, mint amilyen a Bükkium. A Bükk miocéntől napjainkig zajló felszínfejlődése lepusztulás, eltemetődés (tengerelborítás), kiemelkedés, tönkösödés, areális leöblítés, lineáris erózió szakadatlan váltakozásából áll. De izgalmas kérdéseket vetnek fel a vizsgált területen kimutatható kapturák (folyóvizek lefejeződései) keletkezésének okai is (Kis-Pazsag-völgy, a Hosszú-völgy – Kanheverés-völgyirány Hór-patak általi lefejezése) vagy a Hór-völgy Zsilibes-oldal melletti irányváltása, a Hór-patak ősének Dall-gerinc – Közép-szék vonulatának átréselése, a hosszú-völgyi vízgyűjtő Hór-patak általi lecsapolása… Ez a mai völgymedence tehát valóban az árnyéka, lenyomata (gyökérrégiója) a hajdani kráternek, s annak formajegyeit, jellemzőit csupán nyomokban, áttételesen hordozza. (Lásd: A feltételezett Hosszú-völgyi meteoritkráter hidrológiai jellemzése, vízrajzi mintázata c. keretes írást) (3.a, 3.b ábra) Mindezen okok miatt az sem valószínű, hogy geofizikai módszerekkel ki lehet mutatni egy meteoritkráter jelenlétét. Kérdés, hogy egy eltemetett meteoritkráter geofizikai jellemzői (negatív gravitációs anomália, jelentős pozitív vezetőképesség-anomália, negatív szeizmikus sebességanomália stb.) jelentkeznek-e egy „gyökeréig” lepusztult asztrobléma esetében?

* * *

Láthatjuk, hogy sok a kérdőjel, a feltételes módban megfogalmazott mondat, hiszen mindez csupán egy gondolatkísérlet. Akár így is lehetett… Véleményem szerint a fentebb bemutatott több egyedi (az általánostól – azaz a Bükkre általában jellemző geológiai-geomorfológiai állapotoktól – eltérő) és különös jelenség nyomán talán nem indokolatlan felvetni egy hajdani impakt kráter jelenlétét. Ennek bizonyítása vagy cáfolata további kutatásokat, vizsgálatokat igényel.

A feltételezett Hosszú-völgyi meteoritkráter körüli törésrendszer mintázata

A Hór-völgytől keletre kimutatott, nagy sűrűségű, É–D-i irányú törések, vetődések akár egy impakt eseménnyel is összefüggésbe hozhatók. Meteoritbecsapódáskor a kráterperem körül sugaras és arra merőleges törésrendszer alakul ki. A Bükk földtani térképén feltüntetett (kimutatott, térképezett) törésvonalak szembeötlő módon a feltételezett krátertől keletre sűrűsödnek (nyugati irányban hiányoznak). Hasonló módon elgondolkodtató a Vincepáli Tagozat  elterjedése, amely egy a feltételezett asztroblémától szintén keletre, egy KÉK-i tengelyű ellipszisen belül mutatható ki. Nem elképzelhetetlen, hogy mindezek a jelenségek egy NY-i irányból becspódó kozmikus test keltette feszültségek és lökéshullámok következménye.

