A BAKONYI ÉS GERECSEI KARNI (KÉSİ-TRIÁSZ) MEDENCE

Átírás

1 DOKTORI (PHD) ÉRTEKEZÉS A BAKONYI ÉS GERECSEI KARNI (KÉSİ-TRIÁSZ) MEDENCE İSKÖRNYEZETI REKONSTRUKCIÓJA ÁSVÁNYTANI ÉS GEOKÉMIAI VIZSGÁLATOK ALAPJÁN Készítette: Rostási Ágnes Kémiai és Környezettudományok Doktori Iskola Témavezetı: Dr. Raucsik Béla PhD egyetemi docens Pannon Egyetem Föld- és Környezettudományi Tanszék Veszprém 2011

2 A BAKONYI ÉS GERECSEI KARNI (KÉSİ-TRIÁSZ) MEDENCE İSKÖRNYEZETI REKONSTRUKCIÓJA ÁSVÁNYTANI ÉS GEOKÉMIAI VIZSGÁLATOK ALAPJÁN Értekezés doktori (PhD) fokozat elnyerése érdekében Írta: Rostási Ágnes Készült a Pannon Egyetem Kémiai és Környezettudományok iskolája keretében. Témavezetı: Dr. Raucsik Béla Elfogadásra javaslom (igen / nem) (aláírás) A jelölt a doktori szigorlaton 100 %-ot ért el. Az értekezést bírálóként elfogadásra javaslom: Bíráló neve: Dr. Budai Tamás igen /nem. (aláírás) Bíráló neve: Dr. Németh Tibor igen /nem. (aláírás) A jelölt az értekezés nyilvános vitáján...%-ot ért el. Veszprém,. a Bíráló Bizottság elnöke A doktori (PhD) oklevél minısítése... az EDHT elnöke 2

3 Tartalomjegyzék Összefoglalás 5 Summary 6 Zusammenfassung 7 1. Bevezetés A kutatás elızményei, problémafelvetés A Veszprémi Márga Formáció vizsgálatának célkitőzései 9 2. A földtani megismerés története Földtani háttér A vizsgált terület földtani keretbe illesztése A Veszprémi Márga Formáció fácies értelmezése, biosztratigráfiája és korrelációja Mintagyőjtés, a vizsgált szelvények leírása Mintagyőjtés A vizsgálatra kiválasztott fúrások litológiai és biosztratigráfiai jellemzése Balatonfüred Bfü 1 fúrás, Balaton-felvidék Mencshely Met 1 fúrás, Balaton-felvidék Veszprém V 1 fúrás, K-Bakony Bakonyszőcs Bszü 1 fúrás, É-Bakony Zsámbék Zs 14 fúrás, Zsámbéki-medence (Gerecse D-i elıtere) Vizsgálati módszerek Karbonátos és kevert típusú (karbonátos sziliciklasztos) kızetek geokémiai vizsgálatának módszertani alapjai Mőszeres vizsgálatok Röntgen-pordiffrakció (XRD) Röntgenfluoreszcens spektrometria (XRF) Induktív csatolású plazma tömegspektrometria (ICP MS) Környezeti elektronmikroszkóp (ESEM) Karni agyagásványtani eredmények elızmények A Balatonfüred Bfü 1 fúrás vizsgálatának eredményei A röntgen-pordiffrakciós vizsgálat eredménye A teljes kızetminták félmennyiségi összetétele A minták agyagásványos összetétele (<2 µm frakció) A geokémiai vizsgálat eredménye A Mencshelyi Márga Tagozat és a Füredi Mészkı Formáció fıelemösszetétele A Mencshelyi Márga Tagozat és a Füredi Mészkı Formáció nyomelemösszetétele A Balatonfüred Bfü 1 fúrás egyéb geokémai jellegzetességei A Mencshely Met 1 fúrás vizsgálatának eredményei A röntgen-pordiffrakciós vizsgálat eredménye A teljes kızetminták félmennyiségi összetétele A minták agyagásványos összetétele (<2 µm frakció) A Mencshelyi Márga Tagozat Na 2 O-ban gazdag mintáinak ESEM felvétele A geokémiai vizsgálat eredménye A Nosztori Mészkı Tagozat, Buhimvölgyi Breccsa Tagozat és Mencshelyi Márga Tagozat fıelemösszetétele A Nosztori Mészkı Tagozat, Buhimvölgyi Breccsa Tagozat és Mencshelyi Márga Tagozat nyomelemöszetétele A Mencshely Met 1 fúrás egyéb geokémai jellegzetességei A Veszprém V 1 fúrás vizsgálatának eredményei A röntgen-pordiffrakciós vizsgálat eredménye A teljes kızetminták félmennyiségi összetétele A minták agyagásványos összetétele (<2 µm frakció) A geokémiai vizsgálat eredménye 82 3

