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
səhifə9/9
tarix04.02.2018
ölçüsü355,06 Kb.
#24162
1   2   3   4   5   6   7   8   9

record including a succession of at least three warm climatic intervals in

super-position (

Fig. 9

) is unique for the area and provides a great



potential for (i) solving pending problems of the stratigraphy of the

Saalian complex, and, (ii) disentangling Saalian climatic variability in

this part of Europe with high-resolution multiproxy approaches.

Although the cell count data have to be treated with some caution,

because no contamination control was employed during drilling, the

general decrease of cell abundance with depth as well as variations,

which follow small-scale lithological changes (

Figs. 6, 13

) can be seen

as good indicators for the existence of an active microbial community

in these sediments. Future drilling operations with appropriate

contamination control and sampling strategies would allow for a

more detailed investigation of this subsurface ecosystem. Below the

lake sediments, at 84

–85.5 m depth, a country rock breccia (mainly

phyllite with quartz) was recovered, with some lapilli and volcanic

bombs of identical petrological composition as the bombs from the

Mýtina exploratory trench. Hence, the Mýtina trench tuff

–tephra

deposits as far as 1500 m from the



Železná hůrka volcano most

probably originated from the Mýtina maar eruption (

Fig. 10

–12


).

Indications for a presently active magma intrusion from lithospheric

mantle into the crust beneath the eastern part of the Cheb Basin

(marked by yellow ellipse in

Fig. 1

) have been published by



Bräuer et al.

(2005, 2008a, b)

. Their

findings are result of repeated annual samplings



of free gas phase in mineral water springs and mofettes. Between 1993

and 2005 an increase of mantle-derived helium has been observed

(

Bräuer et al., 2008a, b



). The

3

He/



4

He ratios are clearly higher than in

the Eifel area and the Massif Central (

Fig. 1


, inset map), the two classical

European regions for Quaternary maar eruptions. The area of hidden

magmatic and earthquake swarm activity (with a magnitude of

possibly up to 5) at the NE and E part of the Cheb Basin is located

only ca. 20

–30 km north of the Mýtina maar. Because of the indications

to presently active magmatic process, a potential future hazard

(phreatomagmatic eruption) for that area cannot be excluded (

Fig. 1

,

yellow ellipse). These



findings are unique for Central and Western

Europe (


Lorenz, 2007

) and shed new light on the reconstruction of

palaeovolcanic evolution of the Mýtina maar. This comprehensive pilot

study argues for detailed future operations considering palaeovolcanic

evolution, palaeoclimate, deep biosphere, and hazard potential.

Acknowledgements

This research is supported by the German Science Foundation (KA

902/11, KR 1906/10) and GFZ, and partly by the Grant Agency of the

Academy of Sciences of the Czech Republic (IAA300460602). Gratitude

is to R. Naumann and P. Dulski (both at the GFZ) for their analytical

support (XRF, ICP-MS). We thank Ina Neugebauer, Lucas Kämpf (both

TU Dresden), Maria Wahle (EMA University of Greifswald) and Nicole

Weiske (FU Berlin) for assisting of sampling, core description and

technical work, as well as Václav Polák (IG ASCR Prague) and Marek

Sp

ěšný (Charles University, Prague) for participation in geophysical



and geodetic surveys. We appreciate detailed comments of M.Pirrung

and one anonymous reviewer that helped us in improving the

manuscript. We also appreciate the handling editor Joan Marti for

the decision in favour of the complex character of the publication.

References

Babu


ška, V., Plomerová, J., 2008. Control of paths of Quaternary volcanic products in

western Bohemian Massif by rejuvenated Variscan triple junction of ancient

microplates. Stud. Geophys. Geod. 52, 607

–629.


Bankwitz, P., Schneider, G., Kämpf, H., Bankwitz, E., 2003. Structural characteristics of

epicentral areas in Central Europe: study case Cheb Basin (Czech Republic).

J. Geodyn. 35, 5

–32.


Berglund, B.E., Ralska-Jasiewiczowa, M., 1986. Pollen analysis and pollen diagrams. In:

Berglund, B.E. (Ed.), Handbook of Holocene Palaeoecology and Palaeohydrology.

