Felső-miocén Duna-delta a Bécsi-medencében

11,5 millió éve, a miocén korban a Duna Bécstől északra, a Bécsi-medence északnyugati részén torkollott a Pannon-tóba. Osztrák kutatók szeizmikus mérésekkel és fúrásokkal határozták meg az Ős-Duna deltának kétszáz ezer éves történetét, melynek során öt deltalebenyt azonosítottak. A vizsgált időszakban a Duna-delta fokozatosan északnyugat felé tolódott el, majd 11,3 millió évvel ezelőtt a Pannon-tó jelentős vízszint-emelkedése miatt a partvonal nyugat felé hátrált, megszüntetve a delta-képződést a Bécsi-medence mai területén. 

Bécs környéke és a Duna fejlődése (17, 11, 9 és 0,3 millió éve) (forrás)

Erről a miocén deltáról először a tullni Römermuseum bejárata előtti padon olvastam 2023. április 21-én, péntek délben. A pontos dátum mindössze a tudomány-kommunikáció szempontjából lesz fontos. Erich Wonka: Der Donauraum von Tulln bis Klosterneuburg c. könyvét éppen ekkor vettem meg, és a kezdő képen látható ábrák már a hatodik-hetedik oldalon szembejöttek. Bécsbe visszaérve rákerestem a témában írt tanulmányokra. Arthur Borzi, Mathias Harzhauser, Werner E. Piller, Philipp Strauss, Wolfgang Siedl, Rudolf Dellmour 2022. évi dolgozata (Late miocene evolution of the Paleo-Danube Delta (Vienna Basin, Austria)) tűnt a legígéretesebbnek. Azonban a 32 és 25 US$ dolláros ár kissé túlzásnak tűnt, ezért ráírtam az egyik szerzőre, aki egy óra múlva küldte is a .pdf-et. Mindössze öt óra telt el a Wonka-féle könyv megvásárlása óta, és már a szerzők hozzájárulása is megvolt a kiválogatott ábrák felhasználásához.   

A Bécsi-medence északi része annak ellenére, hogy a Morva folyó révén a Duna vízgyűjtőjéhez tartozik, nem egy tipikus dunai táj. A dimbes-dombos területen szántóföldek uralkodnak, a völgyekben falvak és kisvárosok bújnak meg, míg a legmagasabb térszínen, 400-500 méteres magasságban erdőket találunk. A Duna azonban ott van a talpunk alatt. Ez ismeretes, mióta az olajat kutató mélyfúrások keresztül-kasul lyuggatták a Bécsi-medencét. A miocén korú tétegek vastagsága helyenként eléri az 5500 méteres vastagságot, amiből a geológusok következtetni tudnak az üledékfelhalmozódás idejére, módjára és körülményeire, beleértve a korabeli klímát és vízrajzot is. A fúrásminták és 3D szeizmikus mérések szerint a miocén rétegsorban elkülönül egy 1200 méter vastag réteg, amely dunai eredetű, és a késő-miocénben létezett Pannon-tóban ülepedett le. 

A Pannon-tó kialakulásának bemutatása túlmutatna a bejegyzés keretein, azonban az ősföldrajzi környezet ismerete szempontjából fontos kitérni a Kárpát-medence nagy részét kitöltő vízfelületről. Elődje a Szarmata-tenger az egykor innen Közép-Ázsiáig nyúló Paratethys-tenger legnyugatabbi ága volt, mely időszakonként még kapcsolatban állt a világtengerekkel. Elnevezését a középső-miocén utolsó, szarmata korszakáról kapta, amikor a Tokaji-hegység riolitos vulkánjai működtek. A ma érvényes rétegtani beosztás szerint Közép-Európában a szarmata kor 11,61 millió évvel ezelőtt ért véget. A Bécsi-medencében ezt a határt a rétegekben megfigyelhető diszkordancia jelöli. Ekkor a globális tengerszintsüllyedés és a tektonikai mozgások összjátéka végleg elszigetelte a Pannon-medencét a Paratethystől. 

A Bécsi-medence középső részének tektonikai viszonyai és a deltalebenyek elhelyezkedése.

