background image

www.geologicacarpathica.com

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA

, APRIL 2014, 65, 2, 163—174                                                            doi: 10.2478/geoca-2014-0011

Introduction

The Danube Basin displays peculiar anomalies in the gravity
and magnetic fields that are supposedly associated with deep
seated  sources  within  the  pre-Neogene  basement  (Kubeš  et
al. 2001, 2010). According to Kubeš et al. (2010) the inter-
pretations  of  these  sources  are  insufficient  and  problematic
and  thus  remain  open  for  further  investigation.  Here  we
present  a  new  interpretation  of  both  the  Kolárovo  gravity
anomaly (gravity high) and the Kolárovo magnetic anomaly
(anomaly “N4” in Kubeš et al. 2010) by means of a 3D in-
version  of  gravity  and  magnetic  data  based  on  depth-wise
separation of sources and the so-called “method of local cor-
rections”. This non-linear inversion method can invert gravity
or  magnetic  data  in  terms  of  interface  (contact)  surfaces  or
anomalous source bodies, as well as a combination of these
two classes of sources. The inversion yields several admissi-
ble  solutions  –  admissible  from  the  viewpoint  of  potential
field data. This is the strength and advantage of the method:
the interpreter has at hand a multitude – a set – of model
solutions that satisfy the observed surface potential data and
can  take  a  look  at  them  from  the  viewpoint  of  constraining
information, if available from other earth science disciplines.

Joint interpretation of gravity and magnetic data in the

Kolárovo anomaly region by separation of sources and the

inversion method of local corrections

ILYA PRUTKIN

1

, PETER VAJDA

2

, MIROSLAV BIELIK

2,3

, VLADIMÍR BEZÁK

2

 and

ROBERT TENZER

4

1

Institute of Earth Geosciences, Jena University, Burgweg 11, 07749 Jena, Germany;  Ilya.Prutkin@uni-jena.de

2

Geophysical Institute, Slovak Academy of Sciences, Dúbravská cesta 9, 845 05 Bratislava, Slovak Republic;   Peter.Vajda@savba.sk

3

Department of Applied and Environmental Geophysics, Faculty of Natural Sciences, Comenius University, Mlynská dolina,

842 15 Bratislava, Slovak Republic;  bielik@fns.uniba.sk

4

Institute of Geodesy and Geophysics, School of Geodesy and Geomatics, Wuhan University, 129 Louyu Road, 430079 Wuhan, China

(Manuscript received June 21, 2013; accepted in revised form December 10, 2013)

Abstract: We present a new interpretation of the Kolárovo gravity and magnetic anomalies in the Danube Basin based
on an inversion methodology that comprises the following numerical procedures: removal of regional trend, depth-wise
separation of signal of sources, approximation of multiple sources by 3D line segments, non-linear inversion based on
local  corrections  resulting  in  found  sources  specified  as  3D  star-convex  homogenous  bodies  and/or  3D  contrasting
structural contact surfaces. This inversion methodology produces several admissible solutions from the viewpoint of
potential field data. These solutions are then studied in terms of their feasibility taking into consideration all available
tectono-geological information. By this inversion methodology we interpret here the Kolárovo gravity and magnetic
anomalies jointly. Our inversion generates several admissible solutions in terms of the shape, size and location of a
basic intrusion into the upper crust, or the shape and depth of the upper/lower crust interface, or an intrusion into the
crystalline crust above a rise of the mafic lower crust. Our intrusive bodies lie at depths between 5 and 12 km. Our lower
crust elevation rises to 12 km with and 8 km without the accompanying intrusion into the upper crust, respectively. Our
solutions are in reasonable agreement with various previous interpretations of the Kolárovo anomaly, but yield a better
and more realistic geometrical resolution for the source bodies. These admissible solutions are next discussed in the
context of geological and tectonic considerations, mainly in relation to the fault systems.

Key  words:  Western  Carpathians,  Danube  Basin,  intrusion,  applied  geophysics,  gravity,  magnetic  field,  Kolárovo
anomaly.

Additional  geophysical  or  other  geoscientific  data  can  be
used,  such  as  geological  and  tectonic,  to  discriminate  be-
tween  these  admissible  solutions,  and  to  favour  the  likely
and most realistic one.

The  Kolárovo  gravity  anomaly  (high)  is  located  in  the

south-eastern part of the Danube Basin, in the northern part of
the  Pannonian  Basin,  near  the  village  of  Kolárovo,  southern
Slovakia (Fig. 1). The anomaly is one of the largest and most
famous  gravity  highs  in  the  Western  Carpathian-Pannonian
area.  Therefore  it  has  been  of  great  interest  to  geophysicists
and  geologists  since  the  early  1960s.  In  terms  of  complete
Bouguer  anomaly  the  Kolárovo  high  is  fairly  isometric  and
reaches a magnitude of  + 28 mGal (1 mGal = 10 µm/s

2

). After

removing the gravitational effect of the sedimentary basin fill,
the gravity high in terms of a stripped Bouguer anomaly has
an  amplitude  of  + 74 mGal,  which,  relative  to  the  ambient
field, amounts to some  + 26 mGal (Bielik et al. 1986).

According  to  the  existing  geological  and  geophysical  re-

sults (Gaža 1966, 1967, 1970; Fusán et al. 1971, 1987; Bielik
1984; Sitárová et al. 1984, 1994; Bielik et al. 1986; Šefara et
al.  1987;  Šefara  &  Szabó  1997),  the  Kolárovo  gravity  high
indicates  the  existence  of  a  higher-density  mafic  (basic)
anomalous  body  within  the  Pre-Tertiary  basement  of  the

background image

164

PRUTKIN, VAJDA, BIELIK, BEZÁK and TENZER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2014, 65, 2, 163—174

southern part of the Danube Basin. In the Kolárovo anomaly
region  and  its  vicinity  the  Neogene  sediments  reach  a  thick-
ness of 2.3 to 3.7 km (Fusán et al. 1987; Šefara et al. 1987).
The boreholes Kolárovo 2, 3, and 4 around the anomaly de-
tected the basement at the depths of 3050, 2690, and 2640 m,
respectively (Gaža 1966, 1967, 1970). The basement is made
up  of  granitoid  rocks  and  crystalline  shists  of  the  Hercynian
basement  now  included  in  the  Veporicum  Alpine  tectonic
unit.  In  the  Kolárovo  anomaly  region  the  Mesozoic  and  the
Paleogene  complexes  are  missing  below  the  Neogene  sedi-
ments,  which  implies  uplift  and  erosion  of  Mesozoic  com-
plexes  and  of  Paleogene  sediments.  It  is  suggested  that  the
apical part of the anomalous body is nearest to the surface in
the  area  of  Kolárovo.  The  quantitative  interpretation  of  this
gravity high (Bielik 1984; Sitárová et al. 1984, 1994; Bielik et
al. 1986; Šefara et al. 1987) has revealed that the density of the
anomalous  body  varies  from  2900  to  3050 kg/m

3

,  compared

to  the  density  of  the  upper  crust  of  2700 kg/m

3

,  the  upper

boundary  of  the  anomalous  body  being  interpreted  at  about
4.5—5.0 km. The depth of the center of mass of the body was
interpreted at about 9.5—12.5 km. The geophysically indicated
higher  density  mafic  body  below  the  Kolárovo  gravity  high
has not been verified by drilling yet. Seismics also has not so
far verified what this body is composed of.

