background image

STRATIGRAPHY  AND  ORIGIN  OF  THE  KISFENNSÍK  NAPPE                                              189

STRATIGRAPHY AND ORIGIN OF THE KISFENNSÍK NAPPE

(BÜKK MOUNTAINS, NE HUNGARY).

IS THE SILICA UNIT REALLY PRESENT IN THE BÜKK MOUNTAINS?

FELICITÁSZ VELLEDITS

1

, MÁRTON FORIÁN-SZABÓ

1

, ANIKÓ BÉRCZI-MAKK,

OLGA PIROS

2

 and SÁNDOR JÓZSA

3

1

Department of Geology, Eötvös Loránd University of Sciences, Pázmány P. sétány 1/C, H-1117 Budapest, Hungary;

fvelledits@freemail.hu;  foka@ludens.elte.hu

2

Geological Institute of Hungary, Stefánia út 14, H-1143 Budapest, Hungary;  library@mafi.hu

3

Department of Petrology and Geochemistry, Eötvös Loránd University of Sciences, Pázmány P. sétány 1/C, H-1117 Budapest, Hungary;

jozsa@iris.geology.elte.hu

(Manuscript received April 10, 2002; accepted in revised form December 12, 2002)

Abstract: The Kisfennsík Nappe is the uppermost tectonic unit of the Bükk Mountains (NE Hungary). The nappe

consists of slightly metamorphosed platform limestones with dolomites at the base, and intercalating metavolcanites. On

the basis of lithological character and macrofossils (Megalodontidae and Gastropoda) of uncertain age, the Kisfennsík

Limestone was considered to be Ladinian–Carnian or Norian. The earlier and the here published results of microfacies

investigations and Foraminifera and Dasycladaceae assemblage prove a Carnian lagoonal depositional environment, for

the greater part of the Kisfennsík Limestone. In an eastern site (Galya-tetõ) reef facies was determined. Metavolcanites

show different petrographic characters: acidic pyroclastics, andesitic lavas and basic tuffs, amygdaloidal basalts are

present. Acidic-transitional metavolcanites appear at different stratigraphic horizons, below and above the basic ones.

Based on stratigraphic position and petrographic features, the basic ones can be correlated with the Carnian extensional

magmatism of the Bükk area (Szinva Metabasalt Formation). Considering the lithological features (presence of Triassic

volcanites) of the Kisfennsík Nappe, and the structural pattern of the larger area, its W-Carpathian Silicic Unit origin can

be excluded. The above mentioned features support an intra-Bükkian origin.

Key words: Carnian, Western Carpathians, Silicic Nappe, Bükk Mts, Kisfennsík Limestone, Bükkian-type succession,

microfossils, metavolcanite.

Introduction

The Kis-fennsík (Little High Plateau) is situated in the north-

ern part of the Bükk Mts (N Hungary), W of Miskolc, and N

of Garadna Valley (Fig. 1). This areal of ca. 25 km

2

 is partly

covered  with  successions  of  debated  origin.  New  investiga-

tions during the previous decades confirmed the nappe origin

of the upper unit (Kisfennsík Nappe, Less 1986). But the ex-

tra- versus intra-Bükkian origin of the nappe still remained un-

In his monograph, based on macrofossils (Margarosmilia con-

fluens Volz, Naticopsis cf. hoernesi Blaschke) Balogh (1964)

established  a  Ladinian–Late  Triassic  age.  Dolomites  and

metaandesites found in the NW sector of the Kis-fennsík area

were correlated with the Bükkian Anisian dolomites and with

the older volcanic horizon in its cover (Balogh 1964). The de-

tailed mapping of Gy. Less confirmed the nappe position of

the  Kisfennsík  Limestone,  which,  together  with  the  above

mentioned dolomites and volcanites, are grouped into an up-

GEOLOGICA CARPATHICA, 54, 3, BRATISLAVA, JUNE 2003

189–198

Fig. 1. Location map. The frame refers to the geological map of Fig. 2.

certain  (Csontos  1988;  Plašienka  1997).  The

aim of this paper is to present new stratigraphic

data  from  the  Kisfennsík  Nappe,  which,  to-

gether  with  re-evaluated  tectonic  conditions,

allows us to consider the origin of the succes-

sion. We would like to answer the long-stand-

ing question: Is the Silicic Unit really present

in the Bükk Mts?

The  light,  massive  limestone  bodies  (Kis-

fennsík  Limestone)  identified  by  Schréter

(1916), were regarded as Middle–Upper Trias-

sic.  These  are  thrust  over  older  sequences

(Schréter 1943). Jámbor (1959) mapped a dia-

base  tuff  horizon,  dividing  the  Kisfennsík

Limestone into a lower (Ladinian) and an up-

per (Upper Triassic) part with megalodontids.

background image

190                                                                                     VELLEDITS  et  al.

Fig. 

2.

 G

eological 

m

ap 

(simplified 

from 

Forián-Szabó 

Csontos 

2002; 

Less 

1986, 

1988) 

and 

cross-section 

of 

the 

Kis-fennsík 

area. 

For 

location 

see 

also 

Fig. 

1.

background image

STRATIGRAPHY  AND  ORIGIN  OF  THE  KISFENNSÍK  NAPPE                                              191

permost  Bükkian  nappe  (Kisfennsík  Nappe  —  Less  1986,

1988; Less et al. 2002). On the basis of megalodontid determi-

nation by E. Végh-Neubrandt (pers. comm.), Csontos (1988)

supposed a probably Silicic-type nappe fragment, comprising

non-metamorphic Dachstein-type (Kisfennsík) limestone. To-

gether with the recent investigations (comprising microfacies

analysis and detailed structural mapping) of the authors, the

following  structural  model  can  be  outlined.  (The  structural

features of the Kis-fennsík area, including the stratigraphy of

the lower tectonic units and the structural evolution of the NE-

Bükk Mts, are discussed in Forián-Szabó & Csontos (2002).)

