A BARLANGFELTÁRÁS ELMÉLETE

A szpeleológiai ismeretanyagok csoportosításának azok a módszerei, amelyeket könyvünknek ebben a fejezetében összefoglalóan ismertetünk, egy új, napjainkban születő tudományágnak, a barlangfeltárás elméletének a körvonalait képezik. itt olyan ismeretanyag csoportosítási szemléletről van szó, amelyet elsősorban magyar szakemberek - csak a legutolsó évek során dolgoztak ki.

A barlangfeltárás új elmélete lényegében nem más, mint a karsztbarlangokkal és környezetükkel, azok fejlődésével, életmegnyilvánulásaival kapcsolatos jelenségek és összefüggések dialektikus értelmezése, s az ebből adódó szempontok szerinti gyakorlati alkalmazások új módszertana. Szpeleoszintézisnek is nevezhetnénk, hiszen a barlangokkal is foglalkozó valamennyi jelenségkutató természeti tudományág szerteágazó ismeretanyagát és módszereit foglalja sajátos szempontú egységbe. Segítségével lehetővé válik az ismeretlen barlangrendszerek tudományos megismerése és feltárása, s a karsztok hozzáférhetetlen belsejének mélyreható tanulmányozása.

Az alábbiakban ismerkedjünk meg ennek az új tudományos irányzatnak néhány alapvető fontosságú tételével és kutatási módszerével.

Mindenek előtt le kell szögeznünk, hogy a barlang olyan természeti alakulat, amely tanulmányozásában nem választható el földrajzi környezetétől. Amely természeti erők sajátságos és egyéni arculatává alakítottak egy karszthegységrészt, ugyanazon természeti erők formálták annak barlangvilágát is. A karsztfelszín története nem értelmezhető a benne levő barlangok története nélkül, és viszont: a barlangok sem értelmezhetők a felszín arculatát formáló történések ismerete nélkül. Minthogy azonban minden karsztnak (mészkőhegységnek) szoros és a fejlődésére erősen kiható kapcsolata van a karsztot övező távolabbi nemkarsztos környezettel is, így a barlangok is nemcsak a vonatkozó karsztfelszínnel, hanem a távolabbi földrajzi környezettel szoros egységben és összefüggésben tanulmányozandók. Ha tehát fogalmat kívánunk alkotni egy karszt rejtett, még hozzáférhetetlen és ezért ismeretlen barlangvilágáról, először a karsztfelszínt és annak nemkarsztos környezetét kell vizsgálnunk, mégpedig legfontosabb szempontként az egymással kapcsolatos viszonyulásaikban.

Láttuk már a barlangok keletkezésével foglalkozó fejezetben, hogy nem minden karsztos mészkőhegységben vannak nagy barlangrendszerek. A mészkő ugyanis önmagában még nem elegendő ahhoz, hogy a felszínére hulló és ott elszivárgó csapadékvíz a mélyben tágas, összefüggő alagúthálózatokat hozzon létre. A mészkőbe jutó víz nagyméretű barlanghálózatot csak akkor képes formálni, ha módjában van a felszínről magával sodorni különféle apróbb-nagyobb szemű kőzettörmeléket, homokot, agyagot, vagy kavicsot is, amelyek segítik a víz üregtágító, csiszoló, erodáló munkáját. Ezért azt kell mondanunk, hogy tágas barlangjáratokra elsősorban az olyan mészkővidékeken számíthatunk, ahol a nemkarsztos kőzettani felépítésű szomszédos területekről is jutnak, illetve a földtörténet korábbi időszakaiban jutottak be vízfolyások - legalább időszakosan - a mészkőzet vízvezető járataiba.

A környezetéhez így viszonyuló mészkővidéket B-típusú karsztnak szoktuk nevezni, arról a B-típusú vízfajtáról, amely a nemkarsztos felszínekről eredően folyik bele a karsztba. Ezzel szemben áll az A-típusú karszt, amelynek mélyén csak a mészkő saját karsztvizei (A-típusú vizek) folynak és tevékenykednek.