Sitárová et al. (1984) interpreted the Kolárovo anomaly us-

ing stripped gravity anomalies, where the gravitational effect
of Tertiary sediments was removed from the Bouguer anomaly.
They  interpreted  a  source  body  by  means  of  two  methods:
multipole  analysis  and  integral  characteristics.  They  deter-
mined  the  source  body  as  a  right-rectangular  homogenous
prism of a 280 kg/m

3

 density contrast with a top plane at 4.5

to 5 km with a center of mass at 9.5 to 12.5 km. Bielik et al.
(1986)  interpreted  the  Kolárovo  high  Bouguer  anomaly
stripped of the gravitational effect of the sediments by means
of  3D  forward  modeling  using  polyhedra.  The  determined
source  body  (ibid)  of  a  300 kg/m

3

  density  contrast  descends

steeply from its apical part at depth 4.5 to 5 km to depths of
10 to 12 km, and then gently down to some 20 km. Sitárová et
al. (1994) interpreted the Kolárovo high using stripped gravity
anomalies by means of the so-called “option method” that uti-
lizes automated minimization of a multiparametric functional
approximating the source body by vertical steps. In this method
source masses can concentrate and grow. Their solution con-
sists  of  a  set  of  blocks  (ibid).  The  upper  boundary  of  their
source  body  ascends  to  depths  of  5  to  6 km  (still  below  the
basement of the Tertiary sediment basin fill) while its bottom
boundary is at 13 km. A novice inversion method of Pohánka
(2001), called the “harmonic inversion” yields a new interpre-
tation in terms of the anomalous body generating the Kolárovo
high,  the  center  of  mass  of  which  appears  to  be  at  10 km  or
even lower. The Truncation Filtering Methodology interpreta-
tion of the Kolárovo high yielded an estimate of the depth of
the center of mass of the body at 8.7 km (Vajda et al. 2002).

The Kolárovo magnetic high (N4 anomaly in Kubeš et al.

2010)  coincides  with  the  Kolárovo  gravity  high  (Fig. 1).
Bezák et al. (1997) interpret the magnetic anomaly as caused
by basic crystalline complex rocks or mafic remnants from a
suture of the Meliatic ocean due to emplacement of astheno-
lith  associated  with  extension  processes  in  the  Neogene.

Other anomalies in the vicinity of Kolárovo were also inter-
preted  in  this  manner.  Valach  &  Váczyová  (1999)  interpret
their  ground-measured  magnetic  profile  across  the  anomaly
by means of a damped approximate modeling technique (for
potential field data inversion) in terms of a 2D basaltic intru-
sion of a polygonal shape rising from a basalt stratum. Their
body has its lower boundary at 18 km while its top boundary
rises to depths of 5.3—6.6 km depending on the number of ver-
tices of the modeled polygonal body. Kubeš et al. (2010) in-
terpret  the  Kolárovo  magnetic  anomaly  (N4  of  their  map
based on aeromagnetic data) by means of modeling (using the
Oasis Montaj geophysical software) in terms of a basic intru-
sive body with its top interface at depths of 5.5 to 6 km (ibid),
and so still within the bedrocks of the Tertiary sediments.

Data

The  gravity  data  set,  given  in  an  equidistant  regular  grid,

was  obtained  from  Pohánka  (2001),  who  preprocessed  the
gravity  data  of  (Kubeš  et  al.  2001).  The  origin  of  the  local
planar  coordinate  system  chosen  for  our  gravity  study  area
lies  at  the  point  of  latitude  47°57’N,  longitude  18°00’E,
and height above sea level of 110 m, the x-coordinate being
easting and y-coordinate northing. The gravity data are rep-
resented by the vertical component of the gravitation accela-
ration  vector.  Since  the  given  area  lies  in  lowlands  and  is
relatively flat (variations in height are of only a few meters),
no  topographic  correction  was  applied,  while  the  data  were
vertically  reduced  to  the  reference  altitude  of  110 m  using
the free air gradient. The regular equally spaced grid of data
was produced from the original irregularly placed data points
by  an  in-house  interpolation  method  described  by  Pohánka
(2001). The interpolation method smoothes the data accord-
ing  to  a  given  parameter,  the  so-called  smoothing  distance.
Gravity data were interpolated onto a 200 by 200 meter grid.
A  smoothing  distance  of  400 m  was  chosen,  while  the  mean
minimum  distance  between  the  original  data  points  was
425 m, which resulted in minimum smoothing effect. A mean
value  over  the  regular  grid  was  subtracted  from  the  gridded
gravity, resulting in a local gravity anomaly relative to the sur-
rounding regional field. The gravity data are shown in Fig. 1c.

A  magnetic  profile  data  set  was  made  available  to  us  by

Fridrich Valach (Valach & Váczyová 1999). This profile of
total  magnetic  field  measurements,  striking  at  15°  north-
west, crosses borehole K288 (latitude 47°57’01”N and lon-
gitude  18°02’09”E)  at  its  18

th

  km.  The  profile  magnetic

data are shown in Fig. 9. Arial magnetic data for the Kolárovo
area were taken from Kubeš et al. (2001) on a selected rect-
angle  specifying  our  study  area  (Fig. 1d).  The  towns  of
Kolárovo and Nesvady are displayed in Fig. 1 for geographi-
cal orientation.

 Inversion method

The  inversion  method  used  in  our  study  is  the  so-called

“method  of  local  corrections”  that  has  been  developed  by
Prutkin  (1983,  1986).  It  has  been  applied  in  global  studies

background image

165

JOINT INTERPRETATION OF GRAVITY AND MAGNETISM IN THE KOLÁROVO ANOMALY (S SLOVAKIA)

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2014, 65, 2, 163—174

Fig. 1. a – Location of the study area (rectangle) within the Carpatho-Pannonian Region; b – Location of the study area (rectangle) within
the Danube Basin of southern Slovakia; c – Observed gravity data (mGal). Horizontal coordinates are local easting (x) and northing (y)
both in [km], specifically chosen for the gravity dataset; d – Observed magnetic data (nT). Horizontal coordinates are local easting (x) and
northing (y) both in [km], specifically chosen for the magnetic dataset.

background image

166

PRUTKIN, VAJDA, BIELIK, BEZÁK and TENZER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2014, 65, 2, 163—174

when inverting gravity or magnetic data in terms of major in-
terface surfaces in planetary bodies (Prutkin 1989, 2008). In
regional  studies  it  has  been  applied  to  invert  gravity  and
magnetic  data  in  order  to  determine  the  Moho  boundary  in
the Red Sea area (Prutkin & Saleh 2009). The capabilities of
the method for interpreting gravity data in local/regional struc-
tural studies were demonstrated also on the Kolárovo gravity
high (Prutkin et al. 2011). Here we attempt a joint interpreta-
tion  of  both  the  magnetic  and  gravity  data  in  the  area  of  the
Kolárovo  anomaly  taking  into  consideration  previously  pub-
lished interpretations, as well as tectono-geological evidence.