The nappe outliers of the Kisfennsík Nappe are superimposed

onto nappes and slivers overthrust onto the North Bükk Anti-

cline (Bükk Parautochthonous, Fig. 2). In the SW nappe outli-

ers can be found directly upon the Paleozoic to Lower Triassic

formations of the North Bükk Anticline, while in the N and

NW the Kisfennsík Nappe is thrust upon younger shales form-

ing the Harica Nappe (Mónosbél Formation, Fig. 2). The Ju-

rassic age of the shale is proven by radiolarian finds (Kozur

1984) and by Jurassic foraminifers found in neptunian dykes

of  an  olistolith  in  the  shale  (Büdös-kút  olistolith,  Fig.  2;

Velledits 1998). In the central and western part of the area the

tectonic underlayer of the Kisfennsík Nappe is mainly an Up-

per Triassic, anchimetamorphic cherty limestone belonging to

a sliver of the North Bükk Anticline (Fig. 2). The structural

mapping of the investigated area and the geometry of the in-

tercalated volcanite bodies indicated, that the sole thrust of the

Kisfennsík Nappe cuts off even younger formations towards the

SE (Fig. 3; Forián-Szabó & Csontos 2002). The original sedi-

mentary cover of the Kisfennsík Limestone is unknown; at the

southern  nappe  margin  the  Oligocene  Csókás  Formation  lies

transgressively on its eroded surface (Fig. 2–3; Less 1991).

In the followings we give the descriptions of different for-

mations  belonging  to  the  Kisfennsík  Nappe,  including  new

stratigraphic results.

Stratigraphy of the Kisfennsík Nappe

“Kis-fennsík dolomite”

In the NW part of the investigated area, the NE-SW striking

belt  of  Szalasznya  (Fig.  2)  is  mainly  composed  of  grey-co-

loured,  often  brecciated  dolomites.  Scattered  occurrences  of

dark-grey limestones and some cherty limestone are also asso-

ciated with this dolomite. Unexposed contacts with the white

Kisfennsík-type  limestone  and  with  metavolcanites,  and  the

lack of any biostratigraphic data from this belt allow different

interpretations (Fig. 3). Previous mappers identified it with the

Anisian Hámor Dolomite (Balogh 1964). The mapping result

of Less 1986 established a Hámor Dolomite, Szentistvánhegy

Metaandesite (Anisian-Ladinian), Fehérkõ (Kisfennsík) Lime-

stone succession for this thrust fragment. Considering the Car-

nian age of the Kisfennsík Limestone at the central part of the

area (see below), and the NW dipping ramp-model of the Kis-

fennsík Nappe (Fig. 3 and Forián-Szabó & Csontos 2002), the

above  mentioned  grey  dolomite  and  limestone  could  be  the

underlayer of the Kisfennsík Limestone. According to P. Pe-

likán (pers. comm.) siliciclastics in the upper part of the bore-

hole Tardona-116 (Fig. 2) are attributed to the Scythian under-

layer of the Hámor Dolomite. If it is so, the below described

andesitic metavolcanites can be the products of the Anisian-

Ladinian  volcanic  event  (

Szentistvánhegy  Metaandesite

  —

Less  1986).  Because  of  the  already  mentioned  stratigraphic

uncertainities (regarding the metavolcanites as well) it is also

possible to evaluate sediments in the NW as a lower part of the

Wetterstein-type  Kisfennsík  platform,  which  contains  scat-

tered or continuous dolomitized segments. The lack of fossils

and the deficient stratigraphic data do not allow certain identi-

fication  of  the  “Kis-fennsík  dolomites”  with  any  of  the  de-

scribed dolomite formations; therefore we do not assign it to

any formation.

Kisfennsík Limestone Formation

This is the most voluminous rock type of the nappe, its larg-

er and smaller blocks and fragments are widespread in the Kis-

fennsík area (Fig. 2). The colour of the Kisfennsík Limestone

is white, white-grey, pale red, or yellowish. It is a massive,

platform limestone, deposited partly in a lagoonal, partly in a

reef  environment.  In  the  lagoonal  environment  the  different

members  of  the  Lofer  cycle  are  present.  In  several  samples

outlines  of  reef  building  organisms  (corals,  sphinctozoans)

can be observed, representing the reef environment. Microfos-

sils: Dasycladaceae (Fig. 4i–j and o) and Foraminifera (Fig.

4a–h and n) of the Kisfennsík Limestone identified from thin

Fig. 3. Stratigraphic scheme of the Kisfennsík Nappe, and its correlation possibilities (continuous and broken stripes) with the Bükkian Tri-

assic.  See  text  for  explanation.  The  simplified  stratigraphic  column  of  the  Bükkian  Triassic  is  compiled  after  Pelikán  et  al.  (1993)  and

Velledits (1998).

background image

192                                                                                     VELLEDITS  et  al.

sections are listed in Table 1. The fossil sites are shown on

Fig. 2. At first sight the Kisfennsík Limestone appears to have

mainly non-metamorphic character, containing well preserved

algal mats, green algae, gastropods, and megalodonts, which

are observable also with naked eyes (Pelikán et al. 1993; Fig.