4 A Csicsói Márga Tagozat és Mencshelyi Márga Tagozat fıelemösszetétele A Csicsói Márga Tagozat és Mencshelyi Márga Tagozat nyomelemöszetétele A Veszprém V 1 fúrás egyéb geokémai jellegzetességei A Bakonyszőcs Bszü 1 fúrás röntgen-pordiffrakciós vizsgálatának eredményei A teljes kızet vizsgálat eredménye A minták agyagásványos összetétele (<2 µm frakció) A Zsámbék Zs 14 fúrás vizsgálatának eredményei A röntgen-pordiffrakciós vizsgálat eredménye A teljes kızetminták félmennyiségi összetétele A minták agyagásványos összetétele (<2 µm frakció) A geokémiai vizsgálat eredménye A Sándorhegyi Formáció, Mátyáshegyi Formáció és Mencshelyi Márga Tagozat fıelemösszetétele A Sándorhegyi Formáció, Mátyáshegyi Formáció és Mencshelyi Márga Tagozat nyomelemöszetétele A Zsámbék Zs 14 fúrás egyéb geokémai jellegzetességei Balaton-felvidéki feltárások röntgen-pordiffrakciós vizsgálatának eredményei A Füredi Mészkı Formáció agyagásványos összetétele (<2 µm frakció) Meggy-hegyi kıfejtı, Pécsely Öreg-hegyi kıfejtı, Csopak Hosszú-hegyi útbevágás, Pécsely Nosztori-völgyi kıfejtı, Csopak A Sándorhegyi Formáció agyagásványos összetétele (<2 µm frakció) Nosztori-völgyi útbevágás, Csopak A karni medenceüledékek ıskörnyezeti rekonstrukciója és lehordási terület analízise Az üledékképzıdési környezet ásványtani és geokémiai jellemzıi A diagenezis hatása a vizsgált rétegsorokban Az ıskörnyezeti viszonyok változásai a vizsgált szelvényekben az ásványtani összetétel és a fıelemeloszlás tükrében K-metaszomatózis hatása a vizsgált karni szelvényekben Az aljzatvíz oxigén-ellátottságai viszonyai, paleoproduktivitás Vulkáni esemény nyomai a Met 1 fúrásban A Carnian Pluvial Event hatása a hazai karni képzıdményekre a vizsgált szelvények alapján A Dunántúli-középhegységi egység karni üledékképzıdési modellje További vizsgálatok, kutatási irányvonalak Összefoglaló következtetések Major results 157 Köszönetnyilvánítás 158 Irodalomjegyzék 160 Mellékletek 175 4

5 A BAKONYI ÉS GERECSEI KARNI (KÉSİ-TRIÁSZ) MEDENCE İSKÖRNYEZETI REKONSTRUKCIÓJA ÁSVÁNYTANI ÉS GEOKÉMIAI VIZSGÁLATOK ALAPJÁN Munkám során a Dunántúli-középhegységi egység felsı-triász kevert, karbonátossziliciklasztos rétegsorainak részletes ásványtani és geokémiai vizsgálatát végeztem el. Az agyagásványtani eredmények alapján megállapítottam, hogy a vizsgált szelvények kismértékő diagenetikus felfőtést szenvedtek el. A kızettípusok és az agyagásvány tartalom között összefüggést valószínősítettem; a karbonátos kifejlıdéső szakaszokon gyakori a feltehetıen szmektitként lerakódott, majd átalakult IS kevert szerkezető ásvány dúsulása, amely részben a különbözı forrásterületekrıl beszállított, szezonális éghajlat mellett kialakult mállási termékekbıl, részben távoli vulkáni területek intermedier-bázikus vulkáni kızeteinek mállott és áthalmozott anyagából képzıdhettek a betemetıdéses illitesedés során. A dominánsan márgát tartalmazó rétegekben megnövekedett illit és klorit tartalom a felsı kontinentális kéreg mérsékelten mállott kızeteinek nagy eróziós rátáját valószínősíti. A Mencshely Met 1 fúrásban a ΣRFF-tartalom növekedése, a szignifikáns nyomelem dúsulás (Zr, Hf, Y, U, Ta, Nd), és az ásványos összetételben azonosított albit alapján vulkáni anyag hozzájárulás nyomai feltételezhetıek. A Füredi Mészkı Formáció felsı részét alkotó mészkı-márga rétegzıdés kialakulása az eusztatikus tengerszint csökkenésével és a magasabbrendő tengerszintváltozási ciklusokkal hozható összefüggésbe, melynek eredményeként platformról származó mésziszap halmozódott át az üledékgyőjtı medencébe. A Veszprémi Márga Formáció balaton-felvidéki medencerészében a Mencshelyi Márga képzıdésekor epizodikusan megnövekedett humiditás sőrőségi vízrétegzést okozhatott, amely feláramlási zóna kialakulásával kombinálva emelkedett bioproduktivitást és csökkent oxigénellátottságú környezetet hozott létre. Ugyanakkor a zsámbéki medencerészben a csökkent oxigénellátottságú aljzat kialakításában emelkedett bioproduktivitás nem bizonyítható; feltehetıleg egy természetes barrier hatására korlátozott vertikális vízcirkuláció alakulhatott ki. A Sándorhegyi Formáció képzıdési körülményei eltérnek a két medencerészben: a lecsökkent humiditás és vízmélység miatt a barrierrel elválasztott, csökkent vízcirkulációjú medence áramlási rendszere és ezért oxigénellátottsága valamelyest javulhatott a zsámbéki területen. A márgás dominanciájú tagozatok (Mencshelyi Márga, Csicsói Márga) törmelékes anyagtartalma alapján a viszonylag nagy relief-energiájú lehordási területen humid éghajlati viszonyok és a megnövekedett csapadék mennyiség hatására kialakuló intenzív fizikai erózió valószínősíthetı, amely a karni törmelékes esemény ( Carnian Pluvial Event ) helyi megnyilvánulásaként értelmezhetı. Az eredmények alapján vélelmezhetı, hogy az egykori üledékképzıdési környezet változásait a fentieken túl az eusztatikus tengerszintváltozás és a tektonikus hatások is befolyásolhatták. 5

