Földtani Közlöny, Butt, of the Hungarian Geol. Soc. (1987) 117. 375 383 Felsőtriász szelvények korrelációja a loferciklusok alapján (Gerecse hegység)* Haas János** (3 ábrával) Bevezetés A triász végén a Tethys rendkívül széles és morfológiailag kiegyenlített, gyorsan süllyedő selfjein igen nagy vastagságú sekélytengeri-árapályövhöz közeli karbonátos képződmények rakódtak le. A Dunántúli-középhegység felépítésében is döntő jelentőségűek ezek a kőzetek, amelyeket a Dachsteini Mészkő, illetve a Fődolomit Formációba sorolunk be. Mind a Dachsteini Mészkő, mind a Fődolomit uralkodó része ciklusos kifejlődésű, azaz sajátos jellegeket mutató rétegek szabályos váltakozásából épül fel. Ezt a törvényszerűséget az Alpokban már SANDER (1936) felismerte és SCHWARZACHER (1947, 1954) részletesen tanulmányozta. Magyarországon VÉGH Sándorné (1957) hívta fel a figyelmet bizonyos periodikus változásokra a gerecsei szelvények tanulmányozása során. A ciklicitás jellegének, törvényszerűségeinek pontos leírása és a képződési körülmények lényegének kiderítése A. G. FISCHER (1964) nevéhez fűződik. Ö határozta meg az ideális ciklust, amely a diszkordanciafelszínen települő vöröses vagy zöldes pelites, intraklasztos, a dagály fölött képződött A-taggaJ indul. Erre az árapályövi algalamellás, száradási pórusokat (madárszem szerkezet), száradási repedéseket tartalmazó (loferites) B-tag, majd az apály öv alatti sekély lagunában képződött, gyakran Megalodontaceakat tartalmazó világosszürke C-tag települ, és a ciklust felül ismét diszkordancia-felszín nyesi el. Ezeket az árapályövhöz közeli területen a relatív vízszintingadozás hatására létrejött ciklusokat nevezte FISCHER az ausztriai Lofer hegységről Lofer-ciklotémáknak. A FiscHER-féle tagolás és értelmezés világszerte elterjedtté vált az elmúlt évtizedben. Magyarországon FÜLÖP J. (1975) alkalmazta először a tatai Dachsteini Mészkő feldolgozásánál. A bakonyi felsőtriász alapfúrások részletes vizsgálata során (HAAS J. 1982, HAAS J. DOBOSI K. 1982) a ciklusokat tipizáltuk, meghatároztuk az egyes típusok gyakoriságát, megállapítva, hogy a vizsgált rétegsorokban a regresszív ciklusszakasz árapályövi (B') tagja is gyakran megőrződik, így az A B C B' képlettel leírható ciklust célszerű alaptípusnak tekinteni. * Előadta Az Öslénytani-Bétegtam Szakosztály előadóülésén, 1986. IV. 7-én. ** Központi Földtani Hivatai, 1051 Budapest V. Arany János u. 25.