Több fázisú redőképződés a Hosszú-völgy környékén

A földtani értelemben vett Déli-bükki egység jelentősen különbözik az Északi-bükki egységtől: itt több szinklinálisból és antiklinálisból álló rendszer alakult ki – és a tengelydőlése is ellenkező, mint az északi egységé (nyugati dőlésű). A második gyűrődési rendszer tengelye nem párhuzamos az elsőével (mint az északi egység esetében), hanem azzal jelentős szögkülönbséget mutat, ezért itt bonyolult interferencia mutatható ki. Az 1980-as években, a Déli-Bükkben lefolytatott részletes szerkezetföldtani vizsgálatok során Fodor László a Borostyán-kő és a Nagy-Ökrös környékén több különböző típusú redőfajtát különített el, melyeket három különböző redőképződési fázisba sorolt – megkülönböztetve helyi jellegű és az egész összletet ért gyűrődést. (Fodor L. 1988) A gyűrődések első fázisa során dél felé átbuktatott redők keletkeztek. Később a rétegsor K–Ny-i csapású sávokban ismét meggyűrődött. A harmadik fázisban keletkezett a rétegzés és a palásság ma is megfigyelhető enyhe hajladozása. Ennek során „egy jobbos eltolódás mentén az első két fázis tengelyei elcsavarodtak, a nyírási zónában kulisszás kvarcerek, kulisszás redők, ezek magjában cikcakk- és kofferredők alakultak ki. Ez utóbbiak és a második fázisú redők között interferencia lépett fel. Valószínűleg az eltolódással egyidőben a korábbi fázisok redőtengelyei nagy ívben meghajlottak, ezen íves szerkezet az egész hegységben megfigyelhető.”

Irodalom:

1. Bevan M. French (1998): Traces of Catastrophe: A Handbook of Shock-Metamorphic Effects in Terrestrial Meteorite Impact Structures. Lunar and Planetary Institute. Houston
2. Bodoky Tamás. 2004: Becsapódási kráterek a Földön (Terrestrial impact craters). Magyar Geofizika 45. 51–55.
3.  Bodoki, Tamás – Kiss, Márta – Kummer, István – Don, György (2006): The telluric conductivity anomaly at Magyarmecske: is it a buried impact crater? In 40th ESLAB Proceedings CD. First International Conference on Impact Cratering in the Solar System, Noordwijk.
4. Bodoky, T., I. Kummer, K. Kloska, T. Fancsik, E. Hegedűs (2004): A magyarmecskei tellurikus vezetõképesség anomália: eltemetett meteorit kráter? (The Magyarmecske telluric conductivity anomaly: is it a buried impact crater?). Magyar Geofizika, 45. 96–101.
5. Don György – Solt Péter (2006): Meteoritkráter-tanulmányok. MÁFI Évi jelentése 2006. 155–167.
6. Fodor László (1988): Több fázisú redőképződés a Bükk hegységi Nagy-Ökrös környékén. Földtani Közlöny 118. 147-162)
7. Gyenizse Péter (2008): Planetomorfológia. Égitestek felszínalaktana. In Geomorfológia II. Szerk. Lóczy Dénes. Budapest – Pécs. 305–362.
8. Gyenizse Péter – Nagyváradi László – Pirkhoffer Ervin (2002): A feltételezett bakonyi meteoritkráter vizsgálata. In Czuppon Viktória – Gerendás Róbert – Kopári László – Tóth József (szerk.): Földrajzi tanulmányok a pécsi doktoriskolából III. Pécs. 46-67.
9. Hargitai Henrik – Bérczi Szaniszló – Gucsik Arnold – Horvai Ferenc – Illés Erzsébet – Kereszturi Ákos – Nagy Szabolcs János (2005): Becsapódások folyamata, nyomai és hatásai. A Naprendszer kisenciklopédiája – A Naprendszer formaikincse 1. ELTE TTK – MTA Kozmikus Anyagokat Vizsgáló Űrkutató Csoport. Budapest
10. Jakucs László (1993): Természetföldrajz I. A Föld belső erői. Szeged
11. Pelikán Pál (2002): Földtani felépítés, rétegtani áttekintés. In Baráz Csaba (szerk.): A Bükki Nemzeti Park. Hegyek, erdők, emberek. Eger, 23-49.
12. Pelikán Pál (2002): Fejlődéstörténet I. Szerkezetfejlődés. In Baráz Csaba (szerk.): A Bükki Nemzeti Park. Hegyek, erdők, emberek. Eger, 51-70.
13. Pelikán Pál (szerk.) (2005): A Bükk hegység földtana. Budapest
14. Seresné Hartai Éva (1983): Néhány újabb savanyú piroklasztikum előfordulása a Bükk hegységben. Földtani Közlöny 113. 303-312.