A hazai geofizika története

Br. Eötvös Loránd korszakalkotó tevékenysége

Br. Eötvös Loránd (1848–1919) fizikus a róla elnevezett ingával (Eötvös-inga) egy olyan műszert tervezett, amely forradalmasította az olajipart. Eötvös új száltechnikát alkalmazott a műszer méretének jelentős csökkentésére és ezzel javította szállíthatóságát. A torziós ingára felfüggesztett két súly különböző magasságban való elhelyezésével mind a vízszintes, mind a függőleges térösszetevő vízszintes {IV-420.} deriváltját mérni tudta. Ez utóbbi deriváltat sokkal könnyebb volt értelmezni.

Eötvös 1888-ban jelentette be találmányát. Munkáját figyelemmel kísérte Böckh Hugó, a Pénzügyminisztérium bányászati referense, akit elkeserített, hogy a hegységekben szemmel is jól látható szerkezetek térképezését nem tudta kiterjeszteni a sík alföldekre. Böckh ösztökélésére Eötvös megvizsgálta műszerének a földtani szerkezetekre vonatkozó érzékenységét és az eredményeket 1908-ban publikálta. Az inga használhatóságát úgy döntötték el, hogy a fúrásokkal már feltárt, így ismert egbelli (ma Gbely, Szlovákia) kőolajmezőn méréseket végeztek, és a műszer itt is kimutatta a szerkezetet.

Az I. világháború befejezése után Eötvös sikerének híre gyorsan eljutott az Amerikai Egyesült Államokba, s 1922-re már a Shell és az Amerada is importált Eötvös-ingákat. Olajtároló szerkezetet a torziós ingával elsőként az Amerada fedezett fel, a Nash Domé-ot.

A sikerek hosszú sorozata következett. Egy ideig a torziós ingának nem volt versenytársa a kőolaj- és földgázkutatásban.

Az Eötvös Loránd Geofizikai Intézetben (ELGI) Pekár Dezső vezetésével folytak azok a munkálatok, amelyeknek célja egy gyorsabb, könnyebb terepi munkát lehetővé tevő inga megalkotása volt. A Süss Nándor Precíziós Mechanikai és Optikai Intézet konstruktőrei segítségével hozták létre az Eötvös–Pekár-féle vizuális torziós ingát. Rybár István fizikus a méreteket tovább csökkentette, automatizálta a műszert és a vizuális észlelés helyett fotografikus regisztrálásra tért át. A fontosnak tartott jellemzők angol neve alapján ezt a típust Auterbal ingának (automatic Eötvös Rybár balance) nevezték. Az Eötvös-inga még az 1958. évi brüsszeli világkiállításon is díjat nyert.

Eötvös Loránd nemcsak az inga megalkotásával írta be örökre nevét a geofizika történetébe, hanem azzal a módszerrel is, ahogy ezt a zseniális műszert létrehozta. Miután megszületett az ötlet, kidolgozta a mérések teljes elméletét. Még ma is példamutató, ahogy a bonyolult matematikai megoldást levezette. Ugyanakkor tevékenyen részt vett a műszer gyakorlati megvalósításában; nemcsak a műszer lelkével, a torziós szállal törődött, hanem minden olyan apróságnak tűnő dologgal is, ami gyorsabbá, pontosabbá tehette a terepi mérést. De itt sem állt meg, a mérési eredmények értelmezésével, gyakorlati felhasználásával is foglalkozott. Sokszor idézik erre vonatkozó megnyilatkozását, az 1901. évi akadémiai közgyűlésen mondott elnöki beszédének szavait: „Itt, lábaink alatt terjed el, hegyek koszorújával övezve az Alföld rónasága. A nehézség azt lesimítván, kedve szerint formálta felületét. Vajon milyen alakot adott neki? Micsoda hegyeket teremtett és mélységeket töltött ki lazább anyaggal, amíg létrejött ez az aranykalászokat termő, a magyar nemzetet éltető róna? Amíg rajta járok, amíg kenyerét eszem, erre szeretnék még megfelelni.” Eötvös 1901-ben elkészítette a világ első graviméterét, amelyet gyengébbnek talált mint az ingát, s ezért felhagyott a további kísérletekkel.

