Töbör-morfometria.

Az előadások a következő témára: "Töbör-morfometria."— Előadás másolata:

1 Töbör-morfometria

2 Célok, kérdések 1. Mennyiségi jellemzés: Mi mekkora?
(Melyik a legnagyobb töbör a Bükkben? Hol találjuk a világ legsűrűbben töbrösödött területeit? Hány méter mély a legmélyebb töbör? stb.) 2. Morfogenetikai érdeklődés:Miért akkora? (Keletkezési, fejlődési elméletek igazolása vagy elvetése)

3 Mi határozza meg a töbrök fejlődését?
Az alapkőzet? (Sorba állíthatók-e a kőzetek a töbrök fejlettsége alapján? Alkalmasabb és kevésbé alkalmas kőzetek elkülöníthetők-e?) A tektonika? (Szerkezeti irányok, repedések miként jelentkeznek, jelentkeznek-e egyáltalán a töbrök alakjában, eloszlásában?) A domborzat? (Sík vagy lejtős területek hogyan befolyásolják a töbrök kialakulását, alakját? Vannak-e jellegzetes magassági szintek, stb.) Az éghajlat? (Milyen jellemző paraméterek alapján lehetne elkülöníteni a trópusi és a mérsékelt övi, magashegységi töbröket? Vajon a klímazónák között nagyobb különbségek vannak-e, mint a klímazónákon belül?) A csapadék? (Kimutatható-e, hogy csapadékos területeken nagyobbak, illetve sűrűbben helyezkednek el a töbrök?) A mikroklíma? (Hogyan érvényesül a mikroklíma hatása a karsztos oldás területi differenciálódásában? Lehet-e morfometriailag igazolni?) Az idő? (Megragadható-e egyáltalán a töbrök fejlődésének időtartama, és ha igen a töbrök számának, méretének fejlődése milyen időbeli viselkedést mutat?) A folyóvíz általi utánpótlás? (Szerepet játszik-e egyáltalán az oldásos töbrök fejlődésében és milyen mértékben a folyóvíz?) Töbrök genetikai típusai elkülöníthetők-e morfometriai alapon?

4 ALAPADATOK előállítása
1. Terepi vizsgálatok, mérések alapján távmérés, GPS, szintezés, térképezés Ez lenne az igazi DE időigényes! 2. Légifotók alapján Hasznos, pontos lehet, a beszerzés körülményes a sűrű növényzet eltakarhatja a töbröket 3. Részletes térképek alapján Tereptől függ: Aggtelek: 1: elég jó Mecsek: 1: nem elég Barbados (Day, 1983): terepi mérések, 1: térkép összehasonlítása, 54%-kal kevesebb TOVÁBBI ÖSSZEHASONLíTÁSOK JAVASOLTAK!

5 Feldolgozás módszere 1. Hagyományosan: kézzel, mm-papíron
2. Számítógéppel segített módszer a töbrök alak- és irányjellemzőinek gyors feltárásához Ez a leggyorsabb DE A térképtől „elszakad” 3. Térinformatikai keretben Az elején időigényes (digitalizálás) Legsokoldalúbban használható

6 Számítógéppel segített módszer (térkép illetve légifotó alapján)
1. Az alaptérkép (vagy légifelvétel) kiválasztása után a töbröket át kell rajzolni fóliára. (Az itt felmerülő kérdések: térkép pontossága, töbör határvonala, stb. függetlenek a számítógépes eljárástól.) 2. Az átrajzolt kép szkennelése. 3. Képfeldolgozó program alkalmazása. Ehhez rendelkezésre állnak a világhálóról letölthető ingyenes programok (pl. ImageTool). Ezeken belül a fontos lépések: a, Kalibráció: egy térképen megmért, ismert hosszúságú szakasz alapján a digitális kép méretarányának beállítása; b, A képen található zárt objektumok azonosítása (ezt már a számítógép végzi el); c, Mérés – az alábbi főbb paramétereket kínálja fel a program: terület; kerület; első és második tengely iránya, hossza; megnyúltság; kerekítettség; középpont koordinátái; d, Az adatbázis elmentése; 4. Az adatbázis statisztikai kiértékelése.

7 Térinformatikai adatbázis felépítése
1) Alapadatok beszerzése, összeillesztése: Topográfiai térkép Légifotó Geológiai térkép Digitális domborzatmodell (közvetlenül vagy digitalizálással) 2) Töbör-adatok digitalizálása: Töbör-határok (legkülső zárt szintvonal) Töbör-középpontok 3) Számítások elvégzése

8 27,4 km2 820 töbör 30 db/km2 (Aggtelek: 9.81 db/km2)

9 Töbör-morfometriai mutatók típusai
Alaprajzi (horizontális) jellemzők: hosszúság, szélesség, terület, kerület, irányítottság, aszimmetria; Magassági (vertikális) jellemzők: mélység, tengerszint feletti magasság, oldallejtők szöge Eloszlási mintázatok: töbörsűrűség, töbrösödési arány, szomszédsági viszonyok értékelése; Hidrológiai kapcsolatok: vízgyűjtő-terület, vízfolyás rendűség a dolinán belül, forrás-sűrűség.

