Discovery of the first Quaternary maar in the Bohemian Massif, Central Europe, based on combined geophysical and geological surveys



Yüklə 355,06 Kb.
Pdf görüntüsü
səhifə8/9
tarix04.02.2018
ölçüsü355,06 Kb.
#24162
1   2   3   4   5   6   7   8   9

represent warmer (Interglacial or Interstadial) conditions. The

dominant tree component in these intervals is Pinus, accompanied

by lower amounts of temperate deciduous trees as oak, elm, lime, and

hornbeam. The low sampling resolution together with the absence of

diagnostically important taxa as Pterocarya or Taxus makes correlation

to the Holsteinian or Eemian interglacial unlikely. The preliminary

palynological database, however, supports the radiometric age for the

Mýtina Maar structure of 288 ± 17 ka (

Mrlina et al., 2007

), relating the

Mýtina sediment record to the Saalian Complex (MIS 10-6,

Litt and


Turner, 1993, Turner, 1998, Vandenberghe, 2000

). Presently known

Saalian deposits of non-glaciated areas in the Czech Republic are

mainly of

fluvial and aeolian origin with some intercalated soil hori-

zons, but their stratigraphic classi

fication often remains unclear (e.g.

Macoun, 1981,

Šibrava, 1986, Dolecki, 1999

). In addition to the strati-

graphic importance, the discovery of a succession of at least three

interstadials/interglacials in superposition from the palaeo-lake at

Mýtina will be an important contribution to the discussion of climatic

gradients in Central Europe and their connection with North Atlantic

ocean currents during interstadial/interglacial periods (e.g.

de Beaulieu

et al., 2001; Müller and Kukla, 2004

) and of vegetation refugia during

cold stadials (e.g.

Willis and van Andel, 2004

).

4.5. Petrochemistry of volcanics and country rock samples



The photographs of typical hand specimen from borehole

(volcanics and country rock) are presented in

Fig. 10

. The petrochem-



ical results are listed in

Table 2


and presented in

Figs. 11, 12

. The

samples in



Fig. 11

(TAS diagram) plot in the

fields of basanite/tephrite.

The critical point is the content of xenolithic olivine, which might

cause the scatter of the diagram. The REE pattern of the volcanics from

the MY-1 borehole agrees with the pattern of nephelinitic host rocks

from the tuff-tephra deposit in the Mýtina trench (

Fig. 11


). Based on

results presented in

Figs. 11 and 12

we can conclude that the volcanics

from the MY-1 borehole and from the tuff-tephra deposit in Mýtina

are almost identical. From a petrochemical point of view both rock

suites should have been generated from the same magma source.

The crustal sample (clast) from MY-1 borehole (

Fig. 10

) can be


classi

fied as phyllite. The crustal xenolith sample XKZH10 from the tuff-

tephra deposit in Mytina shows similar chemical composition (

Table 2


).

4.6. Geomicrobiology

So far, most of the deep biosphere exploration has been carried out

in the marine realm, only few studies investigated deep terrestrial

subsurface environments. The majority of terrestrial studies was

focussed on either hydrocarbon reservoirs (e.g.

L'Haridon et al., 1995

)

or deep aquifers (e.g.



Pedersen and Ekendahl, 1990

). To our knowl-

edge, maar structures have not been investigated microbiologically

previously. Due to their typically

fine-grained, often organic-rich and

laminated sediments they represent an excellent target for geomi-

crobiological investigations of deep lacustrine sediments.

It was shown previously that organic-rich sediment can provide

the feedstock for an abundant microbial community which mainly

resides in the adjacent organic-poorer sediments (

Krumholz et al.,

1997, Parkes, et al., 2005

). Maar sediments provide a similar setting

with changes between organic-rich and -poor sediments: on the

micro-scale there are differences between single laminae, on the

macro scale between sediment sections.

Fig. 11. TAS-diagram (

Le Maitre, 2002

) of nephelinitic host rock samples (MY-1 =

samples from borehole MY-1; Mý and XKZH = samples from Mýtina trench according

to

Geissler, 2005, Geissler et al., 2007



).

Fig. 12. Chondrite-normalized REE-distribution patterns of the nephelinitic host rock

samples (MÝ-1 = samples from borehole MY-1; samples Mý and XKZH = samples from

Mýtina trench according to

Geissler, 2005, Geissler et al., 2007

).

Fig. 13. Abundance of microbial cells in the sediment and the drill



fluid, enumerated by

fluorescence microscopy.