376 Földtani Közlöny 117. kötet 4. füzet A rétegtani tagolás és korreláció nehézségei Az összesen 2 3 km vastagságot is elérő felsőtriász karbonátüledékek pontosabb rétegtani korrelációja meglehetősen nehéz. A biosztratigráfiai tagolási lehetőségek közül két ősmaradványcsoport jelenthet támpontot: a Foraminiferák és a Megalodontaceak. ORAVECZNÉ SCHEITER A. vizsgálatai szerint (1987) a Foraminiferák elsősorban ökológiai szempontból jelentősek és legfeljebb emelet szintű tagolást tesznek lehetővé. Az ősmaradványok közül kétségtelenül a Megalodontaceak adják a legfontosabb és a legnagyobb részletességű rétegtani tagolási és korrelációs alapot, VEGH Sándorné monográfiája szerint (1982) a Megalodontacea fajok általában emelet, esetenként alemelet pontosságú besorolást engednek meg. A fentiek alapján nyilvánvaló tehát, hogy e rendkívül nagy vastagságú rétegsor részletesebb tagolása, és a formáción belüli pontosabb időkoireláció megoldásra váró rétegtani probléma. A kőzet ciklusos kifejlődése, a kőzettani jellegek, változások megfelelően pontos regisztrálása esetén a cikluskorreláció lehetőségét kínálja. Dolgozatomban, a korábban vizsgált bakonyi szelvények tapasztalata nyomán, a gerecsei szelvények vizsgálata alapján erre teszek kísérletet. A cikluskorreláció elvi alapjai FISCHER alapvető munkái nyomán tudjuk, hogy a lofer-ciklusos karbonátok rendkívül széles, sekély zátony-háttér környezetében képződtek, és a ciklusok létrejöttét a relatív vízszintingadozás okozza. A magas vízszintű periódusokban a háttér lagúna néhány méteres vízzel borított és benne pelletés, ooidos, onkoidos, bioklasztos mésziszap rakódik le. A vízszintcsökkenés idején a háttéri plató uralkodó része a dagály fölötti Övbe kerül. A tengerhez közelebbi rész azonban viszonylag gyakran kap tengervíz utánpótlást, míg a hátsóbb részeket egy évben legfeljebb néhányszor borítja el a tenger. Ezért ezeken a területeken végbemegy a sabkha típusú dolomitosodási ciklus, (Mc KENZIE et al. 1980), és a korábbi szakaszban képződött mészüledékek részben vagy teljesen dolomitosodnak (átmeneti egység, ill. Fődolomit). A tenger vízszintjének emelkedésével azután a sík aljzat nagy része ismét az árapály övbe, majd az apály alatti régióba kerül, és ez a folyamat ismétlődik sokszorosan. Mivel az aljzat rendkívül kiegyenlített, a tengerelöntések (transzgressziók) 10 km-es nagyságrendben is jó közelítéssel egyidejűnek tekinthetők. Â rétegsorok tanulmányozása során az is megfigyelhető volt, hogy a ciklusoknak sajátos jellegeik vannak (vastagság, belső tagoltság, lito- és biofácies). E jellegek egy része is lehet azonosítási bélyeg, természetesen egy bizonyos területen belül. Még fontosabb a korreláció szempontjából a magasabb rendű ciklusok felismerése, vagyis az, hogy a ciklusok olyan főciklusokba szerveződnek, amelyeket feltűnően vastag, dagály fölött képződött (A) tagok határolnak. Ezt a jelenséget SCHWARZACHER (1947, 1954) ismerte fel ós írta le az Alpokból. A bakonyi idősebb (nóri) Dachsteini Mészkő rétegsorokban ezt a szabályszerűséget nem tudtuk egyértelműen kimutatni (HAAS J., DOBOSI K. 1982).
