The Pannonian Basin System northern margin paleogeography, climate and depositional environments in the time range during MMCT (Central Paratethys, Novohrad-Nógrád Basin, Slovakia)
Plain Language Abstract
During the Miocene epoch, severe climate change has occurred worldwide, which with profound regional tectonic activity significantly influenced marine systems in Central Europe. This epoch witnessed the last global climate optimum, referred to as the Mid-Miocene Climate Optimum (15 to 13 Ma). During subsequent Mid-Miocene Climatic Transition (MMCT), an abrupt cooling occurred as the East Antarctic Ice Sheet developed. During the middle Miocene, in the area where today Danube and Ipeľ rivers (Slovak-Hungarian border) flow, the northern shores of the Central Paratethys Sea were situated. The outcrops and wells revealed past depositional environments and processes of the Burdigalian period (around 16 Ma) when sediments of the deep-water shelf to slope were formed. Younger (Langhian; 15 Ma) inner to outer shelf sediments deposited in the environment are controlled by a tidal and wave process. During the late Langhian (14.4 Ma), on the southern edge of the Krupina volcanic field, the shelf settings passed into deltaic and fluvial conditions. Microfossil assemblage from the studied sediments documents changes from nutrient-rich to a nutrient-poor (oligotrophic) system linked to change of ocean circulation regime, and a slight change in the water column temperature (temperate – warm – temperate). This might have been triggered by the pronounced volcanic activity, which shed large volumes of material into the restricted marine system. Terrestrial altitudinal zonation is shown in highly diversified pollen spectra derived from swamps, riparian forests, lowland aquatic and meadows growths, up to the mountain vegetation. Documented pollen spectra show a slight post-Burdigalian cooling and aridification trend.
Slovakian Abstrakt
Paleogegografia, klíma a depozičné prostredia počas MMCT v oblasti Panónskeho systému paniev (Centrálna Paratetýda, Novohradsko-Nógrádská panva, Slovensko)
Počas miocénu globálne klimatické zmeny spolu s výraznou regionálnou tektonickou aktivitou významne ovplyvnili vtedajšie epikontinentálne morské prostredie Centrálnej Paratetýdy. Cieľom nášho výskumu bolo odhaliť vzťah medzi vplyvom regionálnych a globálnych zmien počas ochladenia, nasledujúceho za teplým obdobím strednomiocénneho klimatického optima (MMCO). V tejto práci sa zameriavame na analýzu sedimentov kľúčových lokalít období burdigalu a langu severnej časti Panónskej panvy (Novohradsko – Nógradská panva, Slovensko). Skúmané odkryvy a vrty odhaľujú záznam pestrých sedimentačných prostredí, ktoré vznikli rôznymi procesmi. Sedimentárny záznam sme rozdelili do štyroch hlavných stratigrafických intervalov: i) neskorý burdigal (karpat), zóna NN4; ii) skorý lang (karpat? - najskorší báden; 14,9 mil. r. alebo viac), najmladšia časť zóny NN4 / najstaršia časť zóny NN5; (iii) skorý lang (skorý báden; zóna NN5) ~14,9–14,4 mil; (iv) najmladší lang (mladší skorý báden) zóny NN5b-5c s odhadovaným maximálnym vekom 14,4 mil. r. Vulkanizmus súvisiaci so vznikom riftu počas langu (bádenu) spôsobil vznik výrazného reliéfu a umožnil prísun živín a oxidu kremičitého do panvy. Svahové ílovce burdigalského/skorého langského veku boli v langu (po hiáte) nahradené sedimentami vnútorného a vonkajšieho šelfu, v ktorom dominovali prílivové procesy a procesy typické pre prostredie ovplyvnené vlnením. V starších sedimentoch z mikropaleontologického hľadiska dominovali asociácie infaunálnych dierkavcov, ktoré v mladších sedimentoch vystriedali epifytické dierkavce. Dokumentované bolo aj prostredie malých rífov, ktoré boli obývané miliolidnými dierkavcami. Na južnom okraji krupinskej vulkanickej oblasti prechádzali šelfové sedimenty do deltových a fluviálnych sedimentov. Asociácie dierkavcov a vápnitého nanoplanktónu poukazujú z klimatického hľadiska na úbytok živín a zmenu cirkulačného systému okolo hranice Bur/Lan, po ktorej nasledovalo ochladenie počas strednomiocénneho klimatického prechodu (MMCT). Peľové spektrá dokumentujú mierny trend ochladzovania a aridifikácie po burdigale.
