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GEOLOGICA CARPATHICA

, APRIL 2019, 70, 2, 135–152

doi: 10.2478/geoca-2019-0008

www.geologicacarpathica.com

Sedimentological characteristics and paleoenvironmental 

implication of Triassic vertebrate localities in Villány 

(Villány Hills, Southern Hungary)

GÁBOR BOTFALVAI

1, 2, 

, ORSOLYA GYŐRI 

3

, EMÍLIA POZSGAI 

4

, IZABELLA M. FARKAS 

5

,  

TAMÁS SÁGI 

6, 7

, MÁRTON SZABÓ

1, 2

 and ATTILA ŐSI 

2

1

 Department of Paleontology and Geology, Hungarian Natural History Museum, Baross Street 13, H-1088, Budapest, Hungary;  

 

botfalvai.gabor@gmail.com

2 

Department of Paleontology, Eötvös Loránd University, Pázmány Péter sétány 1/C, H-1117, Budapest, Hungary;  

szabo.marton.pisces@gmail.com , hungaros@gmail.com

3

 MTA–ELTE Geological, Geophysical and Space Science Research Group, Pázmány Péter sétány 1/c, H-1117 Budapest, Hungary;  

gyori.orsi@gmail.com

4

 Soós Ernő Water Technology Research and Development Center, University of Pannonia, Zrínyi Miklós Street 18, H-8800 Nagykanizsa, 

Hungary; emily.pozsgai@gmail.com

5

 Laboratories MOL, MOL Plc., Szent István Street 14, H-1039, Budapest, Hungary; izabella.farkas@gmail.com

6 

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

sagi.tamas@ttk.elte.hu

7

 MTA-ELTE Volcanology Research Group, Pázmány Péter sétány 1/C, H-1117, Budapest, Hungary

(Manuscript received September 26, 2018; accepted in revised form February 12, 2019)

Abstract: There are two Triassic vertebrate sites in Villány Hills (Southern Hungary), where productive and continuous 

excavations have been carried out in the last six years resulting in a rich and diversified assemblage of shallow marine to 

coastal animals. The studied formations belong to the Villány–Bihor Unit of the Tisza Megaunit, which was located at  

the passive margin of the European Plate during the Triassic. The relatively diverse vertebrate assemblage was collected 

from a Road-cut on Templom Hill and a newly discovered site at a construction zone located on the Somssich Hill. Four 

main  lithofacies  were  identified  and  interpreted  in  the  newly  discovered  Construction  vertebrate  site  consisting  of   

dolomite (deposited in a shallow, restricted lagoon environment), dolomarl (shallow marine sediments with enhanced 

terrigenous  input),  reddish  silty  claystone  (paleosol)  and  sandstone  (terrigenous  provenance)  indicating  that   

the  sediments  of  the  Construction  vertebrate  site  were  formed  in  a  subtidal  to  peritidal  zone  of  the  inner  ramp   

environment,  where  the  main  controlling  factor  of  the  alternating  sedimentation  was  the  climate  change.  However,   

the recurring paleosol formation in the middle part of the section also indicates a rapid sea-level fall when the marine 

sediments  were  repeatedly  exposed  to  subaerial  conditions.  In  the  Road-cut  site  the  siliciclastic  sediments  of   

the Mészhegy Sandstone Formation are exposed, representing a nearshore, shallow marine environment characterized by 

high siliciclastic input from the mainland. 

Keywords: cyclic carbonate–siliciclastic deposits, dolomite, inner ramp, peritidal zone, vertebrates, Tisza Megaunit.

Introduction

The  vertebrate  remains  from  the  Mesozoic  of  Hungary  are 

rela tively rare, and aside from a few isolated fossils only three 

localities are known where productive and continuous excava-

tions have been conducted. Two of them provide vertebrate 

fossils  from  Upper  Cretaceous  strata  (Ajka  and  Csehbánya 

Formations), deposited in freshwater and terrestrial environ-

ments.  Fishes, amphibians, turtles, crocodiles and dinosaurs 

were found in these sites of the Bakony Mountains (Ősi et al. 