This  inversion  method  for  potential  data  consists  of  two

main steps. In the first step the data are pre-processed so as
to extract (separate) the signal contained in the data that orig-
inates  from  sources  in  a  preselected  depth  interval.  This  is
achieved  by  subsequent  harmonic  upward  and  downward
continuations of the data in the region. The second step rep-
resents  the  3D  inversion.  This  step  depends  on  whether  a
contrast  contact  surface  or  an  anomalous  source  body  is
sought.  In  the  case  of  solving  for  sources  represented  by
anomalous compact bodies, first the 3D position and approx-
imate  shape  of  the  sources  is  estimated  using  3D  line  seg-
ments  approximation.  Next  a  non-linear  inverse  problem  is
solved  in  terms  of  integral  equations,  seeking  the  geometry
of the surfaces of arbitrary compact convex anomalous bodies.
In doing so, the line segments approximation is necessary to
initiate the inversion procedure and to arrive at a solution. In
the  case  of  solving  for  sources  represented  by  contrasting
contact surfaces, the non-linear inverse problem, given also
in terms of integral equations, is solved without the need for
line  segments  approximation,  seeking  the  geometry  of  the
contrast contact surfaces. In both cases – bodies and contact
surfaces  –  no  linearization  is  applied  to  solve  the  inverse
problem.  Instead,  a  method  of  local  corrections  is  adopted.
All  the  procedures  of  the  inversion  method,  to  be  applied
here, are described mathematically in detail by Prutkin et al.

(2011).  Below  we  describe  them  only  phenomenologically,
to make the manuscript transparent and briefer.

Depth-wise signal separation of sources

The purpose of the depth-wise signal separation is to iso-

late the signal of multiple vertically distributed sources. In the
case of the Kolárovo anomalies, the source (causative) body/
bodies are assumed to be in the crystalline basement beneath
the Neogene sediments. The thickness of the sediments in the
lowland varies between 2.3 and 3.7 km in the Kolárovo area.
We chose to eliminate the signal of sources between the topo-
graphic surface and the depth = 2 km. Later we also separate
the  signal  into  that  of  a  lower  crust  elevation  and  that  of  an
intrusion above it, by preselecting a depth  d of the division
level. The separation is accomplished by making the observed
field harmonic down to the depth d. Our numerical procedure
is based on subsequent triple harmonic continuations: upward
over d, downward over 2d, and upward again over d.

First we continue the observed data upwards from the topo-

graphic surface to the height d to attenuate the effect (sig-
nal)  of  the  sources  in  the  near-surface  layer.  This  numerical
procedure causes major errors in the vicinity of the geographi-
cal boundary of the study (survey) area. To reduce these trun-
cation errors and edge effects we need a model of the regional
field to be subtracted from the observed field prior to the up-
ward  continuation.  The  regional  field  is  determined  mathe-
matically  as  a  harmonic  function  (in  2D  sense)  within  the
study area matching the observed data on the boundary of the
study  area.  The  gravity  and  magnetic  regional  fields  deter-
mined by this method are shown in Fig. 2. When we subtract
the regional field, the residual field will be equal to zero at the
geographical boundary of the area. By harmonically continu-
ing  the  data  with  such  a  trend  removed,  no  truncation  errors
are  introduced  by  numerical  integration  (evaluation  of  the
Poisson integral of the upward continuation in planar approxi-

Fig. 2. a – Regional gravity trend (mGal); b – Regional magnetic trend (nT).

background image

167

JOINT INTERPRETATION OF GRAVITY AND MAGNETISM IN THE KOLÁROVO ANOMALY (S SLOVAKIA)

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2014, 65, 2, 163—174

mation) over the residual field. Due to properties of harmonic
functions, the regional trend (field) has no extremes (minima
or  maxima)  within  the  study  area,  so  we  do  not  create  false
anomalies (and respective false causative bodies).

Second, we continue the obtained function downwards to

the depth d below the earth’s surface, which means vertically
over  the  distance  2d.  While  the  upward  continuation  repre-
sents a direct problem solved by numerical evaluation of the
surface  Poisson  integral,  the  downward  continuation  repre-
sents an inverse problem formulated by an integral equation
(the Poisson integral). As it is a linear ill-posed inverse prob-

lem,  some  regularization  must  be,  and  is,  applied  (cf.  also
Pašteka et al. 2012).

Third,  the  field  is  harmonically  continued  upward  from

depth d back to the surface. This three-step continuation pro-
cedure  (Vasin  et  al.  1996)  produces  a  field  that  is  harmonic
everywhere  above  depth  d.  Consequently  the  resulting  field
represents  a  signal  of  causative  bodies  (sources)  from  below
the depth d. The detailed description of this procedure includ-
ing the mathematical apparatus is given in section 2 of (Prut-
kin  et  al.  2011).  We  apply  the  above  described  procedure  to
the Kolárovo gravity anomaly. Our goal is to remove the sig-
nal of shallow sources down to the depth of 2 km, which cor-
responds  to  a  safe  minimum  thickness  of  the  Neogene
sediments. In Fig. 3 we present the Kolárovo gravity anomaly
after removal of the signal of shallow sources with the regional
trend  restored.  The  amplitude  and  pattern  are  practically  un-
changed  (compare  with  Fig. 1a).  The  obtained  field  is  very
similar to the original one. It is a confirmation that the Kolárovo
gravity high is caused mainly by deeper sources.

The  Kolárovo  magnetic  anomaly  after  removing  the  re-

gional field (trend) and after removing the signal of shallow
sources  down  to  the  depth  of  2.5 km,  namely  the  residual
magnetic field, is shown in Fig. 10.

Line segments approximation of sources

Next  the  sources  are  approximated  by  3D  line  segments

that approximately generate the residual field (data) obtained
by  removing  the  regional  trend  and  the  signal  of  shallow
sources. The line segments indicate the location and geome-
try of the causative bodies (sources), as well as their relative
strengths or relative contributions to the residual field. Each
line segment is defined by 7 parameters: 3 for the position of
each end point, and 1 for its density/magnetization. The pa-
rameters are resolved from the residual field data by means
of non-linear minimization (Prutkin et al. 2011).

Fig. 4. a – Residual gravity anomaly (mGal); b – Gravity field of 3 line segments (mGal).

Fig. 3.  Observed  gravity  data  after  removal  of  signal  of  shallow
sources down to the depth of 2 km (mGal).

background image

168

PRUTKIN, VAJDA, BIELIK, BEZÁK and TENZER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2014, 65, 2, 163—174

Three  line  segments  are  sufficient  for  fairly  accurate  ap-

proximation of the Kolárovo gravity data. The RMS of dif-
ferences  between  the  residual  gravity  data  and  the  field  of
the line segments is 0.57 mGal. The residual gravity field (a)
and the field of the three line segments (b) are presented in
Fig. 4.  All  three  line  segments  lie  at  depths  between  6  and
9 km. It should be noted that we were seeking 21 parameters
of  the  line  segments  respective  to  nearly  60,000  observa-
tions. Hence, this procedure is quite stable.