4p). However, most of the mapped limestone bodies contain

more  or  less  recrystallized  or  brecciated  zones.  The  spatial

distribution of recrystallization is very complex, it seems very

hard  to  limit.  Around  the  contacts  with  the  intercalating

metavolcanites  (Válint-kereszt,  Pa-60  borehole;  Fig.  2)  a

stronger  recrystallization  can  be  observed  due  to  the  heat

transmission. In other areas without volcanites the degree of

the recrystallization can vary from metre to metre.

According to Velledits et al. (1999) and the new results, the

types of microfacies are the following:

I.  Lagoonal facies

I.1  Oncoidal wac

kestone: in micritic matrix oncoids with

0.5–2  cm  diameter,  foraminifers,  peloids,  and  recrystallized

mollusc  shells,  gastropods  can  be  seen.  The  coatings  of  the

oncoids  are  thick  consisting  more  layers.  Polygonal  mud

cracks,  some  centimetres  in  diameter  and  smaller  birdseyes

(fenestral fabrics) filled with brown-grey ostracod micrite are

very frequent in this microfacies type. In a thin section in the

dissolved place of a gastropod shell (moldic porosity) a huge

number  of  ostracod  shells  can  be  observed  (Fig.  4k–l).  The

depositional environment is the shallow subtidal part of a la-

goon.  During  diagenesis  the  deposited  carbonate  mud  with

oncoids and foraminifers got to an emerged position, where

polygonal desiccations cracks were generated. Due to the in-

fluence of freshwater the aragonitic shells of the gastropods

were  also  dissolved.  An  ostracod  lime  mud  was  infiltrated

into the moldic pores, which has been recrystallized later on.

The ostracod bearing lime mud is a characteristic sediment for

the ponds on the tidal flat.

I.2  

Mudstone with desiccation cracks: the micritic, pelmi-

critic matrix is rich in foraminifers, porostromata algae frag-

ments, oncoids, and coated lithoclasts. Birdseyes can be found

in the entire rock: their lower part is filled with ostracodal mi-

Table 1: Microfossils and microfacies types of the Kisfennsík Limestone Formation fossil sites. Microfossils of locality 2, 3 and partly of

1 are from Velledits et al. (1999). The microfacies codes refer to the classification found in the text. The fossil sites are shown on Fig. 2.

Number of pieces by localities 

Fossil 

group 

Fossil 

5  6  7  8  9  10  11  Tot. 

Griphoporella sp. 

  

  

  

  

              

  

Gyroporella sp. 

  

  

  

  

              

  

Physoporella heraki BYSTRICKÝ 

  

  

  

   10             

   14 

Poikiloporella duplicata (PIA) 

  

  

1  11             

   15 

Teutloporella herculea STOPPANI 

  

  

  

  

  

   1          

  

D

as

yc

la

dac

eae

 

Thaumatoporella parvovesiculifera RAINERI 

  

  

  

  

              

  

Agathammina sp. 

  

  

  

  

  

         1    

  

Ammobaculites sp. 

  

  

  

              

  

Ammodiscus sp. 

  

  

  

  

   1             

  

Aulotortus sinuosus WEYNSCHENK 

  

  

  

   2        1    

  

Aulotortus sp. 

  

  

  

  

         1    

  

Diplotremina astrofimbriata (KRISTAN-TOLLMANN) 

  

  

  

  

              

  

Diplotremina sp. 

  

14 

  

   1             

   19 

Earlandinita sp. 

  

  

  

  

               3  4 

Endothyra sp. 

  

  

  

               1  6 

Endothyra brassica (TRIFONOVA) 

  

  

  

  

              

  

Endothyranella sp. 

  

  

      1       

   10 

Endothyranella tricamerata SALAJ 

  

  

  

  

  

            1    

Gaudryina? sp. 

  

  

  

  

              

  

Gaudryinella sp. 

  

  

  

  

              

  

Glomospirella sp. 

  

  

  

   4        1    

  

Gsollbergella sp. 

  

  

  

  

              

  

Gsollbergella spiroloculiformis (ORAVECZ-SCHEFFER) 

  

15 

  

  

              

   19 

Nodosaria sp. 

  

  

  

   1             

  

Nodosinella libera TRIFONOVA 

  

  

  

              

  

Oberhaueserellidae sp. 

  

  

  

              

  

Ophthalmidium tori ZANINETTI et BRÖNNIMANN 

  

  

  

         1    

  

Spirillina sp. 

  

  

  

              

  

Textularia sp. 

  

  

  

              

   10 

Trochammina almtalensis KOEHN-ZANINETTI 

  

  

  

              

  

Trochammina alpina KRISTAN-TOLLMANN 

  

  

              

  

Trochammina sp. 

11 

  

  

              

   19 

Variostoma acutoangulata KRISTAN-TOLLMANN 

  

  

  

  

               1  2 

Variostoma sp. 

  

  

  

  

   1             

  

Fo

ra

m

ini

fe

ra

 

?Reophax sp. 

  

  

  

  

              

  

I. 

II. 

I. 