Ha a felszíni vizsgálataink során eldöntöttük, hogy a szóban forgó mészkővidék melyik karszt-típusba tartozik, ez máris értékes útmutatást nyújt a barlangrendszerek várható jelenlétére. Amíg ugyanis a S-típusú karsztnak törvényszerű jelensége a nagyméretű barlangrendszer, az A-típusú karsztban ilyet csak elvétve találunk.

Az elmondottakból következik az is, hogy a Btípusú karsztnak mindig vannak olyan pontjaik, ahol az addig nemkarsztos (nem mészkő) felszíneken folyó vízfolyás belép - vagy ahol a régebbi földtörténeti korokban belépett - a karsztba. Két eset lehetséges: a vízfolyás vagy továbbra is felszíni futású marad, s a karsztfelszínen normális; nyitott folyóvölgyben halad tovább, vagy pedig a karsztban elnyelődik, s annak mélyén folytatja az útját. Azt a pontot, ahol a felszíni vízfolyás a karszt mélyére tevődik át, víznyelőnek, ponornak nevezzük. Az első esetben az ún. karsztdenudáció fiatal stádiumával van dolgunk, ahol kifejezett barlangosodásra nem számíthatunk. Ebben az esetben tehát a karsztnak nincsenek víznyelői. A második esetben viszont annál előrehaladottabb, fejlettebb barlanghálózatokkal kell számolunk, minél közelebb vannak a víznyelők a nemkarsztos és a karsztos kifejlődésű területek érintkezési határvonalához. Ha a patak, vagy folyó a mészkőfelszínen megtett hosszabb-rövidebb felszíni folyás után nyelődik csak el, a barlangosodás fejlettségi foka sokkal kisebb mérvű (pl. a déli Bükk karsztjában), mintha azonnal a határvonalon. Emiatt azt kell mondanunk, hogy mindig a karsztperemi víznyelők jelenléte jelzi legbiztosabban a nagyméretű barlangrendszereket, így a barlangok felkutatása szempontjából minden esetben alapvető fontosságúak az ilyen víznyelőpontok vizsgálatai.

Néha, különösen a magashegységi karsztokban (pl. az Alpokban) a víznyelőkutatásokat alaposan megnehezítheti az a körülmény, hogy a folyó most más utat követve folyik, mint hajdanában, esetleg nyitott szurdokvölggyel vágja át a mészkőhegységet. Ilyenkor a magasabb fekvésű nemkarsztos térszín régi víznyelőpontokhoz tartozó egykori völgyalakulatai nem árulják el a hajdani víznyelők helyeit, mert az erős völgymélyülés során lepusztultak ezek az ősi mederszakaszok. Ez a helyzet például az ausztriai Tennengebirge és Hagengebirge esetében, ahol a Salzach folyó most egy mélyebb fenékszintű szurdokvölgyben metszi át a karsztot, hajdanában azonban az Eisriesenwelt és a Tantal-Höhle járataiban folyt. Vagy hasonló esetet tanulmányozhatunk a szlovákiai Demanovai-völgy és barlangjainak példáján is. Ilyenkor rendkívüli fontosságúak lehetnek és a régi víznyelőpontok helyét kijelölhetik a felszíni folyóterasz kutatások is.

A víznyelőkutatások révén a karsztok ismeretlen barlangrendszereiről nagyon sokat megtudhatunk. Mindenekelőtt ki tudjuk számítani a hozzáférhetetlen barlang várható folyosószélességi értékeit. Tudnunk kell ugyanis, hogy az eróziós barlangok folyosóinak szélessége - azonos hatásfokú törmelékszállítás esetében - mindenkor az őket kiformáló víz árvízi hozambőségével egyenesen arányos, azaz a barlangi folyosószélesség és a víz áradási hozambőségét megszabó nemkarsztos térszínű felszíni vízgyűjtőterület nagysága között számszerűen kifejezhető egyértelmű összefüggés van. Ez az összefüggés ma már képletszerűen is ki van fejezve, s így segítségével egy ismert (lemérhető) kiterjedésű felszíni vízgyűjtőterület nagyságából egyszerű behetyettesítéssel kiszámíthatjuk a kapcsolódó barlangfolyosó jellemző méretadatait.