109

J. Mrlina et al. / Journal of Volcanology and Geothermal Research 182 (2009) 97



–112


The goal of this pilot study was to obtain a

first overview about the

microbial abundance and distribution in a maar sediments and to see

whether there are any relationships between the geologic environ-

ment and the microbial community.

The abundance and distribution of microbial cells exhibit a typical

trend, starting at values around 10

8

cells cm



− 3

at the surface and

gently decrease with depth to around 10

7

cells cm



-3

at the bottom of

the hole (

Fig. 13


). Cell abundances in the drill

fluid are uniformly

around 3 ± 1 x 10

6

cells cm



− 3

, about an order of magnitude lower than

in the centre of the core. Samples from 10.4 m exhibit a visible change

in sediment composition of silty clay and the intercalated dm-sized

organic-rich layer (for sediment type see

Fig. 7


B). This compositional

change is also re

flected in cell abundance, showing higher values

above the intercalation (3 x 10

8

cells cm


− 3

) and lower values inside

(1 x 10

7

cells cm



− 3

).

A similar trend can be seen between 50 and 60 m, where two thin



horizons of organic laminated sediment intercalate silty clays (for

sediment type see

Fig. 7

F). Around these two layers cell abundances



are elevated (7 x 10

7

cells cm



− 3

) whereas above and below values are

around 1.6 x 10

7

cells cm



− 3

.

5. Conclusions and implications



The initial hypothesis of a hitherto unknown volcano as a source of

volcaniclastic sediments (tuff, tephra) investigated in an exploratory

trench in Mýtina by

Geissler et al. (2004)

became realistic after the

geophysical survey by

Mrlina et al. (2007)

revealed remarkable

gravity and magnetic anomalies. The detailed follow-up gravity,

magnetic and electromagnetic surveying supported the hypothesis

of a maar-diatreme structure in the morphological depression near

Mýtina, about 700 m from the Quaternary

Železná hůrka volcano. The

impressive isometric gravity low of

−2.3 mGal (

Fig. 4


b) is comparable

with anomalies observed in Saxony, Germany (e.g.

Gabriel, 2003;

Kroner et al., 2006; Lindner et al., 2006

), but also e.g. in New Zealand

(

Cassidy et al., 2007



). The former tentative (

Mrlina et al., 2007

) as well

as the upgraded 3D gravity and magnetic model (

Fig. 5

)

fit well with



the style of maar-diatreme structures composition investigated in

other regions and summarized by

Lorenz (2007)

and


Lorenz and

Kurszlaukis (2007)

. The composition consists of a diatreme

fill of low

density (country rock breccia with volcanic products such as bombs,

lapilli and ash) covered by younger sediments of the maar lake (clay,

sand, gravel), and is also characterized by low density (

Figs. 6, 7, 10

).

The magnetic map shows a positive anomaly in the depression,



indicating the presence of volcanic rocks, possibly caused by a scoria

cone at the base of the maar crater or a later-stage intrusion into the

maar

filling (


Fig. 4

c).


The shape of the anomaly indicates such volcanic rocks at depth,

not straight at the surface, which is in agreement with the non-

magnetic maar lake sedimentary cover of the diatreme.

As the survey was extended beyond the limits of the depression,

we also observed very sharp magnetic anomalies that most likely

indicate surface deposits of volcanic products as part of the tephra rim

around the maar. The presence of sediments and volcaniclastics close

to the surface was also proven by increased electrical conductivity

(

Fig. 4


d). In order to provide a complete image of the character and

extent of the rim and volcaniclastic deposits, further magnetic survey

is needed in the larger surroundings of the discovered maar structure,

as well as between the maar and the nearby

Železná hůrka volcano to

disclose the relation of the two structures.

The above discussed results, concentrated in

Fig. 14


, show that the

applied geophysical techniques represent a very ef

ficient tool for

detection of unknown and hidden volcanic structures, like the Mýtina

maar. Mapping of geophysical anomalies allowed the positioning of the

exploratory drilling of the MY-1 borehole near the centre of the gravity

anomaly. The recovered core consists of maar lake sediments down to

84 m depth (

Figs. 6

–8

). The recovery of a long lacustrine sediment



Fig. 14. Maar features: 1 and 2

— approximate contour and centre of maar-diatreme volcano from gravity; 3 and 4 — deeper (volcanic breccia inside the diatreme) and shallow

(erupted) magnetic rocks accumulations; 5

— relicts of tephra rim outside the crater; 6 — morphological edge of the crater; 7 — borehole.

110

J. Mrlina et al. / Journal of Volcanology and Geothermal Research 182 (2009) 97



–112


Yüklə 355,06 Kb.

Dostları ilə paylaş:
1   2   3   4   5   6   7   8   9




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə