Pannonian molluscs and their localities in the Gerecse Hills, Transdanubian Range: stratigraphy, paleoenvironment, geological evolution
Abstract
Gerecse Hills, representing the northwesternmost part of the Mesozoic-Paleogene Transdanubian Range, is surrounded by an Upper Miocene-Pliocene (Pannonian) lacustrine to fluvial sedimentary cover to the west and to the north, i.e. towards the Danube – Kisalföld Basin of Slovakia and Hungary. The oldest reports on fossil molluscs from these sediments were published almost 150 years ago. A systematic mapping of the area by geologists of the Geological and Geophysical Institute of Hungary revealed a number of natural and artificial outcrops of fossiliferous Lake Pannon sediments. The present study is based on the molluscs collected from these outcrops, and sedimentological description and interpretation of the embedding sequences.
The Upper Miocene deposits near the Gerecse Hills comprise one transgressive-regressive cycle. In the brickyard claypits of Tata, located in the western foreland of the Gerecse Hills, the transgressive limb is represented by the Szák Formation. This formation starts with a thin transgressive lag and consists of homogeneous, bioturbated, bluish-grey clay and argillaceous marl, deposited from suspension in quiet offshore conditions. Characteristic mollusc species include large dreissenids (Congeria czjzeki, C. partschi, C. ungulacaprae), a wide variety of cockles (Lymnocardium tegulatum, L. triangulatocostatum, L. majeri, L. apertum, L. aff. brunnense, L. aff. rogenhoferi, „Pontalmyra” otiophora, Paradacna sp.), and deep-water-adapted pulmonate snails (Valenciennius reussi, Radix kobelti, Gyraulus sp.). This fauna lived in a nutrient-rich and well-oxygenated deep sublittoral environment, at a few tens of meters water depth.
Probably the same transgressive event is reflected in the Vályus-kút outcrop (Tardos), in the central part of the hills at 375 m above sea level, where a small patch of Lake Pannon sediments escaped subsequent erosion. In this sequence, lignite-bearing black clay and variegated clays with freshwater and terrestrial molluscs (Theodoxus radmanesti, Melanopsis sturi sturi, M. sturi tortispina, Planorbidae sp., Unionidae sp., Valvata oecsensis, V. obtusaeformis, Oxychilus sp.) are overlain by clay and silt with Congeria czjzeki, Lymnocardium majeri, and other brackish species. This superposition indicates flooding of paludal areas, deepening, and development of intense connection with the sublittoral offshore environment of Lake Pannon.
A third – and highly atypical – type of lower contact of Pannonian sediments was discovered in one of the northern valleys of the Gerecse Hills (Iván-halála Valley, Dunaszentmiklós). A poorly-sorted conglomerate consisting of cobble- and boulder-sized clasts with sandy-clayey matrix overlies directly a Cretaceous sandstone. Imbrication of the clasts indicates N to S transport direction i.e. from the open lake towards the dry land. The matrix contains abundant mollusc fauna, including articulated valves of Congeria aff. simulans turgida, Dreissenomya (Sinucongeria) arcuata, Paradacna sp. and other species. This sediment package is suspected to have been deposited by a tsunami along the rocky coast of Lake Pannon.
The regressive limb of the cycle is represented by sediments of the Újfalu Formation, transported to the area from the uplifted Alps and Western Carpathians probably by the “paleo-Danube” sedimentary system. The Újfalu Formation either overlies the Szák Formation (further to the west and to the north, in boreholes), or directly overlies the Mesozoic-Paleogene basement along the Danube and in the northern valleys of the Gerecse Hills. This formation consists of few meter thick, shallowing up sedimentary cycles, starting with sublittoral clays (formed below wave base on the prodelta) and ending with littoral sands (deposited on lower shoreface, deltafront or delta plain channels) or even paludal huminitic clays (delta plain marshes or abandoned channel fills). Molluscs reflect this cyclicity; the deepest (shallow sublittoral) fauna is dominated by bivalves, such as Congeria ungulacaprae, Caladacna steindachneri, Paradacna sp., etc. (in the Neszmély brickyard outcrop or in the upper part of Neszmély sand pit). Sublittoral clays may also contain Lymnocardium penslii, Dreissena auricularis, Unio mihanovici and other bivalves, often in reworked position (e.g. Disznós-kút Valley). The littoral sediments are characterized by diverse gastropod fauna (Theodoxus intracarpathicus, Melanopsis caryota, M. pygmaea, M. decollata, M. sturi, M. kupensis, Viviparus sadleri, Valvata sp. and Gyraulus sp.) living in the zone of rooted vegetation. Bivalves also show enhanced diversity in the littoral zone: C. balatonica, C. aff. simulans turgida, Dreissena auricularis, Dreissena sp., Dreissenomya arcuata, Dreissenomya sp., Lymnocardium penslii, L. ponticum, L. vicinum, Euxinicardium schreteri, Paradacna wurmbi and Unio mihanovici are all abundant (e.g. Csekend Valley, Disznós-kút Valley). Huminitic clay layers in the top of the parasequences contain paludal and terrestrial snails (Disznós-kút Valley).
