Mi�rt fizikai f�ldtan?

A f�ldi jelens�gek megfigyel�s�vel �s le�r�s�val a filoz�fia, majd az eszk�z�k fejlõd�se r�v�n a fizika foglalkozott. Kezdetben szinte seg�deszk�z�k n�lk�l, azaz csak a matematika �s geometria seg�ts�g�vel folytak k�s�rletek �s megfigyel�sek. Amint a tapasztalatok szaporodtak, �s a seg�deszk�z�k (pl t�vcsõ, mikroszk�p, kompasz, k�sõbb r�ntgensug�rz�st keltõ berendez�sek, magfizikai mûszerek, elektronmikroszk�p, stb.) m�r rendelkez�sre �lltak, a f�ldi jelens�gek megfigyel�sei �j tudom�nny�, a f�ldtann� fejlõdtek. A f�ldtan azonban sohasem szakadt el fizikai alapjait�l, s a f�ldtani jelens�gek magyar�zat�ul fizikai t�rv�nyeket haszn�lunk fel. Az elm�leti �s kis�rleti fizika sz�vesen alkalmaz a val�s�gt�l k�l�nb�zõ, leegyszerûs�tett modelleket (pl. s�lytalan sz�lon f�ggõ inga, kiterjed�s n�lk�li pontszerû test stb). A f�ldtani t�rben a megfigyelhetõ jelens�gek az egyszerû modellekn�l sokszorta �sszetettebbek, �s sokszor nem elemezhetõk a jelenleg rendelkez�sre �ll� matematikai eszk�z�k seg�ts�g�vel. A jelen t�rgy keret�ben a f�ldtan jelens�geit fogjuk t�rgyalni, de megpr�b�lunk, amennyire csak lehet, visszany�lni azokhoz a fizikai alapokhoz, amelyekre a jelens�g magyar�zata �p�l.

A fizika fejlõd�se

A fizika, mint tudom�ny fejlõd�s�t t�bb nagy szakaszra bonthatjuk. Ebben �nk�nyesen n�gy m�rf�ldkõ tûzhetõ ki. Az elsõ m�rf�ldkõ a g�r�g gondolkod�k munk�ss�ga (elsõsorban Platon �s Aristoteles, Archimedes, Euklides) az anyagi vil�g alapvetõ, l�that� jellegeinek felismer�s�vel . A m�sodik m�rf�ldkõ a 17. sz�zad (Kepler, Galilei, Newton, Huygens), a mechanika t�rv�nyeinek felismer�s�vel �s alkalmaz�s�val. A harmadik m�rf�ldkõ a 18-19. sz�zad (Volta, Ampere, Maxwell) az elektromoss�g, elektrom�gneses jelens�gek felismer�s�vel. A negyedik m�rf�ldkõ a 20. sz�zad (Rutherford, Bohr, Einstein, Heisenberg) a radioaktivit�s, a relativit�selm�let, s az atomi vil�g belsõ szerkezet�nek megismer�s�vel. A fenti m�rf�ldk�veket a f�ldtani megismer�s k�s�sekkel k�vette. Ma ott tartunk, hogy a mechanika t�rv�nyeit m�r kiel�gitõen, az elektrom�gness�g jelens�geit nagy k�zel�t�sekkel �s egyszerûsit�sekkel tudjuk f�ldi k�zegben �s term�szetes viszonyok k�z�tt k�vetni. A negyedik m�rf�ldkõ t�j�k�hoz a f�ldtannak csak a legelsõ elõ�rsei jutottak el. A k�s�s egyik oka a f�ldtani k�zeg bonyolults�ga - a talaj, a kõzetek, illetve a benn�k mozgõ fluidumok sokv�ltoz�s, bonyolult geometri�j� rendszerek, amelyek jelentõs r�sze t�rben a benn�k lezajl� folyamatok pedig idõben el�rhetetlenek sz�munkra.

T�rt�neti bevezetõ

Elsõ tal�lkoz�sotok a f�ldtannal, s abb�l sz�t�gaz� szak�gaival e t�rgy keretei k�z�tt t�rt�nik meg. Tekints�tek ezt a tal�lkoz�st egy v�rhat�an hosszantart� �s �lvezetes kalanddal val� ismerked�snek, amelynek r�v�n egy szerte�gaz� tudom�nycsoport k�z�s alapjaival ismerkedhettek meg.