Haas J.: Felsőtriász szelvények lofer-ciklusai 377 A gerecsei rétegsorokban azonban a főciklusokat elválasztó vastagabb pelites betelepülések a bányákban is világosan látszanak, és a fúrásokban is kijelölhetők. Mivel ezek a szintek a ciklicitást okozó hatás erőteljesebb megnyilvánulását jelzik, nyilvánvaló, hogy hatásterületük is nagyobb, a korrelációnál pedig vezető szintként foghatók fel. Az időkorreláció realitásának és pontosságának megítéléséhez azt is célszerű megvizsgálnunk, hogy milyen hatótényező áll a ciklicitást okozó vízszintingadozások hátterében. Már SANDER (1936), majd SCHWARZACHER (1954) felvetette, hogy a ciklusos változást meghatározó fő tényező a Fold keringési pályájának változásaiban kereshető. Az alpi és a középhegységi ciklusok vastagsági atlagaiból, az összlet összes vastagságából és képződésének becsülhető időtartamából számítva egy-egy ciklus tartamára mintegy 20 ezer év becsülhető (SCHWARZACHER, HAAS [1986]). Ez kitűnő egyezést mutat a 21 ezer éves MiLANKOvró-ciklussal. Valószínű, hogy ez a ciklicitás az éghajlatváltozáson keresztül befolyásolhatta a vízszintet, és így a vázolt folyamatot. A főciklusok kialakulása is valószínűleg csillagászati okokra vezethető vissza. Ez a korreláció szempontjából azt jelenti, hogy a ciklusok elvileg valóban egyidejűséget rögzítenek, és ha az elemi ciklusok azonosítása is sikerül, rendkívül pontos (20 ezer éven belüli) korreláció érhető el. A kísérleti korrelációhoz felhasznált szelvények A ciklusos felsőtriász karbonátok beható tanulmányozására először a bakonyi alapfúrások (Ugod-8. és a Porva-89. sz.) kiváló és szétvágott maganyaga nyújtott lehetőséget számomra. Már akkor felvetődött bennem, hogy a ciklusosság jellegeit megfelelő regisztrálás és alkalmas rétegsorok esetén rétegtani korrelációra is fel lehetne használni. A szedimentológiai tanulmányok mellett ez a cél vezetett a táblázatos makro- és mikrofácies rendszer kialakításánál, amelyet az ugodi és a porvai fúrások feldolgozásánál a gyakorlatban is kipróbáltam (HAAS J. 1982, HAAS J. DO BOSI K. 1982.). A rétegsorok korrelációjához azonban a gerecsei felszíni és fúrási szelvények teremtették meg a lehetőséget. Az elmúlt években díszítőkő kutatásokat végeztek Lábatlannál a Kecskekői-bánya közelében, valamint Tardosbányánál (1. ábra). MÉSZÁROS Mihály és KONDA József hívta fel a figyelmemet az itt mélyült 50 100 m-es fúrásokra, amelyek maganyagát a minősítő vizsgálatok előkészítése érdekében hosszában elvágták. Az elvágott magokat a kidolgozott metodika és táblázatos rendszer segítségével TTJRCZI Gábor és SZABÓKÉ BALOG Anna segítségével dolgoztam fel (2. ábra). Fel tudtam használni továbbá a kecskekői mészkőbánya rétegsorának felvételét is, amit az alapszelvény program keretében a Kárpátia gmk végzett el sziklamászó módszerrel, ORAVECZ J. és PÉRÓ CS. közreműködésével. Az észlelés metodikáját előzetesen egyeztettük, és a felvett szelvényeket a helyszínen közösen pontosítottuk, szükség esetén korrigáltuk. Az egységes szempontok szerinti észlelés ugyanis döntő eleme a korrelációnak. 5 Földtani Közlöny