Inversion by the method of local corrections

Next the residual field is inverted. The inversion is carried

out for restricted classes of causative bodies. When we seek
the geometry (shape) of an unknown homogenous body; the
only  requirement  is  that  the  sought  body  is  assumed  to  be
star-convex relative to some point of the body. The position
of this point is chosen with the help of the 3D line segment
approximation. The boundary of the body is described by a
radius  vector  from  this  point,  the  radial  distance  being  a
function of two angles of the local spherical coordinate system
centered at this point. The body is assumed to be homogenous
and  of  a  preselected  density  contrast.  The  gravitational  in-
verse problem can be reduced to a non-linear integral equa-
tion respective to an unknown function – the 3D geometry
of the boundary (Prutkin et al. 2011). For this restricted class
of solutions and for a fixed preselected value of the density
contrast, the solution of the inverse problem is unique. This
inverse problem is solved by the so-called “method of local
corrections”. The integral equation for the boundary is upon
discretization  turned  into  a  system  of  non-linear  equations
that are solved in an iterative fashion. Again, the problem is
ill-posed  and  requires  regularization.  The  method  is  de-
scribed  in  detail  including  the  mathematical  apparatus  in
(Prutkin  et  al.  2011).  The  method  of  local  corrections  can
also be used for another class of restricted solutions – for a
contact  surface  of  a  density  contrast  (density  interface).  In
this  case  the  line  segments  approximation  is  not  required.
The density contrast and the vertical position – depth D of
the  horizontal  asymptotic  plane  –  are  pre-specified.  The
mathematical  apparatus  for  this  inversion  procedure  is  de-
scribed in detail in (Prutkin & Saleh 2009). The solution of
our non-linear inversion can also consist of a combination of
anomalous bodies and contact surfaces.

Inversion results

In this section we will present several solutions that can be

reached by the inversion method based on the method of lo-
cal corrections. In the case of the Kolárovo gravity anomaly,
we  found  three  line  segments  representing  the  sources.  The
central  line  segment  has  a  substantially  higher  line  density
than the other two. In “solution A” we relate the field of the
two  lighter  segments  to  the  bedrock  topography  (bottom
boundary  of  sediments)  that  we  determine  –  using  the
method  of  local  corrections  –  as  a  contact  surface.  We  at-
tribute  the  effect  of  the  main  (central)  line  segment  to  an
anomalous  body  representing  an  assumed  mafic  intrusion.

For  this  body  we  assume  a  density  contrast  of  300 kg/m

3

.

The intrusive body found in this way is located entirely be-
low the upper boundary of the crystalline basement (Fig. 5).
The  depths  to  the  basement  obtained  by  inversion  vary  be-
tween  2  and  3 km  (Fig. 5).  Figure 5a  shows  a  plan  view  of
the mafic intrusion (including its respective line segment), as
well  as  the  basement  topography  presented  by  means  of
depth isolines. Figure 5b and 5c show W—E and S—N cross-
sections  of  “solution A”,  respectively.  In  the  vertical  sec-

Fig. 5. a – Solution A, plan view. Depth isolines [km] define the
shape of the basement interface; b – Solution A, W—E vertical sec-
tion; c – Solution A, S—N vertical section.

background image

169

JOINT INTERPRETATION OF GRAVITY AND MAGNETISM IN THE KOLÁROVO ANOMALY (S SLOVAKIA)

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2014, 65, 2, 163—174

tions the solid line above the surface corresponds to residual
gravity  and  the  dashed  line  to  the  gravity  generated  by  the
obtained  sources  of  “solution A”.  Depths  to  the  center  of
mass  of  the  intrusion,  as  well  as  to  the  upper  and  lower
boundary of the body, are in good agreement with the previ-
ous  interpretations  of  Sitárová  et  al.  (1984,  1994)  and  with
the upper part of the anomalous body of Bielik et al. (1986).

By means of our methodology we can obtain an alternative

solution, denoted as “solution B”, that is also admissible from
the viewpoint of gravity data. We can attribute all gravity sig-
nal to an elevation of a contact surface of a density contrast of
300 kg/m

3

,  representing  the  density  interface  between  felsic

crystalline crust and mafic lower crust. In this case, we do not
need the approximation by 3D line segments. We directly in-
vert the residual gravity data. The method of local corrections
provides  depths  to  the  contact  surface.  They  vary  from
22.5 km at the outskirts of the study area to 7.5 km respective
to  the  peak  of  the  gravity  high.  Solution B  is  presented  in
Fig. 6 in two ways: (a) as a map of the contact surface topo-
graphy  (depth  isolines),  and  (b)  as  a  shaded  3D  surface.  For
visualization of 3D objects we use the Poisson Surface Recon-
struction software (Kazhdan et al. 2006).

Fig. 6. a – Solution B: Upper/lower crust interface (depth isolines
[km]);  b  –  Solution B:  Upper/lower  crust  interface  (3D  shaded
view).

Fig. 7. a – Mafic intrusion of solution C (3D shaded view);
b – W—E vertical section of solution C.

Another  admissible  solution,  denoted  as  “solution C”  is

shown  in  Fig. 7.  Therein,  we  attribute  the  whole  residual
gravity  signal  (Fig. 4a),  approximated  by  the  field  of  the
three line segments (Fig. 4b), to a single causative body rep-
resenting a mafic (basic) intrusion. In this case, we obtain an
intrusive  body  similar  to  that  of  “solution A”,  presented  in
Fig. 5, but with a more complex geometry. Figure 7b shows
its W—E cross-section running through the center of the grav-
ity high at y = —2.5 km.

Yet  another  admissible  solution,  denoted  as  “solution D”

(Fig. 8), is based on the following considerations. By the tri-
ple  harmonic  continuation  procedure  (of  sec. 3.1)  we  have
removed from the observed gravity data the signal of sources
between the surface and the preselected depth of 10 km. The
remaining  gravity  signal  has  an  amplitude  of  10 mGal
(roughly a half of the original amplitude). This is a clear in-
dication  that  a  part  of  the  source  of  the  Kolárovo  gravity
high may lie below the level of 10 km. The gravity signal of
the  deeper  source  looks  like  a  low-frequency  isometric
anomaly. We relate this signal to an elevation of mafic lower
crust  (density  contrast  of  300 kg/m

3

  relative  to  the  felsic

crust).  After  subtracting  this  low-frequency  signal,  we  re-

background image

170

PRUTKIN, VAJDA, BIELIK, BEZÁK and TENZER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2014, 65, 2, 163—174

ceive a remaining field. This remaining field can be approxi-
mated  quite  accurately  (on  the  level  of  0.75 mGal)  by  two
3D line segments. By the method of local corrections a com-
pact  anomalous  body  respective  to  these  two  line  segments
is  found,  which  represents  an  intrusive  mafic  body.  Hence
“solution D” consists of the upthrust of the mafic lower crust
above which is the mafic intrusion. Compared to solution C
the  intrusion  is  smaller  and  of  different  shape.  Figure 8a
shows  solution  D  in  3D,  while  Fig. 8b  its  W—E  vertical
cross-section running through the center of the gravity high
at y = —2.5 km.