A k�z�pkori f�ldtani ismereteket val�j�ban a sokkal kor�bban m�r iparr� fejlõd�tt b�ny�szat gyûjt�tte, foglalta �ssze. A mell�kelt illusztr�ci� egy n�met b�nyav�ros orvos�nak, Georg Bauernek (latin n�ven Agricol�nak) a mûv�bõl, a De Re Metallica-b�l val� (1525). Ez a k�nyv volt az akkori b�ny�szati, koh�szati, f�ldtani, m�rn�ki ismeretek legteljesebb �sszefoglal�sa, m�ig alapvetõnek tekintett munk�ja. A f�ldtan val�j�ban fiatalabb tudom�ny mint az orvosi, vagy a b�lcs�szeti tudom�nyok nagy r�sze, de fiatalabb az olyan alapvetõ term�szettudom�nyokn�l is, mint a csillag�szat, a fizika, k�mia. B�r ez ut�bbiak a F�lddel, s a f�ldi jelens�gek vizsg�lat�val kezdt�k saj�t rendszer�ket ki�p�teni, a F�lddel, mint eg�sszel csup�n filoz�fiai �rtelemben foglalkoztak.

A b�ny�szat �s a f�ldtan kapcsolata

A f�ldtani ismeretek gy�kerei a legkor�bbi filoz�fusokig ny�lnak vissza, de �n�ll� tudom�nyk�nt a b�ny�szati alkalmaz�sokb�l fejlõd�tt ki, �s az ismeretek fejlõd�s�nek ir�ny�t a gazdas�g ig�nyei �s sz�ks�geltei ir�ny�tott�k.

A k�z�pkor v�g�n, a k�z�p- �s d�l-amerikai indi�n birodalmak akkori fejlett arany- �s ez�stb�ny�szat�b�l felhalmozott kincsek hozt�k meg a gyarmatos�t� orsz�gok, Spanyolorsz�g, Portug�lia gazdags�g�t. Az indi�n birodalmak buk�s�nak egyik fõ oka szint�n nyersanyagokra vezethetõ vissza: az akkori eur�pai fejlett vas- �s ac�lgy�rt�s sokkal kem�nyebb �s ellen�ll�bb anyagai, s ebbõl k�sz�lt fegyverek gyõztek az indi�n kult�r�k kisebb kem�nys�gû f�mre, a r�zre alapozott hadifelszerel�s�vel szemben.

Az eur�pai kultura �s fejlõd�s egyik kora �jkori (vagy k�sõ k�z�pkori) aranykora volt a 17. sz�zad. Ekkor ker�l uj alapokra a csillag�szat Galilei felismer�sei nyom�n, a fizika Newton munk�ss�g�val, a gravit�ci� jelentõs�g�nek felismer�s�vel, s ekkor l�ptek ki a term�szettud�sok a mindennapok keretei k�z�l, s kezdt�k a f�ldi folyamatok t�rt�net�t, eredet�t vizsg�lni. Nicolaus Steno az 1660-as �vekben ismerte fel a kõzetek saj�tos arculat�t - f�cies�t - s vont le m�ig helyes k�vetkeztet�seket az egym�s felett telep�lõ kõzetek korviszonyair�l.

A k�vetkezõ �vsz�zadban a fejlõd�s, ugr�s tov�bb folytat�dott. Ez a sz�zad jelenti a fosszilis energia haszn�lat�nak kezdet�t, a kõsz�ntermel�s megindul�s�t. Abban az idõben Magyarorsz�g a Habsburg birodalom egyik jelentõs �sv�nyi nyersanyagforr�sa, s ezzel egy�tt j�vedelemforr�sa volt, s �gy b�ny�szat�nak komoly figyelmet szenteltek. Ennek eredm�nye volt az akkori Eur�pa legnagyobb b�ny�szati akad�mi�j�nak, egyetem�nk anyaiskol�j�nak megalap�t�sa 1735-ben. Igen komoly b�ny�szati, f�ldtani, �sv�nytani iskola fejlõd�tt ki az Akad�mia talaj�n, melynek eredm�nyei val�j�ban az 1800-as �vekben �rtek be.
Megindult a K�rp�tok r�szletes vizsg�lata, megismer�se. A mell�kelt k�nyv c�mlapja 1791-bõl sz�rmazik, egy n�met term�szettud�s �sszefoglal� munk�ja a K�rp�tok �sv�nytani f�ldtani fel�pit�s�rõl s a rajta l�võ rajz akkoriban m�g mûk�dõ b�nyavid�k�nk, Telkib�nya egyik felt�r�s�t �br�zolja.

