Magyarországon a jelenkori kéregmozgások vizsgálatának hosszú története és viszonylag gazdag irodalma van. Különösen igaz ez a függőleges irányú felszínmozgásokra. Hiszen a többszöri, nagypontosságú országos szintezések erre jó lehetőséget teremtettek.

A leírtakra tekintettel számos tanulmány és részletes térképmű keletkezett, amelyek az ismételt geodéziai mérések anyagának felhasználásával – viszonylag nagy részletességgel – írják le a függőleges mozgások jellegét Magyarország területére, illetőleg a Kárpát-Balkán régióra (vagy kissé korábban) Közép-, és Kelet-Európára vonatkozólag.

Magyarország szempontjából a több évtizedes vizsgálatok eredményei különösen a következők: két térképmű és az azokhoz tartozó műszaki leírások.

a) Magyarország függőleges irányú mozgásait bemutató térkép, amelynek méretaránya 1:500 000 – és amelynél felhasználásra került az összes korábbi vizsgálat anyaga (Joó I. szerkesztő, 1995).

b) A Kárpát-Balkán régiói jelenkori vertikális mozgássebességei horizontális (vonalmenti) gradienseinek térképe, méretarány 1:1 000 000 (Joó I. főszerkesztő, 1991).

Az a) pont alatti térkép elsősorban az egész ország területére kiterjedő sebességmező részletes leírását adja 0,5 mm/év értékközel, az utóbbi pedig a vonalak menti finomabb tendencia-változások kimutatására alkalmas; különösen pedig a magasságváltozással is járó földtani törésvonalak ellenőrzésére.

A mozgásjellemzők megismerése érdekében a geodézia ennyit tehetett – és a feltételek adta lehetőséget tulajdonképpen ki is használta. A mozgások még részletesebb megismeréséhez csak úgy lehetne hozzáfogni, ha a közel 4 000 km hosszúságú vizsgálati hálózat újramérése is megtörténne. Emellett természetesen egyes részterületeken indokolt helyi vizsgálati hálózatok létrehozása és ezek rendszeres újramérése.

Ami a függőleges felszínmozgások okainak megismerését illeti, ez természetesen már sokkal bonyolultabb feladat és jórészt túlmutat a geodézia területén.

E sajátosságok ellenére bizonyos szerény kísérletek ebben a vonatkozásban is történtek. A “miért” kérdés legalább részbeni újra elővételét a Délkelet-Magyarország területén a 90-es évek elején végzett alacsony frekvenciás mélyszondázások tették lehetővé, amelyek az eddigieknél lényegesen megbízhatóbb és nagyobb mélységekre kiterjedő adatokat képesek szolgáltatni (Posgay et al., 1996).

A továbbiakban egyrészt bemutatjuk a mozgások okaival foglalkozó korábbi vizsgálatok főbb eredményeit, majd pedig a délkelet magyarországi mélyszondázások nyújtotta lehetőséget vázoljuk, és ismertetjük a már elvégzett (természetesen előzetes) vizsgálatok eredményeit is.

Bár a szakirodalom rendszerint kéregmozgásokról ír, magunk részéről mégis inkább a “függőleges felszínmozgásokkal” kívánunk foglalkozni; ezzel is jelezve a probléma sajátosságát, hiszen az ismételt geodéziai méréseket a felszínen végezzük – és itt vannak elhelyezve azok az alappontok is, amelyekre a méréseket végezzük.

Ilyenformán a kapott eredmények a föld felszínéhez kötődnek. Tehát a levezetett mozgásjellemzők (számos hatásegyüttes) eredőjeként jelennek meg. De még a felszín esetében is a mért eredményeket több tényező befolyásolja. Gondoljunk csak a hőmérséklet, a talajnedvesség, a talaj- és rétegvizek időszakos és egyéb változásaira.

A felszín magassági helyzetét természetesen befolyásolja még: az esetleges bányászati tevékenység, a rendszeres és jelentős vízkivitel is (lásd az alföldi gyakorlatot). De ide sorolhatók még a nehézségi erőtér változása, az árapály hatás, a Föld belsejében lejátszódó tektonikai jelenségek, földrengések stb.

Olyan térségek esetében, ahol az alapkőzet nem a felszín felett, hanem nagy mélységekben található, ott külön jelentősége van az alapkőzet és a földfelszín közötti üledékes rétegek tulajdonságainak: kor, összetétel, rétegvastagság stb.