We can see that in the case of gravity data there are several

admissible solutions, within the class of restricted solutions
defined  in  terms  of  density  contrast  contact  surfaces  (inter-
faces)  and  star-convex  homogenous  causative  bodies  that
can  satisfy  the  observed  gravity  field.  These  solutions  may
help  to  resolve  the  tectono-structural  geological  situation.
Once a solution is selected and a density contrast specified,
the geometry of a causative body or a contact surface is de-
termined by the inversion method uniquely. All the presented
gravimetric  solutions  were  obtained  by  assuming  a  density
contrast  of  300 kg/m

3

,  meant  to  represent  the  contrast  be-

tween upper and lower crustal material. Theoretically a dif-
ferent  density  contrast  could  have  been  selected,  leading  to

Fig. 8. a – Solution D: Mafic intrusion fed by lower crust upthrust
(3D shaded view); b – W—E vertical section of solution D.

Fig. 9. Inversion results for Kolárovo magnetic profile data.

similar  gravimetric  solutions  of  different  sizes  and  shapes,
which would expand the number of admissible solutions.

Let  us  now  turn  our  attention  to  inverting  the  magnetic

data in the same area. The profile of magnetic data was ap-
proximated by means of a set of thin layer magnetic anoma-
lies.  This  2D  source  represents  a  cylinder  the  section  of
which  is,  by  any  perpendicular  plane,  a  line  segment.  Only
one  thin  layer  is  sufficient  for  reasonable  approximation  of
magnetic  data  (see  Fig. 9).  Since  this  source  is  determined
by  5  parameters  only  (scalar  magnetization  and  4  coordi-
nates of 2D line segment ends), our inversion for thin layer
parameters is very stable. Results are slightly better than for
the  best  model,  “Model 1”,  of  Valach  &  Váczyová  (1999).
Residuals  between  magnetic  data  and  thin  layer  anomaly
have RMS = 5.97 nT, while the model of Valach & Váczyová
(1999) has RMS = 7.81 nT. In the left part of the profile the
approximation by the thin layer anomaly performs definitely
better.  The  length  of  the  line  segment  in  Fig. 9  is  probably
too big, because we treat the source of the Kolárovo magnetic
anomaly as a two-dimensional source. The depths to the seg-
ment  ends  are  again  between  6.5  and  10 km.  This  indicates
that the intrusive body is magnetic in this interval of depths.

In  terms  of  areal  magnetic  data  at  Kolárovo  (Fig. 1b),  we

first  calculate  a  2D  harmonic  function,  which  represents  a
model regional field, namely a trend to be removed (Fig. 2b).
This  regional  trend  is  assumed  to  represent  the  effect  from
sources beyond the area of investigation. After removing this
trend we apply the triple harmonic continuation procedure to
remove  the  signal  of  shallow  sources  down  to  the  depth  of
2.5 km.  This  results  in  a  residual  magnetic  field  (Fig. 10).
Next we transform this residual magnetic field into pseudo-
gravity.  For  this  purpose  we  exploit  a  simple  layer  integral
distributed  on  a  surface  parallel  to  the  physical  one.  This
procedure is described in detail mathematically in (Prutkin et
al. 2012). The computed pseudo-gravity is shown in Fig. 11.
Pseudo-gravity  is  then  approximated  by  one,  two  and  three
line  segments.  They  are  located  at  depths  between  5  and
10 km,  just  like  those  in  the  case  of  the  Kolárovo  residual
gravity anomaly. This coincidence gives a strong case for the
notion  that  both  the  gravity  and  the  magnetic  fields  are
caused by the same source, and that the source body is mag-
netic down to at least the depth of 10 km. Finally the method
of  local  corrections  is  applied  to  invert  the  pseudo-gravity

background image

171

JOINT INTERPRETATION OF GRAVITY AND MAGNETISM IN THE KOLÁROVO ANOMALY (S SLOVAKIA)

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2014, 65, 2, 163—174

Fig. 10. Residual Kolárovo magnetic anomaly (nT).

Fig. 11. Residual Kolárovo pseudogravity anomaly (mGal).

Fig. 12. Magnetic contact surface (depth isolines [km]).

and to obtain a magnetic model of the anomalous causative
bodies  in  terms  of  a  magnetic  contrast  contact  surface
(Fig. 12). Depths to the contact surface are between 7.7 and
23.5 km,  which  approximately  matches  the  solution  of  the
Kolárovo  gravity  anomaly  in  terms  of  a  density  contrast
(300 kg/m

3

) contact surface (solution B in Fig. 6). Depth iso-

lines of the magnetic contact surface are presented in Fig. 12.
The shape of this contact surface is similar to that obtained by
gravity data inversion, but does not coincide entirely. A possi-
ble explanation is that the up-thrusted lower crustal mafic ma-
terial is magnetically heterogenous, or not entirely magnetic.
The Curie temperature isotherm in this area lies just above the
Moho boundary (Dérerová et al. 2006; Grinč et al. 2013), so
an intrusive body would start losing its magnetization only at
depths approaching the Moho.

Tectono-geological interpretation of inversion

results and discussion

The  inversion  results  of  gravity  and  magnetic  data  in  the

Kolárovo anomaly area must be viewed in the context of the
tectonic evolution of the Pannonian Basin and particularly of
its northern part, the Danube Basin, including the build-up of
their  basements.  Several  tectonic  events  and  processes  took
part  in  forming  the  Pannonian  Basin.  According  to  current
knowledge (e.g. Ratschbacher et al. 1991; Csontos et al. 1992;
Horváth 1993; Kováč et al. 1993; Nemčok et al. 1998), among
the most significant are: (a) escape of crustal fragments from
behind the Alps into the space of the closing flysch basin al-
ready during the Paleogene and Neogene, (b) oblique collision
of these fragments with the European platform, movement on
strike-slip  faults,  (c)  origination  of  an  asthenolith  due  to  fin-
ishing  subduction,  (d)  thinning  of  crust  as  a  result  of  partial
melting and assimilation of lower crust, (e) subsequent exten-
sion  and  subsidence,  sedimentation  and  volcanism    finishing
with basaltic intrusions due to differentiation of mantle mate-
rial.  The  basin  basement  is  very  inhomogenous,  formed  by
several  crustal  tectonic  units  (Fusán  et  al.  1987;  Vozár  et  al.
2010). Tectonic borders between the segments are represented
by fault zones, which mean weak zones, suitable for the ris-
ing of magmatic material or eventually mantle material. One
such  zone,  the  Hurbanovo  tectonic  zone,  between  the  Ve-
poricum  tectonic  unit  of  the  Western  Carpathians  and  the
Pelso Unit of the Hungarian Midland also runs in the vicinity
of the Kolárovo anomaly (Fusán et al. 1971).