Ugyancsak elsősorban a B-típusú karsztok barlangjáratainak felderítéséhez, pontosabb meghatározásához szoktuk alkalmazni az ún. vízfestési, vagy vízjelzési eljárásokat. Ezekkel a vizsgálatokkal ma már nemcsak azt kívánjuk eldönteni, hogy a mészkőhegység valamelyik víznyelőjében eltűnő víz melyik karsztforrásban lát ismét napvilágot, hanem a különféle fajtájú és egymással párhuzamosan, vagy egymást követően adagolt vízjelző anyagokkal valósággal ki lehet vallatni a búvópatakot a föld alatt megtett üt természetéről. Vannak ugyanis olyan vízfestékeink, amelyek csak akkor jelennek meg ismét a felszín forrásában, ha a festett víz föld alatti útja teljes hosszában szabad vízfolyás volt. Ismét mások alkalmazásával eldönthetők az esetleges föld alatti szűrőrétegek anyagi mineműségei.

Vízjelzések alkalmával meg szoktuk mérni a befolyó (megfestett) víz mennyiségét, s ezt összevetve a föld alól előbújó forrás vízhozamával, s a jelzett víznek a forrásban való jelentkezési, ún. átfutási időtartamával, megint csak újabb adatokat kapunk az ismeretlen barlangra vonatkozóan. Ilyen mérésekkel ugyanis eldönthető, hogy a kutatott barlangrendszerben a víz mozgása mennyire van akadályoztatva, vannak-e benne a vízfolyás sebességét erősen lelassító, s a jelzett (festett) víztömeget széthúzó, visszatartó barlangi tavak, mésztufagátak, vagy pedig a víz szinte akadályoztatás nélkül, szabad folyást biztosító patakmederben fut végig a hegység mélyén rejtőző alagútban.

A ma már szinte klasszikusnak mondható fluoreszcein, fukszin, rezorcin és konyhasó mellett újabban ilyen vízjelzési eljárásoknál bizonyos megfestett növényi spórákat (likopódium), sőt radioaktív sugárzó anyagokat is használnak. A Timavo folyó föld alatti összefüggését az olaszok annak idején jelzett hátúszonyú angolnákkal vizsgálták ki. Végeredményben ez is „vízfestési" eljárás, méghozzá eredményesnek bizonyuló vízfestési eljárás, ha kissé talán. egyéni ízű is.

Rendkívül nagy fontosságúak az ismeretlen barlangok felderítése szempontjából a forrásoknál végzett különféle vizsgálatok közül elsősorban a kémiai vizsgálatokat említjük.

Ha átmenő patakbarlangról van szó, tehát olyanról, amelynek víznyelőin állandó vizű patak folyik be (az összetartozást vízfestés mutatja ki), akkor párhuzamosan el kell végezni a víznyelőnél befolyó és a forrásban ismét felszínre lépő patakvíz kémiai vizsgálatát is. A vízkémiai vizsgálatok kiértékelhetőségének egyik fontos előfeltétele tehát, hogy azokat állandó hozammérésekkel kössük össze.

A víz vegyi összetétele a föld alatti útszakaszon különféle változásokon mehet keresztül, amely változások minden esetben jellegzetesek és szoros kapcsolatot mutatnak a föld alatti vízjárat különböző sajátosságaival: A kapott eredmények értékelésére néhány szemléltető példát hozunk fel:

1. Ha a karsztba befolyó víz mennyisége azonos a forrásban napvilágot látó vizével, ebben az esetben

a) tágas barlangalagút esetén a vízösszetétel gyakorlatilag nem változik, viszont

b) a forrásban észlelt megnövekedett mésztelítettség a tágas barlanghálózat ellen szóló bizonyíték.

