Miért éppen a Pányiki-szorosba?
Eddig üledékekről volt szó. Egyszer ugyan – amikor a Dési Tufa Formációról beszéltünk – volt szó vulkáni eredetről. Azt mondtuk, hogy a vulkáni tufák anyaga magmából származik, de keletkezési módja és megjelenése üledékes. No, ezzel ki is merült a tapasztalatunk azokra a kőzetekre vonatkozólag, amelyek a Föld mélyében keletkeznek. Márpedig azok, amelyek a Föld kérgének felépítésében részt vesznek, túlnyomó többségükben nem a felszínen keletkeznek (mint az üledékes kőzetek), hanem a mélyben. Egy részük a kéreg anyagának megolvadása, mások pedig – bár magas hőmérsékleten –, de szilárd állapotban történő átalakulás útján jönnek létre. A kéreg anyagának megolvadása útján létrejött kőzeteket magmás kőzeteknek nevezzük. Ezek az olvadékok a mélyben lévő hatalmas nyomás elől, ha utat találnak, felfelé, a kisebb nyomás irányába törekednek. Egy részük eléri a felszínt. Ott anyaguk megváltozik (az olvadékból rengeteg anyag kiválik, főként gőzök és gázok), így a kéreg kőzetburkából való kilépés helye (vulkán) után vulkáni kőzeteknek nevezzük őket.
Vulkáni és mélymagmás kőzetek a Föld története során a mai Kolozsvár környékén is képződtek. Egy részüket elfedték fiatalabb képződmények, más részük lekopott. Ma magmás eredetű kőzetekkel a felszínen (a már tárgyalt vulkáni tufák kivételével) csak távolabbi vidékeken találkozhatunk. Ilyen, egyik legszebb, leglátványosabb előfordulás a Pányiki-szorosban van.
Hadd jegyezzem meg, ebben is kivételezettek vagyunk. Sorozatunk legelső írásában szóltam arról, hogy környékünk kiváltságosan gazdag példatára a földtani képződményeknek. Bizony, nem ritka a Föld felszínén az olyan terület, ahol több száz, de akár több ezer km-re kell utazni, hogy magmás vagy vulkáni kőzetekkel találkozzunk a felszínen. Ahol pedig azok a gyakoriak, koptathatjuk a cipőnk talpát, míg az üledékes és átalakult kőzetek oly gazdag tárházára lelhetünk, mint szűkebb pátriánkban.
Hadész konyhájában
Ez alkalommal ugyan mélyben keletkezett olvadékból származó, de a felszín közelében megszilárdult, úgynevezett szubvulkáni kőzettel fogunk megismerkedni. Lesz alkalmunk még mélyebbről származó magmás eredetű kőzetekkel is találkozni, máskor.
No de hol, milyen feltételek mellett olvadnak meg a mélyben a kőzetek? Mi kell ahhoz, hogy megolvadjanak? Hát mindenképpen nagy melegre van szükség, hiszen felszíni körülmények között 700–1200°C szükséges ahhoz, hogy a kőzetek megolvadjanak. Igaz, hogy a Föld belseje felé haladva nő a hőmérséklet, de a nyomás is. Márpedig a nyomás ellenkező irányban hat, minél nagyobb, annál magasabb hőmérséklet kell ugyanazon anyag megolvadásához. Bizony, földi körülmények közt általában a nyomás nagyobb mértékben nő, mintsem a hőmérséklet növekedése olvadékot tudna létrehozni a mélységben. Ritka portéka a magmakamra a Föld mélyében! Vagyis olvadék a földkéregben csak különös körülmények közt tud születni. Az egyik ilyen eset, amikor a köpeny mélyéből magas hőmérsékletű anyagáramlás tör a felszín felé. Ez két esetben is megtörténhet.