10 Horizontális méretek, Hossz
Bükk (Dutkó A., 2000): Örvénykői- visszafolyó, 480 m Nagy-Kő-mázsa mellett (DK-Bükk): 380m modus: 20-25m (88 db), medián: 55m Aggtelek (Telbisz): Szögliget mellett: 549 m modus: 15m, medián: 67 m

11 Horizontális méretek kapcsolata
Általában szoros regressziós kapcsolat áll fenn a különböző horizontális paraméterek között (r2>0.8) pl.: Major Axis Length = *Minor Axis Length Perimeter = *Major Axis Length Area = *Major Axis Length

12 Horizontális jellemzők, Megnyúltság
Bükk (Dutkó A., 2000): 1,1-1,3 3-nál nagyobb: 2 db (valószínűleg uvalásodás eredménye) Aggtelek (Telbisz): átlag: 1,6 maximum: 5,59 Töbrök megnyúltsága nő-e a méretükkel? NEM (r2=0.02) Megnyúlással párhuzamosan szélesednek is!

13 Horizontális jellemzők, Megnyúltság iránya (tengelyirány)
Bükk (Dutkó A., 2000): Jellemző irány: Ny-K-i kb. antiklinális tengelyirányok másodlagos (enyhén): É-D-i dolinák tengelye kis szöget zár be a terep általános lejtésével (10°)  domborzati kontroll (szerkezet közvetve érvényesül) Aggtelek (Bárány-Mezősi, Telbisz): Jellemző irány: ÉÉK-DDNy-i (szerkezethez kapcsolódik, de akár átöröklésen keresztül közvetve érvényesül) másodlagos: ÉÉNy-DDK-i Nagyoldal Haragistya Szalonna Domborzati kontroll DEM alapján vizsgálható! Összes

14 Horizontális jellemzők, Aszimmetria
Elv I. (mikroklíma): töbrök Északi, Nyugati oldala: több besugárzás  több baktérium  magasabb CO2-szint  nagyobb egyensúlyi koncentráció  gyorsabb oldásos pusztulás, meredekebb falak Elv II. (rétegdőlés): Morfometrikus lehetőségek: 1. Legmeredekebb oldal iránya 2. Aszimmetria-arányok: W1/W2; L1/L2 ; N/N+S; W/W+E Eredmények (Bükk): Farsang-Tóth (27 dolina, 1 méteres szeletek alapján): töbör alján még inkább É-D-i aszimmetria (tektonikus), felfelé átvált Ny-K-ibe (mikrobiális hatás). Dutkó: L1 L2 W1 W2 EDDIG KEVÉS EGYÉRTELMŰ ADAT! (PREKONCEPCIÓ)

15 Horizontális jellemzők, Időbeli változás
Kemmerly-Towe (1978): légifotók alapján 1937-es és 1972-es állapot = 35 év 18 dolina (Tennesse) szuffóziós eredet kb. 10m vastag glaciálisokból származó üledékeken (lösz, anyag, kőzetliszt) mérés eredménye: 1. nőtt a hossz és a szélesség is, de főleg a hossz 2. növekmény: löszön: 40 m2/100 év agyagon: 70 m2/100 év kőzetliszten: 100 m2/100 év 3. ez alapján az ottani töbrök kora: löszön: 65 ka (lineáris növekedést feltételezve) agyagon: 38 ka kőzetliszten: 25 ka (pollen, őslénytan - hasonló korok) (Aggtelekre hasonló rátát feltételezve: év közötti töbör-korok adódnak; ez valószínűleg erősen alábecsli a töbrök korát.)

16 Vertikális jellemzők, Mélység
Bükk (Dutkó A., 2000): Csókási-víznyelőtöbör, 20 m 66%: sekély (<3m) tetőközelben: „függő töbrök” - szélesek, de laposak (pl. Tányéros-teber) völgyi helyzetben: mélyebb töbrök (sortöbrök, mélységi lefejezéssel) Aggtelek (Telbisz): 27 m (Aggtelek, Jósvafő között) átlag: 5.69 Depth = *Length (r2=49.6)

17 Vertikális jellemzők, Mélység
Fontos genetikai különbségek: mélység illetve vertikális megnyúltság alapján: Nagyobb mélység/átmérő arány jellemző: 1. aknásodó dolinákra (zsombolyok, stb.) - magashegységi típus 2. beomlásos képződményekre (bár idővel elsimulhatnak); mások (Jennings, Day): ha gyenge a korreláció a mélység és az átmérő között, az omlásos genetikára utal - EZ NEM MINDIG IGAZ 3. trópusi területek töbreire - az oldásos töbrök éghajlati elkülönítésének legmarkánsabb indikátora (Troester et al, töbör)

