A Bükk kialakulása, földtani fölépítése

A hegység java olyan tengeri üledékes kőzetekből áll, amelyek mintegy 310-330 millió évvel ezelőtt, a földtörténeti óidő karbon időszakának második felétől a középidő jura időszakának végéig (170-150 millió éve) képződtek. Túlnyomó részük mészkő és később palává préselődött agyag (agyag- és kovapala), sugárkő (radiolarit) valamint dolomit és homokkő. Kialakulásuk a Bükk mai helyénél lényegesen délebbre, az Afrikát Európától elválasztó Tethys-óceán (a Földközi-tenger "őse") D-i, afrikai oldalán történt (É-i szélesség 16-34°). E mintegy 150-170 millió év alatt lerakódott, alig megszakított, folyamatos tengeri üledéksor egyedülálló a Kárpátokban és jellege szerint a Délkeleti-Alpokkal és a Dinári-hegységgel rokon! Természetes, hogy ennyi idő alatt a tenger mélysége többször változott, és szellőzöttsége, oxigénellátásának mértéke sem volt állandó. Mindez a lerakódott üledékek minőségében is tükröződik. Leggyakoribb a jól szellőzött mély- és sekélyvizekben fölhalmozódott - triász időszaki - fehér és világosszürke mészkő. A Délkeleti-Bükkben, Répáshuta környékén rózsaszín változataival is találkozhatunk. E "tiszta" mészkőfajták hordozzák a hegység jellemző karsztformáit és biztosítanak nyersanyagot a cementgyártás (Bélapátfalva 2002-ig, Hejőcsaba) számára. A sekély, rosszul szellőzött, oxigénhiányos öblökben leülepedett mészköveket a velük együtt lerakódott élőlénytetemek rothadásából származó bitumen sötétszürkére, néhol szinte feketére festette. Ilyen bitumenes mészkő leginkább a Nagy-fennsík É-i oldala és az Északi-Bükk késő-karbon és perm rétegeiben fordul elő. A Délkeleti-Bükk jelentős hányadát fölépítő tűzköves mészkőben a kalcium-karbonát (CaCO₃ ) kovával (SiO₂ ) váltakozik. A kemény, nehezen pusztuló tűzkő (kova) ma gyakran markáns bordaként tarajosodik ki a víz által simábbra, domborúbbra oldott-mosott mészkőtömbökből. A mészkövekkel együtt képződött dolomit és a sekélytengeri homokkő elterjedési területe lényegesen kisebb. A mélytengeri agyagokból összepréselődött agyag- és kovapalák viszont a Délnyugati- és az Északi-Bükk legfőbb felszínhordozói, kisebb foltjaik másutt sem ritkák. Az agyagpalák nagy réteglapjait még századunk elején is használták tetőfedésre és írótáblának (kisgyőri, bán-völgyi palabánya).

A triász nemcsak azért lényeges szakasza a Bükk földtörténetének, mert ekkor rakódott le fölépítő üledékeinek java, hanem, mert a középső-, ill. késő-triászban erős tenger alatti és szigetív-képző tűzhányó-tevékenység játszódott le, amelynek porfirit (andezit) és diabáz (bazalt) lávai és tufái az üledékrétegek közé települtek. A lilás porfirit legnagyobb mennyiségben Lillafüred és Bükkszentkereszt környékén fordul elő; keskeny sávja a Nagy-fennsíkon a lillafüredi Szent István-tetőtől Ny felé egészen Hármaskútig húzódik. A szürkészöld diabáz főleg a Nagy-fennsík K-i részén, Létráson és a Szinva felső völgye mentén gyakori. A porfirit és a diabáztufák később többnyire lilás, ill. zöldes palákká préselődtek. A tűzhányókat tápláló magmakamrák szomszédságából föltörő forró vizek a fölöttük fekvő üledékekből a kalciumkarbonátot, vagy a kvarcot számos helyen kioldották, majd - lehűlve - a felsőbb rétegek repedéshálózatában lerakták.