6 Summary PALAEOENVIRONMENTAL RECONSTRUCTION OF THE CARNIAN (LATE TRIASSIC) OF THE GERECSE AND BAKONY BASINS, BASED ON MINERALOGY AND GEOCHEMISTRY In this thesis, mineralogical and geochemical characteristics of Carnian (Late Triassic) units of the Gerecse and Bakony (Transdanubian Range [TR], NW Hungary) are discussed and the results interpreted in a palaeoenvironmental framework. The deposited mixed siliciclasticcarbonate sediments show a significant change in the character of sedimentation within the studied interval. 297 samples from five boreholes were analysed by X-ray powder diffraction, X- ray fluorescence spectrometry and inductively coupled plasma-mass spectrometry to determine the mineralogical and chemical composition. A relationship can be identified between lithology and clay mineral content; carbonaterich intervals are enriched in illite/smectite mixed-layer phase (IS), while marl-dominated intervals are more illite-rich. This difference can be interpreted as a result of fluctuations of terrigenous input and/or sea-level changes. Kaolinite enrichments (~10 20%) in the clay fraction of the lower part of Mencshely Marl Member can be regarded as a manifestation of the climate shift from the prevailing aridity to the more seasonal climate with enhanced humid season. This feature can be interpreted as a local manifestation of the Carnian Pluvial Event. Chlorite was determined in Balatonfüred Bfü 1, Veszprém V 1 and Bakonyszőcs Bszü 1 cores, indicating a high rate of erosion of moderately weathered rocks. The large amount of smectitic clay (transformed to IS) could be partly derived from transport of weathering products from a distant source area and, subordinately, from diagenetic alteration of intermediate to basic volcanic rocks. Based on different palaeoredox and palaeoproductivity proxies, periods of elevated degree of productivity and related poor oxygenated bottom water conditions can be proven in the studied successions located in the Balaton Highland. Contrarily, enhanced productivity is not evidenced in the Zsámbék Basin where the bottom water anoxia could be caused by a barrier related sluggish circulation. These features seem to be controlled by enhanced freshwater runoff, probably triggered by the CPE. Traces of transport of volcanic matter are apparent in the Mencshely Met 1 core as suggested by the presence of albite, enhanced rare earth elements content and enrichment in Zr, Hf, Y, U, Ta and Nd. On the basis of mineralogical and geochemical results of the Veszprém Marl Formation, a drastic change in the sedimentation is represented by these marl-dominated basinal sediments, which could have resulted from a composite effect of climatic change, sea-level variation and tectonism. 6

7 Zusammenfassung KARNISCHE (OBERE TRIAS) PALÄOUMWELTREKONSTRUKTION DES BAKONY UND GERECSE AUFGRUND MINERALOGISCHE UND GEOCHEMISCHE UNTERSUCHUNGEN In diesen Thesen, mineralogische und geochemische Charaktere der einige karnische (Obere Trias) Formationen des Bakony und Gerecse (NW Ungarn) in einen paläoumweltliche Rahmen werden diskutiert. Die abgelagerte siliziklastische/karbonatische Sedimente zeigen eine signifikante Veränderung der Sedimentation, die könnte in Zusammenhang mit Carnian Pluvial Event kommen vor. 297 repräsentative Gesteinproben werden analisiert durch XRD, XRF und ICP-MS. Ergebnisse der Wertung der Daten folgenweise zusammengefassen werden können: - Chlorite wird determiniert in Balatonfüre Bfü-1, VeszprémV-1 und Bakonyszőcs Bszü-1 Tiefbohrungen; - die karnische Schichtfolgen zeigen eine ermäßigte diagenetische Umbildung aufgrund die Verteilung der Expandierungsfähigkeit der Illite/Smektite gemischtschichtstrukturelle Phase (IS); - ein Zusammenhang zwischen Lithologie und tonmineralogische Komposition kann beweisen werden: karbonatreiche Teile der Schichtfolge reich an IS im Vergleich zu relative karbonatarme Teile, die reich an Illite. Diese Zusammenhang hat durch entweder Fluktuationen des terrigenischen Einfluß oder Meeresspiegelschwankungen hervorgerufen werden können; - eine zunähmende Intensität der Verwitterung kann identifiziert werden in dem tiefen Teil des Mencshely Stufe; - eine zunähmende Intensität der Paläoproduktivität kann beweisen werden in den Schichtfolgen der Veszprém Mergel Formation des Balaton Hochlands; - als different paläoredox Proxies nachweisen, die studierte Sedimente in einem Milieu mit reduzierter Sauerstoffbetreuung können abgelagert werden; - in dem Zsámbék Becken, eine erhöhte Paläoproduktivität kann nicht nachweisen werden; - in der Tiefbohrung Met-1, Spuren einer beinahe gleichzeitigen vulkanische Aktivität kann angenommen werden durch Anreichern in Zr, Hf, Y, U, Ta, Nd und total REE. 7

8 1. Bevezetés 1.1. A kutatás elızményei, problémafelvetés A tudomány izgalmas kaland. Ajtókat nyitogatunk, keressük az igazságot, s egyszerre ott van elıttünk, mint mesebeli kincs, a maga kézzelfogható valóságában. Kosztolányi A késı-triász éghajlatát a trópusi övben uralkodóan száraz viszonyok jellemezték és ún. megamonszun helyzet alakult ki, erıteljes szezonális hatásokkal (GERRY et al. 1990; DUBIEL et al. 1991; KUTZBACH & GALLIMORE 1994; MUTTI & WEISSERT 1995, PRETO et al. 2010). A kiterjedt száraz és forró éghajlat bizonyítékai az evaporitok (Argo Salt, Gipskeuper, Dudgeon Halite) és a nagy vastagságú dolomitosodott platformkarbonátok (Cassiani Dolomit, Schlern Dolomit). A kora-karni végén a Ny-Tethys sekélytengeri környezetében a karbonátplatformok növekedését jelentıs mennyiségő durva sziliciklasztos törmelék beáramlása szakította meg, míg a kontinentális Germán-medencében fluviális üledékek (Schilfsandstein, Ardeni Homokkı; SCHROEDER 1977; SIMMS et al. 1994; KOZUR & BACHMANN 2010) települtek a Keuper agyagkövekbıl és evaporitokból álló rétegsorába. Az eseményt elsıként az Északi- Mészkıalpokban Reingrabener Wende, ill. a szakirodalomban elterjedt Reingraben Turnover elnevezéssel írták le (SCHLAGER & SCHÖLLNBERGER 1974). A Déli-Alpok és a Germán-medence rétegsoraiban a megnövekedett csapadékmennyiséget jelzı rétegek kapcsán bevezették a Carnian Pluvial Event (CPE) fogalmát (SIMMS & RUFFELL 1989). Emellett CPE néven dokumentálták a platformpusztulást követı kihalási eseményt, melynek elsı csúcsa a juliban a tengeri élıvilágot, második hulláma a karni nori határon a szárazföldi gerinceseket érintette (BENTON 1986; SIMMS & RUFFELL 1989, 1990; SIMMS et al. 1994, STANLEY 2003). Az események hatására más élılények csoportjai (dinoszauruszok, BENTON 2004; szkleraktiniás zátonyalkotók, STANLEY 2003; mészvázú nannoplankton, ERBA 2006) nyertek teret, melyek jelentısen átalakították a biotópok arculatát. A jelenleg elfogadott nézet szerint az események hátterében a kora-karni végén bekövetkezett drasztikus éghajlatváltozás állhatott, bár a kiváltó okokról nem született egyetértés a kutatók között (GIANOLLA et al. 1998; HORNUNG & BRANDNER 2005; KEIM et al. 2006; PRETO et al. 2006; HORNUNG et al a,b,c; RIGO et al. 2007). Az egyik elsı értelmezés szerint nem beszélhetünk regionális vagy globális CPE-rıl; a csapadékosabb klímára utaló pollenek a mai Nílushoz hasonló fluviális rendszerhez társuló lokális humid ökoszisztéma foltokból származhattak (VISSCHER et al. 1994). Az utóbbi években megjelent tanulmányok a Tethys különbözı régióiból származó rétegsorok mindegyikében kimutatták a törmelékes anyag megjelenését, ami valószínőtlenné teszi a lokális forrás lehetıségét. A szupraregionális kiterjedés további bizonyí- 8