Ettől kezdve a vízfelület kapcsolata megszakadt a világtengerekkel, ami azt eredményezte, hogy a globális tengerszintváltozások helyett a klíma határozat meg a tó vízszintjét. A Pannon-tó sótartalma 8-15 ezrelék között váltakozott, ami a Balti-tenger (alsó határ) és a Kaszpi-tó (felső határ) sótartalmának feleltethető meg. A Pannon-tóban maradt élőlények evolúciója sajátos fordulatot vett, a speciális körülmények között a sósvízi fajok kényszerültek alkalmazkodni a csökkent sótartalomhoz, míg az édesvízi fajok a brakkvízhez alkalmazkodtak. Az eredmény a egy világszerte párját ritkító endemikus fauna lett. A Pannon-tó puhatestű fajainak 90%-as csak innen ismert. A tó élővilága és a többi tengertől eltérő üledékviszonyai miatt a másutt előforduló késő-miocén rétegek megfeleltetése nehét feladat, legfeljebb az emlőscsontvázak segíthetnek.

Az Alpok északi előterében folyó Ős-Duna ekkoriban jóval rövidebb volt, és más mederben is folyt mint manapság. Kremstől indulva a mai medertől mintegy 25 kilométerrel északabbra, Hollabrunn felé folyt a Weinviertel-en keresztül, miközben a torkolati szakasza Mistelbach környékén érte el az erózióbázisát, a Pannon-tavat. Ez a miocén korú, folyóvízi sóderes, kavicsos üledék (Hollabrunn-Mistelbach formáció) Mistelbachtól nyugatra a felszínen található, azonban a keleti részen, a Bécsi-medence fokozatos tektonikai süllyedése miatt eltemetődött. A kiemelkedő nyugati és a süllyedő keleti részt az ÉÉK-DDNy irányú Aderklaa-Pirawarth-Steinberg törésvonal választja el. 

A már a Pannon-tóban leülepedett dunai eredetű deltaüledékek alatt egy 200 méter vastag márga és homokréteget találunk, amelyben egy 50 méter vastagságú zöldesszürke agyagos márgaréteg húzódik. Erre települt a pannon korszak elején egy 200 méter vastag homokos réteg, melyben elszórtan kavicsok is találhatók (großer unterpannoner Sand). Ez a réteg feleltethető meg a Bécsi-medence északi részén kialakult Duna-delta üledékeinek. Erre egy vékony réteg települ, amely erőteljes vízszint-emelkedésről árulkodik. Ez a vízszintemelkedés (transzgresszió) nemcsak a deltaüledékek képződésének vetett véget, de a Duna torkolatát is nyugatabbra helyezte át, ahogy a tó elöntötte a korábbi partvodéket. Jelenleg ezek az alsó-pannon deltaüledékek kb. egy kilométeres mélységben találhatók. 

Három elmélet létezik a deltaképződés időpontjára (11,2-11 millió éve (Ma), 11,3-11,1 Ma és 11,5-11,3 Ma), de ezek egyetértenek abban, hogy a folyamat hozzávetőlegesen 200 ezer éven keresztül zajlott, miközben a delta fokozatosan északkeleti irányban tolódott el, majd a transzgresszió megszüntette a deltaüledékek felhalmozódását. A kutatók legfőbb eredménye, hogy az eltemetett rétegekből sikerült meghatározniuk a delta lebenyeinek egymásutániságát, elmozdulásuk irányát és a korabeli mederviszonyokra is következtetni tudtak. 

A Bécsi-medence alsó-pannon korának kronosztratigráfiája, biosztratigráfiája és litosztratigráfiája.
A zöld rész a delta kialakulásának időtartamát jelöli.

Az alsó-pannon Duna-delta teljes területe kb. 850 négyzetkilométer volt, kisebbik harmada Mistelbach környékén a felszínen is megmaradt, míg a nagyobbik harmada bezökkent a Bécsi-medence süllyedése következtében. A delta egy kontinentális lejtőhöz hasonló morfológiát hozott létre, ugyanis a víz alatti lejtő viszonylag mély (~180 m) vízben kezdett épülni, és rétegei a durvább szemcseméretnek köszönhetően jóval meredekebbek (14-25°) voltak, mint a mai, fekete-tengeri Duna-deltában megfigyelt rétegek. De nem ez az egyetlen különbség. Területét tekintve a Bécsi-medence Duna-deltája hatszor kisebb a mainál, a szállított hordalék mennyisége pedig hetvenszer kisebb (a tanulmányban nem írják, hogy ez a duzzasztás előtti, vagy az utáni adathoz képest). Ennek oka az volt, hogy 11,5 millió éve a Duna vízgyűjtője nyugaton még kisebb volt, a Sváb-Bajor-medence vizeit még az "Ős-Rhone" gyűjthette össze. Érdekesség, hogy a Pannon-tó jellemzően csökkent sótartalmú tó volt, de a brakkvíz a déli medencére volt inkább jellemző, ugyanis északon a sok folyó miatt kiédesedett. Mivel az eltemetett üledékek két helyen, jelentős hosszúságban megőrizték a miocén folyómedreket, tudjuk, hogy 11,5 millió éve a Duna torkolati szakasza 200-240 méter széles volt és erősen meanderezett. Több helyen a mellékágai is láthatók a szeizmikus felvételeken.