2. Ha a karsztba befolyó víz hozama kevesebb a forrás hozamánál:

a) tágas barlangjárat mellett szóló érv a forrásvíz magas oxigéntartalma, valamint a minél nagyobb értékű Ca/Mg hányados. Ugyanakkor

b) a forrásvíz alacsony oxigéntartalma és az alacsonyértékű Ca/Mg hányados fejlett barlangrendszer létezése ellen szóló érvek.

3. Abban az esetben, ha a víznyelők nem működnek, csak a forrásnak van vízszolgáltatása:

a) barlangi rendszer létezése mellett szól a víz magas oxigéntartalma, a magas értékű Ca/Mg hányados, valamint az a körülmény, hogy a felszínre érkezett patak ott nem végez nagyarányú mésztufa lerakást; illetve, amennyiben végez, ez nem nagyobbmérvű a forrásvölgy legfelső szakaszain, mint a patak alsóbb folyású, távolabbi részein. Ezzel szemben

b) kifejlett barlangrendszer létezése ellen szól a forrásvíz alacsony oxigéntelítettsége és Ca/Mg hányadosa, valamint az a körülmény, hogy a forrásnál a víz erősen mésztufalerakó tendenciájú és a forrásvölgy felső szakaszán mésztufakúpot épít.

Különösen az olyan karsztos vízjáratok esetében, ahol a nyelőrendszerek csak időszakosan (árvízi periódusokban) aktívak, rendkívül fontosak a forrás áradáskor végzett vízkémiai változásrögzítései is. Ilyenkor a nagyobb záporesők és hirtelen hóolvadások előidézte víznyelőaktivitások időszakaiban ugyanis a karsztforrások nemcsak erőteljesen megáradnak, de jellegzetesen változik a kémiai összetételük is. A legfontosabb változás ilyenkor a forrásvíz keménységének nagyfokú meglágyulása. Ez a vegyi változás azonban nem jelentkezik a forrásban az áradás vízhozamcsúcsával egyidejűen, hanem annál hosszabb-rövidebb idővel későbben. A barlangba befolyó áradmányvizek ugyanis szükségszerűen előbb kiszorítják maguk elől a korábban benn tárolódott barlangi karsztvizeket. Így az áradáskori folyamatos vízmennyiségmérések és kémiai vizsgálatok segítségével meghatározhatjuk az ismeretlen barlang víztároló medencéinek a köbtartalmát is, amiből viszont a barlang üregeinek összes térfogatára következtethetünk.

Lépjünk azonban megint csak tovább egyet. Ha már megismertük egy barlang üregrendszerének hozzávetőleges térfogatát, akkor már ki tudjuk számítani ebből az adatból a barlangra jellemző folyosó szélességét és magasságát is. Hiszen ehhez csak az szükséges, hegy a térfogatra kapott köbtartalom értéket elosszuk a víznyelőknek a forrástól való lemérhető távolságával.

Ugyancsak rendkívül hasznos következtetéseket vonhatunk le az ismeretlen barlangrendszer méreteire a forrásszájakon át árvizek alkalmával felszínre sodort kavics- és homokszemek uralkodó nagyságrendiségéből. Ha ugyanis két egyforma kőzettani felépítésű nemkarsztos vízgyűjtőterületű és egyenlő mederesésű barlangot összehasonlítunk, akkor mindig a nagyobb átmérőjű barlangalagútban találjuk a durvábbszemű kavicsüledéket. Ilyen esetben ugyanis a vízfolyás eltérő sebességeit nem a meder eltérő esésszögei, hanem a vízhozamok nagyságai szabják meg. Ez a törvényszerű összefüggés a magyarázata annak az általánosan megfigyelhető jelenségnek, hogy a szűkebb mellékágakban a víz által sodort és lerakott kavicsüledék szemnagyság átmérői kisebbek a főágakéinál.