9 tékának tekinthetı a különbözı helyekrıl ismertetett késı-triász karbonátplatformok és a hozzájuk tartozó zátonyövek megfulladása (Északi-Mészkıalpok: MANDL 2000; HORNUNG & BRANDNER 2005; Déli-Alpok: KEIM & BRANDNER 2001; KEIM et al. 2001; STEFANI et al. 2004; KEIM et al. 2006; STEFANI et al. 2010; Irán: SEYED-EMAMI 2003; Himalája, D-Tethys: HORNUNG et al. 2007a; Indonézia, DK-Tethys: MARTINI et al. 2000). Az elıbbiekben ismertetett tények arra engednek következtetni, hogy a CPE során nagy területre ható éghajlatváltozás okozta a rétegsorokban megfigyelhetı szedimentológiai és biosztratigráfiai változásokat (HOCHULI & FRANK 2000; ROGHI 2004; COLOMBI & PARRISH 2008; BREDA et al. 2009). A humiditás növekedésével nagy mennyiségő terrigén anyag áramolhatott az üledékgyőjtı medencékbe, ami a sekélytengeri életterekben összeroppantotta az érzékeny ökológiai egyensúlyt. A CPE kezdetét a kora-karni végén a karbonátplatformok pusztulása és a durva sziliciklasztos üledékek megjelenése jelzi. Az esemény leghamarabb ~231 millió éve következhetett be, melyre a Lagonegro-medence tufarétegeibıl származó cirkonásványok U Pb kormeghatározása alapján következtethetünk (FURIN et al. 2006). A lerakódási környezet változását a rétegsorban megjelenı agyag- és homokkövek, konglomerátumok bizonyítják, melyek a disztális, barrierekkel elzárt üledékgyőjtıkben és kiemelt platformokon hiányozhatnak (pl.: Auronzo: PRETO & HINNOV 2003; Rappoltstein: HORNUNG et al b,c). Néhány jól dokumentált szelvény vizsgálata alapján (Északi-Mészkıalpokban, Dolomitokban) feltételezhetı, hogy a CPE többfázisú esemény volt (BECHSTÄDT & SCHWEIZER 1991; BREDA et al. 2009; ROGHI et al. 2010). BECHSTÄDT & SCHWEIZER (1991) értelmezése szerint a karbonátos és törmelékes szakaszok váltakozása az eusztatikus tengerszint-változással hozható összefüggésbe. Amennyiben a terrigén anyagbeszállítás megjelenése és helyenként uralkodóvá válása a megnövekedett csapadékmennyiség bizonyítékának tekinthetı, a sziliciklasztban gazdag rétegek ismétlıdése alapján feltételezhetjük, hogy a CPE során viszonylag rövid csapadékos és száraz periódusok váltakoztak a Tethys Ny-i területein. A Dunántúli-középhegységi egység ısföldrajzilag a CPE ismételt terrigén anyagbeszállítást jelzı területeinek szomszédságában helyezkedhetett el (BUDAI et al. 1999a; valamint az általuk hivatkozott irodalmak), rétegei az elıbbiekben említett területekhez hasonlóan megırizhették a CPE nyomait A Veszprémi Márga Formáció vizsgálatának célkitőzései A Balaton-felvidék késı-triász szelvényeit behatóan vizsgálták a több évtizedig tartó térképezési munka során (BUDAI et al. 1999a; valamint az általuk hivatkozott irodalmak), azonban az eredményekbıl született tanulmányok nem terjedtek ki részletes ásványtani és geokémiai 9