A középidő jura időszakának első feléből olyan sajátos mélységi magmás és kiömlési kőzetek - gabbró, ill. diabáz - származnak, amelyek a Tethys óceáni hasadékvölgye mentén keletkeztek. E Szarvaskő környéki kőzet-együttes szinte töredéknyi óceáni aljzat, amely az Eger-patak szarvaskői szorosában föltáruló párnalávákkal ugyancsak egyedülálló Magyarországon, sőt az egész Északnyugati-Kárpátokban.

A hegység késő-jurától a késő-eocénig (a középidő derekától az újidő első harmadáig; kb. 110 millió év) tartó történetéről keveset tudunk. Tény, hogy ebből az "időszak"-ból (kréta időszak, paleocén, alsó-, középső-eocén) való kőzetek a hegységben nincsenek. (Az É-ról szomszédos Upponyi-hegységben előforduló kréta időszaki homok- és kavicskövek nyersanyagát korábban bükki eredetűnek tartották, mai tudásunk szerint származásuk legalábbis kétséges.) Ugyancsak bizonyos, hogy a hegység gyűrt - átbuktatott redős-pikkelyes - rátolódásos (takaróredős) szerkezete a kréta időszakban alakult ki, legalább két szakaszban.

Az újidőre tehát a Bükk gyűrt - pikkelyes - takaróredős hegységgé vált. Minthogy kőzetei ezt megelőzően csak olyan körülmények között lehettek gyúrható, képlékeny állapotban, ha rájuk legalább 2-3 km vastag kőzettömeg nehezedett, valószínű, hogy az újidő kezdetén [paleocén (?), kora- és középső-eocén] a Bükk szárazföld volt. 2-3 km vastag kőzetréteg lehordódásához ugyanis szárazulattá emelkedést és hosszantartó, erős szárazföldi lepusztulást kell föltételeznünk. Tény, hogy a késő-eocénban, mintegy 50 millió éve előrenyomuló tenger üledéksora bükki eredetű hullámverési alapkaviccsal kezdődik, vagyis a késő-eocén előtt a hegység bizonyíthatóan szárazulat volt.

A késő-eocént megelőzően a kora- és középső-eocénban a mai Bükk őse még mindig a forró-övezet és a meleg-mérsékelt öv határán helyezkedett el, ahol meleg és a tengeri környék miatt csapadékos éghajlati körülmények között a szárazföldi felszínalakulást a mállás, továbbá az eső- és folyóvizek irányították. A kréta időszaki hegységképző mozgások által kialakított, különböző szerkezeti-domborzati egységek (redőteknők, redőboltozatok, föl- és áttolt pikkelyek és takarók) magasságkülönbsége az említett folyamatok hatására fokozatosan csökkent: a Bükk széles, lapos völgyekkel tagolt terjedelmes, lankás hátsággá, ún. tönkfelszínné egyengetődött. E tönkfelszín mai maradványa a Nagy- és a Kis-fennsík. A Bakonyban és a Vértesben megőrzött kúp- és toronykarsztok létéből föltételezhető, hogy a kora- és középső-eocénban a forró, nedves éghajlat alatt a Bükk mészkőtérszínein hasonló karsztformák jöttek létre, ezek azonban - minthogy ma ilyeneket a hegységben nem ismerünk - azóta lepusztultak vagy fölismerhetetlenné alakultak át.

Azt, hogy a késő-eocénban előrenyomuló tenger a Bükk egészét elborította-e, vagy sem, egyelőre nem tudjuk. Kavicsos, márgás és meszes üledékei ma csak a Déli-Bükk D-i és a Kis-fennsík K-i, ÉK-i szegélyén fordulnak elő. Lényegében ugyanez mondható el az oligocénban többször előrenyomuló és visszahúzódó tengerről és főként agyagos-homokos üledékeiről is. Bizonyos, azonban hogy a Bükk a felső eocéntól az oligocén végéig hosszabb ideig volt a szárazföldi, mint a tenger alatti felszínformálódás színtere. Minthogy azonban az oligocén második felében a hegység és akkori környéke északabbra tolódott, a felszínét formáló folyamatok irányításában a mállás és az esővizek szerepe csökkent, az aprózódásé és patak-völgyvésésé növekedett.

A Bükk mintegy 25-30 millió éve, az oligocén végére érkezett mai szomszédsága közelébe s kezdett vele - össze-összetorlódva - egybeforrni. A miocén kezdetén a Bükk nemcsak terjedelmesebb, hanem valószínűleg magasabb is volt mint ma. Az eocén és oligocén üledékes kőzetek nagy hányada felszínéről lehordódott; a későbbi - középső-miocén- tengeri üledékek java közvetlenül a hegység triász-jura időszaki kőzeteire települ. Lehetséges tehát, hogy mészkőtérszínein ismét jelentős volt a karsztosodás. Föltételezhető, hogy a Délkeleti-Bükk sugárkő (radiolarit) törmelékkel-málladékkal vastagon föltöltött, lapos völgyfőszerű mélyedései és a velük szomszédos meredek, toronyszerű mészkő magaslatok koramiocén karsztformák maradványai.

A kora-miocén végétől a Bükk tönkfelszínének föltagolódását a hegység tágabb, Ny-i (mátrai) és D-i(észak-alföldi) környékén lejátszódó heves tűzhányó-tevékenység lassította. E hatalmas oldalrobbanásokkal járó tűzokádás a középső- és késő-miocénban folytatódva három szakaszban az egész hegységet beborította nagy tömegű és vastag laza, illetve többé-kevésbé összesült riolit-riodácit tufákkal, tufitokkal.

A középső-miocénban a hegység megsüllyedt, peremei vetődések mentén földarabolódott és teljesen elborította a tenger. Felszínalakulását azonban inkább a hullámzás és a szárazföldi "külső erők" váltakozása irányította. Az Északi-Bükk É-i szegélyén és DNy-on, a Tárkányi-medence peremein az ekkor kialakult hullámverési szinlők maradványait ma 300-500 m tszf-i magasságú tetőszintek jelzik.

A késő-miocénban az újra emelkedő hegységről lehúzódott a tenger és vissza-visszatérésekor már csak peremeit borította el. A fokozódó magasodás következtében a középső-késő-miocén sekélytengeri-vulkáni üledékek alól helyenként már a késő-óidei, középidei kőzeteket is kihámozták a szárazföldi külső erők. Tehát a Bükk máig folyamatos karsztosodásával, mai vízhálózatának kialakulásával a késő miocéntól számolhatunk.

A pliocén első felében az éghajlat félsivatagivá szárazodása következtében a Bükk miocén vulkáni-tengeri üledékköpenyének vékonyodása és fölszabdalódása meglassult. A hegység sugarasan - főleg K-nek, ÉK-nek és DNy-nak - kifelé tartó, a szárazság miatt ekkor többnyire időszakos vízfolyásai a Bükk szegélyén széles hegylábfelszínek kivésésébe, ill. fölépítésébe fogtak (Bükkalja, Bükkhát).

A pliocén második felében a hegység - az éghajlat hűvösödése és nedvesedése, az állandó vízfolyások újjászületése közepette - tovább emelkedett. A kor végén, 2,5-3 millió éve, a Bükk a mainál több melegkedvelő fajból álló, változatosabb összetételű lombhullató erdőkkel borított, 370-620 m tszf-i magasságú középhegység lehetett. Alapvető tájrészei, a Bükk-fennsík, a Déli- és az Északi-Bükk legkésőbb ekkor kezdtek egymástól elkülönülni, fő vízfolyásai (Eger-patak, Garadna, Szinva, Szilvás-Bán-patak, Tárkányi-patak) kialakulni. A legkiemelkedőbb bérceken és a legmagasabban fekvő völgytalpakon a mészkő mind nagyobb területen bukkant felszínre. A ma tetőközeli töbrök és zsombolyok, mint víznyelők táplálhatták a hegység idősebb, ma szintén tetőközeli forrásbarlang-nemzedékét: Pongor-, Kőrös-lyuk-, Pes-kői-, Sima-kői-, Balla-, Vidróczki-, Szeleta-barlang. Az utóbbiakból fakadó és a még jelentős területű nemkarsztos fedőtakaró vízfolyásai hozták létre azt a völgyhálózatot, amely később átöröklődött a Bükkfennsík és a Délkeleti-Bükk tágas mészkőtérszíneire.