When  interpreting  the  Kolárovo  anomaly  there  are  two

contrasting environments available – the upper crust (aver-
age  density  of  2700 kg/m

3

)  and  the  basic  material  (average

density of 3000 kg/m

3

), either in the form of an intrusion or

in the form of elevated (arced up) lower crust. From the geo-
physical viewpoint, according to our inversion results, three
scenarios are available: intrusion body, convex elevated con-
tact surface, a combination of the two. We consider as signif-

background image

172

PRUTKIN, VAJDA, BIELIK, BEZÁK and TENZER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2014, 65, 2, 163—174

Fig. 13. The Kolárovo anomaly in its tectonic context: 1 – assumed relics of South Penninic oceanic crust; 2 – supposed relics of Meliatic
oceanic crust; 3 – faults (after Tectonic Map of the Slovak Republic, Bezák et al. 2004): La – Láb, MK – Malé Karpaty, Pv – Považie,
Mo – Mojmírovce, Pa –Palárikovo, Le – Levice, Ht – Hont, Hu – Hurbanovo, Ko – Komárno, Ra – Rába; 4 – Kolárovo boreholes:
K – Kolárovo anomaly.

icant  our  finding  that  the  magnetic  source  body  pretty  well
coincides  with  the  heavier  source  body  interpreted  from
gravity data, which supports a previous assumption that the
source body is made up of basic material.

We  comment  on  the  individual  inversion  results  as  fol-

lows: solutions A and C – a single intrusive body of basic
magma (gabbro) is acceptable with respect to its shape, but
its dimensions in the context of Western Carpathians would
be too rare (unique), solution B – an elevation of the upper/
lower crust boundary alone would thin the upper crust in the
studied region, which would also require an uplift of the Moho
boundary  (not  considered  in  the  inversion),  solution D  –  a
combination of an elevated lower crust surface with an intru-
sive body above it seems to us more likely.

According  to  the  hypothesis/interpretation  of  Bezák  et  al.

(1997) the Kolárovo anomaly is caused by mafic remnants of
the Meliaticum oceanic crust inside a suture zone at which an
asthenolith  rose  at  an  angle.  The  rise  of  the  modified  lower
crust material or asthenosphere material was facilitated by an
extension process that gave rise to the Danube Basin. How-
ever,  our  inversion  results  do  not  indicate  an  asthenolith  or
mafic remnants in a slanted position under an angle as is indi-
cated by Bezák et al. (1997). To us a more likely explanation
seems to be that the suture only served as path of least resis-
tance for the rising magma, while the intrusion which origi-
nated  shows  no  slanted  shape.  Another  admissible  solution
consistent with both the gravity and magnetic data is a combi-

nation of an elevation of the upper/lower crust boundary and
a mafic intrusion into the felsic upper crust above it, the geo-
metry of which is given in Fig. 8. It is also possible to invert
the magnetic and gravity data in terms of an isolated contrast-
ing  heavy  compact  anomalous  body,  as  shown  in  Figs. 5,  7
and 9. However, from the viewpoint of geology and tectonic
development, it makes more sense to assume a support for this
body, or source of partially melted intruding upper mantle ma-
terial for it, from well below the 10 or 12 km depths.

Associated  with  interpreting  the  Kolárovo  anomaly  is  also

the  broader  tectonic  context.  It  is  curious  that  this  anomaly
falls  into  a  line  of  other  magnetic  and  partially  also  gravity
anomalies located within a band of NE strike along the Rába
Fault, starting in  Austrian territory, passing through Hungary,
reaching the Hurbanovo Fault, and continuing in Slovakia in
a  W—E  direction  connecting  to  the  Diósjenő  (or  Rapovce)
fault  system.  These  fault  systems  divide  the  Alpine—West-
Carpathian tectonic systems from the Pelso Unit to the south,
accompanied by gravity and magnetic anomalies (Bielik et al.
2006;  Wybraniec  et  al.  2006).  There  is  a  difference  between
them, however. While the SW branch around the Rába Fault
might have remnants of the oceanic South-Peninic crust incor-
porated within it, the Hurbanovo branch of the anomalies with
its continuation to the NE is most likely caused by basic intru-
sions  into  the  crust,  which  during  the  extension  made  use  of
the weakened part of the crust on the transported suture, only
this  time  not  of  the  Southern  Peninicum,  but  instead  of  the

background image

173

JOINT INTERPRETATION OF GRAVITY AND MAGNETISM IN THE KOLÁROVO ANOMALY (S SLOVAKIA)

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2014, 65, 2, 163—174

Meliaticum. The South-Peninicum suture must have occupied
a  forefield  of  the  Tatricum  and  Veporicum  complexes,  into
which it also extends, or wedges, while the Meliaticum suture
was  located  more  to  the  south,  on  the  border  with  the  Pelso
Unit (being composed by Paleozoic rocks as the equivalent of
the Graz Paleozoicum of the Upper Austro Alpine Units and
blocks  of  the  Cadomian  basement).  The  Peninic  suture  was
transported during the Neogene movements of the Inner West-
Carpathian blocks towards the NE, and therefore its remnants,
if  they  exist,  can  be  located  below  the  Tatricum.  Additional
blocks of Pelso type, pulled up from SW, apparently dragged
with them in the forefield remnants of the oceanic Jurassic su-
ture  zone  of  the  Meliaticum.  The  position  of  the  Kolárovo
anomaly  has  already  been  defined  similarly  (Bezák  et  al.
1997). Šefara & Szabó (1997) prefer an explanation involving
an intrusion of upper mantle material of a laccolith type, but
they  link  it  with  the  Rába-Hurbanovo  system.  For  reasons
stated  above  these  two  tectonic  systems  should  be  distin-
guished  as  distinct.  That  is  why  the  interpretation  of  Balla
(1994) regarding a possible continuation of the south-Penninic
structure into the Hurbanovo fault is unlikely. Moreover, the
anomalous  bodies  such  as  those  in  the  Ivrea  zone  have  dif-
ferent density and geometric characteristics. From a tectonic
point of view the occurrence of eclogitic bodies in the upper
crust  is  possible,  however,  it  leads  to  the  same  issue,  that
such bodies (e.g. Janák et al. 2004) are of a different shape
and size than the Kolárovo body.

The  position  of  the  Kolárovo  anomaly  in  relation  to  tec-

tonic structures is illustrated in Fig. 13. There the position of
the main tectonic units (Austro-Alpine units, Tatricum, Ve-
poricum,  Pelso),  of  the  assumed  suture  zones  of  the  South-
Penninicum  and  Meliaticum,  as  well  as  of  the  individual
faults according to the Tectonic Map of the Slovak Republic
in the scale 1 : 500,000 (Bezák et al. 2004) is shown.