  

Characteristic microfacies types                              

(see text for classification)

 

3,4,5 1,3,6,7 1-4 

6-8  1,2  7,3  3,4  7  3  3  1,2  6,3 

 

 

background image

STRATIGRAPHY  AND  ORIGIN  OF  THE  KISFENNSÍK  NAPPE                                              193

Fig. 4. Microfossils and facies of the Kisfennsík Limestone. Fossil site numbers (see Fig. 2 for location and Table 1) are in brackets. Pho-

tos a), c), f), g), i), k), l), m) and o) are from Velledits et al. (1999). a) Aulotortus sinuosus Weynschenk (2); b) Endothyra brassica (Tri-

fonova) (2); c) Gsollbergella spiroloculiformis (Oravecz-Scheffer) (2); d) Ophthalmidium tori Zaninetti et Brönnimann (2); e) Variosto-

ma  acutoangulata  Kristan-Tollmann  (3);  f)  Diplotremina  astrofimbriata  (Kristan-Tollmann)  (2);  g)  Trochammina  alpina

Kristan-Tollmann (3); h) Nodosinella libera Trifonova (2); i) Physoporella heraki Bystrický (2); j) Poikiloporella duplicata (Pia) (6); k)

Gastropod  section  in  micritic-pelmicritic  matrix  (3);  l)  Enlarged  part  of  the  dissolved  gastropod  shell  of  Fig.  4k:  the  ostracod-bearing

lime mud infiltrated into the moldic pore was recrystallized later on (3); m) Wackestone with different types of gastropods: some of them

include geopetal structure (2); n) Grainstone with peloids and with Glomospirella sp. (1); o) Griphoporella sp. (3); p) Macroscopic view

of the Kisfennsík Limestone rich in megalodontids (1).

background image

194                                                                                     VELLEDITS  et  al.

crite, while the upper part is filled with sparite. The carbonate

mud was deposited in the subtidal lagoon environment. Due

to subsequent desiccation and dissolution of freshwater cavi-

ties, desiccation and entgassing pores originated, which were

partly filled with ostracod mud.

I.3  Grainstone with peloids, and with bio- and lithoclasts

(Fig.  4n):  this  mic

rofacies  type  develops  from  the  previous

type. In some thin sections it can be observed, that the dense

and  extensive  net  of  the  mud  cracks  isolates  the  peloids.  If

these  sediments  are  affected  by  agitated  water,  then  the  pe-

loids will be rounded, and the bioclasts coated. In some thin

sections  two  generations  of  cements  can  be  observed.  The

grains are covered with rim cement, and the space between the

grains is filled with sparite. Sometimes the entire space be-

tween the rim cement is filled with calcisilt. Depositional en-

vironment: the high-energy part of the platform, and the win-

nowed platform edge sands. Diagenesis: in some thin sections

the grainstone and the mudstone textures occur together. The

transition between these two types is continuous. We can con-

clude, that the sediment deposited in the subtidal environment

(wackestone), after that it was desiccated and cracked in the

supratidal zone. Later this sediment was redeposited (grain-

sto

ne).

I.4  Algal mat: some mm thick laminae with birdseyes. The

cavities  are  3

×

15  mm,  and  follow  the  layering,  their  inner

parts are filled with two generations of sparite. The material of

the algal lamina is pelmicrite, which represents the sediments

captured  by  blue-green  algae.  Some  foraminifers  occur  as

well. Depositional environment: intertidal lagoon.

I.5    Limestone  beds  with  megalodontids:  medium  grey,

thick  bedded  limestone  layers,  densely  packed  with  double

megalodontids: they measure 5–10 cm (Fig. 4p). Depositional

environment: subtidal lagoon.

I.6  Wackestone with gastropods: gastropods (5 %), ostra-

cods (1 %), and some foraminifers in micritic matrix. The dif-

ferent types of gastropod sections can be even 12 mm in di-

ameter.  Geopetal  structures  are  also  observable  (Fig.  4m).

Depositional  environment:  subtidal  environment  of  the  la-

goon.

I.7  Wacke-packestone with dasycladacean algae:

The preservation of this material is very bad. Longitudinal

and  cross-sections  of  green  algae:  Poikiloporella  duplicata

(Pia) (Fig. 4j), Physoporella heraki Bystrický (Fig. 4i), Teut-

loporella herculea Stoppani, Gyroporella sp., Griphoporella

sp. (Fig. 4o) can be seen in micritic matrix. In the matrix po-

lygonal cavities were generated, which are filled with brown

grey  ostracodal  micrite.  The  ostracodal  micrite  can  fill  the

cavity entirely, or it fills only the lower part of the cavity (li-

bella structure). Depositional environment: dasycladacean al-

gae  prefer  the  tropical,  subtropical  lagoonal  seawater.  They

live in the subtidal environment, generally at depths of  3–5 m

(Flügel  1982).  Later,  in  the  tidal  flat  in  the  desiccated  lime

mud polygonal mud cracks were formed, which were enlarged

by dissolution of freshwater. These cavities were filled with

the typical deposits of intertidal ostracodal mud.

I.8  Wackestone with coral fragments: In micritic matrix re-

crystallized fragments: foraminifers, echinoderms, ostracods,

radiolarians?, and corals. Ostracod cavity filling can also be

observed.

Depositional environment: s

ubtidal lagoon, the coral frag-

ments show that there was a reef, or a patch reef in the neigh-

bourhood.

II.  Reef

This  environment  can  be  identified  in  slightly  metamor-

phosed limestones, where the inner structure of the fossils dis-

appeared. Only the outlines of the fossils can be observed on

the 

weathered surface, and in thin sections.

II.1  Rudstone:

The rock is dark grey. It contains 1–3 cm big lithoclasts, the

space between them is filled with sparite. The lithoclasts are

not (or only slightly) rounded. If the space between the litho-

clasts is bigger, it is filled with sparite with more generations.

The  lithoclasts  are  composed  of  recrystallized  material,  in

which some recrystallized biogenic components: corals, bryo-

zoans, and echinoderms can be observed.