Wiley, Chichester, New York, pp. 455

–484.


Brauer, A., Allen, J.R.M., Mingram, J., Dulski, P., Wulf, S., Huntley, B., 2007. Evidence for

last interglacial chronology and environmental change from Southern Europe.

Proceedings of the National Academy of Sciences PNAS 104/2, pp. 450

–455.


Bräuer, K., Kämpf, H., Strauch, G., Weise, S.M., 2003. Isotopic evidence (

3

He/



4

He,


13

C

CO2



)

of

fluid triggered intraplate seismicity. J. Geophys. Res. 108, 3–11.



Bräuer, K., Kämpf, H., Niedermann, S., Strauch, G., 2005. Evidence for ascending upper

mantle-derived melt beneath the Cheb basin, central Europe. Geophys. Res. Lett. 32,

L08303.

doi:10.1029/2004GL022205



.

Bräuer, K., Kämpf, H., Niedermann, S., Strauch, G., Tesa

ř, J., 2008a. Natural laboratory

NW Bohemia: comprehensive

fluid studies between 1992 and 2005 used to trace

geodynamic processes. Geochem. Geophys. Geosyst. 9, Q04018.

doi:10.1029/

2007GC001921

.

Bräuer, K., Kämpf, H., Strauch, G., 2008b. Isotopic characterisation of magmatic volatiles



as new tool for tracing of hidden active magmatic processes. Geochem. Cosmochim.

Acta 72, 12 Supplement 1, A 109.

Brus, Z., Hurnik, S., 1984. Explosive volcanic structures in the North Bohemian brown-

coal basin. Cas. mineral. geol. 29, 255

–269.

Büchel, G., Pirrung, B.M., 1993. Tertiary maars of the Hocheifel Volcanic Field, Germany.



In: Negendank, J.F.W., Zolitzschka, B. (Eds.), Paleolimnology of the European Maar

Lakes. Springer, Berlin, pp. 447

–465.

Bullwinkel, V. 2003. Organische Petrologie und Mikrofazies der mitteleozänen



Seesedimente des Eckfelder Maares (Südwesteifel). Thesis, Mathematisch-natur-

wissenschaftliche Fakultäten, Georg-August-Universität, Göttingen, 123 pp.

Cassidy, J., France, S.J., Locke, A.A., 2007. Gravity and magnetic investigation of maar

volcanoes, Auckland volcanic

field, New Zealand. J. Volcanol. Geotherm. Res. 159,

153


–163.

de Beaulieu, J.-L., Andrieu-Ponel, V., Reille, M., Grüger, E., Tzedakis, C., Svobodova, H.,

2001. An attempt at correlation between the Velay pollen sequence and the Middle

Pleistocene stratigraphy from central Europe. Quat. Sci. Rev. 20, 1593

–1602.

Dolecki, L., 1999. Pleistocene paleosols from the Brunhes paleomagnetic epoch in the



Czech and Slovak loesses (In Czech with English summary). Annales Universitatis

Mariae Curie-Sklodowska. Lublin, Polonia, Sektio B, Vol. LIV, 9, 165-184.

Dulski, P., 2001. Reference materials for geochemical studies: new analytical data by

ICP-MS and critical discussion of reference values. Geostand. Newsl. 25, 87

–125.

Fiala, J., Vejnar, Z., 1997. The Cheb-Dylen Crystalline Unit, relations to the Moldanubian



Zone. In: Vrana, S., Stedra, V. (Eds.), Geologic Model of Western Bohemia related to

the KTB borehole in Germany. J. Geol. Sci., Geology, vol 47, pp. 56

–57.

Fiala, J., Vejnar, Z., 2004. The lithology, geochemistry, and metamorphic gradation of the



crystalline basement of the Cheb (Eger) Tertiary Basin, Saxothuringian Unit. Bull.

Geosci. 79/1, 41

–52.

Fischer, T., Horálek, J., 2003. Space-time distribution of earthquakes in the principal



focal zone of the NW Bohemia/Vogtland seismoactive region: period 1985

–2001.