A jégkorban (pleisztocén) a hegység felszínalakulását az éghajlat, valamint emelkedési és nyugalmi szakaszok váltakozása szabta meg. A Bükk tszf-i magassága nem volt elég ahhoz, hogy a jégkorszakokban a tetőin csonthómezők, jégárak jöjjenek létre. Minthogy a csapadékmennyiség ilyenkor csökkent, a völgyképződés a jégkorszakokban meglassult. A kőzetek pusztításában az aprózódásnak, a felszíni lehordódásban a fagyos talajfolyásnak lett vezető szerepe. E folyamatok a völgytalpak, töbrök, barlangok föltöltődését segítették elő. A nemkarsztos fedőrétegek lepusztulása meglassult, sőt a beszivárgást gátló állandóan fagyott talaj és a levegőből hulló finom por a hegység alacsonyabb lábain lösszé, följebb vályoggá alakulva foszladozó fedőköpenyét helyenként szinte megfoltozta. Így a jégkorszakokban a karsztosodásnak is mérséklődnie kellett. Sőt az emelkedés és a karsztvízszint mélységének növekedése miatt szárazzá vált barlangokat az erős aprózódás többé-kevésbé megrongálta, a legidősebbek egyikét-másikát megsemmisítette.

A jelenlegihez hasonló, vagy valamivel nedvesebb és melegebb időjárású jégkorszakközökben ismét a mállás, a csapadék- és folyóvizek felszínformáló hatása lépett előtérbe, s a karsztosodás is megélénkült.

A jégkor kezdetekor föllépő hűvösödés és szárazodás a hegység számottevő emelkedésével esett egybe. Mindez a karsztvízszint mélységének növekedését eredményezte. Ezért mintegy 2 millió éve a Bükk-fennsík mészkőtérszíneire átöröklött völgyek vízfolyásai nyelőtölcséreken keresztül a mészkőtömegek belsejébe kényszerültek ("mélybe-fejeződés"), majd a nyelőhelyek völgyfő felé hátrálásával megkezdődött a Bükk-fennsík és a Délkeleti-Bükk arculatát megszabó száraz, völgytalpi töbörsorok jellemzővé sokasodása. Így a Bükk-fennsíkot és alacsonyabb környékét addig összekötő felszíni vízhálózat fokozatosan megszűnt.

Barlangokból való ősrégészeti és őslénytani leletek tanulsága szerint a hegység fiatalabb forrásbarlang-nemzedékének legkésőbb a középső-jégkorban, 250-300 ezer éve lejátszódott emelkedés következtében ki kellett alakulnia (Berva-, Istállós-kő-, Lök-völgyi-, Lambrecht Kálmán-, Herman Ottó-barlang, Suba-lyuk, Büdös-pest). Ezt követően kerülhettek mai helyükre a Mónosbéli-, Latorúti- és a Kácsivízfő, továbbá a Délnyugati-Bükk napjainkra időszakossá vált forrásai (Imó-, Vörös-kő-, Fekete-leni-forrás). A legutóbbi, késő-jégkorból a kora-jelenkorba (holocénba) átnyúló emelkedés eredményeként a Bükk elérte mai magasságát, és jelenlegi helyükre "költöztek" Eger, Bélapátfalva, Mályinka, Diósgyőr és Miskolc-Tapolca fölszálló melegvizekkel keveredő karsztforrásai.

A bükki karsztosodás jelenkori megélénkülésével csak a mainál lényegesen hidegebb és szárazabb fenyő-nyír és a jelenleginél melegebb, de szintén szárazabb mogyoró korszakot fölváltó elegyes-tölgyes korszaktól számolhatunk. E kb. 7000 éve kezdődött, a mainál némileg melegebb és csapadékosabb korszakban megelevenedett a még fedett karsztok kihantolása, az eltömődött víznyelők, föltöltött töbrök kitakarítása és - a gazdag aljnövényzetű tölgyesek barna, helyenként fekete rendzina- és vörösagyagos maradványtalajaiban bőven termelődő szén-dioxid közreműködésével - a felszíni és felszín alatti karsztformák tovább növekedése és gyarapodása. E folyamatok - a bükk korszak első felében bekövetkezett hűvösödés, második felében jelentkező szárazodás miatt - kissé lassabban ugyan, de napjainkban is tartanak.