2012).  The  third  vertebrate  locality  is  situated  in  Villány, 

Villány Hills (South Hungary) and includes two outcrops of 

the Middle to Upper Triassic formations (Fig. 1). Field work in 

these sites revealed rich and diverse assemblage of coastal to 

shallow marine animals including scales and teeth of fishes, 

cranial  and  postcranial  elements  of  sauropterygians  (notho-

saurs and placodonts), and vertebrae of Tanystropheus (Ősi et 

al. 2013; Segesdi et al. 2017; Table 1). These Triassic fossils 

and  their  embedding  successions  are  of  great  importance, 

since according to the relevant paleoreconstructions the Tisza 

Megaunit,  and  within  it  the  Villány  area,  was  located  at  

the Northern Neotethys margin, on the shelf of the European 

Plate southwards to the Bohemian Massif (Csontos & Vörös 

2004; Haas & Péró 2004; Pozsgai et al. 2017).

Middle to Late Triassic marine to coastal vertebrate fossil 

sites  are  well  known  from  the  Central  European  Basin  and 

Alpine successions representing the Western European realm 

of the Tethys (e.g., Pinna 1990; Rieppel 2000; Schoch 2015; 

Renesto & Dalla Vecchia 2018). However, much less is known 

about the vertebrate faunal composition of the eastern regions 

of the Northern Tethyan coast. With its abundant and relatively 

diverse  fauna  (chondrichthyans,  osteichthyans,  nothosaurs, 

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136

BOTFALVAI, GYŐRI , POZSGAI , FARKAS, SÁGI, SZABÓ and ŐSI

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 2, 135–152

placodonts,  archosauromorphs)  is  thus  of  great  importance 

since it extends our geographic and faunistic knowledge on 

the  shallow  marine  to  seashore  vertebrates  of  the  Northern 

Tethyan coast.

Besides  the  paleogeographic  uniqueness,  the  vertebrate 

 fossils of the Villány sites help to gain a better understanding 

of the Late Ladinian to Early Carnian evolutionary events of 

sauropterygian  and  prolacertiform  archosauromorphs,  since 

the record of these groups from this period of the Triassic is 

much less known than from earlier periods. Thus, a detailed 

evaluation of the sedimentological features and reconstruction 

of the depositional environment of these recently discovered 

bone-yielding  beds  are  crucial  in  the  paleoenvironmental 

reconstruction,  which  is  indispensable  for  the  upcoming 

 paleontological research. Furthermore, besides the paleonto-

logical significances, the explored successions provide addi-

tional  information  about  these  sedimentological  and 

environmental  processes.  The  bone-bearing  successions  of  

the Villány Hills were deposited in an inner ramp environment 

(Rálisch-Felgenhauer  &  Török  1993;  Török  2000,  and  see 

below)  representing  the  transition  zone  between  the  upper 

shoreface  and  fair-weather  wave  base  (Burchette  &  Wright 

1992).  Mixed  siliciclastic–carbonate  deposits  frequently 

accommodate  in  such  environments  consisting  of  both 

extrabasinal  (e.g.,  terrigenous  siliciclastic)  and 

intrabasinal  (autochthonous  carbonate)  compo-

nents (Morsilli et al. 2012; Caracciolo et al. 2013; 

Chiarella  et  al.  2017).  The  alternation  of  litho-

facies and/or the sediment mixing can be inter-

preted  as  the  result  of  short-term  sea-level  or 

short-term climate changes. Thus, the investiga-

tion of this type of successions is useful to under-

stand  short-term sea-level and  climatic changes 

and processes (e.g., Brachert et al. 2003; Zeller et 

al. 2015; Blanchard et al. 2016; Reis & Suss 2016). 

The sedimentological characteristics of one of 

the vertebrate sites (Road-cut section) is well docu-

mented by several authors (Rálisch-Felgenhauer 

1985; Vörös 2009, 2010), but the interpretation 

of  the  depositional  environment  of  this  succes-

sion remained controversial. We performed here 

new observations and paleontological data, which 

may help to determine the depositional environ-

ment  of  this  sediment  accumulation.  The  other 

bone-bearing excavation site (Construction site) 

is less studied, because detailed paleontological 

and sedimentological investigations of this suc-

cession has started only in 2012, when the section 

was industrially excavated, and one of the authors 

(E. Pozsgai) found a few bones and teeth in this 

section and the area was recognized as a potential 

Triassic vertebrate locality.