The Pannonian sediments and their fossil molluscs in the Gerecse Hills thus reflect gradual flooding of the moderate-relief Mesozoic-Paleogene block of the time, locally either producing a transgressive lag (Tata) or a paludal-lacustrine transitional sequence (Vályus-kút) before the sublittoral clay with Congeria czjzeki (Szák Fm) draped probably much of the recent hills. Sedimentary infilling up to lake level took place in several cycles represented by deltaic parasequences (Újfalu Fm), each displaying faunal changes from open lacustrine bivalve-dominated to littoral or even paludal snail-dominated assemblages. Sedimentary features indicate syn-sedimentary deformation, which continued subsequently and resulted in significant elevation difference between the transgressive layers in Tata and those in Vályus-kút.
Biochronostratigraphic correlations suggest that the age of the entire Pannonian sequence in the Gerecse Hills is between 9.7 and 8.7 Ma (duration of the Lymnocardium ponticum chron). Accordingly, reverse magnetic polarity measured in the lower part of the Tata outcrop, representing the upper part of the Congeria czjzeki zone, suggests correlation with C4Ar, restricting the age of the flooding of the Gerecse hills to the 9.4-9.1 Ma interval. Thus, the age of the entire transgressive-regressive cycle is estimated to have been 9.4-8.7 Ma.
References
BARTHA F. 1963: Lázi felső-pannóniai korú faunájának biosztratigráfiai vizsgálata (Dépouillement biostratigraphique de la faune pannonienne supérieure de la localité Lázi). – A Magyar Állami Földtani Intézet Évi Jelentése 1960-ról, 265–283.
BARTHA, F. 1971: A magyarországi pannon biosztratigráfiai vizsgálata. – In: GÓCZÁN F. & BENKŐ F. (szerk.): A magyarországi pannonkori képződmények kutatásai. – Akadémiai Kiadó, Budapest, 9–172.
BARTHA I.R. 2015: Pannóniai delták a Gerecse északi előterében: üledékképződés, vízszintváltozások és szerkezeti események. – MSc szakdolgozat, Eötvös Loránd Tudományegyetem, Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék, Budapest, 64 p.
BARTHA I.R., MAGYAR I., FODOR L., CSILLAG G., LANTOS Z., TŐKÉS L. & SZTANÓ O. 2015: Late Miocene lacustrine deltaic deposits: Integrated outcrop and well data from the junction of the Danube Basin and Gerecse Hills, Hungary. Abstract Book of 31st IAS Meeting of Sedimentology, Krakow, Poland, p. 54. doi:10.13140/RG.2.1.5006.9845
BUDAI S. & NADRAI J. 2014: Abrázió vagy cunami? Egy dunaszentmiklósi konglomerátum szedimentológiája. – TDK dolgozat, ELTE Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék, 40 p.
CSILLAG G., KORDOS L., LANTOS Z. & MAGYAR I. 2008: Felső-miocén. In: BUDAI T. & FODOR L. (szerk.): A Vértes hegység földtana. Magyarázó a Vértes hegység földtani térképéhez, 1:50000. (Geology of the Vértes Hills. Explanatory book to the Geological Map of the Vértes Hills 1:50000). — Magyar Állami Földtani Intézet, 93-105.
CZICZER I. 2014: Pannóniai korú puhatestű faunák a Mórágy-rögön és délkeleti előterében: rétegtani, környezeti és ősföldrajzi értékelés. – PhD disszertáció, Szegedi Tudományegyetem, Földtani és Őslénytani Tanszék, Szeged, 254 p. doi:10.14232/phd.2349
CZICZER I. & MAGYAR I. 2006: Paleoecological and biostratigraphic study of Pannonian molluscs from Tata, NW Hungary. – In: HUM L., GULYÁS S. & SÜMEGI P. (szerk.): Environmental historical studies from the Late Tertiary and Quaternary of Hungary. – Department of Geology and Paleontology, University of Szeged, Szeged, 45–55.