J. Geodyn. 35/1-2, 125

–144.


Gabriel, G., 2003. Die gravimetrische Anomalie Baruth (Sachsen)

– Aussagen über die

Struktur eines verdeckten Maares. Z. angew. Geol. 49 (1); 18

–25.


Geissler, W.H., 2005. Seismic and petrological investigations of the lithosphere in the

swarm-earthquake and CO

2

Degassing Region Vogtland/NW-Bohemia. Scienti



fic

Technical Report STR05/06, GeoForschungsZentrum Potsdam. 126 pp.

Geissler, W.H., Kämpf, H., Bankwitz, P., Bankwitz, E., 2004. Das quartäre Tephra-Tuff-

Vorkommen von Mytina (Südrand des westlichen Eger-Grabens/Tschechische

Republik): Indikationen für Ausbruchs- und Deformationsprozesse. Z. geol. Wiss.

32, 31


–54.

Geissler, W.H., Kämpf, H., Kind, R., Bräuer, K., Klinge, K., Plene

fisch, T., Horálek, J., Zednik, J.,

Nehybka, V., 2005. Seismic structure and location of a CO

2

source in the upper mantle



of the western Eger (Ohre) rift. cent. Eur. Tectonics 24, TC5001.

doi:10.1029/

2004TC001672

.

Geissler, W.H., Kämpf, H., Seifert, W., Dulski, P., 2007. Seismic and petrological studies of



the lithosphere in the earthquake swarm region Vogtland/NW-Bohemia, Central

Europe. J. Volcanol. Geotherm. Res. 159, 33

–69.

Geological Survey of Canada, 2006. Geomagnetism, Geomagnetic Field Calculator.



http://www.geolab.nrcan.gc.ca/geomag/apps/mfcal_e.php

.

Götze, H.-J., Lahmeyer, B., 1988. Application of three-dimensionsl interactive modelling



in gravimetry and magnetics. Geophysics 53 (8); 1096

–1108.


Heuer, B., Geissler, W.H., Kind, R., Kämpf, H., 2006. Seismic evidence for asthenospheric

updoming beneath the western Bohemian Massif, central Europe. Geophys. Res.

Lett. 33, L05311.

doi:10.1029/2005GL025158

.

Heuer, B., Kämpf, H., Kind, R., Geissler, W.H., 2007. Seismic evidence for whole



lithospheric separation between Saxothuringian and Moldanubian tectonic units in

central Europe. Geophys. Res. Lett. 34, L09304.

doi:10.1029/2006GL029188

.

Hofmann, Y., Jahr, T., Jentzsch, G., 2003. Three-dimensional gravimetric modelling to



detect the deep structure of the region Vogtland/NW-Bohemia. J. Geodyn. 35,

209


–220.

Hrubcová, P.,

Środa, P., Špičák, A., Guterch, A., Grad, M., Keller, G.R., Brueckl, E., Thybo, H.,

2005. Crustal and uppermost mantle structure of the Bohemian Massif based on

CELEBRATION 2000. J. Geophys. Res. 110, B11305.

doi:10.1029/2004JB003080, 2005

.

Ibs-von Seht, M., Plene



fisch, T., Klinge, K., 2008. Earthquake swarm in continental rifts — a

comparison of selected cases in America, Africa and Europe. Tectonophysics 452, 66

–77.

Kämpf, H., Seifert, W., Ziemann, M., 1993. Mantel-Kruste-Wechselwirkungen im Bereich



der Marienbader Störungszone.- Teil 1: Neue Ergebnisse zum quartären Vulk-

anismus in NW-Böhmen. Z. geol. Wiss. 21 (1/2); 117

–134.

Kämpf, H., Peterek, A., Rohrmüller, J., Kümpel, H.-J., Geissler, W.H. (Eds.), 2005. The KTB



deep crustal laboratory and the western Eger Graben. In: Koch, R., Röhling, H.-G.