II.2  Bafflestone:

The rock is light grey. In micritic matrix outlines of fossils

can be obser

ved: corals, bryozoans, sphinctozoans?. The inner

structure and  the  incrustation  of  these  primary  reef  builders

cannot be observed. Both microfacies types are characteristic

of the reef environment. In the Bükk Mountains these occur in

the reef facies of Hór Valley (Flügel et al. 1992) and Mész

Valley (Velledits & Péró 1987), too. The bafflestone microfa-

cies represents the autochthon reef, the rudstone is typical for

the detritus belt around the reef, and the reef slope.

Age of the Kisfennsík Limestone: The dasycladacean Phys-

oporella heraki Bystrický (Fig. 4i) lived only during the Car-

nian.  Among  the  forams  Gsollbergella  spiroloculiformis

(Oravecz-Scheffer) (Fig. 4c), Ophthalmidium tori Zaninetti et

Brönnimann (Fig. 4d ) and Nodosinella libera Trifonova (Fig.

4h) indicate Carnian.

Metavolcanites

Macro-  and  microscopic  petrography  allows  us  to  distin-

guish two main types of metavolcanites: a basaltic (1) and an

acidic-transitional type (2). Type (1) seems to occur in a cer-

tain, ca. 10–30 m thick “stratigraphic” horizon within the Kis-

fennsík Limestone (Jámbor 1959) of Carnian age, along and

above a flat section of the sole thrust of the Kisfennsík Nappe

(Forián-Szabó & Csontos 2002 and Fig. 2, 3). Volcanites be-

longing to type (2) occur at different stratigraphic levels. In

the surroundings of the Válint-kereszt they appear in the Kis-

fennsík Limestone over the metabasalts, while metaandesites

to the NW are considered to occupy a stratigraphic horizon

below  the  metabasalts  (Fig.  3).  Petrologic  characters  of  the

two main types are as follows:

Metabasalt

Petrographically  similar  metabasalts  were  described  from

the Carnian of the Bükk Mts (Szinva Metabasalt, Pelikán et al.

1993; Szoldán 1990), therefore we assign the Kis-fennsík me-

tabasalts to the above mentioned formation (Fig. 3). It is inter-

calated with the Kisfennsík Limestone. Toward the massive

platform limestone small angular limestone clasts and lenses

background image

STRATIGRAPHY  AND  ORIGIN  OF  THE  KISFENNSÍK  NAPPE                                              195

Fig. 5. Macro- (c and f) and microscopic view of metavolcanites from the Kis-fennsík area. Location numbers in brackets refer to Fig. 2.

a) Metabasalt with amygdales filled with calcite, 1N (1); b) Opacitized metabasalt lithoclast with well oriented, thin albite laths in basal-

tic pyroclastite, 1N (3); c) Basaltic pyroclastite with interfingering, recrystallized limestone lenses. From Pa-60 borehole, at 12.0 m (2);

d) Plagioclase and glauconitized-chloritized pyroxene phenocrysts in cumuloporphyric metaandesite, 1N (8); e) Pseudomorphic pyrox-

ene in andesitic pyroclastite, 1N (7); f) Foliated mixture of crystalline Kisfennsík Limestone and andesitic metavolcanite (photo of Cs.

Péró) (7); g) Tabular plagioclase crystal and opacitized basic metavolcanite clast in andesitic pyroclastite 1N (8);  h) Deformed, wavy,

opacitized lithoclast in andesitic pyroclastite 1N (8); i) Opacitized biotite crystalloclast in andesitic pyroclastite 1N (8).

background image

196                                                                                     VELLEDITS  et  al.

appear  first,  then  even  thicker  bands  of  recrystallized  lime-

stones are interlayered in the metabasalt (Fig. 5c). In thin sec-

tion at the margins of the limestone clasts subsequently crys-

tallized, thick albite laths are observable. Macroscopically the

metabasalt is dark-green coloured, with a weakly developed

cleavage. Frequent alteration changes its colour into brown-

ish. In thin sections closely packed, irregular, elongated basal-

tic  clasts  occur  in  some  fine  matrix  with  flow  texture.  The

very fine-grained matrix is mainly composed of chlorite, and

possibly also of pumpellyite (appearing in some samples as fi-

brous patches with radial structure). Basaltic clasts are strong-

ly  chloritized,  opacitized  and  calcitized,  and  they  are  often

amygdaloidal  (Fig.  5a).  Amygdales  are  filled  with  calcite,

chlorite and albite. Several basaltic clasts contain well-orient-

ed, thin albite laths (Fig. 5b). Crystalloclasts are rare: they are

represented by apatites, large plagioclase tables and also large

(up to 2 mm) magnetites, titanomagnetites and spinels.

Acidic-transitional metavolcanites

Rocks  of  this  type  occur  at  Válint-kereszt  above  the  me-

tabasalts,  and  are  also  intercalated  with  the  Carnian  Kis-

fennsík Limestone (Fig. 2), while metavolcanites to the NW

are deposited most probably below the basaltic horizon, close

to the dolomitic underlayer of  the Kisfennsík Limestone (see

Chapter “Kis-fennsík dolomite”). Acidic-transitional metavol-

canites are present as badly outcropping, scattered, small bod-

ies. At Válint-kereszt the transition between the metavolcanite

and the Carnian limestone has similar texture to that observed

between  the  metabasalts  and  the  same  limestone  (Fig.  5f).

Macroscopically the volcanites are reddish, sometimes grey-

or brown-coloured, fine-grained, mostly altered and often fo-

liated. In thin section pyroclastics and extrusives can be dis-

tinguished. The matrix of the pyroclastics is often wavy and

pumiceous  (Fig.  5i).  It  contains  a  large  quantity  of  fine-

grained opaque minerals (magnetite, hematite and limonite).