The  aim  of  the  present  study  is  to  give  

an  insight  into  the  sedimentological  history  of  

the bone-yielding successions. Based on the detai-

led description and interpretation of the identified 

facies  associations,  the  sedimentological  and  geological 

 significances of the shallow marine setting are discussed, and 

the depositional paleoenvironments of the vertebrate sites are 

identified.

Location and regional geology 

The Villány Hills are situated in the southwestern part of  

the Pannonian Basin in Hungary (Fig. 1A). The studied suc-

cessions  are  located  200–300  m  northwest  to  the  city  of 

Villány  (Fig.  1B). The Villány  Hills  belong  to  the Villány–

Bihor Unit of the Tisza Megaunit, which formed a segment of 

the  passive  Neotethys  margin  of  the  European  Plate  during  

the Triassic (Csontos & Vörös 2004; Haas & Péró 2004; Feist-

Burkhardt et al. 2008; Fig. 2A). 

The Lower Triassic sequence of the Villány–Bihor Unit is 

predominantly characterized by clastic sediments (Bunt sand-

stein facies), which is overlain by Middle Triassic evaporitic 

carbonate  and  shallow  marine  carbonate  deposits  (Röt  and 

Muschelkalk  facies). These  sequences  show  a  close  genetic 

affinity  with  the  Germanic-type  Triassic  sediments  (Török 

1997), while the Upper Triassic succession shows closer affi-

nities to the Carpathian Keuper facies (Bleahu et al. 1994).

Fig. 1. Map of the locality (A) and location of the two vertebrate sites in Villány (B).

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137

SEDIMENTOLOGY OF TRIASSIC VERTEBRATE LOCALITIES IN VILLÁNY HILLS, SOUTHERN HUNGARY

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 2, 135–152

The  Middle Triassic  sequence  was  deposited  on  a  homo-

clinal  carbonate  ramp  of  relatively  uniform  subsidence  rate 

(Török 1997, 2000). The geotectonic setting and the related 

slow  subsidence  suggest  that  the  sediment  deposition  may 

have  been  primarily  controlled  by  the  eustatic  sea-level 

changes (Török 2000). In accordance with sea-level fluctua-

tions, three Middle Triassic deepening-upward and shallowing- 

upward cycles were identified (Török 2000; Götz et al. 2003; 

Götz & Török 2008).

The  first  cycle  corresponds  to  the  ramp  initialisation  and  

the onset of carbonate sedimentation, coinciding with the Early 

Anisian  global  sea-level  rise  (Török  2000;  Götz  &  Török 

2008). The beginning of the transgressive phase of that cycle 

is represented by evaporitic sabkha sediments: dolomite, dolo-

marl and anhydrite (Hetvehely Anhydrite Formation; Fig. 2B). 

The  following  regressive  phase  is  characterized  by  thick- 

bedded massive dolomite (Rókahegy Dolomite Formation). 

The second depositional cycle took place during the Middle 

to  Late  Anisian  period.  It  shows  striking  similarities  with  

the  first  Muschelkalk  cycle  of  the  Central  European  Basin 

(Török 2000; Götz & Török 2008). The dark grey, nodular, 

fossiliferous  clayey  limestone  (lower  part  of  the  Zuhánya 

Limestone  Formation;  Fig.  2B)  represents  the  transgressive 

phase (Götz et al. 2003), whereas the dolomitic limestones and 

the entirely dolomitized inner ramp carbonates (upper part of 

the Zuhánya Formation) indicate the regressive phase of this 

cycle (Haas 2001). The latest Anisian to Early Ladinian inter-

val is poorly documented in the Villány Hills. However, from 

the  early  part  of  the  Ladinian  the  general  shallowing  of  

the basin can be assumed that is represented by yellowish grey 

dolomite with dolomitic marl intercalations (Csukma Dolomite 

Formation; Haas 2001). 