CZICZER I, MAGYAR I, PIPÍK R, BÖHME M, ĆORIĆ S, BAKRAČ K, SÜTŐ-SZENTAI M, LANTOS M, BABINSZKI E. & MÜLLER P. 2009: Life in the sublittoral zone of long-lived Lake Pannon: paleontological analysis of the Upper Miocene Szák Formation, Hungary. – International Journal of Earth Sciences 98, 1741–1766. doi:10.1007/s00531-008-0322-3
FODOR L.I., SZTANÓ O., MAGYAR I., TÖRŐ B., UHRIN A., VÁRKONYI A., CSILLAG G., KÖVÉR SZ., LANTOS Z. & TŐKÉS L. 2013: Late Miocene depositional units and syn-sedimentary deformation in the western Pannonian basin, Hungary. — 11th Workshop on Alpine Geological Studies & 7th European Symposium on Fossil Algae. Abstracts & Field Guides. Schladming, 8-14th September 2013. (ed: Schuster, R.). Berichte der Geologischen Bundesanstalt, 99, 33–34.
FUCHS, T. 1870: Beiträge zur Kenntnis fossiler Binnenfaunen 4 und 5: Die Fauna der Congerienschichten von Tihany am Plattensee und Kúp bei Pápa in Ungarn. – Jahrbuch der kaiserlich-königlichen Geologischen Reichsanstalt 20, 531–548.
FÜLÖP J. 1958: A Gerecsehegység krétaidőszaki képződményei. – Geologica Hungarica, Series Geologica 11, 55 p.
GILLET, S. & MARINESCU, F. 1971: La faune malacologique pontienne de Rădmăneşti (Banat Roumain). – Institut Géologique, Mémoires 15, 1–78.
HALAVÁTS GY. 1923: A baltavári felsőpontusi korú molluszka-fauna. – A magyar királyi Földtani Intézet Évkönyve 24, 395–407.
HALMOS A. 1914: A neszmélyi pannóniai képződmény kifejlődése. – Szepesi Lapok nyomdavállalata, Igló, 24 p.
HILGEN, F.J., LOURENS. L.J. & VAN DAM, J.A. 2012: The Neogene Period. – In: GRADSTEIN, F.M, OGG, J.G., SCHMITZ, M. & OGG, G. (eds.): The Geologic Time Scale 2012. Elsevier B.V., 923–978. doi:10.1016/B978-0-444-59425-9.00029-9
JÁMBOR Á. 1980: A Dunántúli-középhegység pannóniai képződményei. – A Magyar Állami Földtani Intézet Évkönyve 62, 1–259.
KATONA L., MAGYAR I., BERTA T., VARGA A. & SZTANÓ, O. 2015. Pannóniai puhatestű fauna a Fűzfői-öböl környékének két feltárásából. – Földtani Közlöny 145, 127-150.
KORPÁSNÉ HÓDI M. 1983: A Dunántúli-középhegység északi előtere pannóniai mollusca faunájának paleoökológiai és biosztratigráfiai vizsgálata. – A Magyar Állami Földtani Intézet Évkönyve 66, 1–163.
KORPÁS-HÓDI M., GYALOG, L. 1993: Tata, brickyard and Kálvária Hill (Pannonian silt). – In: MÜLLER P. & MAGYAR I. (szerk.): Excursion Guide for 8th Meeting of the Association of European Geological Societies, 45–49, Budapest.
LIFFA A. 1907: Geológiai jegyzetek a Gerecse hegység és környékéről. – A magyar királyi Földtani Intézet évi jelentése 1906-ról, 163–176.
LIFFA A. 1909: Geologiai jegyzetek Nyergesujfalu és Neszmély környékéről. – A magyar királyi Földtani Intézet évi jelentése 1907-ről, 148–165.
LIFFA A. 1910: Földtani jegyzetek Tata és Szőny vidékéről. – A magyar királyi Földtani Intézet évi jelentése 1908-ról, 141–150.
LÓCZY L. 1877: Jegyzetek a ponti emelet osztályozásához Magyarországon. – Természetrajzi füzetek 1, 110–112, 129–130.
MAGYAR I. & GEARY, D.H. 2012: Biostratigraphy in a Late Neogene Caspian-type lacustrine basin: Lake Pannon, Hungary. – In: Baganz, O.W., Bartov, Y., Bohacs, K. & Nummedal, D. (szerk.): Lacustrine sandstone reservoirs and hydrocarbon systems. AAPG Memoir 95, 255–264. doi:10.1306/13291392M953142
MAGYAR I., GEARY, D.H., SÜTŐ-SZENTAI M., LANTOS M. & MÜLLER P. 1999: Integrated biostratigraphic, magnetostratigraphic and chronostratigraphic correlations of the Late Miocene Lake Pannon deposits. – Acta Geologica Hungarica 42, 5–31.