Lassan félszázad óta tudunk arról, hogy a földköpeny olyan körforgást végez, amivel igyekszik a földmag hőtöbbletét a földfelszínnel kiegyenlíteni. Ezt hőkonvekciónak nevezzük. Olyan ez, mint amikor a tűzhely feletti fazékban fő a víz. A tűzhely a víztömeg alsó részének adja át a hőt, a melegvíz felszáll, helyébe hidegvíz tolul, így az edényben lévő folyadék körforgást végez. Ilyen körforgásba a Föld köpenyanyaga is belép, csak jóval lassabban mozog. Lehetséges ez szilárd állapotban? Igen. A nagy tömegek viselkedése más, mint a kicsiké. Egy félméteres acélrudat képtelenek vagyunk meggörbíteni, de ha ugyanazon vastagságú acélrúd negyven méter hosszú, az egyik végét megemelve, a másik vége a földre hajlik. Vagyis az anyag elasztikusan, majd nagyobb tömegben, hosszabb időléptékben plasztikusan viselkedik. Ezért van, hogy a kisebb égitestek alakja szabálytalan, míg a nagyobbak, akármilyen szilárdságú anyagból is legyenek, gömb alakúak, vagyis felveszik a felszíni feszültség szerinti leggazdaságosabb cseppformát (súlytalanság állapotban: gömb), mintha folyadékból lennének. Belsejükben is így viselkednek, csak jóval lassabban mozogva. Ezután már könnyű megérteni, hogy a földköpeny hőkonvekciójának felszálló ágaiban magasabb a hőmérséklet, mint egyébként abban a mélységben. Ezekben a felszálló ágakban a meleg anyag átlépheti a nyomás ellentétes hatásának gátját, megolvadhat. Nos, a felszálló köpenybeli hőáramok vonala megegyezik az óceánközépi hátságokéval, ahol a legaktívabb a magmás-vulkáni tevékenység a Földön. Igaz, annak működését ritkán észleljük – bár folyamatosnak mondható –, mivel ez a vulkánosság az óceánok mélyén zajlik, meg egyébként nem heves kitörések jellemzik, és csak kivétel, ha az a felszínen történik, mint Izland szigetén. Ez a vulkánosság a vegyileg egységesnek mondható köpenyanyagot szállítja a Föld felszíne felé, amely jellegét tekintve bazaltos.
Azt mondtuk, hogy a meleg köpenyanyagnak kétféle lehetősége van a felszín felé közeledni. Melyik lenne a másik? Az úgynevezett forrópontok. Többféleképpen magyarázzák, de igazából csak feltételezni tudjuk a forrópontok mechanizmusát. Nem is bonyolódunk bele. A forrópontok nagyon nagy állandósággal működő örvénymozgásai a földköpeny anyagának, amelyek megközelítőleg sugárirányban szállítanak a felszín felé magas hőmérsékletű anyagot a földmag/földköpeny határáról. Eloszlásuk és működésük teljesen független az előbb leírt hőkonvekciós mozgástól. Kis kiterjedésű térségben óriási anyagmennyiséget szállítanak a Föld felszínére. Kevés van, de azokat jól ismerjük. A leglátványosabb a Hawaii-szigetek példája, ahol a szilárd felszínhez (vagyis a tengerfenékhez és nem a tengerszinthez) viszonyított legmagasabb hegyei vannak a Földnek. Ez a vulkánosság is, az előbbihez hasonlóan, bazaltos jellegű.
Utaltunk rá, hogy keletkezhet azonban kőzetolvadék másképpen is a földköpenyben. Aki figyelmesen olvasta eddig a szöveget, megakadhatott azon, miért olyan nagy az eltérés a magmák olvadási pontjai között (700–1200°C)? Hogy erre válaszoljunk, megint Hadész konyhatitkaiba kell betekintsünk. Ha cukrot akarunk olvasztani, könnyebb lesz, ha kevéske vizet adunk hozzá. Ha jeget akarunk olvasztani, konyhasót adunk hozzá. Mi ebben a közös? Az, hogy ha két különböző olvadáspontú anyagot elegyítünk, a kettő együtt alacsonyabb hőmérsékleten olvad meg. A földkéregben és a földköpenyben jelenlévő, alacsony hőmérsékletű, nagy mobilitású anyagokat, amelyek jelenlétében a kőzetek olvadáspontja drasztikusan csökkenhet, illóanyagoknak nevezzük. Ilyen a víz, a szén-dioxid, a kénhidrogén, a vízben oldódó sók, savak stb. De mindenképpen a legnagyobb hatású – már gyakoriságuk miatt is – az első kettő. Tehát, ha a köpeny anyagába nagyobb mennyiségű víz és szén-dioxid vegyül, annak olvadáspontja jelentősen csökken. (Azért ne ragadtassuk el a fantáziánkat, mert csak néhány százaléknyi illóanyag van jelen e rendszerekben, de az bőven elég.) Hogyan kerülhet a mélybe a szükséges illóanyag? Hőkonvekcióval. A feláramló meleg anyag helyébe a felszínről hideg anyag áramlik vissza, amely ugyan lassan melegedni fog, de az 1000–1200°C-t csak olyan mélységben érné el, ahol a nyomás miatt olvadásról szó sem lehet. Csakhogy ezzel az anyaggal a felszínről magas víztartalmú és karbonátgazdag üledékes anyag forog vissza a mélybe. A növekvő hő és nyomás hatására a karbonátok felbomlanak (ebből származik a szén-dioxid), a víz a kristályrácsok csapdáiból kiszabadul, s máris megvan annak a feltétele, hogy már 700°C körül olvadék jöjjön létre. Ez a folyamat sokkal savanyúbb kőzetféleségek keletkeséséhez vezet, mivel a felszínről származó, szilíciumban gazdag üledékek már önmaguk is alacsonyabb hőmérsékleten olvadnak.