The  lower  part  of  Csukma  Dolomite  Formation,  known 

from outcrops and boreholes in the middle part of the Villány 

Hills, consists of grey, thick-bedded, locally laminated dolo-

mites  with  rare  relicts  of  ooids,  micro-tepee  and  fenestral 

structures (Török 2000). Based on sedimentological characte-

ristics (e.g., presence of fenestral laminae, extensive dolomiti-

zation, tepees and exposure surfaces), the subtidal to peritidal 

zone  of  the  inner  ramp  was  interpreted  as  the  depositional 

environment  of  the  Csukma  Dolomite  (Rálisch-Felgenhauer 

& Török 1993; Török 2000; Fig. 2B). 

The uppermost part of the Csukma Dolomite, which is made 

up by the alternation of yellowish grey dolomite and dolomarl 

layers, was defined as the Templomhegy Dolomite Member of 

this formation (Fig. 3). 

Remains of a relatively diverse marine fish and reptile fauna 

(Ősi  et al. 2013)  were  recently encountered in this member 

(Construction  site;  see  below).  Unfortunately,  only  a  few 

badly preserved casts of hard-shelled invertebrate fossils are 

known from the dolomite and dolomarl beds of the Templom-

hegy Member, which cannot be used for more detailed paleo-

environmental reconstruction. However, a protected inner ramp 

lagoon and connected tidal flat were interpreted as the deposi-

tional environment of the Templomhegy Member (Török 1998, 

2000; Haas 2001; Bérczi-Makk et al. 2004; Ősi et al. 2013). 

The  age  of  the  Templomhegy  Dolomite  Member  of  

the Csukma Dolomite Formation (including the bone-bearing 

horizon of Construction site) is problematic since index fossils 

of ammonites and conodonts are absent in this shallow marine 

sequence.  However,  the  Templomhegy  Dolomite  Member 

probably  belongs  to  the  Ladinian  stage  based  on  its  strati-

graphic  position,  because  it  is  situated  between  the  Late 

Anisian  Zuhánya  Limestone  Formation  and  the  Carnian 

Mészhegy  Sandstone  Formation  (Rálisch-Felgenhauer  & 

Török 1993; Török 1998; Haas 2001; Fig. 2B). Furthermore, 

the  new  vertebrate  material  (especially  the  remains  of 

Nothosaurus  sp.),  discovered  from  the  Templomhegy 

Dolomite  Member,  also  suggests  a  late  Middle  Triassic 

(Ladinian) age for this deposition (Ősi et al. 2013).   

The relatively thick shallow marine Middle Triassic carbo-

nate succession is overlain by a thin formation that is made up 

Vertebrate assemblage

Construction site

Road-cut section

Lifestyle

Taxon

Ladinian 

(Templomhegy 

Member)

Carnian 

(Mészhegy 

Sandstone 

Formation

Ladinian 

(Templomhegy 

Member)

Carnian 

(Mészhegy 

Sandstone 

Formation

Environment

References

Fishes

Hybodus sp.

×

marine, brackish, freshwater

Cuny 2012;  

Klug et al. 2010

Palaeobates angustissimus 

×

×

marine

Böttcher 2015; 

Diedrich 2009

Polyacrodus sp.

×

marine

Diedrich 2009

Lissodus sp.

×

×

marine, freshwater

Cappetta 2012

Gyrolepis sp.

×

×

marine

Lakin et al. 2016; 

Whiteside et al. 2016

Severnichthys acuminatus  

×

×

marine

Actinopterygii indet

×

×

marine, brackish, freshwater

Nelson 2006

Reptiles

Nothosaurus sp. 1

×

×

?

marine

Rieppel 2000

Nothosaurus sp. 2

×

×

?

marine

Rieppel 2000

cf. Cyamodus sp.

×

marine

Rieppel 2000

Tanystropheus sp.

×

marine to coastal

Renesto 2005

?Archosauriformes indet.

×

coastal to terrestrial?

Table 1: Synthetic faunal list of the Triassic marine vertebrate fauna from the Villány Hills (based on Ősi et al. 2013; Segesdi et al. 2017 and 

Electronic supplement II).