Kľúčové slová: miocén; burdigal; lang; dierkavce; sedimentológia
Translated by authors
Resumen en Español
Paleogeografía, clima y ambientes sedimentarios del margen norte del Sistema de Cuencas Pannonienses durante el MMCT (Paratetis central, cuenca Novohrad-Nógrád, Slovakia)
Los cambios climáticos globales miocénicos, junto con una profunda actividad tectónica regional, influenciaron significativamente en el mar epicontinental del Paratetis central. El objetivo de este estudio fue desvelar cuales fueron las relaciones entre los cambios regionales y globales durante el inicio de la transición climática del Mioceno medio. El trabajo se centró en el margen norte del sistema de cuencas panónicas, más concretamente, en las localidades clave del Burdigaliano y Langhiano, situados en las cuencas de Novohrad-Nógrád y Danubio (Eslovaquia). Los afloramientos y minas revelan una variada arquitectura de facies, entornos y procesos. El registro sedimentario se puede subdividir en cuatro intervalos estratigráficos principales: (i) Zona NN4 de Burdígaliano tardío (Karpatiano). (ii) El Langhiano basal (¿Karpatiano? – Badeniano basal; 14,9 Ma y más antiguo), el techo de la Zona NN4 / base NN5. (iii) Los depósitos de la Zona NN5 del Langhiano inferior (Badeniano bajo) son de 14.9-14.4 Ma aproximadamente. (iv) A los sedimentos del Langhiano superior (Badeniano inferior) en la Zona NN5b-5c se les atribuye una edad de 14,4 Ma o inferior. El vulcanismo asociado con el rift Langhiano (Badeniano inferior) fue el responsable tanto de la formación del relieve prominente, como del aporte de nutrientes y sílice a la cuenca. Las lutitas situadas en el cambio de pendiente de la plataforma continental Burdigaliana/Langhiana basal (después del hiatus) han sido reemplazadas por un ambiente de plataforma interna a externa langhiano donde predominan procesos mareísticos y oleajicos. Estos ambientes fueron dominados por asociaciones de foraminíferos infaunales que fueron reemplazados por otros de epifíticos. Ocasionalmente se registraron miliólidos, asociados a ambientes de parches de coral. En general, en el margen sur del campo volcánico de Krupina, se pasa de depósitos de plataforma a facies deltaicas y fluviales. El conjunto de foraminíferos y nanoplancton calcáreo indican más bien un descenso en el aporte de nutrientes y un cambio en el sistema de circulación entorno al límite Bur/Lan, que unas unas condiciones de aguas calientes, seguidas por un descenso de la temperatura durante la transición climática del Mioceno medio. Los espectros de polen constatan una tendencia hacia un ligero enfriamiento y aridificación durante el post-Burdigaliano.