10 vizsgálatokra. A Gerecse déli elıterében található Zsámbéki-medencében a szénhidrogén-kutatás kapcsán végeztek fıként szervesanyagra vonatkozó elemzéseket (BRUKNER & VETİ 1983; VETİ 1998, 1999). Az Országos Alapszelvény Program keretében mélyített kutatófúrások kızetanyagának vizsgálata sok esetben csak a kızettani leírásra szorítkozott és a maganyagot késıbbi elemzésre raktározták el. A Dunántúli-középhegységi egység karni ısföldrajzi modelljének pontosításához a Dolomitok és az Északi-Mészkıalpok korábban említett rokon szelvényeinek vizsgálati eredményei alapján elengedhetetlen a kulcsfontosságú szelvények újbóli vizsgálata, agyagásvány-együttesének részletes elemzése, valamint geokémiai jellemzése. Kutatómunkám célja ezért a CPE dokumentumaként vélelmezhetı medencefácieső Veszprémi Márga Formáció részletes ásványtani- és geokémiai vizsgálata volt. A korábban mélyített, reprezentatív kutatófúrások kızetanyagának ásványtani összetételét röntgen-pordiffrakciós (XRD) vizsgálatokkal, fı- és nyomelem tartalmát XRF és ICP MS módszerek segítségével határoztam meg. A képzıdmény földtani keretbe illesztése végett kiegészítı XRD felvéteket készítettem a Balaton-felvidék néhány felszíni feltárásából győjtött kızetanyagból (Füredi Mészkı Formáció, Sándorhegyi Formáció). A vizsgálati eredmények értelmezésével képet kaphatunk a kevert sziliciklasztos-karbonátos kızetek törmelékanyagának lehordási területérıl. A geokémiai jellemzık megismerése lehetıséget adhat a meglévı fáciesmodell pontosítására, nyomon követhetıvé válhat a lehordási terület (terrigén frakció) minıségi és/vagy mennyiségi változásának érzékelése, a kızettéválás folyamatainak (pl. autigén ásványképzıdés) feltárása és közvetve a kémiai mállás intenzitását befolyásoló éghajlati folyamatok jellemzése. A redoxérzékeny, változó vegyértékő elemek eloszlásának vizsgálata értékes információt szolgáltathat az egykori medence aljzatának oxigénellátottsági viszonyairól. A szakirodalomban általánosan használt elemarányok kiszámításával meghatározhatóvá válnak a terület produktivitási viszonyai, valamint a lehordási terület nagytektonikai karaktere. Az értekezés melléklete (III. melléklet) a Veszprémi Márga Formáció eddigi biosztratigráfiai eredményeit foglalja össze, amely kiegészítheti egy késıbbi kutatás keretén belül a biosztratigráfiai korrelációt. A képzıdmény vizsgálatával lehetıvé válhat a hasonló korú és kifejlıdéső rétegsorok részletes összehasonlító elemzése, amely hozzájárulhat a pontosabb késı-triász ısföldrajzi kép megrajzolásához és a CPE-vel kapcsolatos vitás kérdések tisztázásához. Az elemzés nagy mintaszáma és a viszonylag jelentıs területre kiterjedı volta lehetıséget adhat egy geokémiai adatbázis létrehozására (fı- és nyomelemek, ritkaföldfémek koncentrációi), amely környezetvédelmi szempontokat is tekintetbe véve hiánypótló munka lenne. A kutatásom során kapott eredmények kiegészíthetik hazánk földtani képzıdményeinek jellemzését, melynek segítségével meghatározhatóvá válhat a bizonyítottan természetes eredető elemeloszlás háttérkoncentrációja. 10

11 2. A földtani megismerés története A Dunántúli-középhegység a földtani kutatás klasszikus hazai területének tekinthetı, ismeretanyaga több száz évre nyúlik vissza. Az értekezés terjedelmi korlátai miatt a témával foglalkozó irodalom hiánytalan bemutatása és hivatkozása nem áll módomban. Összefoglalómban a jelentıs történeti események mellett a Veszprémi Márga Formációra vonatkozó fontos megállapításokra igyekeztem kitérni. Tudománytörténeti érdekességképpen megemlíthetı, hogy már a XIX. század utazó természetbúvárainak feljegyzéseiben találtak tudományos igényő, de viszonylag kis kiterjedéső területekre vonatkozó megfigyeléseket (BEUDANT 1822; ZEPHAROVICH 1856; RÓMER 1860). A szervezett földtani munkák az 1860-as években kezdıdtek meg, az osztrák földtani intézet geológusai ben térképezték fel a Bakonyt. Kutatómunkájukkal megalapozták a Dunántúli-középhegység rétegtani tagolását, elkülönítették a nagyobb kızetrétegtani egységeket (HAUER ; PAUL ; STACHE ; MOJSISOVICS 1869; HAUER 1870), felismerték azok alpi rokonságát, melyre a már klasszikusnak számító megállapítás is utal: a Bakony az Alpok kicsiny mérető kópiája. A hazai geológiai kutatások a Magyar Királyi Földtani Intézet 1869-es megalapításával vettek új lendületet, elsıként a Dunántúlon kezdıdtek térképezési munkálatok (HANTKEN 1870, , 1887; KOCH 1870, 1875; ROTH 1871; HOFMANN ). BÖCKH (1871, 1872, 1881) ismertette a Balaton-felvidék triász összletének máig helytálló rétegtani tagolását. Munkáiban a Veszprémi Márga képzıdményeit összefoglalóan felsı márgacsoport -ként említette (1. ábra), ismertette a márgás összlet litológiai leírását, elterjedését és vastagságát, a paleontológiai kutatások eredményeit és felismerte a rétegsor felsı-triász korát. A terület dél-alpi rétegtani korrelációját MOJSISOVICS (1870, 1874, 1882) ammonitesz, BITTNER (1890) brachiopoda és RÜST (1892) radiolaria vizsgálatai támasztották alá. A Magyar Földrajzi Társaság kezdeményezésére 1891-ben sokrétő kutatómunka kezdıdött (MOHÁCSI 1895; LACZKÓ 1898). LÓCZY (1898) paleontológiai vizsgálatai során megállapította, hogy a Veszprémi Márga rétegeiben legnagyobb mennyiségben st. cassiani alakok fordulnak elı. LACZKÓ (1909) meghatározta a karni képzıdmények rétegsorrendjét és tektonikáját, felismerte a Veszprémi Márga és a Sédvölgyi Dolomit heteropikus kapcsolatát, valamint megszerkesztette Veszprém és környékének részletes geológiai térképét (I. melléklet). Megjelentek a Bakony triász korú képzıdményeit a Gerecsével (STAFF ) és a Vértessel (TAEGER 1909, 1913) összehasonlító tanulmányok. A több évtizedes kutatómunka monumentális összefoglalásaként született meg a Balaton-monográfia, melynek földtani (1911), ıslénytani 11