(eds.). GeoErlangen 2005 System Earth

– Biosphere Coupling, Regional Geology of

Central Europe, Exkursionsführer. Schriftenreihe Deutsche Gesellschaft für Geo-

wissenschaften vol 40, 37

– 107.


Kämpf, H., Geissler, W.H., Bräuer, K., 2007. Combined gas-geochemical and Receiver

Function Studies of the Vogtland/ NW-Bohemia Intraplate Mantle Degassing Field,

Central Europe. In: Ritter, J.R.R., Christensen, U.R. (Eds.), Mantel plumes

– A


Multidisciplinary Approach. Springer, Berlin, pp. 127

–158.


111

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

–112



Kopecky, L., 1968. The Ceske stredohori Mountains. Vest. Ustred. Ust. Geol. XLIII,

313


–320.

Kopecký, L., 1978. Neoidic taphrogenic evolution and young magmatism of the

Bohemian Massif. Sbor. geol. V

ěd, Geology, 31, 91–107.

Kroner, C., Jahr, T., Kämpf, H., Geissler, W.H., 2006. Der

„Tuffschlot“ bei Ebersbrunn/

Westsachsen, der partiell erodierte Rest eines Maar-Diatrem-Vulkans. Z. geol. Wiss.

34, 143


–157.

Krumholz, L.R., McKinley, J.P., Ulrich, G.A., Su

flita, J.M., 1997. Confined subsurface

microbial communities in Cretaceous rock. Nature 386, 64

–66.

Krutsky, N., 1994. Protection of maars along the western margin of the Ceske stredohori



Mts. J. Czech Geol. Soc. 39/2, 251

–256.


Le Maitre, R.W., 2002. Igneous rocks: a classi

fication and glossary of terms.

Recommendations of the International Union of Geological Sciences Subcommis-

sion on the Systematics of Igneous Rocks. Cambridge University Press, Cambridge.

236 pp.

L'Haridon, S., Reysenbach, A.-L., Glénat, P., Prieur, D., Jeanthon, C., 1995. Hot



subterranean biosphere in a continental oil reservoir. Nature 377, 223

–224.


Lindner, H., Gabriel, G., Götze, H.-J., Keppler, R., Suhr, P., 2006. Geophysical and

geological investigation of maar structures in the upper Lusetia region (East

Saxony). Z. dt.Ges.Geowiss. 157/3, 355

–372.


Litt, T., Turner, C., 1993. Arbeitsergebnisse der Subkommission für Europäische

Quartärstratigraphie: Die Saalesequenz in der Typusregion (Berichte der SEQS 10).

Eiszeitalter und Gegenwart 37, 145

–148.


Lochmann, Z., 1961.

Železná hůrka (Eisenbühl). Anthropozoikum 11, 69–81.

Lorenz, V., Suhr, P., Goth, K., 2003. Maar

–Diatrem -Vulkanismus - Ursachen und Folgen.

Die Guttauer Vulkangruppe in Ostsachsen als Beispiel für die komplexen

Zusammenhänge. Z. Geol. Wiss. 31 (4

–6); 267–312.

Lorenz, V., 2007. Syn- and posteruptive hazards of maar-diatreme volcanoes. J. Volcanol.

Geotherm. Res. 159, 285

–312.


Lorenz, V., Kurszlaukis, S., 2007. Root zone processes in the phreatomagmatic pipe

emplacement model and consequences fort he evolution of maar-diatreme

volcanoes. J. Volcanol. Geotherm. Res. 159, 4

–32.


Macoun, J., 1981. The signi

ficance of the north Moravian Pleistocene for stratigraphical

correlation of the Central European Quaternary. Report No. 6 Project 73/1/24 IGCP,

Prague, pp. 198

–204.

Mahel, M., Kodym, O., Malkovsky, M., 1984. Tectonic map of Czechoslovakia, 1: 500.000,



Geol. Inst. Dionýz

Štúr, Bratislava.

Malasek, F., Novak, J., Kavka, J., 1980. Neue Erkenntnisse über die Schwerspat-Flussspat-

Lagerstätte Kovarska. Z. angew. Geol. 26, 627

–631.