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138

BOTFALVAI, GYŐRI , POZSGAI , FARKAS, SÁGI, SZABÓ and ŐSI

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 2, 135–152

mostly of siliciclastic rocks. It was defined as the Mészhegy 

Sandstone Formation and was assigned to the Upper Triassic 

(Fig.  2B). The  Mészhegy  Sandstone  Formation  (Fig.  2B)  is 

composed of conglomerate, siltstone, sandstone, cellural dolo-

mitic limestone and marl (Rálisch-Felgenhauer & Török 1993; 

Vörös  2009,  2010).  The  sedimentology  of  the  Mészhegy 

Formation  exposed  in  the  Road-cut  section  is  well  docu-

mented, however, the depositional environment of this succes-

sion  has  been  interpreted  in  different  ways.  Some  authors 

argued that it is a shallow marine or littoral deposit (Rálisch-

Felgenhauer 1985; Török 1998), whereas 

Vörös  (2010)  claimed  fluvio-lacustrine 

origin.  The  palynological  investigation 

indicates a Carnian age for the lower part 

of the formation (Ősi et al. 2013 and see 

below),  but  the  age  of  the  upper  part  is 

still unknown. Vörös (2009) suggests that 

this formation is composed of three sedi-

mentary  parasequences,  one  definitely 

Carnian, and two others, possibly Norian 

and  Rhaetian  in  age.  However,  this 

hypothesis  is  not  supported  by  paleon-

tological data due to the lack of age- con-

straining flora and fauna in the upper beds. 

The discovered fish remains show a uni-

form  taxonomical  distribution  through  

the exposed section (see below), probably 

indicating  a  shorter  depositional  time  

for this formation (see below). The thin-

ness  (up  to  20  m)  of  the  formation  and  

the  seemingly  continuous  succession,  as 

well as the available paleontological data 

rather suggest a Carnian age for the whole 

formation (Ősi et al. 2013). 

The Mészhegy Sandstone Formation of 

the Road-cut site on Templom Hill is cove-

red  by  the  Pliensbachian  Somssichhegy 

Limestone  Formation.  The  lowermost 

yello wish sandstone strata of the Pliens-

bachian Somssichhegy Limestone Forma-

tion  unconformly  overlies  the  Triassic 

strata of the Mészhegy Formation (Vörös 

1972, 2009, 2010, 2012). 

Methods of investigations

The  sedimentology  of  two  Triassic 

 vertebrate  sites  has  been  investigated  in 

detail  at  Villány  Hills  (Fig  1B).  Sedi-

mentary rocks were analysed in the field 

and by hand specimens (1 kg from every 

layers),  collected  from  both  sections.  

The detailed field investigations included 

the  determination  of  grain  size,  colour, 

bedding  morphology  along  with  record-

ing of paleontological data. 

For  microvertebrate  faunal  investiga-

tions, samples were taken from three pro-

ductive  beds  (L3–4–5)  of  the  Mészhegy 

Sandstone Formation at the Road-cut site

Fig. 2. A — Paleogeographical map of the Tisza Megaunit in the Late Triassic (compiled by 

Pozsgai et al. 2017). B — Triassic formations of the Tisza Megaunit (after Török 1998;  Haas 

2001).

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139

SEDIMENTOLOGY OF TRIASSIC VERTEBRATE LOCALITIES IN VILLÁNY HILLS, SOUTHERN HUNGARY

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 2, 135–152

and four productive layers (14

th

, 18

th

, 20

th

 and 22

th

 layers) of 

the Templomhegy Dolomite Member at the Construction site 

(see below). The samples were screen-washed, by using tap 

water  and  5 %  of  acetic  acid. The  dried  residue  was  sorted 

under magnification, using a binocular microscope. The pic-

tures  from  the  material  were  carried  out  with  a  Hitachi 

S-2600N scanning electron microscope at the Department of 

Botany, Hungarian Natural History Museum (NHMUS).

Detailed petrographic investigations were carried out on 22 

thin  sections,  prepared  at  the  Department  of  Physical  and 

Applied Geology, Eötvös Loránd University (ELU). A solu-

tion of alizarin red-S and potassium ferricyanide was used to 

identify the carbonate phases in the samples (Dickson 1966). 

The  X-ray  powder  diffraction  (XRD)  measurements  were 

made using a Bruker D8 Advance powder diffractometer, with 

parallel beam, 2θ – θ geometry equipped with LynxEye

©

 1D 

detector.  Before  measurements  the  few  grams,  needed  for 

X-ray  analysis  were  grounded  as  fine  powder  with  a  mean 

diameter size between 1–5 µm using micronizing mill (Retsch 

MM  400  type)  for  3+2  minutes.  The  final  grain  size  was 

obtained using agate mortar and pestle. The measuring para-

meters  were:  step-scanning  at  0.01  ° 2θ  intervals,  counting 

time of 17.7 s (0.1). CuKα radiation at 40 kV and 40 mA was 

used. The measurement range was 2–70 ° 2θ.