Mivel Magyarország esetében jelentős feltöltődéses területek vannak (Nagyalföld, Kisalföld). E rétegek együttes vastagsága több km is lehet, ezért a mi esetünkben ezek tulajdonságainak, illetve viselkedésének megismerése különösen fontos.

A felsorolt és fel nem sorolt tényezők viselkedését természetesen csak részben lehet modellezni – és számos esetben csupán olyan feltételekkel élhetünk, hogy “ezek hatása (legalábbis egyenlőre) elhanyagolható”!

Vizsgálataink alapját a nemzeti függőleges felszínmozgási térkép képezi (Joó 1995). Ez az egész országra kiterjedő függőleges mozgások modelljét jelenti, amelyek egyaránt vonatkoznak a feltöltődéses területekre és a látható hegységekre is. Annak érdekében, hogy a levezetett sebességértékeket egyaránt az alapkőzetre vonatkoztathassuk, vizsgálni kell a szedimens rétegek hatását, hogy ennek révén megismerhessük a több km mélyen található alapkőzet tulajdonképpeni magassági mozgását is.

Az elmondottakból következik, hogy a korábbi vizsgálatok és a mostani törekvések is elsősorban az üledékes rétegek szerepét kívánják feltárni a magasság-változásokban. Ha ez sikerrel jár, akkor lehet tovább lépni egy általánosabb modell megalkotása felé.

Figyelemre méltó szignifikáns összefüggés mutatkozott még Nyugat-Magyarországon és a Magyar-középhegységnél a sebesség és a földi hőáramok között, ahol r = 0,571, illetőleg r = –0,326. Ugyanakkor a szeizmikus kockázat és sebességek között csak szerényebb összefüggés volt kimutatható.

Sajátosak a sebesség- és a nehézségi anomáliák között kimutatható összefüggések, mivel ezek legtöbb esetben hasonló erősségű kapcsolatot mutatnak, mint az alapkőzet-mélység és a sebesség közötti reláció.

A korábbi vizsgálatok második szakaszában egyes, határozott süllyedést mutató körzetekben, rendszerint 46 elemből álló minta felhasználásából korrelációs – regressziós analízist végeztünk, amelynek eredményeképpen négyváltozós regressziós függvénnyel modelleztük az adott körzet függőleges irányú mozgásait (Joó– Monhor, 1994). E vizsgálatok legfontosabb elemeit a 2. táblázat tartalmazza.

A táblázat utolsó oszlopában a maradék ellentmondások becsült szórásai láthatók. Megállapítható, hogy ez utóbbiak mértéke az egymás után sorra kerülő vizsgálatoknál fokozatosan csökkent, egészen a 0,57 mm/év értékig.

A vázlatosan bemutatott korábbi vizsgálatok adatai alapján az állapítható meg, hogy célszerű folytatni az ilyen irányú vizsgálatokat, de más adatok lehetséges bevonásával. Erre jó lehetőséget nyújtottak a szeizmikus mélyszondázásokról megjelent publikációk (Posgay et al., 1997), amelyek a vizsgált terület korábbi földtani ismereteit részletesebb és megbízhatóbb adatokkal gazdagították.

Vizsgálatainknál további előnyt jelentett az a körülmény, hogy a mélyszondázási vonalak egy része meglehetősen közel haladt a már több évtizeddel korábban kiépített hazai geodéziai vizsgálati vonalakhoz. Így az ismételt geodéziai mérésekből levezetett sebesség-értékek (az egyébként elkerülhetetlen interpolálások miatt) a lehető legkisebb mértékben torzultak.

A szeizmikus vizsgálati vonalakat az 1., illetőleg a 2. ábra tartalmazza.

Az 1. ábra alapját a Kilényi és társai által szerkesztett pre-tercier alapkőzet mélységvonalai adják 1 km-es értékközökkel.

Az 2. ábra az 1995 évi nemzeti mozgástérkép megfelelő részét tartalmazza – és ezen (a szeizmikus vizsgálati vonalakon kívül) a süllyedéseket ábrázoló izovonalak is láthatók.