Palabras clave: Mioceno; Burdigaliano; Langhiano; foraminiferos; sedimentología
Traducción: Francesco Gascó (Grupo de Biología Evolutiva, UNED y Sociedad Española de Paleontología)
Résumé en Français
In progress
Translator: Antoine Souron
Deutsche Zusammenfassung
Paläogeographie, Klima und Ablagerungsumgebungen am Nordrand des pannonischen Beckensystems während der MMCT (Zentralparatethys, Novohrad-Nógrád-Becken, Slowakei)
Die globalen Klimaveränderungen im Miozän haben zusammen mit einer tiefgreifenden regionalen tektonischen Aktivität die epikontinentale Zentralparatethys erheblich beeinflusst. Ziel dieser Studie war es, die Beziehungen zwischen regionalen und globalen Veränderungen während der beginnenden Klimatischen Transition im mittleren Miozän aufzuzeigen. Die Arbeit konzentrierte sich auf den Nordrand des pannonischen Beckensystems, auf die wichtigsten Fundstellen aus dem Burdigalium und Langhium von Novohrad-Nógrád- und den Donaubecken (Slowakei). Die Aufschlüsse und Brunnen zeigen vielfältige faziale Architekturen, Umgebungen und Prozesse. Der Sedimentnachweis kann in vier Hauptstratigraphiintervalle unterteilt werden: (i) Spätes Burdigalium (Karpatium) NN4 Zone. (ii) frühestes Langhium (Karpatium? - frühestes Badenium; 14.9 Ma und älter), Top NN4/Basis NN5 Zone. (iii) Ablagerungen des unteren Langhium (unteres Badenium) der NN5 Zone, ungefähr ~14.9–14.4 Ma alt. (iv) Sedimente des späten Langhium (unteres Badenium) der NN5b-5c Zone mit einem ungefähren Alter von14.4 Ma oder jünger. Der mit dem Grabenbruch zusammenhängende Vulkanismus im Langhium (unteres Badenium) war sowohl für die ausgeprägte Reliefformation als auch für den Eintrag von Nährstoffen und Kieselsäure in das Becken verantwortlich. Die Schelfkantentone aus dem Burdigalium/frühestes Langhium (nach einem Hiatus) wurden im Langhium durch eine innere bis äußere Schelfumgebung ersetzt, die von Gezeiten- und Wellenprozessen dominiert war. Diese wurde von infaunalen Foraminiferenassoziationen dominiert, die in epiphytische wechselten. Gelegentlich drangen miliolide Formen in die Patchreef-Umgebung ein. Im Allgemeinen ging am Südrand des Krupina-Vulkanfeldes der Schelfbereich in deltaische und fluviale Ablagerungen über. Foraminiferen-und kalkhaltige Nanoplanktonassemblagen deuten eher auf Nährstoffverringerung und Zirkulationssystemveränderung um die Bur/Lan-Grenze hin, als auf eine Warmwasserkondition mit anschließender Abkühlung während der MMCT. Pollenspektren dokumentieren einen leichten Abkühlungs- und Aridifizierungstrend im Post- Burdigalium.
Schlüsselwörter: Miozän; Burdigalium; Langhium; Foraminifera; Sedimentologie
Translator: Eva Gebauer
Arabic
Translator: Ashraf M.T. Elewa
Polski
Paleogeografia północnego brzegu basenu panońskiego, klimat i środowiska depozycyjne w okresie podczas MMCT (środkowa Paratetyda, basen Novohrad-Nógrád, Słowacja)
Globalne zmiany klimatyczne w czasie miocenu wraz z głęboką aktywnością tektoniczną w regionie znacząco wpłynęły na morze epikontynentalne w środkowej części Paratetydy. Celem tych badań było ujawnienie zależności między zmianami regionalnymi i globalnymi zachodzącymi podczas początku transformacji klimatycznej środkowego miocenu. Prace koncentrowały się na północnym krańcu systemu basenów panońskich, na kluczowych stanowiskach Burdygału i Langu z basenu Novohrad-Nógrád i Dunaju (Słowacja). Wychodnie i odkrywki ukazują zróżnicowaną architekturę facji, środowisk i procesów. Zapis osadowy można podzielić na cztery główne przedziały stratygraficzne: (i) Zona NN4 późny Burdygał (Karpatian). (ii) Najwcześniejszy Lang (Karpatian? - najwcześniejszy Badenian; 14,9 Ma i starszy), szczyt zony NN4 / spąg zony NN5. (iii) Dolny Lang (dolny Badenian) osady zony NN5 szacuje się na okres około 14,9–14,4 mln lat. (iv) Późny Lang (dolny Badenian) osady zony NN5b-5c o szacowanym wieku 14,4 mA lub młodszym. Wulkanizm związany ze strefą ryftu Langu (dolny Badenian) był odpowiedzialny zarówno za wyraźne tworzenie się reliefów, jak i za dostarczanie do basenu składników odżywczych i krzemionki. Mułowce z Burdygału/najwcześniejszego Langu na zboczu szelfu (po hiatusie) został zastąpione przez wewnętrzne i zewnętrzne środowisko szelfu Langu zdominowane przez procesy pływowe i falowe. Dominowały w nich zespoły otwornic infaunalnych, które zmieniły się na epifityczne. Od czasu do czasu środowisko „patchreef” było udokumentowane przez miliolidy. Ogólnie rzecz biorąc, na południowym skraju pola wulkanicznego Krupina szelf przechodził w osady deltowe rzeczne. Zbiorowiska otwornic i nanoplanktonu wapiennego wskazują bardziej na zmniejszenie ilości składników odżywczych i zmianę układu krążenia wód wokół granicy Bur/Lan niż na poziom gorących wód, po którym następuje chłodzenie podczas MMCT. Spektra pyłkowe dokumentują niewielki trend schładzania i osuszania po Burdygału.