The  identification  of  minerals  was  achieved  using  

the Diffrac EVA software by comparison of the X-ray diffrac-

tion pattern from the sample with the International Centre for 

Diffraction Data PDF-2, release 2009 database. The (semi)- 

quantitative data were obtained using TOPAS

 

software provi-

ding us a strandardless quantitative analysis (based on Rietveld 

method).

Petrographic  descriptions  of  the  bed  10  were  carried  out 

with a Nikon YS2-T polarizing microscope and an AMRAY 

1830  I/T6  Scanning  Electron  Microscope  (equipped  with  

a PU9800 EDX spectometer) at the Department of Petrology 

and  Geochemistry,  ELU.  Accelerating  voltage  of  the  SEM 

instrument was 20 kV with and average beam current of 1 nA. 

Back  Scattered  Electron  (BSE)  images  were  created  from 

characteristic areas of the thin sections, mineral phases were 

identified by their EDS spectra.

Fig. 3. Schematic stratigraphic section of the Construction site (A). The lower part of the observed section is made up by dominantly micritic 

dolomite beds with subordinate argillaceous deposits (BC). There are main bone-bearing horizons of the Construction site (D). The bone-bearing 

succession is covered by 3 meter thick massive dolomite succession with thin dolomarl intercalations (E). The scale bars represent 1 m.

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Sedimentological characteristics and facies 

 interpretation of vertebrate sites in Villány Hills

The two studied vertebrate sites in the eastern part of Villány 

Hills expose the upper part of the Triassic succession. 

•  The  Construction site  is  located  on  the  Somssich  Hill 

(45°52’28.9” N, 18°26’46.2” E; Fig.1B), where productive 

and continuous excavations have been carried out in the last 

six years resulting in thousands of macro- and microverte-

brate  remains  of  fishes  and  reptiles  in  several  beds  of  

the Templomhegy Dolomite (Table 1), while the Mészhegy 

Formation was proved to be unfossiliferous.

•  The Road-cut section on the Templom Hill (45°52’31.6” N, 

18°26’55.5”  E)  exposes  the  Mészhegy  Sandstone  where   

a relatively diverse microvertebrate assemblage was disco-

vered  (Fig. 1B and Table 1). 

The aim of the following subchapters is to present a detailed 

sedimentological  description  and  interpretation  of  the  Con-

struction site. In this article, after discussing the interpreted 

depositional environment of this site, we provide an overview 

of the previous sedimentological works carried out on the sili-

ciclastic  succession  of  the  Road-cut  section  and  summarize 

the most recent interpretation of its depositional environment 

based  on  the  newly  discovered  vertebrate  microfossil 

material. 

Construction site on the Somssich Hill

The  Construction  site  is  located  southwest  of  the Villány 

railway  station  next  to Arany  János  Street  on  the  Somssich 

Hill (Fig. 1B). The exposed succession is about 20 meter long 

and 3–4 meter high, where around 17 meter thick succession 

of the upper part of the Templomhegy Dolomite and a very 

thin 3 meter thick sequence of the Mészhegy Sandstone crop 

out. The  dominant  formation  of  this  site,  the Templomhegy 

Member  made  up  of  southward-dipping  (around  170/40  to 

190/45) greyish dolomite and yellowish dolomarl beds with 

dolomitic claystone interlayers (Fig. 3). Here only the bone- 

bearing section of the Templomhegy Dolomite is discussed.

Sedimentological description and interpretation of 

 

the Construction site

Composition  of  the  Templomhegy  Member  exposed  in  

the Construction site is highly variable. It consists dominantly 

of dolomite, quartz and clay minerals, and subordinate amount 

of  calcite  (see  Electronic  supplement  I).  The  grain  size  of 

siliciclastic components ranges from clay to sand size. Four 

lithofacies types were recognized, using a classification based 

on colour, grain size, bedding, fossil content and sedimentary 

structures (Figs. 3–9).