Mi köze Dáciának a magmás eredetű kőzetek világához?
Hogy mi a savanyú és mi a bázikus a földtanban, egyszer már tisztáztuk, amikor a vulkáni tufákról volt szó. Most tömören csak annyit, hogy a bázikus kőzetek nehézfémekben gazdagabbak (Fe, Mg, Mn), kvarcban (szilícium-dioxid) szegények. A savas vagy savanyú kőzetek nehézfémekben szegények, kvarcban és könnyűfémekben (Na, K, Ca) gazdagok. Érthető tehát, hogy a köpenybe visszatorlódó óceánlemezek peremén, a feszültség által kigyűrt hegyekhez kapcsolódva jelentkeznek a kalciumban („mész”) és alkáli fémekben gazdag, úgynevezett mészalkáli magmás kőzetek, a mészalkáli vulkanizmus.
Ilyen mészalkáli vulkaniz-mus működött akkor is, amikor az Erdélyi-szigethegység kigyűrődött. Nem egymagában, hanem hosszú hegyláncrendszer részeként. Ez a kréta időszak vége felé, nagyjából 70 millió évvel ezelőtt zajlott. Az akkor, rokon feltételek mellett, az Erdélyi-szigethegységtől a Bánságon át a Balkán-hegységben folytatódva keletkezett kőzeteket banatitoknak nevezzük.
Pányiknál ilyen savanyú banatit-telérbe vágódott szoros szépségeiben gyönyörködhetünk. A kőzet szubvulkáni jellegű, vagyis kis mélységben megszilárdult. Könnyen megállapíthatja ezt egy laikus is, hiszen néhány nagyobb földpátkristályon kívül, a kőzetet alkotó anyag zöme szemmel nem elkülöníthető kristályelegyből (paszta) áll annak jeléül, hogy a magma gyorsan hűlt ki. Kőzettani jellegét tekintve: dácit – savanyú kőzet, amelyet innen, az Erdélyi-szigethegységből, Kissebesről (Poieni), a római kori Dácia határáról írtak le először, a 19. század utolsó harmadában. Így kapta az egész világon jól ismert nevét. A dácit szabad kvarcot is tartalmaz, kevés biotittal, esetleg amfibollal, de túlsúlyban földpátokból álló kőzet. Az itteni dácit a banatitok „vérrokonságába” tartozik. Ez azonban nem jelenti azt, hogy minden dácit egyben banatit is. Más földtani szerkezetekben, más időben és más mikroelemek jellemezte kőzetcsoportokban is vannak dácitok. A pányiki viszont a kissebesivel egyazon rokonságba tartozik, akárcsak a Vlegyásza-masszívum összes magmás eredetű kőzete.
Dácittelérbe kényszerült völgy
Telérről beszéltünk. Az mi? – kérdezheti a kedves olvasó. A mélyből felfelé törekvő kőzetek rendszerint repedések mentén találnak maguknak utat. A repedéseket lencseszerűen kitágítják, megtöltik, bennük megszilárdulnak. Ez lesz a kőzettelér.
Hogyan került a szoros éppen a kőzettelér közepébe? Nos, a kérdést a másik végénél kell megragadnunk, hogy helyesen tudjuk megválaszolni. Nem a szoros választotta a telért, hanem a völgyet kimélyítő patak kényszerült szorosba. Ugyanis akár előtte, akár utána, lazább kristályos palák, sőt északra még könnyebben porladó üledékes kőzetek vannak. Ilyen laza kőzetek voltak felette is, amikor az erózió még nem mélyült el. A felszíni vizek tíz- és százezer évek alatt nemcsak mélyíteni, de szélesíteni is könnyen tudtak. Ám amikor a kemény dácithoz ért, belevágott a mélyülő patak, oldalra költözni már nem tudott, csak függőlegesen próbálja magát ma is befűrészelni ebbe a környezetétől keménységével nagyon elütő kőzetbe. Hát így született meg a szemet gyönyörködtető sziklaszoros az utóbbi másfél millió év alatt, a hetven millió éve megszilárdult szubvulkáni dácittelérben. Ha alaposan bejárjuk a szoros környékét, megértjük ezt a folyamatot. A telér lencseszerűsége is könnyen kiolvasható.
Wanek Ferenc