MAGYAR I, MÜLLER P, GEARY, D.H., SANDERS, H.C. & TARI, G.C. 2000: Diachronous deposits of Lake Pannon in the Kisalföld basin reflect basin and mollusc evolution. – Abhandlungen der Geologischen Bundesanstalt 56, 669–678.
MAGYAR I., LANTOS M., UJSZÁSZI K. & KORDOS L. 2007: Magnetostratigraphic, seismic and biostratigraphic correlations of the Upper Miocene sediments in the northwestern Pannonian Basin System. – Geologica Carpathica 58, 277–290.
MAGYAR I, RADIVOJEVIĆ, D., SZTANÓ O., SYNAK, R., UJSZÁSZI K. & PÓCSIK M. 2013: Progradation of the paleo-Danube shelf margin across the Pannonian Basin during the Late Miocene and Early Pliocene. – Global and Planetary Change 103, 168–173. doi:10.1016/j.gloplacha.2012.06.007
MAGYARI, Á. 1996: Eocén szinszediment tektonikai jelenségek és üledékképződésre gyakorolt hatásai a Budai-hegységben. – PhD Doktori dolgozat, ELTE, Általános és Történeti Földtani Tanszék, 289 p.
MÜLLER P. 1990: Revised and other species of malacofauna from Tihany (Fehérpart) in Hungary. – In: STEVANOVIĆ, P., NEVESSKAJA, L.A., MARINESCU, F., SOKAĆ, A. & JÁMBOR Á. (szerk.): Chronostratigraphie und Neostratotypen, Neogen der Westlichen (“Zentrale”) Paratethys, VIII, Pl1 Pontien. JAZU and SANU, Zagreb-Beograd, 558–581.
MÜLLER P. & MAGYAR I. 2008: A budai pannóniai képződmények. – Földtani Közlöny 138, 345-354.
MÜLLER P.M., CZICZER I. & MAGYAR I. 2007: Tata, Baji úti és Agostyáni úti agyagbányák. Felső-miocén (pannóniai emelet), Száki Formáció. – In: PÁLFY J. & PAZONYI P. (szerk.): Őslénytani kirándulások Magyarországon és Erdélyben. Hantken Kiadó, Budapest, 47–51.
SALEMAA, H. 1994: Lake Ohrid. – In: MARTENS, K., GODDEERIS, B. & COULTER, G. (eds.): Speciation in Ancient Lakes. Advances in Limnology 44. E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart, 55–64.
SEBE K., KONRÁD GY. & MAGYAR I. 2013: A legmagasabban fekvő mecseki pannon-tavi üledékek helyzete és kora. – Földtani Közlöny 143, 67–72.
SÜMEGHY J. 1939: A Győri-medence, a Dunántúl és az Alföld pannóniai üledékeinek összefoglaló ismertetése. – A magyar királyi Földtani Intézet Évkönyve 32, 67–254.
STRAUSZ L. 1942: Das Pannon des mittleren Westungarns. – Annales Historico-Naturales Musei Nationalis Hungarici, pars Mineralogica, Geologica et Palaeontologica 5, 1–102.
STRAUSZ L. 1951: Földtani vizsgálatok Tata és Kisbér környékén. – Földtani Közlöny 81, 284–292.
SZÁDECZKY-KARDOSS E. 1938: Geologie der rumpfungarländischen Kleinen Tiefebene. Mitt. Berg. Hüttenm. Abt. K. u. K. Josef Univers. 10, Sopron. oldalszám
SZILAJ R., SZÓNOKY M., MÜLLER P., GEARY, D.H. & MAGYAR I. 1999: Stratigraphy, paleoecology, and paleogeography of the „Congeria ungulacaprae beds” (=Lymnocardium ponticum Zone) in NW Hungary: study of the Dáka outcrop. – Acta Geologica Hungarica 42, 33–55.
SZTANÓ O., MAGYAR I., SZÓNOKY M., LANTOS M., MÜLLER P., LENKEY L., KATONA L. & CSILLAG G. 2013: A Tihanyi Formáció a Balaton környékén: típusszelvény, képződési körülmények, rétegtani jellemzés. – Földtani Közlöny 143, 73–98.
SZTANÓ O., KOVÁČ, M., MAGYAR I., ŠUJAN, M., FODOR L., UHRIN A., RYBÁR, S., CSILLAG G. & TŐKÉS L. 2016: Late Miocene lithostratigraphy of the Danube / Kisalföld Basin: interregional correlation of depositional systems, stratigraphy and structural evolution. –Geologica Carpathica 67, 525–542. doi:10.1515/geoca-2016-0033