Mágneses kutatásai közül talán azt érdemes kiemelni, hogy a gravitációs műszereiből átörökített nagy érzékenység révén saját tervezésű mágneses műszereivel nemcsak a viszonylag erős földi mágneses teret tudta mérni, hanem régi téglák és cserépedények nagyon gyenge mágnesezettségét is. Ezzel a régészeti célú mágneses mérések egyik megteremtője volt.

Eötvös nem saját kísérleti eredményeit felhasználva bizonyította be, hogy a mozgó járművön végzett gravitációs mérések eredményének függnie kell a mozgás irányától és sebességétől. A nehézségi erő egyik összetevője ugyanis a Föld forgásának következtében fellépő centrifugális erő, ez pedig sebességfüggő. A jármű sebessége, irányától függően, hozzáadódhat a forgási sebességhez vagy levonódhat abból. A kísérleti bizonyíték mellett {IV-421.} természetesen elméleti magyarázatot is adott, ezt a hatást azóta is Eötvös-hatásnak nevezik, s a mozgó járművön végzett gravitációs mérések feldolgozásakor mindig elvégzik az ezt figyelembe vevő Eötvös-korrekciót. A hatás bizonyítására Eötvös egy egyszerű eszközt készített. Ha egy kétkarú mérleget forgatunk, egyik serpenyője a Föld forgásával egyező, a másik azzal ellentétes irányban halad. Ha az előbb említett hatás fellép, az egyik serpenyőben lévő súly nagyon kis mértékben csökken, a másik nő.

Ha ezeknek a változásoknak a frekvenciája, azaz a mérleg forgása, megegyezik a mérleg lengésidejével, ezek a nagyon kis hatások összeadódnak és a mérleg lengeni kezd.

Eötvös Lorándról nevezték el a geofizikában a mindennapi gyakorlatban használt fizikai mennyiség, a nehézségi erőtér egységnyi távolságon bekövetkező változásának egységét. Eötvös az egyetlen magyar tudós, aki ebben a megtiszteltetésben részesült.

A magyar geofizika a II. világháború előtt

Ennek az időszaknak a története nagyrészt az ELGI létrejöttéről és tevékenységéről szól. 1906-ban, az I. világháború előtti korszak nagy nemzetközi geodéziai társasága, az Internationale Erdmessung, Budapesten tartotta XV. kongresszusát. A kongresszuson br. Eötvös Loránd, a budapesti tudományegyetem Kísérleti Fizikai Intézetének igazgatója beszámolt a gravitációval kapcsolatos kutatásairól. Arad környékén a gyakorlatban is bemutatta az Eötvös-inga néven világhírűvé vált nehézségi variométerének terepi alkalmazását. A kongresszus résztvevői Eötvös kutatásait annyira fontosnak, eredményeit olyan jelentősnek találták, hogy beadvánnyal fordultak a magyar kormányhoz, amelyben Eötvös kutatásainak hathatós támogatását kérték. A kormány teljesítette a kérést, s 1907-től a Vallás- és Közoktatásügyi Minisztérium költségvetéséből a Kísérleti Fizikai Intézet teljes évi költségvetésének tizenötszörösét utalta ki Eötvös gravitációs és földmágneses kutatásaira. Ezzel a döntéssel megszületett a világ első alkalmazott geofizikai intézete, Eötvös vezetésével, egyelőre a Kísérleti Fizikai Intézet falai között, de attól szervezetileg és pénzügyileg is elkülönülve. 1919-ben, Eötvös halála után Böckh Hugó, a Pénzügyminisztérium Bányakutatási Osztálya vezetőjének javaslatára a Geofizikai Intézet felügyelete a Vallás- és Közoktatásügyi Minisztériumtól a Pénzügyminisztériumhoz került, azzal a feltétellel, hogy „a jövőben nem csupán csak gyakorlati célokat fog szolgálni, hanem a geofizikai tudományos kutatást továbbra is folytatni fogja”. Az intézet ekkor vette fel br. Eötvös Loránd nevét (1999-ben hivatalos elnevezése Magyar Állami Eötvös Loránd Geofizikai Intézet, ELGI). Első vezetője, Pekár Dezső, Eötvös tanítványa és munkatársa volt.