The former glass is totally altered to sericite and chlorite. Li-

thoclasts are partly represented by acidic volcanites. Subtypes

of acidic volcanoclasts are: pumiceous, sometimes with flow

and/or felsitic texture, the material of which is totally recrys-

tallized to chlorite, sericite and quartz (1) and extrusives with

microholocrystalline  groundmass  (2).  The  above  described

acidic  volcanoclast  types  contain  porphyric  altered  plagio-

clase and biotite, and irregular shaped amygdales. More basic

lithoclasts  similar  to  the  metabasalts  described  in  Chapter

“Metabasalt” are also present in pyroclasts: they contain thin

albite laths and in some cases amygdales in mostly opacitized,

fine-grained matrix (Fig. 5g). There are the following crystal-

loclasts of pyroclastics: feldspar, few quartz, biotite (Fig. 5h)

and opaque minerals. Some spinel crystalloclasts of unclear

origin  were  found  in  acidic  pyroclastics  near  Válint-kereszt

(Location 7, Fig. 2). Extrusives (locality No. 5, 7, 8, 9 on Fig.

2) are represented mainly by metaandesites with cumulopor-

phyric  texture  (Fig.  5d).  The  microholocrystalline  to  glassy

groundmass  contains  large  plagioclases  and  chlorite-glauco-

nite pseudomorphs after euhedral pyroxenes (Fig. 5e). Both in

matrix  and  porphyric  minerals  fine-grained  pumpellyite  oc-

curs. Despite the upper stratigraphic position, the above de-

scribed  acidic  pyroclastics  and  metaandesites  and  the  Ani-

sian–Ladinian Szentistvánhegy Metaandesite (Szoldán 1990)

have similar petrographic features.

Consequently, based on observations described in Chapter

“Stratigraphy of the Kisfennsík Nappe”, the examined slice

of the Kisfennsík Nappe fits to the Bükkian sequence (Fig. 3).

The origin of the Kisfennsík Nappe

On the basis of the frequent occurrences of large-sized mega-

lodontids  in  the  Kisfennsík  Limestone  (Fig.  4p)  not  found

elsewhere in the Bükk Mts, Csontos (1988) considered it to be

a  Norian  Dachstein-type  limestone.  In  the  surrounding  area

this formation can be found in the Silicicum, therefore he as-

sumed such an extra-Bükkian origin for the nappe. Referring

to Csontos (1988), in more recent publications (e.g. Plašienka

1997)  the  Kisfennsík  Nappe  is  still  assigned  to  the  Silicic

nappes. However, the nappe rests upon the Bükk Parautochth-

onous and partly on a Szarvaskõ-type nappe (Harica Nappe),

the units of which are displaced fragments of the Internal Di-

naridic system (Haas & Kovács 2001). Do we have a Silicic

Nappe emplaced over these Dinaridic blocks?

The presence of volcanites has a crucial importance in con-

siderations of nappe origins. In the Bükkium a thick Triassic

volcanic sequence was preserved due to the intense polycy-

clic, calc-alkaline and basic-neutral extensional volcanism in

the Anisian–Carnian period (Harangi et al. 1996; Fig. 3). Ac-

cording to Pelikán et al. (1993), the older, Anisian–Ladinian,

calc-alkaline volcanic period (Szentistvánhegy Metaandesite)

resulted in a thickness of up to ca. 500 m of volcanic material.

On the other hand, in the Silicicum the Bükkian-type intense

Triassic  volcanism  is  almost  completely  missing:  only  thin

layers of green tuffs and tuffites can be found locally in the

basal part of the Wetterstein limestones, N of Silická Brezová

(Early Ladinian, Bystrický 1973). The stratigraphic content of

the Upper Triassic platform limestones and dolomites of the

Kisfennsík Nappe, including intercalated metavolcanites fits

well into the Bükkian evolution history. The frequent occur-

rences of megalodontids in Upper Triassic platform develop-

ments in the Bükk Mts are restricted to the Kis-fennsík area.

The  difference  in  the  abundance  of  megalodontids  between

Kis-fennsík and other platform areas in the Bükk Mts can be a

consequence of either an original biofacies differentation, or

of an apparent lack of fossils due to the relatively higher meta-

morphic grade of the rocks outside the Kis-fennsík area. The

Carboniferous to Triassic sequence of the Bükkium was re-

cently compared and successfully correlated with successions

in  the  Dinarides  (Protiæ  et  al.  2000).  Both  the  Kisfennsík

Limestone of the Bükkium and the corresponding Upper Tri-

assic  platform  limestones  of  the  Jadar  and  Sana-Una  Units

(Serbia, Leliæ and Podvidaèa Formations) are rich in mega-

lodontids (Protiæ et al. 2000).

From a structural point of view the Kisfennsík Nappe is also

hardly explainable as an extra-Bükkian nappe. According to

the  structural  investigations  of  Forián-Szabó  &  Csontos

(2002),  in  the  Kis-fennsík  area  the  already  emplaced  Kis-

fennsík Nappe — together with rocks of the lower structural

units — suffered  an  intensive,  large  and  mid-scale  folding.