A két ábra jól mutatja, hogy a PGT-4 vonal délnyugatról északkeletre haladva átszeli: a Hódmezővásárhely-Makó árkot, a Battonya hátat, végül pedig a Békési medencét. Így első lépésként célszerű ezen vonal mentén elvégezni a geodéziai mérésekből levezetett süllyedési adatok és a mélyszondázásból nyert földtani adatok összehasonlítását.

Az 1. és 2. ábra alapján már előzetesen is megállapítható, hogy a sebességadatok jól összhangban vannak a földtani szituációval. Lásd a Makói-ároknál és a Békési-medencénél lévő határozott süllyedéseket, a Battonya-hátnál pedig a süllyedések erős mérséklődését.

A vizsgálatok kezdeti szakaszában célszerű volt egyrészt csupán egyetlen vizsgálati vonallal foglalkozni, másrészt pedig a lehetséges kvantitatív relációk közül csak egy relációt vizsgálni. Emiatt választottuk első lépésként a PGT-4 szelvényt, amelynek hossza közel 100 km – és ennek földtani elemzése a már megjelent publikációkban egyébként is jobban kibontott, mint a többi vizsgálati vonalé (Posgay et al., 1996). Másrészről a vizsgálati vonal földtani adatai közül csupán az alapkőzet mélység-adatait hasonlítottuk össze a süllyedések sebesség-adataival. Ez egyúttal megkönnyítette az előzetes statisztikai elemzést is, hiszen így egyszerű kétváltozós regressziós-korrelációs eljárást lehetett alkalmazni. A vizsgálat földtani adatainak forrásaként a már jelzett Posgay és munkatársai által 1996-ban publikált tanulmány szolgált, amelyet a szerző (Posgay) és az ELGI-ben dolgozó munkatársai számos esetben készséggel kiegészítettek.

A PGT-4 vonal menti földtani szerkezet publikált mélységszelvényei közül (Posgay et al., 1996) a 3. ábrán láthatót választottuk. Ennek eredetije a Geophysical Transactions, Vol. 40. No, 1-2. 4. ábrája, amely a kiadvány 9. oldala előtt található. Ez a választás egyrészt azért volt célszerű, mert ezen a neogén rétegsor korbeosztása is fel van tüntetve, másrészt pedig mivel ezen a mélységviszonyok részletesebben és szemléletesebben vannak ábrázolva. Itt a két jellegzetes minimum hely (Makói-árok és Békési-medence) továbbá az egyetlen maximum (Battonya-hát) jól látható.

A neogén medencealjazat mélységadatainak meghatározásánál a borító 4. oldalán kék színnel jelölt mezozoós üledék helyzetéből indultunk ki – és a vonal mentén 44 pontnál határoztuk meg a szükséges adatokat. Figyelemmel arra, hogy ez a réteg egyrészt változó vastagságú, másrészt egyes helyeken hiányzik, ezért külön-külön határozzuk meg a réteg felső-, és annak alsó határvonala mélységét, majd elvégeztük ezek közepelését is.

A függőleges mozgássebességek adatainak meghatározását megkönnyítette az a körülmény, hogy a nemzeti felszínmozgási térkép alapján korábban már létrehoztunk egy adatbázist és ennek segítségével – könnyen kezelhető – digitális sebességmodellt is előállítottunk (AutoCAD Quicksurf grafikus szoftver). Így a pontok koordinátái felhasználásával egyszerű módon kaptuk a sebességeket.

A vizsgálatnál lineáris regressziós modellt használtunk, több változatban; az ismert összefüggések felhasználásával. A vizsgálatot – mint már említettük – elvégeztük a mezozoós réteg felső és alsó felületére, továbbá az ezekből számított “közepelt réteg” mélységével is.

A 6. ábra kiegészítő tájékoztatást nyújt a mezozoós réteg magassági helyzete (közepelt határoló felület) és a sebességek közötti összefüggésről.

A PGT-4 vonal földtani és geodéziai előzetes (egyszerűsített) összehasonlításának eredményeit a 3. táblázat tartalmazza. A táblázat első oszlopában az alkalmazott módszer, a másodikban a felhasznált pontok száma, a harmadikban a levezetett regressziós egyenlet (itt K a kőzetmélységet jelenti km-ben), a negyedikben a maradék ellentmondásokból számított súlyegység középhibája (mo), az ötödik oszlopban a korrekciós együttható (r), az utolsó oszlopban pedig a determinációs index található
(r² = D). Ez utóbbi azt mutatja, hogy – egyéb hatásoktól eltekintve – a mért sebességek hány %-a értelmezhető a neogén összlet hatásaként.