1920-tól 1944-ig minden évben folytak terepi mérések, elsősorban az Eötvös-inga egyre korszerűbbé váló változataival és mágneses műszerekkel. A kutatások célja felölelte az alkalmazott geofizika valamennyi akkori területét, a szénhidrogén-, a vasérc-, a bauxit-, a kőszén- és a szerkezetkutatást, vetők kimutatását. Bányában is végeztek méréseket, a karsztvíz-veszély előrejelzésére. Az 1920-as évek elején egy angol cég három éven keresztül fedezte a geofizikai kutatások költségeit. 1928-ig összesen 967 volt az Eötvös-ingával mért pontok száma, majdnem minden állomáson mágneses mérés is történt.

Az 1930-as években tovább folytak a gravitációs és mágneses mérések. 1934-ben Fekete Jenő lett az intézet igazgatója, aki korábban egy évtizeden át Amerikában dolgozott, s a kőolajkutatásban szerzett tapasztalatai alapján különösen nagy súlyt fektetett a geofizikai mérések földtani értelmezésére.

1935-ben az ELGI az újonnan alakult Iparügyi Minisztérium hatáskörébe került. Ez jelentős anyagi támogatással járt, {IV-423.} amely több geofizikai műszer vásárlását tette lehetővé (pl. hazai gyártmányú szeizmikus reflexiós műszer, elektromágneses, mélyfúrási, új mágneses műszerek, graviméter, a műegyetemen készített geoelektromos műszer). A különböző módszereket integráltan alkalmazták, azaz ugyanazon a területen több módszerrel mértek és az eredményeket együttesen értelmezték.

Az intézet méréseinek túlnyomó részét Magyarországon végezte, beleértve a II. világháború alatt Kárpátalját, Erdélyt és Bácskát is, de mágneses műszeres összehasonlító mérések történtek Ógyallán is.

A világ számos országából jöttek megismerkedni a torziós ingával, másrészt Eötvös munkatársai külföldön is ismertették a módszert, illetve a műszert (pl. Mexikó, Amerikai Egyesült Államok [Texas], India, Franciaország, Venezuela, Chile, Irán).

Ebben az időszakban a földmágneses obszervatóriumi szolgálat az Országos Meterológiai és Földmágnességi Intézethez tartozott.

A geofizika a központosított tervgazdálkodás idején

Az erőltetett iparosítás, a világ fejlettebb részétől való tudatos elzárkózás serkentőleg hatott a geofizika különböző részterületeire; a nyersanyagkutatás elméleti és gyakorlati problémáinak megoldásától az elektronika területén bevezetett embargó ellensúlyozására végzett műszerfejlesztésig. Ebben az időszakban bontakozott ki az űrkutatás is.

A hazai geofizikai kutatások mellett hosszabb-rövidebb ideig állandó expedíciók dolgoztak Mongóliában és Kubában, az ELGI munkatársai Európa, a Közel-Kelet és Észak-Afrika számos országában végeztek szerződéses munkát. Jelentős volt a műszerexport is.

Az 1970-es évek elején alapították az MTA Geodéziai és Geofizikai Kutató Intézetét, a geofizikával kapcsolatban elméleti és kísérleti kutatások, planetáris geofizikai tudományos kutatások, illetve az ezekhez kapcsolódó űrkutatások elvégzésére.