18 Vertikális jellemzők, Mélység

19 Vertikális jellemzők, Mélység, Eloszlások

20 Horizontális+Vertikális jellemzők, Térfogat
Töbrök térfogata meghatározható 1. Részletes szintvonalak alapján (numerikus integrálás) 2. Alapterület*Mélység/3 (Ha kúpalakot feltételezünk, lehet félgömb vagy más is.) Ebből a kioldott anyagmennyiségre, tehát végsősoron a lepusztulásra lehet következtetni. Az eredmények összehasonlítandók a más módszerekkel nyert adatokkal.

21 Töbör térfogat - lepusztulás
Össztérfogat (V): 2,2107 m3 Töbrök Összterülete: 4,1 106 m2 Vizsgált terület (A): 2,74107 m2 Töbrösödési arány: 15% Lepusztult anyag mm-egyenértékben: V/A=802mm – Mennyi idő alatt?

22 Fluviokarsztos jellemzők (hidrológiai megközelítés)
1. Vízhálózat rendűség vizsgálata (Williams, Day): trópusi karsztokra - nem teljesen igazodik a Horton-törvényekhez 2. Dolinákhoz tartozó vízgyűjtő területek vizsgálata (Mills-Starnes) - Tennessee, 127 dolina, 1:2400 térkép, sűrűség: 2 dol/km2 - fedőkőzet, csak néhol bukkan felszínre a mészkő - víznyelő területe  vízgyűjtő terület: több víz érkezik, nagyobb oldás + eróziós tágulás is (peremek hátrálása)  szabálytalanabb körvonal - víznyelő mélysége nem mutat korrelációt a vízgyűjtő területtel (Oka: alapkőzet különbözőségei; illetve üledékes kitöltés) 3. Dolina alak szabályossága (kerekítettsége): cockpit - mérsékelt övi töbör különbségei 0. rendű 1. rendű 2. rendű 3. rendű

23 Töbrök vízfolyás-rendűsége

24 Térbeli viszonyok, Sűrűség

25 Az Aggteleki-karszt töbrös területei

26 Térbeli viszonyok, Sűrűség, Aggteleki-karszt

27 Töbörsűrűség és töbrösödési arány

28 Térbeli viszonyok, Sűrűség, Aggteleki-karszt

29 Térbeli viszonyok, Sűrűség, Kentucky
Kemmerly (1982): töbör Anya-leány töbörfejlődés Hullámzó töbörsűrűség időben idő

30 Térbeli viszonyok, Sűrűség, Barbados, Iowa
Day (1983), Barbados: kiemelt korall teraszok 150 m magas teraszig nő a sűrűség a fölött már csökken összenövés és feltagolódás egyaránt megfigyelhető Palmquist (1976), ÉK-Iowa: vékony glaciális üledéktakaró korok ismertek! kezdetben gyors növekedés, majd lelassul, leáll 6000 évig „semmi sem történik” - barlangjáratok fejlődésének, hidrológiai kapcsolatok kiépülésének időszaka D=7.26 lg T

31

32

33 Bükk, töbörsűrűségi térképek

34 Térbeli viszonyok, Legközelebbi szomszédok
Hossztengely iránya Legközelebbi szomszéd

35 Hossztengelyek

36 Legközelebbi szomszéd

37 Térbeli viszonyok, Legközelebbi szomszéd (nearest neighbour) index
Az index (R) a töbrök legközelebbi szomszédjuktól való távolságának az átlagát (l) viszonyítja a véletlenszerű elrendeződés esetén várható átlagos távolsághoz (E(l)). R = l/ E(l) 0 felé: csoportokba, sorokba rendeződött töbrök 1 körül: véletlenszerűen elszórt töbrök 2.149 felé:szabályosan (rács mentén) elhelyezkedő töbrök KEMMERLY (1986, Kentucky-karszt): "szülő-leány” töbör-terjedési modell, külön számolt a "szülő" és a "leány" töbörsokasággal „szülők”: szabályos elrendeződésűnek tűntek (egyfajta szabályos repedéshálozatra utalva) „leányok”: jelentős csoportosulási hajlandóságot egy-egy "szülő-töbör" körül.

38 Térbeli viszonyok, Legközelebbi szomszéd (nearest neighbour) index
szabályosan (rács mentén) elhelyezkedő töbrök véletlenszerűen elszórt töbrök csoportokba, sorokba rendeződött töbrök

39 Töbrök függőleges eloszlásának jellemzése az Aggteleki-karszton