The emplacement of the Kisfennsík Nappe cannot be dated,

background image

STRATIGRAPHY  AND  ORIGIN  OF  THE  KISFENNSÍK  NAPPE                                              197

Fig. 6. Structural units in NE Hungary (after Haas & Kovács 2001; Lexa et al. (Eds) 2000; Csontos 2000; Forián-Szabó & Csontos 2002).

but the intensive subsequent shortening, and the position of

Paleogene formations with different facies — fitting well in to

the  exhumation  history  of  the  Bükkium — suggests,  that

thrusting  can  probably  be  related  to  the  most  intensive  and

considerably  ductile,  Cretaceous  tectogenetic  period  of  the

Bükk Unit (Forián-Szabó & Csontos 2002). K-Ar and zircon

fission  track  measurements  on  mylonites  from  the  Eastern

Bükk Mts showed that the age of the last ductile deformation

is around 80 Ma (Árkai et al. 1995). There is clear structural-

sedimentological  evidence  for  the  sinistral  strike-slip  move-

ment along the Darnó Zone during the Miocene (Márton &

Fodor 1995; Sztanó & Józsa 1996). However, this belt is also

supposed  to  function  as  a  left  lateral  shear  zone  during  the

Cretaceous (Csontos 1999). Unfortunately, we do not know,

whether  the  Kisfennsík  Nappe  was  already  emplaced  at  the

time  of  the  northward  shift  of  the  Bükk  Unit  in  the  Creta-

ceous. Anyway, considering the post-Senonian structural con-

vergence (that is the Miocene sinistral strike-slip movement

along  the  Darnó  Zone),  in  comparison  with  the  present-day

position (Fig. 6), the even longer distance between Bükkium

and Silicicum at the time of the possible nappe emplacement

makes the Silicic origin of the Kisfennsík Nappe less proba-

ble. One can speculate that they represent outliers of an out-

of-sequence  nappe  transported  from  an  extra-Bükkian  root

zone and emplaced onto metamorphosed, partly eroded Bük-

kian substratum. Such a supposed (Silicic) cover nappe is ex-

pected to be non-metamorphosed (Csontos 1988), like the for-

mations  of  the  Silicic  nappes  and  also  their  pebbles  in  the

Upper  Cretaceous  Nekézseny 

Cong

lomerate  (Gosau  sedi-

ments; Brezsnyánszky & Haas 1984). In fact, rocks belonging

to  the  Kisfennsík  Nappe  often  have  an  anchimetamorphic

character (Fig. 5f). The Kisfennsík Nappe is partly thrust upon

background image

198                                                                                     VELLEDITS  et  al.

the upper members of the North Bükk Anticline (Upper Trias-

sic cherty limestone), but its southern part is largely emplaced

onto Carboniferous slates, and Permian sediments (Forián-Sza-

bó & Csontos 2002). Some small-scale younger overthrusting

onto the Paleozoic sediments is very likely, but — because of

the  intensive  subsequent  shortening  of  both  the  nappes  and

the Parautochthonous (they were re-folded together) — a ma-

jor reactivation of the Kisfennsík sole thrust is not probable.

Overthrusting  of  the  Kisfennsík  Nappe  onto  Carboniferous

rocks of the Bükk Parautochthonous can be linked to an inter-

nal (intra-Bükkian) thrusting.

Conclusions

Microfacies  investigations  and  biostratigraphy  record  a

Carnian  platform  development  in  the  Kis-fennsík  area.  The

Kisfennsík Nappe is mainly composed of massive, platform

limestone, deposited partly in a lagoonal, partly in a reef envi-

ronment. At different levels in the Carnian limestone, interca-

lated anchimetamorphic metavolcanites of different petrologic

character  were  recognized  (metabasalts  and  metaandesites).

The  above  described  stratigraphic  content  of  the  Kisfennsík

Nappe can be interpreted as a Bükkian-type succession. In the

present  structural  position  the  nappe  lies  on  different  strati-

graphic  members  (Carboniferous  to  Jurassic)  belonging  to

Bükkian successions. All the units in the Bükk Mts are de-

formed by post-emplacement folding. Together with structur-

al  considerations,  but  mainly  based  on  stratigraphic  results,

the Silicic origin of the Kisfennsík Nappe can be excluded.

Acknowledgments: Gy. Less is thanked for field guiding and

fruitful discussions. L. Csontos and S. Kovács are thanked for

improving  the  text  with  critical  remarks.  N.  Németh  helped

with  field  observations.  Mrs.  Pellérdy  is  thanked  for  photo

processing. The authors are grateful to the reviewers Gy. Less,

P. Pelikán and D. Plašienka for valuable suggestions to im-

prove  the  manuscript.  This  work  was  financially  supported

partly by the National Research Fund (OTKA) of F. Velledits

(Project No. T.26634.).

References

Árkai P., Balogh K. & Dunkl I. 1995: Timing of low-temperature meta-

morphism and cooling of the Paleozoic and Mesozoic formations of

the  Bükkium,  innermost  Western  Carpathians,  Hungary.  Geol.  Rd-

sch. 84, 334–344.

Balogh  K.  1964:  Die  geologischen  Bildungen  des  Bükk-Gebirges.  Ann.

Inst. Geol. Hung. 48, 2, 245–719.

Brezsnyánszky K. & Haas J. 1984: The Nekézseny Conglomerate Forma-

tion of Senonian age: a sedimentological and tectonic study of the

stratotype section. Földt. Közl. 114, 1, 81–100.

Bystrický J. 1973: Triassic of the West Carpathians Mts. Guide to Ex-

cursion D, Xth Congr. of Carpathian-Balkan Geol. Ass., Bratisla-

va, 1–137.

Csontos L. 1988: Étude géologique d’une portion des Carpathes internes:

la  massif  du  Bükk  (Nord-Est  de  la  Hongrie).  Thése  de  Doctorat,

Univ. de Lille, 1–327.

Csontos L. 1999: Structural outline of the Bükk Mts. (N Hungary). Földt.

Közl. 129, 4, 611–651.

Csontos L. 2000: Stratigraphic reevaluation of the Bükk Mts (N. Hunga-

ry). Földt. Közl. 130, 1, 95–131.