Conclusions

The  inversion  methodology  presented  here  represents  a

versatile approach to interpreting potential field data in tec-
tono-geological studies. Its flexibility dwells in separation of
multiple source signals. Its merit is in producing several ad-
missible solutions that can be – from the viewpoint of geo-
logical  or  tectonic  interpretation  –  studied,  compared  and
evaluated  in  terms  of  their  feasibility  in  the  context  of  the
tectono-geological  situation  and  evolution  in  the  studied
area. This versatility of the applied inversion methodology is
demonstrated  here  by  producing  several  admissible  gravi-
metric inversion solutions for the Kolárovo anomaly:

1)  A  simple  intrusive  body  below  the  basin  sediments  at

the  depth  interval  between  5  and  10 km,  while  determining
also the shape of the bedrock boundary, obtained by dividing
the  gravity  signal  into  a  contribution  of  the  intrusion  and  a
contribution of the sediments/bedrock interface (solution A);

2) A more complex single intrusive body at the depth in-

terval  between  5  and  11 km,  obtained  by  assigning  all  the
gravity signal to the intrusion (solution C);

3) An upper/lower crust contact surface defined by its 3D

shape, obtained by attributing the entire gravity signal to an

elevation  of  this  discontinuity  (density  contrast)  surface
(solution B), reaching the altitude of slightly above 8 km be-
low sea level (b.s.l.);

4) A rise of the upper crust (upwards to the level of 12 km

b.s.l.)  feeding  an  intrusive  body  above  it  (at  an  interval  of
depths  between  5  and  12 km),  representing  upthrusting  of
basic  magma  into  the  upper  crust,  obtained  by  distributing
the gravity signal to the intrusion and to the lower crust up-
lift (solution D).

All the listed solutions were obtained by assuming a density

contrast  of  300 kg/m

3

,  meant  to  represent  the  contrast  be-

tween upper and lower crustal material.

All the presented gravimetric solutions equally well match

the observed gravity anomaly. They cannot be discriminated
based on observed surface potential field data. The discrimi-
nation among these solutions must be carried out on the ba-
sis  of  additional  geophysical  or  earth  science  constraining
information  and  tectonic  and  geological  considerations.  In
the light of the tectonic evolution of the Carpatho-Pannonian
area we consider solution D as the most realistic, though not
unique. The joint interpretation of magnetic and gravity data
in the area of the Kolárovo anomaly has confirmed that the
higher  density  basic  intrusive  body  is  to  a  great  extent  also
magnetic.

Acknowledgments: This work was supported by the Slovak
Research  and  Development  Agency  under  contracts
No. APVV-0194-10,  No. APVV-0724-11,  and  No.  APVV-
0212-12,  as  well  as  by  Vega  Grant  agency  under  Projects
No. 2/0067/12, 1/0095/12, and 2/0088/12.

References

Balla Z. 1994: Basement tectonics of the Danube Lowlands. Geol.

Carpathica 45, 271—281.

Bezák  V.,  Šefara  J.,  Bielik  M.  &  Kubeš  P.  1997:  Models  of  the

Western Carpathian lithosphere. In: Grecula P., Hovorka D. &
Putiš  M.  (Eds.):  Geological  evolution  of  the  Western  Car-
pathians. Miner. Slovaca – Monograph, Bratislava, 25—34.

Bezák  V.,  Broska  I.,  Ivanička  J.,  Reichwalder  P.,  Vozár  J.,  Polák

M.,  Havrila  M.,  Mello  J.,  Biely  A.,  Plašienka  D.,  Potfaj  M.,
Konečný V., Lexa J., Kaličiak M., Žec B., Vass D., Elečko M.,
Janočko J., Pereszlényi M., Marko M., Maglay J. & Pristaš J.
2004: Tectonic Map of the Slovak Republic 1 : 500,000. Bezák
V. (Ed.). ŠGÚDŠ, Bratislava (in Slovak).

Bielik M. 1984: Deep-seated body of the earth crust in the area of

the  Danube  Basin.  Research  on  deep  geologic  structure  of
Czechoslovakia. Geofyzika, n.p. Brno, 175—184 (in Slovak).

Bielik  M.,  Fusán  O.,  Plančár  J.,  Biela  A.  &  Túnyi  I.  1986:  Some

knowledge  on  deep-seated  structure  of  the  Danube  Basin.
Geol. Práce, Spr. 84, 119—134 (in Slovak).

Bielik  M.,  Kloska  K.,  Meurers  B.,  Švancara  J.,  Wybraniec  S.  &

CELEBRATION 2000 POTENTIAL FIELD Working Group:
Fancsik T., Grad M., Grand T., Guterch A., Katona M., Kro-
likowski  C.,  Mikuška  J.,  Pašteka  R.,  Patecki  Z.,  Polechonska
O., Ruess D., Szalaiová V., Šefara J. & Vozár J. 2006: Gravity
anomaly map of the CELEBRATION 2000 seismic experiment
region. Geol. Carpathica 57, 3, 145—156.

Csontos L., Nagymarosy A., Horváth F. & Kováč M. 1992: Tertiary

evolution of the Intra-Carpathian area: A model. Tectonophysics
208, 1—3, 221—241.

background image

174

PRUTKIN, VAJDA, BIELIK, BEZÁK and TENZER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2014, 65, 2, 163—174

Dérerová J., Zeyen H., Bielik M. & Salman K. 2006: Application of

integrated geophysical modeling for determination of the con-
tinental  lithospheric  thermal  structure  in  the  Eastern  Car-
pathians. Tectonics 25, TC3009. Doi: 10.1029/2005TC001883

Fusán O., Ibrmajer J., Plančár J., Slávik J. & Smíšek M. 1971: Geo-

logical  structure  of  the  basement  of  the  covered  areas  of  the
southern  part  of  the  inner  Western  Carpathians.  Zborn.  Geol.
Vied, rad ZK 15
GÚDŠ, Bratislava, 1—173 (in Slovak).

Fusán  O.,  Biely  A.,  Ibrmajer  J.,  Plančár  J.  &  Rozložník  L.  1987:

The  basement  of  the  Tertiary  inner  Western  Carpathians.
GÚDŠ, Bratislava, 1—123 (in Slovak).

Gaža B. 1966: Final borehole-geologic report on the pioneer bore-

hole Kolárovo-2. Archive Geofond, Bratislava (in Slovak).

Gaža B. 1967: Final borehole-geologic report on the pioneer bore-

hole Kolárovo-3. Archive Geofond, Bratislava (in Slovak).

Gaža B. 1970: Final borehole-geologic report on the pioneer bore-

hole Kolárovo-4. Archive Geofond, Bratislava (in Slovak).

Grinč M., Zeyen H., Bielik M. & Plašienka D. 2013: Lithospheric

structure in Central Europe: Integrated geophysical modelling.
J. Geodynamics 66, 13—24.

Horváth F. 1993: Towards a mechanical model for the formation of

the Pannonian Basin. Tectonophysics 226, 1—4, 333—357.

Janák  M.,  Froitzheim  N.,  Lupták  B.,  Vrabec  M.  &  Ravna  E.J.K.

2004:  First  evidence  for  ultrahigh-pressure  metamorphism  of
eclogites  in  Pohorje,  Slovenia:  Tracing  deep  continental  sub-
duction in the Eastern Alps. Tectonics 23, 5, TC5014, 10 p.

