Budapest geológiai szempontból rendkívül izgalmas terület, hiszen a város alatt és körülötte két eltérő földtani világ találkozik: a Budai-hegység karsztos, ősi kőzetekből álló dombvidéke és a Pest alatti fiatal, üledékes síkság. Ez a kettősség a Kárpát-medence geológiai történetének lenyomata, amelyet tektonikus mozgások, karsztosodási folyamatok és a Duna folyó évmilliókon át tartó munkája alakított ki. A város geológiai adottságai nemcsak a felszínformák változatosságát magyarázzák, hanem a termálforrások, barlangrendszerek és a talajviszonyok sokszínűségét is, így Budapest egy igazi geológiai mozaiknak tekinthető.
A Budai-hegység, amely Buda dombos tájképét adja, geológiailag a Dunántúli-középhegység keleti nyúlványa, és a Kárpát-medence nyugati peremének egyik kiemelkedő egysége. A hegység alapkőzetei a földtörténeti középkorban, a triász időszakban – körülbelül 252-201 millió évvel ezelőtt – keletkeztek, amikor a területet még egy ősi óceán, a Tethys borította. Ebben az időben mésziszap rakódott le a tengerfenéken, amely később mészkővé és dolomittá szilárdult. A triász kori üledékek vastag rétegei a tektonikus mozgások hatására kiemelkedtek a tenger szintje fölé, majd a későbbi földtani korokban a hegységképződés során tovább formálódtak.
A Budai-hegység kőzetei főként mészkőből és dolomitból állnak, amelyek eltérő fizikai és kémiai tulajdonságaik révén különböző felszínformákat hoztak létre. A mészkő porózus és vízben oldódó természetű, ami lehetővé tette a karsztosodás folyamatát. Ez a jelenség akkor lép fel, amikor a csapadékvíz a kőzet repedéseibe szivárog, és a szén-dioxid tartalmú víz lassan feloldja a kalcium-karbonátot, üregeket, barlangokat és forrásokat hozva létre. A karsztosodás legismertebb eredményei Budapest területén a barlangrendszerek, amelyek közül a Pál-völgyi-barlangrendszer kiemelkedik. Ez a barlang Magyarország leghosszabb ismert barlangja, több mint 30 kilométeres járathosszúsággal, és folyamatosan bővül a kutatások során feltárt új szakaszokkal. A Szemlő-hegyi-barlang szintén jelentős, ahol a cseppkövek és ásványkiválások – például kalcitrózsák – lenyűgöző geológiai formációkat alkotnak.
A karsztosodás nem csak a felszín alatt zajlik: a Budai-hegység területén számos karsztforrás tör elő, például a Gellért-hegy vagy a Rózsadomb alatt. Ezek a források a mélyebb rétegekben felmelegedett vizeket hoznak a felszínre, amelynek hőmérséklete 20-70 °C között mozog, és magas ásványianyag-tartalmuk – kalcium, magnézium, hidrogén-karbonát – a kőzetek oldódásának köszönhető. A karsztos kőzetek repedéseit a miocén korban (23-5 millió évvel ezelőtt) kialakult tektonikus törések tették átjárhatóvá, amelyek a Kárpát-medence süllyedése és a környező hegységek kiemelkedése során jöttek létre. Ezek a törések ma is aktívak, bár a szeizmikus aktivitás alacsony szintű, ahogy azt később részletezzük.
A Budai-hegység geológiai szerkezete nem egységes: a mészkő és dolomit rétegek mellett helyenként agyagpala és homokkő is előfordul, ami a hegységképződés komplexitását mutatja. A dombok felszíne meredek lejtőkkel, sziklás kiszögellésekkel és lankásabb völgyekkel tarkított, ami a tektonikus mozgások és az erózió együttes hatásának eredménye. A geológiai változatosság a talajviszonyokra is kihat: a mészköves területeken vékony, köves talajréteg jellemző, míg a völgyekben termékenyebb, üledékes talajok alakultak ki, amelyek a növényzetet is meghatározzák.
Pest geológiai alapja éles kontrasztot mutat Budával, hiszen itt a felszín alatt fiatalabb, negyedidőszaki üledékek – főként lösz, homok és agyag – dominálnak, amelyeket a Duna és mellékfolyói raktak le az elmúlt néhány millió évben. A Nagyalföld északnyugati peremén elhelyezkedő Pest a pleisztocén és holocén korban (2,58 millió évtől napjainkig) alakult ki, amikor a Duna hatalmas mennyiségű hordalékot szállított a Kárpát-medencébe. Ez az üledékes réteg vastagsága helyenként meghaladja a 100 métert, és alapvetően meghatározza Pest sík domborzatát, amelynek tengerszint feletti magassága 100-150 méter között mozog.