A felhasznált adatok durva hiba szűrését a maradék ellentmondások (e) és azok középhibái (me) felhasználásával végeztük. A próbához null-hipotézisként a

feltételt írtuk elő.

A vizsgálatnál alkalmazott négy különböző eljárás közül végül is a legkisebb négyzetek módszerét és a súlyozott legkisebb négyzetek módszerét használtuk. Ez utóbbinál a súlyokat a kétdimenziós normális eloszlás sűrűségfüggvényével arányosan számítottuk. Így ebben szerepeltek: a sebességértékek és a kőzetmélységadatok szórásai és a korrelációs együttható is. A maradék ellentmondások szórása alapján megállapítható, hogy a súlyozott legkisebb négyzetek módszere volt a leghatékonyabb (lásd a 3. táblázat második sorát).

Értelmezve a vizsgálat adatait, a 3. táblázat utolsó két oszlopában igen kedvező adatok találhatók, hiszen a korrelációs együtthatók értéke meglehetősen magas (–0,81, illetőleg –0,90), amelyek a mélységadatok és a sebességek között határozott kapcsolatra utalnak. Ez – a többi lehetséges hatástól most eltekintve – azt jelenti, hogy a megfigyelt süllyedések 65%-a, illetőleg közel 81%-a az alapkőzet feletti vastag feltöltődéses rétegek hatásaként jöttek létre.

A 3. táblázat 3. oszlopában található regressziós egyenletek alapján előzetesen még további két megállapítást is tehetünk. Ezek a következők.

Az egyenletek jobboldalán lévő második tag tényezői azt mutatják, hogy a PGT-4 vonal mentén – az egyéb hatásoktól eltekintve – a feltöltődéses réteg minden 1 km-nyi vastagsága mintegy 0,2 mm/év sebességnövekedést okoz. A regressziós egyenesek első tagjai pedig úgy értelmezhetők, hogy a földfelszínen (megint más lehetséges hatásoktól eltekintve) a süllyedés mértéke már mintegy (1,3–1,4) mm/év.

Ismételten felhívjuk a figyelmet arra, hogy az itt megfogalmazott következtetések csak előzetesnek tekinthetők, hiszen számos egyéb lehetséges hatástól eltekinthettünk. Annyi minden esetre bebizonyosodott, hogy:

– ilyen viszonyok mellett a mért sebességek és a neogén rétegek vastagsága erősen korreláltak, továbbá

– az ismételt szabatos geodéziai mérések (szintezések) révén a földtudományok többi területei számára is használható információkhoz lehet jutni.

Az ismételt geodéziai mérésekből levezetett sebességadatok, és a legfontosabb földtani jellemzők közötti feltételezett kvantitatív kapcsolatok vizsgálatát célszerű (és szükséges) tovább folytatni. Ennek során egyrészt át kell térni a többváltozós technikák használatára, másrészt további vizsgálati vonalak (és körzetek) mentén is indokolt a vizsgálatokat elvégezni; ügyelve arra, hogy eltérő alapkőzet mélységű körzetek vizsgálatára is sor kerüljön.

Magánál a PGT-4 vonalnál utólag el kell végezni a többváltozós korrelációs-regressziós analízist is.

A vizsgálatok ezen új csoportjának elvégzése után meg lehet kísérelni egységesen modellezni az alapkőzet feletti (neogén) rétegek hatását a függőleges mozgásokra. Ezek birtokában remélhetőleg el lehet jutni az alapkőzet tulajdonképpeni mozgásjellemzőinek megismeréséhez.

Más oldalról – feltételezve, hogy a feltöltődéses rétegek hatását a függőleges felszínmozgásokra sikerül megnyugtatóan modellezni – olyan körzetekben, amelyeknél nincs, vagy csak nagyon ritkán vannak geodéziai vizsgálati vonalak (és ezért az ott megadott sebességjellemzők bizonytalanok) a földtani adatok birtokában (visszafelé következtetve) lehet vélhetően jobb mozgásjellemzőket levezetni.