Ennek a törvényszerűségnek a felismerése nagyfontosságú támpont lehet a barlangok kutatóinak kezében. A karsztforrások száján árvizek alkalmával kisodort kavics szemnagysági vizsgálatából ugyanis értékes következtetéseket lehet levonni a még esetleg ismeretlen barlangrendszer alagútméreteire vonatkozóan. Ilyen vizsgálatok eredményei azonban csak akkor tekinthetők megbízhatóknak, ha ismerjük az illető karsztbeli föld alatti vízfolyások általános mederlejtési és eróziós üledékképződési jellemzőit, valamint, ha a vizsgált karsztterületen legalább már egy barlangrendszer korábban feltárt, s így összehasonlítási alapul szolgálhat.

Minden karsztmasszívumnak egyéni földtani felépítése és tektonikai, földrajzi fejlődéstörténete van, emiatt a különböző karsztokban nagyon eltérők lehetnek a barlangok jellemző mederesés szögei, de a nemkarsztos vízgyűjtő térszínek kőzettani felépítéséből eredő, s a barlangi üledéklerakódás minőségi és mennyiségi különbségeiben mutatkozó arányok is. Emiatt nem szabad az egyik területen jól beváló jellemzőket más karsztokra is mechanikusan alkalmazni. Hogy azonban egy körülhatárolt és egységes felépítésű, egységes fejlődéstörténetű karszttömbben az ilyen természetű vizsgálatoknak milyen nagy jelentősége lehet azt az Aggteleki-karszt példáján az alábbiakban bemutatjuk.

A-táblázat.

A barlangfolyosó neve	Átlagos folyosó szélesség méterben	Kavicsüledékek jellemző és uralkodó szemcseátmérője mmben
Baradla, Főág	10,5	20 – 40
Baradla, Retekág	2	5 – 12
Baradla, Törökmecsetág	0,8	3 – 7
Békebarlang, Főág	2,7	7 – 15
Békebarlang, Felfedezőág	0,7	2 – 6
Békebarlang, Baloldali mellékág	0,5	1 – 4
Békebarlang, jobboldali első mellékág	0,25	0,5 – 2
Szabadságbarlang, Főág	0,7	2 – 6

Táblázatos összeállításban közöljük előbb a már ismert barlangfolyosók jellemző szélességadatait, valamint a bennük található kavicslerakódások mértékadó és uralkodó szemnagyság adatait (A-táblázat). Ezt követően egy másik táblázatban (B-táblázat) közöljük az Aggteleki-karszt még ismeretlen barlangjáratainak forrásszáján át felszínre sodort kavicshordalékok jellemző szemnagyság méreteit, valamint a kapcsolódó - még hozzáférhetetlen - barlangjáratok várható folyosószélességeire vonatkozó számítási eredményeket. Az Aggteleki-karsztban ilyen következtetések igen megbízhatóaknak bizonyultak és igazolódtak már korábban is az új barlangok feltáró kutatásai során (Béke-barlang, Szabadság-barlang stb.).

Bizonyos esetekben a karsztforrások árvizeinek hozamnagysága már önmagában is tájékoztathat bennünket a várható barlangosodás mértékére vonatkozóan. Ha az árvízi vízhozam értékét elosztjuk a forrás szokásos átlag vízhozamának értékszámaival, az így kapott megbízhatósági index nyújtja a tájékoztatást. Minél nagyobb ugyanis ez a szám, annál valószínűbb a tágas barlangalagút létezése.