Miller, U., Hörnström, B., Wasell, A., 1990. The origin and properties of biogenic and



amorphous silica in laminated sediments. Geological Survey of Finland, Special

Paper, vol 14, pp. 103

–104.

Mingram, J., 1998. Laminated Eocene maar-lake sediments from Eckfeld (Eifel region,



Germany) and their short-term periodicities. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoe-

col. 140, 289

–305.

Mrlina, J., 1980. Investigation of deep structure of the Oh



ře/Eger zone with respect to

geothermal setting.

– M.Sc. Thesis, Charles University, Prague, Czechoslovakia (in

Czech)


Mrlina, J., Cajz, V., 2006. Subsurface structure of the volcanic centre of the

České


St

ředohoří Mts., North Bohemia, determined by geophysical surveys. Stud.

Geophys. Geod. 50 (1); 75

–88.


Mrlina, J., Kämpf, H., Geissler, W.H., van den Bogaard, P., 2007. Proposed Quaternary

maar structure at the Czech/German boundary between Mýtina and Neualben-

treuth (western Eger Rift, Central Europe): geophysical, petrochemical and

geochronological indications. Z. Geol. Wiss. 35, 213

–230.

Mrlina, J., Rychtar, J., 1990. Gravity survey in selected areas of Syria. Proceed. Advances



in Gravimetry, December 1990, Smolenice, 81-88. Geophysical Inst. SAS, Bratislava,

Czecho-Slovakia.

Mrlina, J., Seidl, M., 2008. Relation of surface movements in West Bohemia to

earthquake swarms. Stud. Geophys. Geod. 52 (4); 549

–566.

Mrlina, J., Pospí



šil, M., Peška, P., 1989. Geophysically discovered neovolcanic structure

near Dobrá Voda (Teplá crystalline complex). V

ěst.Ústř.Úst.geol., vol 64, pp. 353–362.

Praha. (in Czech, English abstract).

Müller, U.C., Kukla, G.J., 2004. North Atlantic Current and European environments

during the declining stage of the last interglacial. Geology 32, 1009

–1012.

Neunhöfer, H., 2000. The catalogue of the Vogtland/Western Bohemia earthquakes and



VOCATUS as an auxiliary code. Stud. Geophys. Geod. 44, 549

–555.


Neunhöfer, H., Hemmann, A., 2006. Eathquake swarms in the Vogtland/Western

Bohemia region: Spatial distribution and magnitude-frequency distribution as an

indication of the genesis of swarms? J. Geodyn. 39, 361

–385.


Noble, R.T., Fuhrman, J.A., 1998. Use of SYBR Green I for rapid epi

fluorescence counts of

marine viruses and bacteria. Aquat. Microb. Ecol. 14, 113

–118.


Parkes, R.J., Cragg, B.A., Weightman, A.J., Webster, G., Newberry, C.J., Ferdelman, T.G.,

Kallmeyer, J., Jørgensen, B.B., Fry, J.C., 2005. Deep sub-sea

floor bacteria stimulated at

interfaces over geologic time. Nature 436, 390

–394.

Pedersen, K., Ekendahl, S., 1990. Distribution and activity of bacteria in deep granitic



groundwaters of southeastern Sweden. Microb. Ecol. 20, 37

–52.


Phelps, T.K., Fliermans, C.B., Garland, T.R., P

fiffner, S.M., White, D.C., 1989. Methods for

recovery of deep terrestrial subsurface sediments for microbiological studies.

J Microbiol. Methods 9, 267

–279.

Proft, E., 1894. Kammerbühl und E isenbühl, die Schichtvulkane des Egerer Beckens.



Jahrb. Geol. Reichsanstalt Wien 44, 25

–85 (Wien).

Reuss, A.E., 1852. Die geologischen Verhältnisse des Egerer Bezirks und des Ascher

Gebietes in Böhmen. Abh. Geol. Reichsanstalt Wien 1, 1

–73 (Wien).

Reynolds, C.S., 2006. Ecology of Phytoplankton. Cambridge University Press, Cambridge,

New York. 535 pp.