378 Földtani Közlöny 117. kötet 4 füzet 1. ábra. A vizsgált, illetve párhuzamba állított szelvények helye és földtani környezetük Fig. 1. Location of studied or correlated profiles and their geological setting A korreláció módszere és eredményei Korrelációs eljárásunk menete a következő volt; a rétegsorok felvételével egyidőben, már a terepen meghatároztuk a ciklusokat, megkerestük a főciklusokat elválasztó anomális bázis-tagokat, párhuzamba állítottuk a főciklusokat, megkíséreltük ezen belül az elemi ciklusok azonosítását, a sorrend és egyes jellegek alapján. A kísérleti korrelációba bevont szelvények ciklusbeosztását, illetve az apályszint alatt képződött (C) és az efölötti (B + A) rétegek váltakozását, és az azonosítás eredményét a 3. ábra mutatja. A feltűnően vastag.á-tagnál (illetve az ^L-tagok sűrű ismétlődésénél) elhatárolt főciklusokat római számokkal jelöltük. A főciklusokon belül, ha nem is ennyire feltűnően, de többnyire kimutatható egy a szokásosnál fejlettebb A-t&g, amely a főciklust két részre tagolja. Ezt az ábrán nagybetűk jelölik. Az elemi ciklusokat arab szám jelöli, úgy hogy a számozás a jura-triász határtól indul. A rétegsorokról a fossziliák alapján annyit tudtunk, hogy nagyjából egykorúak. A tardosbányai fúrások egy része a liászból indult, és így a triász-jura határt is feltárta, de nem volt egyértelmű, hogy a határnál milyen mértékű üledékhiány van, illetve, hogy érintette-e jelentősebb lepusztulás a triász rétegsort. A cikluskorrelációval a párhuzamosítást lényegesen finomítani lehetett. A főciklusok azonosításában nagy valószínűséggel nem tévedtünk, ehhez a triász-jura határ is támpontot adott. Az elemi ciklusok azonosításában lehet tévedés, hiszen a cikluselválasztó A, illetve В tagok
Haas J.: Felsőtriász szelvényei:, lofer-ciklusai 379 2. ábra. A terepi megfigyelések rögzítésének módszere а lábatlani LMk-52. sz. fúrás felső szakaszának példáján. Az ábrán a ciklustagokat és a párhuzamosított ciklusok sorszámát is feltüntettük. Jelmagyarázat: 1. Mészkő, 2. Intraklaszt, 3. Félig konszolidált iszap-felszakadás, 4. Intrabreccsa, 5. Molluszka héjtöredék, 6. Onkoid, 7. Száradási pórusok, repedések, 8. Megalodontacea, 9. Kalcitpettyes szövet, 10. Lemez repedés, ill. stromatactis típusú üregkitöltés, 11. Agyagos kőzetek Mg. 2. Method of recording field observations as epitomized by the example of the upper'interval of borehole LMk-52 at Lábatlan. Both the cycle-members and the serial numbers of the correlated cycles have been indicated on the figure Explanation: 1. Limestone, 2. Intraclast, 3. Semi-consolidated mud-cracking, 4. Intraformational breccia, 5. Mollusc shell fragments, 6. Oncoid, 7. Dessiccation pores, cracks, 8. Megalodontacea, 9. Calcite-speckled texture, 10. Eracture of lamina or Stromatactis-type cavity-fill, 11. Argillaceous rocks
380 Földtani Közlöny 117. kötet 4. füzet 3. ábra. A lábatlani és a tardosbányai szelvények cikluskorrelációja. Jelmagyarázat: 1. C-tag, 2. A és В (В'), ill. A + В tag, 3. А С, ill. В О átmeneti kifejlődés, 4. Fôciklus határok Fig. 3. Cycle correlation of profiles from Lábatlan and Tardosbanya. Explanation: 1. C-member, 2. A- and В {В')- or A ^-members, respectively, 3. А С or В С transitional facies, 4. Main cycle boundaries
Haas J.: Felsőtriász szelvények lofer-ciklusai 381 kiékelődhetnek, esetenként csak a diszkordanciafelszín marad meg, és ennek megfigyelése a fúrási rétegsorokban nem mindig lehetséges. Egy-egy elemi ciklus hibás korrelációja is azonban csupán 20 40 ezer éves tévedéshez vezet, amely a rétegtanban még mindig kiugróan nagy pontosságot jelent. A tardosbányai fúrások egymástól néhány száz m távolságra mélyültek. így ezek egymással való korrelációjának sikere természetesnek tekinthető, jóllehet a cikluskorreláció nélkül ez esetben is reménytelen lenne a pontos megfeleltetés. Az azonban már a módszer használhatóságát bizonyító, lényeges eredmény, hogy a Tardosbányától kb. 10 km-re lévő Lábatlan környéki terület szelvényeivel való korreláció is elvégezhető volt. A ciklusokra alapozott pontos azonosításnak gyakorlati jelentősége is lehet. A vizsgált fúrások esetében például, amelyek elsődleges célja díszítőkő feltárása volt, tudva, hogy az e célra alkalmas kőzettípusok megjelenése nem véletlenszerű, hanem ciklusokhoz kötődik, az alkalmas szakaszok előrejelzésében hasznosítható a módszer. A ciklusokra alapozott korreláció természetesen nem csak a Dachsteini Mészkő, illetve a Fődolomit esetében alkalmazható, sőt nem is csupán a peritidális kifejlődésű kőzettípusoknál, hanem mindazoknál a kőzetfajtáknál, amelyek a ciklusos klímaváltozások, vízszintingadozások nyomait, valamilyen formában, magukon viselik. Az irodalomban már a kontinensek közötti ciklussztratigráfiai azonosításra is szép példák vannak. Irodalom References FISCHER, A. G. (1964): The Lofer oyclothems of the Alpine Triassic Kansas, Geol. Suiv. Bull. 169.1. pp. 107 149. FÜLÖP J. (1975): Ihe Mesozoic basement hörst blocks of Tata Geol. Hung., ser. Geol. T. 16. pp. 1 123. HAAS J. (1982): Facies Analysis of the Cyclic Dachstein Limestone Formation (Upper Triassic) in the Bakony Mountains, Hungary Facies, 6. pp. 75 84. HAAS J. DOBOSI К. (1982): Investigation of Upper Triassic cyclic carbonate rocks in key sections in the Bakony Inst. Geol. Puhl. Hung. 1980. pp. 135 168. MCKENZIE, J. A. KENNETH H. HSÜ SCHNEIDER, Jean F. (1980): Movement of subsurface waters under the sabkha, Abu Dhabi, UAE, and its relation to evaporative dolomite genesis Soc. of Economic Paleontologists and Mineralogists Special Publ. No. 28., pp. 11 30. ORAVECZSE SCHEFFER A. (1987): A Dunántúli-középhegység triász képződményeinek foraminiferái Geol. Hung. Ser. Pal. 50., 331. SANDER, В. (1936): Beiträge zur Kenntniss der Anlangerungsgefüge Min. Petr. Mitt. 48. pp. 27 209. SCHWARZACHER, W. (1947): Ober die sedimentäre Khythmik des Dachsteinkalkes von Lofer Verb., geol. Bundesanstalt, pp. 176 188. SCHWARZACHEN, W. (1954): Die Grossrhythmik des Dachsteinkalkes von Lofer Tschermaks Mineral Petrog. Mitt. 4. pp. 44 54. SCHWARZA CHER, W. HAAS J. (1986): Comparative statistical analysis of some Hungarian and Austrian Upper Triassic peritidal carbonate sequences Acta Geol. Hung. 29. (8 4.) pp. 175 196. VÉQH-HEUBRANDT E. (1957): Some characteristics of the sedimentary petrography of carbonatic Triassic rocks Ann. Univ. Sc. Budapestinensis, Sectio Geol. I. pp. 103 108. VÉÖH-NECBRAHDT E. (1982): Triassische Megalodontaeeae. Entwicklung, Stratigraphie und Paläontologie Akadémiai Kiadó, Budapest. A kézirat beérkezett: 1986. VI. 6. Correlation of Upper Triassic profiles on the basis of Lofer cycles (Gerecse Mts) J. Haas* The possibility for correlating of Upper Triassic carbonate rocks (Dachstein Limestone, Hauptdolomit) of considerable thickness and difficult to assess biostratigraphically is examined in the light of cyclicity characteristics on Dachstein Limestone profiles in the» Central Office of Geology of Hungary, H 1051 Budapest V. Arany János u. 25.
382 Földtani Közlöny 117. kötet 4. füzet Gerecse area (Fig. ÍJ. In principle a possibility for cycle correlation is provided by the conditions of formation of the cycles involved. Trans-regression cycles on extremely smooth Tethyan shelf margins are provoked by periodical changes in water level that are probably due to astronomic causes (Milankovic cycles). The transgression events may be regarded as being simultaneous even in a direction perpendicular to the shoreline over distances that may attain, for that matter, even 10 km. In addition to identification of characteristics typical of the cycles, the correlation can be based primarily on recognition of higher-order cycles. The sequence of the correlation procedure has been as follows: the cycles were determined simultaneously with the field survey of the profiles, the anomalous basal members separating the main cycles were identified, the main cycles were correlated, attempts were made at identifying the elementary cycled within the former on the basis of the order of succession and of the individual features. The cyclicity-based grouping of profiles included in the correlation experiment and the alternation of beds formed below the ebb level (C) with the deposits accumulated above this (B + A) are shown in Fig. 3. The main cycles distinguished in the strikingly thick A-member (i.e. at frequent repetition at short intervals of the A-members) have been indicated by Roman numerals. Within the main cycles, in a less striking form though, an A-member (unusually markedly developed) dividing the main cycle into two parts can usually be identified. On the figure it is indicated by capital letters. The elementary cycles are shown by Arabic numerals, the numeration starting from the Jurassic-Triassic boundary. The identification of the main cycles in the given case could be solved with high probability. There is more incertitude in the identification of the elementary cycles andtthere may be some error owing to the pinch out of the A- and B-members. As shown by the author's calculations, however, this leads to an error of only 20 40 thousand years which means a very high precision in a stratigraphie context. The fact, that the correlation of both the Tardosbánya profiles and the profiles of Lábatlan situated at almost 10 km away from them could be carried out may be regarded as a remarkable achievement Manuscript received: 6th June, 1986. Корреляция верхнетриасовых разрезов на основании лоферских циклов (горы Герече, северо-восток Задунайщины) Янош Хас В статье рассматривается возможность корреляции верхнетриасовых карбонатных отложений большой мощности, трудно расчленяемых биостратиграфическими методами (дахштейнский известняк, главный доломит), на основании циклов в дахштейнском известняке гор Герече (рис. 1). Принципиальная возможность корреляции циклов обеспечивается условиями возникновения циклов. На исключительно выровненной и очень широкой шельфовой окраине Тетиса трансгрессивно-регрессивные циклы обусловлены, вероятно, космическими причинами (циклами Миланковича). Трансгрессивные события могут считаться одновозрастными на расстояниях даже десятков км вкрест береговой линии. Наряду с сопоставлением конкретных особенностей, характерных для определенных циклов, корреляция может быть основана в первую очередь на опознавании циклов высшего порядка. Ход корреляционных исследований заключался в следующем: Одновременно с документацией разрезов, уже в поле были выделены циклы, были найдены аномальные базальные члены, отделяющие друг от друга главные циклы, были скоррелированы главные циклы, в их пределах была сделана попытка скоррелировать элементарные циклы на основании их отдельных особенносей и их последовательности. Расчленение опытных разрезов на циклы, а также чередование горизонтов, накопившихся под (С) и над (В + А) уровнем отлива, наконец, результаты сопоставлений приводятся на рис. 3. Главные циклы, границы которых проводились по очень мощному горизонту А (или же там, где горизонты А часто повторялись), были обозначены римскими циф-
Haas J.: Felsőtriász szelvények lofer-ciklusai 383 рами. Внутри главных циклов, даже если и не настолько ярко, но обычно проявлялся горизонт А, мощнее обычного, по которому главный цикл можно было подразделять на две части. Они обозначены на рис. заглавными буквами. Элементарные циклы обозначены арабскими цифрами с началом нумерации от границы юры с триасом. Корреляция главных циклов в данном случае могла быть проведена с высокой степенью вероятности. В сопоставлении элементарных циклов больше неуверенности, и ошибки могли возникнуть вследствие выклинивании горизонтов А и В, это, однако, согласно нашим расчетам, приводит к ошибкам лишь порядка 20 40 тыс. лет, что означает чрезвычайно высокую точность в стратиграфии. Заслуживает внимания, что с помощью данного мегода удалось скоррелировать разрезы у с. Тардошбаня и с. Лабатлан, удаленных друг от друга почти на 10 км.