B-táblázat

A kavicsüledék		Az ismeretlen barlangszakasz
vizsgálati helye	jellemző szemcse átmérője mm-ben	Várható jellemző folyosó mérete m-ben	neve
Jósvaforrás árvízi alagút szája	5 – 12	2	„Rövid-Alsó-barlang”
Jósvaforrás „Medence forrása”	2 - 6	0.7	„Hosszú-Alsó barlang”
Teresztenyei karsztforrás	4 – 9	1.5	Teresztenyei barlang
Baradlai Aranyutca mellékág torkolata	5 – 10	2	?

Egy még hozzáférhetetlen barlangrendszer nagyságára, üregméreteire megbízható következtetéseket vonhatunk le sok esetben a barlangból előtörő léghuzat erőssége alapján is, ha egyáltalán találunk valahol olyan nyílást, amelyen keresztül a barlangi és a külszíni eltérő légnyomású levegőtömegek észrevehetően áramolhatnak. Azonos átmérőjű nyíláson ugyanis általában annál nagyobb a légmozgás erőssége, minél nagyobbak a felszíni levegő hőmérsékletbeni eltérései az évi középhőmérséklettől, minél magasabb helyzetű az észlelési ponttól számítva a vonatkozó karszthegységrész általános platófelszíne és minél kiterjedtebb falfelületű, nagyságú a keresett barlangüreg.

Bizonyos megfigyelések arra mutatnak, hogy a levegő ionizáltsági fokának mértéke is egyenes arányúan függ össze egy barlang falfelületeinek nagyságával. A sziklarepedésből előtörő huzat ionizáltsága fokát egyszerű elektroszkóppal lemérve, így ezen az alapon is következtethetünk a barlang méreteire.

Ha felszíni kutatásaink arról győznének meg, hogy A-típusú karszttal van dolgunk, akkor az eddig felsorolt módszerek egy részével nem tudunk a terület várható barlangosodása fokára vonatkozó biztosabb következtetéseket levonni. Ebben az esetben a részletes tektonikai felvétel nyújt újabb segítséget a karsztkutatónak. A tektonikus barlangok előfordulása ugyanis A-típusú karsztban is gyakori lehet. Az ilyen barlangok alaprajzára - láttuk - az jellemző, hogy a járatok keresztül-kasul ágazzák egymást, s valóságos labirintusszerű útvesztő folyosóhálózatok vannak jelen. A gondos tektonikai felvétel alapján már felszíni vizsgálatok révén is megállapítható az a körülmény, hogy vajon a tektonikai elmozdulási síkok mélységbeli folytatása összezárult, vagy pedig nyitott hasadék. Ez elsősorban attól függ, hogy a hegység arculatát kialakító törésvonalakat összepréselő, vagy pedig széthúzó kéregfeszültségi erőhatások hozták létre.

Messze vezetne, ha az itt csak röviden vázolt és élveikben bemutatott tudományos vizsgálati eljárásainknak á részletes kifejtését és használati szabályait kívánnánk megadni. Ez semmiképpen sem férne bele könyvünk célkitűzései közé. A leírtakkal mindössze azt kívántuk érzékeltetni, hogy az utolsó évek során valóban forradalom zajlott le a barlangkutatásban. Ma ugyanis már .a fentebb vázolt (és még nem is vázolt más efféle) módszerek tudatos alkalmazása és a kapott eredmények összehasonlító komplex kiértékelése kezünkbe adja azt a nyugodt biztonságot, amellyel hozzá merünk fogni az elméletileg meghatározott barlangrendszerek kiásásához; sokszor költséges és fáradságos feltárásához. Ezeknek a dialektikus módszerű tudományos vizsgálatoknak köszönhető az, hogy ma már - jóllehet némelyiket még csak elméletileg - ismerjük hazánk csaknem valamennyi nagykiterjedésű barlangrendszerét. Büszkék lehetünk rá, hogy a szpeleológiai új tudományelmélet megalkotásában mi voltunk az úttörők, a szocialista Magyarország fiatal kutatói.