Słowa kluczowe: miocen; Burdygał; Lang; otwornice; sedymentologia
Translator: Krzysztof Stefaniak
Russian
Палеогеография северной окраины Паннонской бассейновой системы, климат и условия осадконакопления в среднем миоцене (Центральный Паратетис, Новоград-Ноградский бассейн, Словакия)
Глобальные климатические изменения в течение миоцена и высокий уровень региональной тектонической активности существенно повлияли на эпиконтинентальное море Центрального Паратетиса. Целью этого исследования было выявление взаимосвязей между региональными и глобальными изменениями в начале среднемиоценового климатического перехода (ММСТ). Работа была сосредоточена на северной окраине Паннонского бассейновой системы, на ключевых участках, датируемых бурдигалом и лангием – Новоград-Ноградском и Дунайском бассейнах (Словакия). Обнажения и керновые скважины демонстрируют разнообразные фации, отвечающие различным обстановкам осадконакопления. Отложения осадочных пород можно разделить на четыре основных стратиграфических интервала: (1) зона NN4 позднего бурдигала (карпатия), (2) самый ранний лангий (карпатий? – ранний бадений; 14,9 млн. лет и старше), кровля зоны NN4/основание зоны NN5; (3) отложения нижнего лангия (нижнего бадения) зоны NN5 возрастом около 14.9–14.4 млн лет; (4) отложения позднего лангия (нижнего бадения) зоны NN5b-5c с предполагаемым возрастом 14,4 млн. лет или моложе. Вулканизм, связанный с лангианским (нижнебаденским) рифтом, непосредственно повлиял на формирование рельефа и поступление питательных веществ и кремнезема в бассейн. В шельфовой зоне в течение бурдигала/раннего лангия происходило накопление аргиллитов, однако позже здесь стали преобладать приливные и волновые процессы. Преобладали ассоциации инфаунистических фораминифер, которые сменились на эпифитные. Наличие милиолид указывает на присутствие рифов. В целом на южной окраине вулканического поля Крупина шельфовая обстановка перешла в дельтовые и флювиальные отложения. Сообщества фораминифер и известкового наннопланктона больше указывают на уменьшение количества питательных веществ и изменение системы циркуляции на границе бурдигала и лангия, чем на тепловодные условия с последующим охлаждением во время MMCT. Спектры пыльцы свидетельствуют о небольшой тенденции к похолоданию и аридизации в послебурдигальское время.
Ключевые слова: миоцен; бурдигал; лангий; фораминиферы; осадконакопление.