Kazhdan M., Bolitho M. & Hoppe H. 2006: Poisson surface recon-

struction. In: Polthier K. & Sheffer A. (Eds.): Proceedings of
the  fourth  Eurographics  symposium  on  Geometry  Processing
(SGP  ’06).  Eurographics  Association,  Aire-la-Ville,  Switzer-
land, 61—70.

Kováč M., Marko F. & Nemčok M. 1993: Neogene structural evolu-

tion  and  basin  opening  in  the  Western  Carpathians.  Geophys.
Trans.
 37, 297—309.

Kubeš P., Bielik M., Daniel S., Čížek P., Filo M., Gluch A., Grand

T., Hrušecký I., Kucharič  ., Medo S., Pašteka R., Smolárová
H., Šefara J., Tekula B., Ujpál Z., Valušiaková A., Bezák V.,
Dublan Š., Elečko M., Határ J., Hraško  ., Ivanička J., Janočko
J.,  Kaličiak  M.,  Kohút  M.,  Konečný  V.,  Mello  J.,  Polák  M.,
Potfaj  M.,  Šimon  L.  &  Vozár  J.  2001:  Atlas  of  geophysical
maps  and  profiles.  Final  report.  Archive  Geofond,  Bratislava
(in Slovak).

Kubeš  P.,  Bezák  V.,  Kucharič  .,  Filo  M.,  Vozár  J.,  Konečný  V.,

Kohút  M.  &  Gluch  A.  2010:  Magnetic  field  of  the  Western
Carpathians  (Slovakia):  Reflections  on  the  structure  of  the
crust. Geol. Carpathica 61, 5, 437—447.

Nemčok M., Hók J., Kováč P., Marko F., Coward M.P., Madaras J.,

Houghton  J.J.  &  Bezák  V.  1998:  Tertiary  extension  develop-
ment  and  extension/compression  interplay  in  the  West  Car-
pathian mountain belt. Tectonophysics 290, 1—2, 137—167.

Pašteka R., Karcol R., Kušnirák D. & Mojzeš A. 2012: REGCONT:

A Matlab based program for stable downward continuation of
geophysical  potential  fields  using  Tikhonov  regularization.
Computers and Geosc. 49, 278—289.

Pohánka V. 2001: Application of the harmonic inversion method to

the  Kolárovo  gravity  anomaly.  Contr.  Geophys.  Geod. 31,  4,
603—620.

Prutkin I.L. 1983: Approximate solution of three-dimensional gravi-

metric  and  magnetometric  inverse  problems  by  the  method  of
local corrections. Izvestiya. Phys. Solid Earth 19, 1, 38—41.

Prutkin I.L. 1986: The solution of three-dimensional inverse gravi-

metric problem in the class of contact surfaces by the method
of local corrections. Izvestiya. Phys. Solid Earth 22, 1, 49—55.

Prutkin  I.L.  1989:  Nonlinear  inverse  potential  problems  and  con-

struction  of  two-layer  models  of  Earth  and  Moon.  Izvestiya.
Phys. Solid Earth
 25, 11, 913—918.

Prutkin I. 2008: Gravitational and magnetic models of the core—man-

tle boundary and their correlation. J. Geodynamics 45, 146—153.

Prutkin I.L. & Saleh A. 2009: Gravity and magnetic data inversion

for  3D  topography  of  the  Moho  discontinuity  in  the  northern
Red Sea area, Egypt. J. Geodynamics 47, 237—245.

Prutkin I., Vajda P., Tenzer R. & Bielik M. 2011: 3D inversion of

gravity data by separation of sources and the method of local
corrections: Kolarovo gravity high case study. J. Appllied Geo-
phys.
 75, 3, 472—478.

Prutkin  I.,  Jentzsch  G.  &  Jahr  T.  2012:  Separation  of  sources  and

3D inversion of gravity and magnetic data for the Thuringian
Basin, Germany. Contr. Geophys. Geod. 42, 2, 119—132.

Ratschbacher L., Frisch W., Linzer H.G. & Merle O. 1991: Lateral

extrusion in the Eastern Alps. Part 2. Structural analysis. Tec-
tonics
 10, 2, 257—271.

Sitárová  A.,  Bielik  M.  &  Burda  M.  1984:  Interpretation  of  the

Kolárovo gravity anomaly. Geol. Práce, Spr. 81, 171—182 (in
Slovak).

Sitárová A., Marková K.N., Bielik M. & Levashov S.P. 1994: Inter-

pretation of the Kolárovo gravity anomaly by the option method.
Acta Geol. Univ. Comenianae 50, 37—43.

Šefara J. & Szabó Z. 1997: Gravity maps – border zone of Austria,

Slovakia and Hungary. Geophys. Trans. 41, 3—4, 101—122.

Šefara J., Bielik M., Bodnár J., Čížek P., Filo M., Gnojek I., Grecula

P.,  Halmešová  S.,  Husák  .,  Janoštík B.,  Král  M.,  Kubeš  P.,
Kucharič  .,  Kurkin  M.,  Leško  B.,  Mikuška  J.,  Muška  P.,
Obernauer D.,  Pospíšil  L.,  Putiš  M.,  Šutora  A.  &  Velich  R.
1987:  Structural-tectonic  map  of  the  inner  West  Carpathians
for  purposes  of  prospecting  deposits:  Geophysical  interpreta-
tions. SGÚ, Bratislava, Geofyzika, n.p. Brno, Uran, priemysel
Liberec, 267 (in Slovak).

Vajda P., Bielik M. & Pohánka V. 2002: Testing the application of

the truncation filtering methodology in interpreting real gravity
data:  the  Kolárovo  gravity  anomaly.  Contr.  Geophys.  Geod.
32, 1, 57—66.

Valach  F.  &  Váczyová  M.  1999:  Analysis  of  the  geomagnetic

anomaly  within  the  Kolárovo  Basin  Using  GMINV.  Phys.
Chem. Earth (A)
 24, 5, 461—462.

Vasin V.V., Prutkin I.L. & Timerkhanova L.Yu. 1996: Retrieval of

a three-dimensional relief of geological boundary from gravity
data. Izvestiya. Phys. Solid Earth 32, 11, 901—905.

Vozár J., Ebner F., Vozárová A., Haas J., Kovács S., Sudar M., Bielik

M.  &  Péró  Cs.  (Eds.)  2010:  Variscan  and  Alpine  terranes  of
the  Circum-Pannonian  region.  Slovak  Acad.  Sci.,  Geol.  Inst.,
Bratislava. ISBN 978-80-970578-5-5, 7—233

Wybraniec S.,  Bielik M.,  Kloska  K.,  Meurers  B.  &  Švancara  J.

2006: Map of magnetic field of Poland, Czech Republic, Slovak
Republic,  and  Hungary.  Manuscript.  Archive  Department  of
Applied  and  Environmental  Geophysics,  Faculty  of  Natural
Sciences, Comenius University
 Bratislava.