Tájékoztatjuk az olvasokat, hogy a mostani tanulmánnyal kapcsolatos vizsgálatok pénzügyi feltételeit az OTKA biztosítja (T 30 453).

I. Joó–V. Balázsik–R. Gyenes
(West-Hungarian University, College for
Surveying, Székesfehérvár, Hungary)
Summary

The international seismic deep reflection experiment made in the early 90’s years in SE Hungary resulted valuable data about the Sediment, about depth of pre-Neogen basement, the boundaries of Crust/Mantle, and Lithosphere/Asthenosphere. At the same area geodetic investigation resulted a very specific feature of recent vertical movements (RVM).

These circumstances gave us an excellent opportunity for investigation on possible connection between the subsiding rate and same geological characteristics. As the first line PGT-4 and merely the supposed connection between RVM and the depth of basement has been investigated and the result will be presented.

I. Joó–V. Balázsik–R. Gyenes
(Westungarische Universität, Hochschule für Vermessungswesen, Székesfehérvár, Ungarn)

Das internationale seismische Tiefreflexionsprogramm in der ersten Hälfte der neunziger Jahre in Südostungarn ergab wertvolle Resultaten über die Tiefe des fundamentalen Gesteines, weiterhin über die Kraste/Mantel-Grenze, und Lithosphäre/Asthenosphäre-Grenze. Auf demselben Gebiet geodätischer Untersuchungen haben sich sehr spezifische Tendenzen ermitteln lassen.

Diese Umstände haben uns eine herforragende Möglichkeit gegeben, einen quantitativen Zusammenhang zwischen den vertikalen Bewegungen und einigen typischen geologischen Kennwerten zu untersuchen. In dem ersten Schritt entlang den Linie PGT-4 wurde nur der Zusammanhang zwischen vertikalen Bewegungen und der Tiefe des fundamentals Gesteines untersucht und wird als vorheriges Resultat publiziert.

IRODALOM

Joó I. (1991): Map of Horizontal Gradients of Velocities of Recent Vertical Movements in the Carpatho-Balkan Region is based on measured data, scale 1 000 000, Cartographia. Budapest, 1991. (editor-in-chief)

Joó I. (1993): Recent Crustal Movements in Europe; (Journal of Geodynamics Vol. 18. No. 1-4. 1993, p 165) (guest editor).

Joó I.–Szőcs H. (1993): The investigation of a presumed connection of RVM with geological characteristics by multivariate correlation analysis (Journal of Geodynamics, vol. 18 Number 1-4. Pp 135–145)

Joó I.–Monhor, D. (1994): 4-dimensional Least Squares Regression Hyperplane for the Connection Between Recent Vertical Crustal Movements and Certain Geological Characteristics in the Area of West-Hungary; (Proceedings of The Eighth Internat. Symp. On RCVM; Kobe, Japan, December 6–11, 1993; pp 113–116).

Joó I. (1995): The National Map of Vertical Movements of Hungary (SE FFFK, Székesfehérvár, scale 1 : 500 000 (editor)

Joó I. (1996): A földfelszín magassági irányú mozgásai Magyarországon; (Geodézia és Kartográfia 1996/4; 6–12 old.)

K. Posgay–E. Takács–I. Szalay–T. Bodoky–E. Hegedüs–J. I. Kántor–Z. Timár–G. Varga–I. Bérczi–Á. Szalay–Z. Nagy–R. Pápa–Z. Hajnal–B. Reitkopf–S. Mueller–J. Ansorge–R. De Iaco–I. Asudh (1996): International deep reflection survey along the Hungarian Geotraverse. (Geophisical Transaction, Vol, 40. No. 1–2. pp. 1–44)

Posgay K.–Bárdóc B.–Bodoky T.–Albu J.–Guthy T.–Hegedüs E.–Takács E. (1997): A Hódmezővásárhely – Makói árok és a Békési medence nagymélységű nyírási zónái térbeli elhelyezkedésének közelítő meghatározása (Magyar Geofizika, 1997. 38/2. sz., 95–123 old.)

Joó I. (1998): Az SLR és VLB mérések lemeztektonikai célú feldolgozása (Geodézia és Kartográfia 1998/3).

Joó I. (1999): Felsőrendű mérések (Felsőgeodéziai IV.) Főiskolai jegyzet (Soproni Egyetem – FFFK, Székesfehérvár, 246 old.)