Translator: Oleksandr Kovalchuk
Ukrainian
Палеогеографія північної околиці Паннонської басейнової системи, клімат і умови осадконакопичення у середньому міоцені (Центральний Паратетіс, Новоград-Ноградський басейн, Словаччина)
Глобальні кліматичні зміни протягом міоцену і високий рівень регіональної тектонічної активності істотно вплинули на епіконтінентальне море Центрального Паратетісу. Метою цього дослідження було виявлення взаємозв’язків між регіональними і глобальними змінами на початку середньоміоценового кліматичного переходу (ММСТ). Робота була зосереджена на північній околиці Паннонської басейнової системи, на ключових ділянках, що датуються бурдигалом і лангієм – Новоград-Ноградському і Дунайському басейнах (Словаччина). Відслонення і кернові свердловини демонструють різноманітні фації, що відповідають різним умовам осадконакопичення. Відклади осадових порід можна розділити на чотири основних стратиграфічних інтервали: (1) зона NN4 пізнього бурдигалу (карпатію), (2) найраніший лангій (карпатій? – ранній баденій; 14,9 млн. років і старше), покрівля зони NN4/основа зони NN5; (3) відклади нижнього лангію (нижнього баденію) зони NN5 віком близько 14.9–14.4 млн. років; (4) відклади пізнього лангію (нижнього баденію) зони NN5b-5c з приблизним віком 14,4 млн. років або молодше. Вулканізм, пов’язаний із лангіанським (нижньобаденським) рифтом, безпосередньо вплинув на формування рельєфу і надходження поживних речовин і кремнезему до басейну. У шельфовій зоні протягом бурдигалу/раннього лангію відбувалося накопичення аргілітів, проте пізніше тут стали переважати приливні і хвильові процеси. Переважали асоціації інфауністичних форамініфер, які змінилися епіфітними. Наявність міліолід вказує на присутність рифів. У цілому шельфова обстановка на південній околиці вулканічного поля Крупина змінилася дельтовими і флювіальними відкладами. Угруповання форамініфер і вапнякового нанопланктону більше вказують на зменшення кількості поживних речовин і зміну системи циркуляції на межі бурдигалу і лангію, ніж на тепловодні умови з наступним охолодженням під час MMCT. Спектри пилку свідчать про невелику тенденцію до похолодання й аридизації у постбурдигальський час.
Ключові слова: міоцен; бурдигал; форамініфери; осадконакопичення.
Translator: Oleksandr Kovalchuk
Chinese
中新世中期气候转型期Pannonian盆地系统北缘古地理，古气候和沉积环境（Paratethys中部，Novohrad-Nógrád盆地，斯洛伐克）
摘要
中新世全球气候变化以及强烈的区域构造活动显著地影响了Paratethys中部陆表海。本项目的研究目的是揭示中新世中期气候转型初期区域和全球变化之间的关系。这项工作的重点是Pannonian盆地系统北缘之Novohrad-Nógrád和Danube盆地（斯洛伐克）的关键的Burdigalian和Langhian期的两个点。野外露头和钻井岩心揭示出多样化的表面结构，环境和地质过程。沉积记录可细分为四个主要地层间隔：（i）晚Burdigalian（Karpatian）NN4带；ii）Langhian最早期（Karpatian？- Badenian最早期；14.9 Ma及更老），位于NN4带顶部/NN5带底部；iii）Langhian底部（Badenian底部）的NN5带的沉积，约为14.9–14.4 Ma；iv）Langhian 底部（Badenian 底部）的NN5b-5c带的沉积物，估计年龄为14.4 Ma或更新。Langhian期（Badenian 底部）与裂谷有关的火山活动造成了明显的地形差异并为盆地提供了营养物质和硅质。 Burdigalian/Langhian最早期陆架断裂斜坡泥岩（沉积间断后）被潮汐和波浪作用主导的Langhian期的内至外陆架环境所取代。它们以底内有孔虫为主然后被表栖有孔虫取代。偶尔或见小片礁环境由miliolide类的有孔虫记录下来。通常情况下，在Krupina火山区域南部边缘，陆架环境被三角洲和河流相沉积取代。有孔虫和钙质的浮游生物组合更多地反映了Burdigalian/Langhian边界附近的营养物的减少和循环系统的变化，而非暖水条件及其后续在中新世中期气候转型期间变冷。花粉谱则记录了Burdigalian后气候稍微变冷和干旱化趋势。
关键词：中新世；Burdigalian；Langhian; 有孔虫；沉积学
Translator: Hongshan Wang