A paleo-Duna-delta és az egyes delta-periódusok fejlődése 200 ezer év alatt.
Kékkel az azonosított Duna-medrek, a narancssárga vonalak a partmenti gerinceket jelölik.

A delta első azonosított nyúlványát Großengersforf környezetében azonosították. Miután a Duna a Zaya-kapun át kiért a Mistelbach környéki síkságra, déli irányba fordult, és egy keskeny, ék alakú deltát formált. A 35 km²-es nyúlvány alakját feltehetően az Aderklaa-törésvonal jelölte ki. Ezt követően a delta képződése kelet felé tolódott el és létrehozta az Aderklaa-lebenyt, ami méretét tekintve hasonló volt a korábbihoz, melyet részben át is fed. Ez az átfedés a későbbiekben is megfigyelhető az egyes jól elkülöníthető delta-periódusok között. A Markgrafneusiedl-delta az Anderklaa-nyúlványra települ, de majdnem kétszer akkora kiterjedésű volt. Aljzatuk 600 méter mélyen helyezkedik el a felszín alatt, az üledékek vastagsága 140 méter. A következő, Matzen deltalebeny arról tanúskodik, hogy a Duna-medre észak felé vándorolt, miközben a legnagyobb területű 170 km²-es delta keleti része már elérte a mai Morva folyó vonalát. A delta-területek növekedése feltehetően összefüggésben volt a vizsgált 200 ezer év alatt végbement kb. 80 méteres vízszint-csökkenéssel: az egyre sekélyebbé váló víztömegben a üledék számára csak oldalirányban adódott kitölthető tér. A 11,3 millió éve bekövetkezett erőteljes tengerszint-emelkedés előtti utolsó nyúlvány Zistersdorf térségében alakult ki, jóval északabbra a deltarendszer többi részétől és mintegy 50 kimométerrel északabbra a Duna mai főmedrétől. A korábbi Matzen deltával csupán kis átfedést mutat. Ezután a transzgresszió lezárta a deltaüledékek képződését azzal, hogy elöntötte a deltát és a partvonalat nyugat felé tolta el. Ez az időszak jelezte a Pannon-tó legmagasabb vízállását. 

A Pannon-tó feltöltődésének folyamata.
A cikkben tárgyalt deltaképződés idején a (b) állapot állt fenn (forrás)

Ahhoz, hogy a Duna utat találjon a Kárpát-medencébe, ismét át kellett haladnia a Bécsi-medencén. Ugyancsak a miocén pannóniai korszakában, valamikor 10,5-10 millió évvel ezelőtt a tavi üledékek és a folyók hordaléka rohamos gyorsasággal töltötték fel a sekélyebbé váló tómedencét. Ebben az időben a Duna vízhozama és hordalékszállítása megnőtt, ugyanis vízgyűjtője kibővült a mai Svájc és DNy-Németország területeivel, melyet az Ős-Rhône folyótól hódított el. 

Ezt követően a Kárpát-medence aljzatának süllyedése lassult, és évmilliók alatt a kiemelkedő hegységkeretből lefutó folyók hordaléka folyamatosan feltöltötte a Pannon-tó medencéjét. Ez a folyamat a pliocén kor elejére (kb. 5 millió éve) végbement és részben a szárazodó klíma miatt a Pannon-tó végleg megszűnt létezni.  

Köszönet Uhrin Andrásnak, a cikk megírásához nyújtott segítségért!

Ajánlott irodalom továbbolvasáshoz: 

• https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921818122000364?via%3Dihub
• https://eletestudomany.hu/paleopuzzle-interju-magyar-imrevel/
• http://www.paleo.hu/hu/pannon_to_osfoldrajza
• https://www.epa.hu/01600/01635/00338/pdf/EPA01635_foldtani_kozlony_2011_141_4_382-392.pdf
• https://docplayer.hu/141875168-Vizszintvaltozasi-ciklusok-es-kialakulasuk-okai-a-keso-miocen-pannon-to-egyes-reszmedenceiben.html
• http://kazmer.web.elte.hu/pubs/Kazmer_1990_Birth_Pannonian_Lake.pdf
• http://www.paleo.hu/en/lake%20pannon
• https://www.verlag-berger.at/detailview?no=2961