Richter, P., Stettner, G., 1993. Lithologische und geochemische Pro

filierung im

Kambroordovizium des südlichen Waldsassener Schiefergebirges. Geol. Bavarica

98, 175

–217.


Rutsek, J., 1973. The neovolcanic pipe breccia in the territory north of Kruzany.

–Sbor.


Mus. Liberec, 5, 139

–146.


Schwarzkopf, L., 1997. Zur Geologie des Zelezna hurka (Eisenbühl) und seines Umfeldes.

Unv. Diplomarbeit. Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. 126 S.

Smith, D.C., Spivack, A.J., Fisk, M.R., Haveman, S.A., Staudigel, H., 2000. Tracer-based

estimates of drilling-induced microbial contamination of deep-sea crust. Geomi-

crobiol. J. 17, 207

–219.


Šibrava, V., 1986. Scandinavian glaciations in the Bohemian Massif and Carpathian

Foredeep and their relationship to the extraglacial areas. Quat. Sci. Rev. 5, 381

–386.

Suhr, P., Goth, K., 1996. Erster Nachweis tertiärer Maare in Sachsen. Zbl. Geol. Paläont.



1995, 1/2, 363-374.

Suhr, P., Goth, K., 1999. Maare in Sachsen als Zeugen explosiven Vulkanismus im Tertiär.-

Veröf

fl. Mus. Naturk. Chemnitz 22, 5–20 Chemnitz.



Tilman, D., Kiesling, R., Sterner, R., Kilham, S.S., Johnson, F.A., 1986. Green, blue-green

and diatom algae: taxonomic differences in competitive ability for phoshorus,

silicon and nitrogen. Arch. Hydrobiol. 106, 473

–485.


Tonica, J., Opletal, M., Cicha, I., Cihelka, M., 1998: Geologica Mapa

ČR, 11-32 Lázn

Kyn

žvart (M.: 1: 25000), Český geologichy ústav, Praha.



Turner, C., 1998. Volcanic maars, long Quaternary sequences and the work of the INQUA

Subcommission on European Quaternary Stratigraphy. Quat. Int. 47/48, 41

–49.

Vandenberghe, J., 2000. A global perspective of the European chronostratigraphy for the



past 650 ka. Quat. Sci. Rev. 19, 1701

–1707.


Werner, F., 1966. Herstellung von ungestörten Dünnschliffen aus wassergesättigten,

pelitischen Lockersedimenten mittels Gefriertrocknung. Meyniana 16, 107

–112.

Wiedemann, F., 1961. Seifenbildungen im Elbsandsteingebirge, II Der Schlot des



Hohwiesengesteins und die Seife im Seufzergründel bei Hinterhermsdorf.-

Zschr. f. Bergbau, Hüttenwesen und verw. Wiss., 13 (12); 768-770.

Willis, K.J., van Andel, T.H., 2004. Trees or no trees? The environments of central and

eastern Europe during the Last Glaciation. Quat. Sci. Rev. 23 (23-24); 2369

–2387.

Wilson, A.D., 1955. A new method for the determination of ferrous iron in rocks and



minerals. Bull. Geol. Surv. G. B. 9, 56

–58.


Wilson, M., Downes, H., 1991. Tertiary-Quaternary extension-related alkaline magma-

tism in western and central Europe. J. Petrol. 32, 811

–849.

Ziegler, P.A., 1992. European Cenozoic rift system. Tectonophysics 208, 91



–111.

112


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

–112

Document Outline

  • Discovery of the first Quaternary maar in the Bohemian Massif, Central Europe, based on combine.....
    • Introduction
    • Statement of problem
    • Geophysical investigations
      • Geomorphology of the area
      • Gravity, magnetic and electromagnetic surveys — methods
      • Geophysical indications of the maar structure
      • Gravity and magnetic 3D modelling
    • Geological investigations
      • Exploratory drilling MY-1
      • Sedimentology, palynology, petrography, geomicrobiology — methods
      • Sediment microfacies
      • Palynology
      • Petrochemistry of volcanics and country rock samples
      • Geomicrobiology
    • Conclusions and implications
    • Acknowledgements
    • References

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