12 ( ) és geológiai (1913) köteteit máig a Balaton-felvidék kutatásának legjelentısebb mőveiként tartjuk számon. A földtani eredményeket összegzı értekezések közül ki kell emelni LACZKÓ (1911) munkáját és LÓCZY (1913) korszakalkotó geológiai tanulmányát, melynek rétegtani tagolása és korbesorolása ma is nélkülözhetetlen forrásmő. LÓCZY hat rétegtani egységet különített el a felsı márga csoport -on belül (1. ábra), meghatározott három biosztratigráfiai horizontot (Protrachyceras aon, Trachyceras austriacum és Cornucardia hornigi) és a BÖCKH által még tori rétegekként ismertetett összletet Sándorhegyi mészkı -nek nevezte el. A tanulmány kiegészítéseként kiadták a Balaton-felvidék 1: es méretarányú geológiai térképét (LÓCZY 1920). 1. ábra A Balaton-felvidék felsı-triász képzıdményeinek litosztratigráfiai felosztása (BALOGH 1981; BUDAI et al. 1999a; CSILLAG & FÖLDVÁRI 2005 alapján módosítva). Rövidítés: F.: formáció A két világháború között a rendszeres földtani munkák háttérbe szorultak, kisebb területeken készültek mezozóos képzıdményekkel foglalkozó elemzések (ifj. LÓCZY 1917, 1937; KUTASSY 1930, 1940; VADÁSZ 1933; TELEKI 1939, 1941; ERDÉLYI FAZEKAS 1943). Az 1950-es években csupán néhány tanulmány foglalkozott felsı-triász rétegsorokkal. SZENTES (1951) a veszprémi mőút új feltárásairól közölt részletes szelvényrajzokat, melyekben ismertette az újonnan felszínre bukkanó felsıraibli rétegeket is. BERTALAN (1952) leírta a raibli márga felszíni kibukkanásait a Bakonykoppánytól ÉNy-ra és az ugodi szılıktıl Ny-ra 12

13 fekvı területekrıl. VÉGHNÉ (1957, 1960) elkészítette a Bakony és Gerecse üledékföldtani kutatása kapcsán a felsı-triász kızettípusok részletes petrográfiai jellemzését. A Pécsi Uránérc Vállalat között indított földtani térképezést a Balatonfelvidéken. A vállalkozás eredményeként újraértelmezték a felsı-triász képzıdmények rétegtani viszonyait (ORAVECZ 1963; VÉGH 1964) és új ıslénytani adatokat közöltek (SZELES 1965; ORAVECZNÉ ). A Magyar Állami Földtani Intézet 1969-ben kiadta a Veszprém jelő 1: es méretarányú földtani térképet (SZENTES szerk. 1967), valamint a hozzá tartozó térképmagyarázót (SZABÓ in DEÁK szerk. 1972). A Magyar Rétegtani Bizottság Triász Albizottsága az 1970-es évek elején kezdte meg mőködését, melynek célja a rétegtani egységek tér-és idıbeli kapcsolatainak pontosítása és az elnevezések egységesítése volt. Az évtizedes munka eredményeit CSÁSZÁR & HAAS (szerk. 1983) ismertette. Az Országos Alapszelvény Program elindításával a karni összleteket is harántoló kulcsfontosságú alapfúrások mélyültek a Bakonyban, a Balaton-felvidéken és a Zsámbéki-medencében. Számos tanulmány foglalkozott a Keszthelyi-hegység (BOHN 1979; GÓCZÁN et al. 1983) és Veszprém környékének (BADINSZKY 1973 a és b, 1978; DETRE et al. 1979; PEREGI 1979; PEREGI & RAINCSÁK 1983) felsı-triász rétegsoraival ben megkezdıdtek a Balaton-felvidék térképezési munkálatai, melynek során publikálták a terület földtani képzıdményeinek új rétegtani eredményeit (GYALOG et al. 1986; CSÁSZÁR et al. 1989). Ezen idıszak alatt a mezozóos paleontológiai kutatások is új lendületet vettek a Megalodonták (VÉGH-NEUBRANDT 1982); Foraminiferák (ORAVECZ-SCHEFFER 1983, 1987); Brachiopodák (PÁLFY 1986); Radioláriák (DOSZTÁLY 1991); Conodonták (KRISTAN- TOLLMANN et al. 1991) és Ostracodák (MONOSTORI 1989, 1990, 1994) aprólékos vizsgálatával. A Veszprémi Márga Formációra vonatkozó ismeretanyagot a gondos terepbejárás és győjtımunka tovább bıvítette (GÓCZÁN et al. 1991), az egyes tagozatok részletes jellemzését CSILLAG (1991) doktori értekezése tartalmazza. Az új eredmények felhasználásával számos fejlıdéstörténeti és ısföldrajzi értelmezés (BUDAI & VÖRÖS 1992; HAAS 1994; CSILLAG et al. 1995; HAAS & BUDAI 1995; GÓCZÁN & ORAVECZ SCHEFFER 1996 a,b), valamint rétegtani korrelációval foglalkozó tanulmány látott napvilágot (HAAS 1987; BROGLIO LORIGA et al. 1990; BUDAI 1992; BUDAI & HAAS 1997; VÖRÖS 1998). A több szálon futó kutatómunka eredményeként született meg a terület 1: es léptékő tájegységi földtani térképe a hozzá tartozó térképmagyarázóval (BUDAI et al a,b). 13

14 3. Földtani háttér 3.1. A vizsgált terület földtani keretbe illesztése Az Alp-Kárpáti régió változatos tektonikai felépítése hosszú ideig tartó, összetett szerkezetfejlıdési folyamat eredményeképpen jött létre. Négy nagyszerkezeti egység fejlıdött ki: a Kárpát-medence aljzatát alkotó eltérı genetikájú és fejlıdéstörténető Alcapa ( Alpine, Carpathians, Pannonian ) és Tiszai-egység (Tisia-terrénum), valamint az Adria- és Dáciablokkok (2. ábra). 2. ábra Az Alcapa-terrénum mezozóos tektonikai egységei és helyzete a Kárpát-medencében (CSONTOS & NAGYMAROSY 1998; CSONTOS & VÖRÖS 2004 alapján). Rövidítés: Alcapa: Alcapa-egység ( Alpine, Carpathians, Pannonian ) Az Alcapa-terrénum kivételesen sokszínő geológiája bonyolult neogén tektonikai folyamatok során jött létre (BALLA 1987, 1988; CSONTOS et al. 1992; CSONTOS 1995; FODOR et al. 14

15 1999). Területét északról a Gresten St. Veit pikkelyzóna, a Piennini takarórendszer és a Külsı- Kárpátok flistakarói, délrıl a Közép-magyarországi vonal határolja (HAAS & HÁMOR 1998; CSONTOS & VÖRÖS 2004). A blokk jelentıs belsı oldalelmozdulásos zónáját a Balaton-Periadriai lineamens képviseli. Az elnyúlt kiterjedéső, összetett felépítéső terrénum a Meliata óceáni eredető területeit foglalja magába, fı részei a Belsı Nyugati-Kárpátok (Gömörikum), a Keleti- Alpok vonulata és a Pelsoi-egység, melyet Dunántúli-középhegységi, Szávai/Középdunántúli, Aggteleki-Rudabányai, Bükki, valamint Észak-magyarországi szigethegységekre oszthatunk tovább (CSÁSZÁR 2005). A nagyszerkezeti egység a dinári Vardar-ofiolitok hasonló kifejlıdéseivel korrelálható, folytatása a Dinaridák Magas-Karsztjának határán nyomozható (CSONTOS & VÖRÖS 2004). A Dunántúli-középhegységi egységet É-on az Ógyalla Diósjenıi vonal, ÉNy-on a Rábavonal, D-en a Balaton vonal határolja (3. ábra). A Velencei-hegységtıl ÉK-re esı területeken folytatása bizonytalan. Jelen ismereteink szerint az átmeneti jellegeket mutató Duna-balpartirögöket még a Dunántúli-középhegységi egységhez tartozónak tekintjük, az egység ÉK-i elvégzıdését ettıl K-re feltételezzük (CSÁSZÁR 2005). 3. ábra A Dunántúli-középhegységi egység egyszerősített földtani térképe a kainozóos képzıdmények elhagyásával (HAAS & BUDAI 1995 nyomán). Az alegység jellegzetes szinklinális szerkezete a Neotethys óceánágak több szakaszban történı felnyílása után a középsı-kréta tektogenezis során fejlıdött ki. Jelenlegi szerkezeti képét a 15

16 miocénben és pliocénben zajló tektonikai mozgások alakították ki (MÁRTON & FODOR 2003). A vonulatot a szinklinális tengelyével párhuzamos, hosszanti, valamint ezt haránt irányban metszı kisebb vetık és másodlagos törések harántolják. A hosszanti szerkezeti elemek közül ki kell emelnünk a Litéri-vonalat, amely mentén a középsı- és felsı-triász összletekre idısebb triász, perm és ópaleozóos képzıdmények tolódtak fel (4. ábra). Az alegység aljzatát kristályos variszkuszi anchimetamorf képzıdmények alkotják, melyekre perm törmelékes kızetek és az alpi földtani ciklusból származó, zömmel mezozóos karbonátokból felépülı rétegsorok települnek (CSÁSZÁR 2005). A mezozóos összleteket fıként triász platformkarbonátok, alárendelten jura és alsó-kréta korú pelágikus mészkövek, valamint felsı-kréta márgák és mészkövek építik fel. 4. ábra A Dunántúli-középhegységi egység egyszerősített földtani szelvénye a Kisalföld és a Balaton között (BUDAI et al. 2002, 2007 alapján módosítva). A nagy vastagságú triász rétegsorok az alpi fejlıdéstörténeti ciklus korai szakaszában képzıdtek, geodinamikai képüket alapvetıen a riftesedı Neotethys-óceánág peremének termális süllyedése határozta meg (HAAS & BUDAI 2004). Az egység triász rétegsorai az Északi-Mészkıalpok és a Déli-Alpok hasonló kifejlıdéseivel rokoníthatóak, ezért egykori képzıdési helyük a Neotethys óceánág Ny-i elvégzıdésénél valószínősíthetı (5. ábra). A terület fejlıdéstörténetét a tektonikai folyamatokon kívül az éghajlat, a tengerszintváltozás, valamint a beszállítódó terrigén anyag mennyisége és minısége határozta meg. A permi kontinentális rétegsorra eróziós diszkordanciával települtek a változatos összetételő alsó-triász képzıdmények (6. ábra). A kora-triászban bekövetkezett éghajlatváltozás és eusztatikus tengerszint-emelkedés hatására (BROGLIO LORIGA et al. 1990; BUDAI & HAAS 1997) a Dunántúliközéphegységi egység üledékképzıdési környezetében igen enyhe lejtéső rámpa alakulhatott ki, melyet sekélytengeri karbonátos és kevert sziliciklasztos karbonátos rétegsorok lerakódása jelez 16

17 (Köveskáli Dolomit, Arácsi Márga, Alcsútdobozi Mészkı) (6. ábra). Ezt követıen a terrigén beszállítás felerısödött (Hidegkúti Formáció), majd a fokozatos tengerszint-emelkedés eredményeképpen nyílt self medence alakult ki (Csopaki Márga). 5. ábra A: Kontinensek és óceánok helyzete a késı-triász folyamán (GOLONKA 2007 alapján); B: İsföldrajzi vázlat a Kárpát-medence aljzatát alkotó és a szomszédos nagyszerkezeti egységek késıtriász helyzetérıl (HAAS & BUDAI 2004 alapján módosítva). A kora-anizuszitól kezdve a karbonátos üledékképzıdés vált meghatározóvá a mérsékelten süllyedı, változó mértékben elzárt rámpán (BUDAI et al. 1993), ami árapályövi síkság és sekélytengeri lagúna fácieső üledékek lerakódásához vezetett (Aszófıi Dolomit, Iszkahegyi Mészkı). Ezután az óceán felnyílásához köthetı felboltozódás és blokktektonikai mozgások széttagolták a korábban egységes üledékgyőjtıt, egymással részben heteropikus sekélytengeri (Megyehegyi Dolomit, Tagyoni Mészkı) és medence fácieső karbonátok (Felsıörsi Mészkı) képzıdtek. Az extenziós medencék képzıdésének megélénkülését és a tengeralatti vulkanizmus tufaszórásának nyomait vulkanitokkal tagolt pelágikus gumós mészkövek és radiolaritok (Vászolyi Formáció, Buchensteini Formáció) ırzik. A felsı-triász kezdetére a középhegység ÉKi részén nagy kiterjedéső karbonátplatform fejlıdött ki (Budaörsi Dolomit), a medencében a platformokról átülepített finom mésziszap lerakódása zajlott (Füredi Mészkı). A kora-karniban a Dunántúli-középhegységi egység területén sekély hátakkal, szigetplatformokkal tagolt pelágikus medence jött létre. A karbonátos üledékképzıdés a tektonikusan kiemelt blokkokon folytatódott, az egykori platformok feltehetıen a mai Keszthelyi-hegység (Edericsi Mészkı) és a Veszprémifennsík (Sédvölgyi Dolomit) területén helyezkedhettek el. A vegyes, karbonátos sziliciklasztos üledékek (Veszprémi Márga) a platformokról átülepített anyag és a szárazföldrıl beszállítódó 17