Az 1950-es években a nyersanyagszükséglet és az önellátás igénye sorra hozta létre az ipar geofizikai szolgálatait. A gazdasági kényszer miatt a szénhidrogén-kutatás színvonalának biztosítása érdekében a terepi műszereket és a számítógépeket Nyugatról szerezték be.

A mecseki uránbánya és geofizikai szolgálata csak álnéven szerepelhetett.

Együttműködés alakult ki a geofizikai intézmények és a vállalatok között. A szakmai tapasztalatcsere, a szerződéses munkák mellett több vállalat is – részben kényszerből, az embargó és a kemény valuta hiánya miatt – az ELGI műszerfejlesztési eredményeire támaszkodott, és onnan vásárolt műszert.

Ekkor jött létre Geofizikai Tanszék a soproni, majd a miskolci és budapesti egyetemeken.

A nyersanyagkutatás, a nyersanyagok kiaknázásának költségeit az állam viselte, de a haszon is az államé volt. Az egyetemeken folyó, többnyire elméleti kutatások kivételével minden geofizikai – és geológiai – kutatás irányítója az Országos Földtani Főigazgatóság, majd a Központi Földtani Hivatal volt. A geofizika számára sokszor teremtett nehéz helyzetet, hogy az elnöki beosztást mindig geológus töltötte be.

A geofizika feladatainak és szervezetének átalakulása az 1990-es években

A rendszerváltozás és a piacgazdaságra való áttérés alapvető változásokat hozott a geofizika számára is. Az állam jórészt kivonult a geofizikai kutatások zömét adó nyersanyagkutatásból, ezt ma már hazai és külföldi vállalkozások végzik.

1993-ban létrejött a Magyar Geológiai Szolgálat, amely csak az állam által finanszírozott és az ELGI, valamint a Magyar Állami Földtani Intézet által végzett kutatásokat irányítja. Emellett földtani hatósági szakhatósági feladatai is vannak.

{IV-424.} A bányászati termelés jelentős csökkenése, a gazdaságtalan bányák bezárása, a geofizika számára katasztrofális következményekkel járt; megszűntek a geofizikai részlegek, vagy szerencsésebb esetben átalakultak, s a bányabezárást követő környezetvédelmi feladatok megoldására álltak át.

Az Országos Kőolaj- és Gázipari Tröszt (OKGT) MOL Magyar Olaj- és Gázipari Részvénytársasággá, az OKGT Geofizikai Kutató Vállalata (GES) Geofizikai Szolgáltató Kft.-vé alakult, amelynek tulajdonosa a MOL Rt., a mélyfúrási geofizika gazdája a szintén MOL-tulajdonú GEOINFORM Kft. lett.

1998-ban alapították az MTA Földtudományi Központját. Az MTA megszüntetett Természettudományi Kutatólaboratóriumainak jogutódja (magában foglalva a Geokémiai Kutatólaboratóriumot), keretében működik, önálló jogi személyként, az MTA Földrajztudományi Kutatóintézet és az MTA Geodéziai és Geofizikai Kutatóintézet. A központ legfőbb célja a közös földtudományi kutatások koordinálása.

Az Eötvös Loránd Tudományegyetemen Környezetfizikai Tanszékcsoport alakult, a Miskolci Egyetemen megkezdődött a környezetgeofizikai mérnökök, valamint a földtudományra szakosodott informatikusok képzése.

Új vállalkozások jöttek létre (pl. GEOPARD Geotechnikai, Környezetvédelmi Kutató-fejlesztő és Szolgáltató Kft., ELGOSCAR International Magyar–amerikai Környezetvédelmi és Mérnökgeofizikai Kft.).

Szakértői engedélyeket a Magyar Geológiai Szolgálat és a Magyar Geofizikusok Egyesülete ad ki.