A lösz a Pest alatti talaj legjellemzőbb típusa: ez a finom szemcséjű, porózus üledék a szél és a víz együttes munkájának eredménye, amely a jégkorszak végén rakódott le. A lösz kiváló vízmegtartó képességgel rendelkezik, de hajlamos az erózióra, ami a múltban kihívásokat jelentett az építkezések során. A homok és agyag rétegek a Duna áradásai során ülepedtek le, különösen az árterekben, mint például a pesti Duna-part vagy a Csepel-sziget északi része. Ezek a fiatal üledékek termékenyek, és a folyó menti területeken gazdag talajt biztosítanak, bár az urbanizáció miatt az eredeti vegetáció mára jórészt eltűnt.
Pest geológiai szerkezete egyszerűbb, mint Budáé, hiszen itt nem találhatók kiemelkedő kőzetformációk vagy tektonikus eredetű struktúrák. A síkság alatt azonban a mélyebb rétegekben idősebb, harmadidőszaki üledékek is meghúzódnak, amelyek a Kárpát-medence süllyedése során rakódtak le, de ezek a felszínre nem kerülnek. A Duna által létrehozott teraszok – alacsony, lépcsőzetes szintek – a folyó múltbeli mederváltozásainak nyomai, és a pesti táj finom tagoltságát adják.
A Budai-hegység és a pesti síkság közötti átmenetet a Duna medre jelzi, amely egy geológiai törésvonal mentén alakult ki. Ez a törésvonal a Kárpát-medence kialakulásának egyik kulcsfontosságú eleme, és a miocén korban jött létre, amikor a medence süllyedése és a környező hegységek kiemelkedése párhuzamosan zajlott. A Duna a törésvonal mélyebb részén fut, és évmilliók alatt vájta ki medrét, amely ma a két eltérő geológiai egységet elválasztja. A folyó medre alatt a kőzetek eltérő szerkezete jól nyomon követhető: nyugaton a Budai-hegység kemény mészkövei, keleten pedig a pesti üledékes rétegek találhatók.
Ez a tektonikus törésvonal ma is aktív, bár a szeizmikus mozgások minimálisak. Budapest környékén a Richter-skála szerinti 2-3-as erősségű földrengések időnként előfordulnak, különösen a Budai-hegységben, ahol a törések sűrűsége nagyobb. Az ilyen rengések általában észrevehetetlenek a lakosság számára, és komoly károkat nem okoznak, de a geológiai mérések szerint a terület szeizmikus aktivitása nem elhanyagolható. A legjelentősebb történelmi földrengés 1956-ban volt, amikor egy 5,6-os erősségű rengés érintette a várost, de ez is csak kisebb károkat okozott. A törésvonal aktivitása a termálforrások létezéséhez is hozzájárul, hiszen a repedések lehetővé teszik a mélyebb rétegekben felmelegedett vizek felszínre jutását.
Budapest geológiai háttere szoros összefüggésben áll a város fizikai és környezeti adottságaival. A Budai-hegység karsztos kőzetei a barlangokat, forrásokat és a dombos tájat adják, amelyek Buda karakterét meghatározzák. A karsztos talaj vékonysága és a meredek lejtők az építkezést nehezítik, ugyanakkor a termálvizek évszázadok óta hasznos erőforrást jelentenek. Pest üledékes talaja ezzel szemben ideális alapot biztosít a sík területen elterülő, sűrűn beépített városrész számára, bár az árvízveszély és a lösz eróziója kihívásokat jelent.
A Duna geológiai szerepe kettős: egyrészt a törésvonal mentén kialakult medre elválasztja a két területet, másrészt hordalékával folyamatosan formálja Pest talaját. A geológiai sokszínűség Budapestet egy élő laboratóriummá teszi, ahol a földtörténeti folyamatok és a modern városfejlesztés kölcsönhatása tanulmányozható. A karsztos barlangok, a termálforrások és az üledékes síkság együttese olyan geológiai örökséget alkot, amely a várost a tudományos érdeklődés középpontjába helyezi.