18 feltehetıen az éghajlat változása miatt megnövekedett mennyiségő terrigén anyag keveredésével alakultak ki. 6. ábra A Dunántúli-középhegységi egység triász korú képzıdményeinek rétegtani helyzete (HAAS & BUDAI 2004 alapján módosítva). Rövidítés: I.H.F.: Inotai Homokkı Formáció 18

19 A késı-karni (tuvali alemelet) folyamán a törmelékes anyagbeszállítás gyakorlatilag megszőnt, így a sekélyedı medencék fokozatosan feltöltıdtek, melynek bizonyítékait a márgakomplexum fedıjeként ismert Sándorhegyi Formáció és Fıdolomit Formáció változatos, olykor ciklikus üledékei ırzik. Kutatásomban a Veszprémi Márga Formáció részletes vizsgálatát céloztam meg, a továbbiakban ezen képzıdményt és heteropikus fácieseinek földtani jellemzıit kívánom ismertetni a legfrissebb szakirodalmakra (BUDAI & CSILLAG 1998; BUDAI et al. 1999a; HAAS & BUDAI 2004) támaszkodva (7. ábra). 7. ábra A Déli-Bakony platform- és medencefácieseinek szekvenciasztratigráfiai értelmezése a középsı- és felsı-triász során (HAAS & BUDAI 1999 alapján). Rövidítés: A3 C4: szekvenciák 19

20 A mélyfúrásokból és felszíni feltárásokból ismert medence fácieső Veszprémi Márga Formáció a Dunántúli-középhegységi egység egészén nyomon követhetı, az egykori karni medencék területén. A képzıdmény a mély pelágikus medencékben (Balatonfüred, Veszprém) jelentıs vastagságot érhet el (~800 m), a platformokhoz közeledve kivékonyodik (~40 m) és meszesebb összetételővé válik (HAAS 1994). Feküjét a Bakonyban és a Balaton-felvidéken valamint feltehetıen az ettıl DNy-ra levı Keszthelyi-hegység aljzatában is a Füredi Mészkı medence fácieső rétegei alkotják, a Dunántúli-középhegység egyéb területein a Budaörsi Dolomit platform fáciesére települ. A formáció meghatározó kızettípusai a szürke agyagmárga, márga és kızetlisztes márga, de gyakoriak a karbonátosabb (agyagos mészkı, mészkı, dolomitos mészkı, dolomit) közbetelepülések is, melyek bio- vagy litoklasztokat tartalmaznak (CSÁSZÁR szerk. 1997). A rétegsor alsó szakaszát a m vastag Mencshelyi Márga Tagozat alkotja, melyet a levéllábú rákok tömeges megjelenése alapján a korábbi nevezéktan estheriás márga néven ismertetett. Uralkodóan sötétszürke, szürke, lemezes vagy levelesen szétváló agyagmárga és kissé keményebb márga építi fel, rétegei az elterjedési terület egészén meglehetısen egyveretőek. A Balaton-felvidéki rétegsorok (Mencshely Met 1 fúrás) alsó szakaszán elıfordulnak vékony, zöldesszürke, gradált homokkı betelepülések, helyenként klorit- vagy biotitlemezkékkel, melyek valószínőleg átülepített vulkanoklaszt eredetőek (BUDAI & CSILLAG 1998). Ugyancsak finomhomokos, kızetlisztes vékony márga közberétegzéseket tartalmaz a tagozat alsó szakasza a Balatonfüred Bfü 1 fúrásban. A márgás összlet bázisán települt gradált bioklasztos kalkarenit rétegekben a bioklasztok mérete felfelé haladva csökkenı tendenciát mutat (CSILLAG 1991). Hasonló homokkı lencséket írt le HAAS (1994) a tagozat legalsó részébıl az Északi-Bakonyban mélyített fúrások esetében is (Bakonyszőcs Bszü 1 és Bakonyszőcs Bszü 3 fúrások). A gradált mészkırétegek alatt több szintben lekerekített, apró mészkı intraklasztok találhatóak. A rétegsor középsı részét gradált rétegek és iszaprogyásos szerkezetek jellemzik, melyek közé néhány milliméter vastag sziliciklasztos finomhomokos lencsék települnek. Felsı szakasza homogén márga, mészmárga vékony aleurolit közbetelepülésekkel, végig hintetten pirites. Legfelsı néhány méterén agyagos és ooidos, onkoidos mészkılencsék találhatóak. Gyakoriak a bioturbáció nyomok, az iszaprogyások és a rétegterheléses szerkezetek. A platformokhoz közeli területeken (Mencshely Met 1 fúrás) jelentıs mennyiségő allodapikus karbonátot tartalmaznak, míg a Csukréti-árok (Szentantalfa) szelvényében feltárt egykori medence belsejében a platformokról átülepített anyag mennyisége alárendelt. Mikrofáciese a Csukréti-árok felszíni szelvényében pirites mikrit, filamentumos wackestone, foraminiferás biomikropátit és grainstone (GÓCZÁN et al. 1991). 20