Eur�p�ban ek�zben az ipari fejlõd�s �j sebess�gre kapcsolt, s ez sarkall�lag hatott a f�ldtan fejlõd�s�re is. Az akkori angol birodalom j�rt �len ebben a fejlõd�sben, s �rthetõen innen sz�rmaznak a f�ldtani tudom�ny akkori legjelentõsebb sikerei is. T�bb nevet kell eml�teni.
Az egyik James Hutton (1795, Theory of the Earth) aki felismeri a mai term�szeti jelens�gek �s a m�ltbeli f�ldtani jelens�gek, folyamatok k�z�tti hasonl�s�got (uniformitarianizmus elve). A m�sik Charles Lyell (1830, Principles of Geology), aki kihangs�lyozta hogy a f�ldtani fejlõd�s fõ szakaszait katasztrof�lis m�retû f�ldtani jelens�gek vezetik be. Egy harmadik brit, Charles Darwin (1859, The origin of species) aki egy francia elõd, Lamarcq nyom�ban a biol�giai evoluci� alapjait fektette le, s felt�telezte, hogy a jelenkorban �lõ fajok kialakul�s�hoz 200 milli� �vn�l hosszabb idõre volt sz�ks�g. Ez forradalmi �tt�r�s volt az addig a Bibli�n alapul� f�ldt�rt�neti korbecsl�sben.

Az 1800-as �vek kezdet�n Magyarorsz�g m�g nem indult meg az ipari fejlõd�s kapitalista �tj�n. Val�szinûleg nem v�letlen, hogy a fejlett nyugatr�l orsz�gunkba utaz�k (az angol Smith, a francia Beudant) bõs�ges r�szletess�ggel foglalkoztak orsz�gunk f�ldtani jellegeivel, b�ny�szat�val. A fenti metszet Beudant magyarorsz�gi utinapl�j�b�l val�, �s a Balatonfelvid�k vulk�njainak f�ldtan�t mutatja be.

1849-ben alakult meg, az orsz�g elsõ tudom�nyos t�rsas�gak�nt a Magyarhoni F�ldtani T�rsulat. Az 1850-es �vektõl a sz�zad v�g�ig k�sz�lt el az orsz�g elsõ f�ldtani t�rk�pez�se osztr�k, magyar, szlov�k, rom�n geol�gusok r�szv�tel�vel, a K�rp�tok k�z� foglalt t�rs�g f�ldtani ismereteinek mai alapjait adva. A sz�zad v�g�n j�tt l�tre az �n�ll� Magyar Kir�lyi F�ldtani Int�zet, mai f�ldtani szolg�latunk elõdje, melynek tov�bbi munk�ja a 20. sz�zadban meghat�rozta a magyar f�ldtan fejlõd�s�t.

Az elsõ vil�gh�bor� ut�ni trianoni b�keszerzõd�s az orsz�g gazdas�g�nak �s tudom�nyos �let�nek minden szf�r�j�ra s�lyosan hatott, de k�l�n�sen igaz volt ez a b�ny�szatra, s ezen kereszt�l a f�ldtan fejlõd�s�re, mivel Magyarorsz�g nyersanyagforr�sai a hat�rokon k�v�lre ker�ltek. Ekkor kapott jelentõs hangs�lyt a mai orsz�ghat�rok k�z�tti ter�letek f�ldtani megismer�se, nyersanyag lelõhelyeinek kutat�sa �s fejleszt�se.

A k�lvil�gban az eml�tett �vtizedekben a b�ny�szat gyorsan h�ditja meg a kontinenseket. Az aranyl�z kontinensrõl kontinesre terjed: 1850-ben Kaliforni�ban, az 1860-as �vekben az ausztr�liai Ballarat vid�k�n, az 1890-es �vekben a d�l-afrikai Johannesburgban, az 1900-as �vek elej�n a nyugat-ausztr�liai Kalgoorlie vid�k�n indulnak jelentõs aranyb�ny�k. Ezzel egy�tt kezdõdik a m�r mai �rtelemben is nagyipari vas�rcb�ny�szat Elsz�sz-Lotharingi�ban, Sv�dorsz�gban, r�z�rc b�ny�szat az USA Butte/Montana lelõhely�n.

