Szerkezetfejlődési és fluidummigráció-történeti rekonstrukció a Bodai Agyagkő Formáció ásványos erei alapján

Kutatásom során a hazai nagy aktivitású radioaktív hulladékok mélységi földtani tárolójának potenciális befogadó képződményét, annak egykori szerkezetfejlődési és fluidummigrációs folyamatait vizsgáltam. Fő célkitűzésem ezen jellemvonások megismerése volt, elősegítve ezzel a tároló izolációs tulajdonságainak megítélését. Ebből adódóan a Nyugat-Mecsekben elhelyezkedő, késő-perm korú Bodai Agyagkő Formáció töréses (ásványos erek) és képlékeny stílusú (nyírási zónák kitöltött hasadékai) szerkezeti elemein mikroléptékű szerkezeti és szöveti elemzéseket, illetve ásványtani és geokémiai vizsgálatokat végeztem. A BAF–2 jelű fúrás kőzetanyagán kidolgoztam egy komplex módszertant, amely segítségével feltárhatók a képződményt ért fluidummigrációs és tektonikai folyamatok. Ennek során polarizációs mikroszkóppal elemeztem az éralkotó szemcsék morfológiáját, meghatároztam az ásványok növekedésére jellemző mechanizmusokat, értelmeztem az erekben megjelenő mikroszerkezeteket. Raman mikrospektroszkóppal azonosítottam a repedéskitöltő ásványokat, míg azok éren belüli helyzetét röntgenfluoreszcens-térképezéssel (μXRF) határoztam meg. A polarizációs mikroszkópban el nem különíthető, illetve alárendelt mennyiségben jelenlévő ásványokat katódlumineszcens (CL) és pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) megfigyelések során azonosítottam. Mindemellett éralkotó kalcitgenerációkban fluidumzárványokat vizsgáltam, illetve karbonát, szulfid, valamint szulfát ásványok stabilizotóp-arányait elemeztem. A makroszkópos megjelenésük alapján korábban már meghatározott (Hrabovszki et al. 2017) négy érgeneráció (VeinCIC, VeinSTR, VeinECH, VeinBR) egyike, a VeinCIC jellegzetes, kőzetzárványokból álló mikroszerkezeteket tartalmaz. Megfigyeléseim alapján ezek az erek feltehetően korai diagenetikus, atektonikus folyamatok során jöttek létre. A VeinCIC erek fejlődése folytonos volt és vízszintes felületek mentén jelentkezett. Az említett mikroszerkezetek kialakulása a kristályok növekedésének köszönhető, ugyanakkor az eredeti szövetet diagenetikus, hidrotermális folyamatok írták felül. Bemutattam két elméleti modellt, amely ismerteti, hogy mely folyamatok lehetnek felelősek a vízszintes síkok mentén jelentkező folytonos érfejlődésért, a felnyílással lépést tartó kristályosodásért konszolidálatlan, kis konszolidációs fokon álló üledékekben. Az ilyen típusú erek képződésmodelljeiben a dehidratáció, a szakítószilárdság anizotrópia, a kompakció, a nyomásoldódás, az emelkedett fluidumnyomás, a szivárgási erők, illetve a kristályosodás által kifejtett nyomás egyaránt fontos szerepet játszanak. A megfigyelt érgenerációk mindegyike számos ásványt foglal magában és összetett diagenetikus, tektonikus folyamatokról árulkodik. Szintaxiális és antitaxiális növekedésű erek advekciós és diffúziós anyagáramlási mechanizmusokra utalnak, ugyanakkor megfigyeltem mozgó hidraulikus törésekhez köthető ereket is. A legtöbb ásványra jellemző, ~80–150 °C homogenizációs hőmérsékletű (minimum és interkvartilis terjedelem) és változó sótartalmú (3,6–13,9% wNaCleq) szülőfluidum feltehetően az időszakosan beszáradó sóstó fosszilis vizének és az agyagásvány átalakulásokból (szmektit->illit) származó, kis sótartalmú vizek keveredésének az eredménye. Ezek a folyamatok vezethettek a szülőfluidumok megfigyelt, –2,80 és +4,67‰ (V-SMOW) közé eső d18O értékeihez. A legtöbb éralkotó ásvánnyal ellentétben azonban a VeinBR érgeneráció legfiatalabb kalcitgenerációja kis hőmérsékletű (<50 °C) és sótartalmú (0,0–0,4% wNaCleq) meteorikus eredetű szülőfluidumból válhatott ki. Ennek értelmében a kőzettest izolációs tulajdonságainak megítélése során az említett VeinBR érgeneráció kiemelt figyelmet érdemel. A BAF–2 fúrás kőzetmintáin tett megállapítások kiterjeszthetőségének ellenőrzése céljából elvégeztem a BAT–4, illetve a Delta–3 fúrások teljes maganyagának áttekintését, mintázását, a kiválasztott minták mikroszerkezeti, szöveti és ásványtani vizsgálatát. Ezekben a fúrásokban megjelennek a BAF–2 fúrás VeinCIC érgenerációjára jellemző fonatos lefutású, kőzetzárványos erek. Előfordulnak egyenes geometriájú, több zónából felépülő, repedésképződés és bezáródás mechanizmus által létrejött erek (VeinSTR), illetve több ásványból álló hidraulikus breccsák is (VeinBR). A kulisszás elrendeződésű erek (VeinECH) jelenléte ugyanakkor — a BAF–2 fúráshoz képest — alárendelt. Ezen megfigyelésekből adódóan feltételezhető, hogy a BAF–2 fúrás ásványos erein tett megállapítások kiterjeszthetők a teljes képződményre, azonban ennek igazolásához olyan további geokémiai vizsgálatok szükségesek, amelyek meghaladják kutatásom kereteit, célkitűzéseit. Doktori értekezésemben bemutattam, hogy az egykori szerkezeti és fluidummigrációs események nyomait megőrző ásványos erek mikroszerkezeti, szöveti, ásványtani és geokémiai jellemzőinek együttes vizsgálata alkalmas olyan összefüggések feltárására, amelyek jelentős információt hordoznak e környezetföldtani szempontból kiemelt képződmény fejlődéstörténetéről.