Forián-Szabó  M.  &  Csontos  L.  2002:  Tectonic  structure  of  the    Kis-

fennsík area (Bükk Mountains, NE Hungary). Geol. Carpathica 53,

4, 223–234.

Flügel  E.  1982:  Microfacies  analysis  of  limestones.  Springer,  Berlin

Heidelberg New York, 1–633.

Flügel E., Velledits F., Senowbari-Daryan B. & Riedel P. 1992: Riffor-

ganismen aus “Wettersteinkalken” (karn?) des Bükk-Gebirges, Un-

garn. Geol. Paläont. Mitt., 18, 35–62.

Haas J. & Kovács S. 2001: The Dinaridic-Alpine connection — as seen

from Hungary. Acta Geol. Hung. 44, 2–3, 345–362.

Harangi Sz., Szabó Cs., Józsa S., Szoldán Zs., Árva-Sós E., Balla M. &

Kubovics  I.  1996:  Mesozoic  igneous  suites  in  Hungary:  Implica-

tions  for  genesis  and  tectonic  setting  in  the  northwestern  part  of

Tethys. International Geology Review 38, 336–360.

Jámbor Á. 1959: Geological re-investigation of the Kisfennsík area (Bükk

Mts.). MÁFI Évi Jel. 1955–56, 103–122.

Kozur H. 1984: New biostratigraphical data from the Bükk, Uppony and

Mecsek  Mountains  and  their  tectonic  implications.  Acta  Geol.

Hung. 27, 3–4, 307–319.

Less Gy. 1986: Geological map of the Mályinka — Garadna-völgy area

(Bükk Mts.). Scale: 1:10,000. Manuscript, Arch. Hung. Geol. Inst.,

Budapest.

Less Gy. 1988: Geological map of the Eastern Kis-fennsík (Bükk Mts.).

Scale: 1:10,000. Manuscript, Arch. Hung. Geol. Inst. Budapest.

Less Gy. 1991: Upper Oligocene larger foraminifers of the Bükk Moun-

tains. MÁFI Évi Jel. 1989, 411–465.

Less Gy., Gulácsi Z., Kovács S., Pelikán P., Pentelényi L., Rezessy A. &

Sásdi L. 2002: Geological map of the Bükk Mts., 1:50,000. Geolog-

ical Institute of Hungary, Budapest.

Lexa J., Bezák V., Eleèko M., Mello J., Polák M., Potfaj M. & Vozár J.

(Eds.) 2000: Geological Map of Western Carpathians and adjacent

areas.  Scale:  1:500,000.  Ministry  of  Environment  of  Slov.  Rep.,

Geol. Survey of Slov. Rep., Bratislava.

Márton E. & Fodor L. 1995: Combination of palaeomagnetic and stress

data  —  a  case  study  from  North  Hungary.  Tectonophysics,  242,

99–114.

Pelikán P., Csontos L., Less Gy., Velledits F., Dosztály L., Szabó Cs.

&  Szoldán  Zs.  1993:  Bükk  Unit.  In:  Haas  J.  (Ed.):  Litostrati-

graphic units of Hungary. Triassic. MÁFI, Budapest, 101–153 (in

Hungarian).

Plašienka D. 1997: Cretaceous tectonochronology of the Central Western

Charpatians, Slovakia. Geol. Carpathica, 48, 2, 99–111.

Protiæ Lj., Filipoviæ I., Pelikán P., Jovanoviæ D., Kovács S., Sudar M.,

Hips K., Less Gy. & Cvijiæ R. 2000: Correlation of the Carbonif-

erous, Permian and Triassic sequences of the Jadar Block, Sana-

Una  and  “Bükkium”  Terranes.  In:  St.  Karamata  &  Sl.  Jankoviæ

(Eds.): Proc. of the Int. Symp. “Geology and metallogeny of the

Dinarides and the Vardar Zone”. The Acad. of Sci. and Arts of the

Rep. of Srpska, Coll. and Monogr. Vol. 1. Banja Luka, 61–69.

Schréter Z. 1916: The Eastern part of the Bükk Mountains (Borsod-Hev-

es). Földt. Int. Évi Jel. 1915, 348–363 (in Hungarian).

Schréter Z. 1943: Geology of the Bükk Mountains. Beszámoló a m. kir.

Földt. Int. Vitaül. Munk. 5,7, 378–411 (in Hungarian).

Szoldán  Zs.  1990:  Middle  Triassic  magmatic  sequences  form  different

tectonic  settings  in  the  Bükk  Mts.  (NE  Hungary).  Acta  Mineral.

Petrogr. Szeged 31, 25–42.

Sztanó  O.  &  Józsa  S.  1996:  Interaction  of  basin-margin  faults  and  tidal

currents  on  nearshore  sedimentary  architecture  and  composition:  a

case study from the Early Miocene of northern Hungary.  Tectono-

physics, 266, 319–341.

Velledits  F.  &  Péró  Cs.  1987:  The  Southern  Bükk  (northern  Hungary)

Triassic  revisited:  The  Bervavölgy  Limestone.  Annales  Univ.  Sci.

Budapest., Sec. Geol. 27, 17–64.

Velledits  F.  1998:  Stratigraphic  correlation  and  evolutionary  analysis  of

the Middle and Upper Triassic in the Bükk Mts. PhD Thesis, Eötvös

Univ., Budapest, 1–122 (in Hungarian).

Velledits F., Bérczi-Makk A. & Piros O. 1999: Facies and age of the Kis-

fennsík  Limestone  (Bükk  Mts).  Földt.  Közl.  129,  4,  573–592  (in

Hungarian).