A f�ldtani tudom�ny az ipar fejlõd�s�t hol k�vetve, hol megelõzve l�p �jabb ter�letekre �s tagoz�dik �jabb �gazatokra. K�l�nv�lik �s �n�ll�an fejlõdik az �sv�nytan �s kõzettan, õsl�nytan, sztratigr�fia. Sz�t�gazik, �s elv�lik a hagyom�nyos f�ldtant�l a kõzetfizika, kõzetmechanika, talajmechanika, k�sõbbi nev�n geotechnika. A 20. sz�zad elej�tõl sz�m�that� a hidrogeol�gia �s geofizika, mint �n�ll� tudom�ny�gak kialakul�sa. �n�ll�sul a szerkezeti f�ldtan. A sz�zad v�ge fel�, az �j t�rsadalmi ig�nyekre v�laszul �trendezõdnek a hagyom�nyos �gazatok hangs�lyai, �s kialakulnak �j tudom�ny�gak - p�ld�ul a k�rnyeeti f�ldtan. A fizikai �s k�miai tudom�nyokban el�rt m�rf�ldk�vek r�vid idõ alatt be�p�lnek a f�ldtani �gazatokba: a krist�lytan fejlõd�s�t a r�ntgensug�rz�s felfedez�se, a f�ldtani kronol�gia forradalm�t a radioakt�v boml�s felismer�se tette lehetõv�.

T�bb magyar nevet kell eml�ten�nk, akik a f�ldtan fejlõd�s�ben jelentõs szerepet j�tszottak: E�tv�s Lor�nd a gravit�ci� kutat�s�ban �s m�r�sben, a torzi�s inga kifejleszt�s�ben tett szert vil�gh�rre. Zsigmondy Vilmos a m�lt sz�zad v�g�nek jelentõs egy�nis�gek�nt a magyarorsz�gi felsz�n alatti v�zkutat�sok megalapoz�ja volt. Szab� J�zsef a pesti tudom�nyegyetem elsõ f�ldtan professzorak�nt, Mauritz B�la az �sv�nytan tansz�ken a vulk�ni k�pzõdm�nyek oszt�lyoz�s�ban, a kõzettan megalapoz�s�ban j�tszott �tt�rõ szerepet. Hoffmann K�roly �s B�ckh Hug� a r�tegtani-õsl�nytani kutat�sok hazai alapjait rakta le. Vit�lis Istv�n a hazai kõsz�nkutat�sok fontos alapjait teremtette meg. Bandat Horst a l�gifot�-geol�gia egyik m�dszer fejlesztõje volt.

A magyar f�ldtan mai sz�nvonal�nak kialak�t�s�ban a k�zelm�lt t�bb jelentõs egy�nis�ge j�tszott d�ntõen k�zre: Papp Simon a ipari kõolajkutat�sok elsõ jelentõs hazai ir�ny�t�ja volt. Vad�sz Elem�r a kõsz�nkutat�sokban, majd az orsz�g r�tegtani megismer�s�ben, �s a f�ldtan oktat�s�ban j�tszott fontos szerepet. Sz�deczky-Kardoss Elem�r a kõzettan, geok�mia, kõsz�nf�ldtan ter�let�n dolgozott, s a szakma egyik utols� jelentõs polihisztora volt. Telegdy Roth K�roly �s Bogsch L�szl� az õsl�nytani kutat�s �s oktat�s ter�let�n alkotott jelentõset.

Mi teh�t ma az �ltal�nos f�ldtan? A v�lasz neh�z �s szubjekt�v. Amit most e t�rgy keret�ben h�rom f�l�v alatt k�r�lj�runk �s vizsg�lunk, a felsorolt (�s a t�bbi) f�ldtani tudom�ny�gnak azok a r�szei, ami mai ismereteink szerint k�z�s, �s egym�s ismeretanyag�b�l sz�lesebb szakmai megismer�sre �rdemes. Itt kell majd kifejleszten�nk �s begyakorolnunk a mindennapi �let egyszerû, egy vagy k�t dimenzi�s l�t�sm�dja helyett a n�gy dimenzi�ban, t�r-idõben zajl� folyamatok megismer�si m�dszereit. Az itt kapott ismeretek jelentik majd a "ford�t�si kulcsot", kapcsot egyik tudom�ny�g �s egy m�sik, p�ld�ul a hidrogeol�gia �s a sztratigr�fia k�z�tt. M�rn�ki szak�g l�v�n, kis�rletet tesz�nk a f�ldtan olyan jellegeinek r�szletes vizsg�lat�ra, amelyekn�l a megszerzett fizikai, matematikai, k�miai ismeretek jelentõs �s sz�ks�ges elõfelt�telt jelentenek. V�g�l, mint minden m�rn�ki tudom�ny eset�ben, itt is s�lyt fektet�nk a tudom�nyos m�dszerek mindennapi �letben val� alkalmaz�saira.