Dolomite lithofacies:  This  lithofacies  is  characterised  by 

white to light pink dolomite beds (Fig. 4A–C). Mineralogically, 

this rock contains 80–96 % dolomite, while the clay minerals 

and  quartz  content  is  consistently  low  (<10 %).  Although  

the carbonate rock is composed predominantly of dolomite, 

the youngest, ~20 cm thick, layer of the succession (bed 29) 

contains 20 % calcite (Fig. 5). The feldspar content is very low 

throughout  the  investigated  succession  (<1 %).  This  litho-

facies is common in the lowermost and the uppermost part of 

the site (Fig. 3), while the middle part of the section includes 

thinner  dolomite  layers  occurring  between  dolomarl  beds  

(Fig.  3D).  The  thickness  of  the  beds  decreases  upwards  in  

the section (30–40 cm in the lower and 10–15 cm in the upper 

part of the site). 

The  dolomite  is  usually  aphanocrystalline  and  homoge-

neous in thin section (Fig. 6A), pointing to micritic precursor. 

Some  beds  show  mottled  fabric,  where  the  crystal  size  is  

the same, but there are brownish patches, probably richer in 

micrometer-sized solid inclusions (Fig. 6B). The shape of such 

mottles  is  irregular.  One  sample  is  composed  of  aphanitic 

“sphaerules” of 200 to 300 micrometers, surrounded by very 

finely crystalline dolomite (Fig. 6C). The youngest dolomite 

layer of the exposed section (bed 29) contains a fine fracture 

system,  along  which  the  rock  is  calcitized/dedolomitized.  

The calcite contains few micrometer-sized remnants of dolo-

mite and is intergrown with pyrite. 

Vertebrate fossils are usually rare in this lithofacies, a few 

dozen  bones  and  teeth  of  sauropterygians  (Ősi  et  al.  2013) 

were discovered from it. 

The dolomicrite fabric suggests a lime mud precursor sedi-

ment.  Samples  with  moderate  fabric  preservation  suggest  

an originally ooidal carbonate sediment (Fig. 6C). 

Therefore, this lithofacies can be interpreted as a carbonate 

mud  deposited  in  a  low-energy,  shallow,  restricted  lagoonal 

environment (similar to Stockman et al. 1967; Brooks et al. 

2003a, b;  Blanchard  et  al.  2016),  with  episodic  ooidal  sedi-

ment transport. The probably reflux-related dolomitization of 

these sediments may have taken place in near surface setting. 

Dolomarl lithofacies: A dominant lithofacies of this verte-

brate  site  is  yellowish  to  grey  dolomarl  with  pale  reddish 

coloured  mottles  (Fig.  4A, B  and  D). The  thickness  of  such 

beds  can  vary  from  10  cm  to  50  cm.  The  clay  content  of  

the dolomarl beds varies considerably (Fig. 7). 

Mineralogically,  this  lithofacies  consists  dominantly  of 

dolomite (42–80 %), although the percentages of clay mine-

rals  may  reach  30–20 %  (Fig. 7).  The  dolomarl  beds  of  

the middle part of the section (beds 8–16) are characterized by 

a higher quartz content (20–30 %), while this mineral is subor-

dinate (<5 %) in the other dolomarl horizons (see Electronic 

supplement I). The feldspar content is predominantly low and 

never  exceeds  2 %.  The  more  argillaceous  dolomarl  beds  

(e.g., bed 14) show a complex system of red clay-filled cracks 

(see below). 

In thin section micrometer-sized dolomite crystals and clay 

particles are visible. Slight changes in crystal size and mottled 

fabric were commonly observed (Fig. 6D). There are brown 

pressure solution seams. 

The vertebrate fossils are more common in those dolomarl 

beds which are characterized by lower carbonate and higher 

siliciclastic content. Bed 14 is particularly important in terms 

of chondrichtyan and osteichthyan fish remains; thousands of 

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SEDIMENTOLOGY OF TRIASSIC VERTEBRATE LOCALITIES IN VILLÁNY HILLS, SOUTHERN HUNGARY

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fish  and  sauropsid  reptilian  teeth  and  scales  were  collected 

from  here  (see  Electronic  supplement  II).  Bed  14  shows 

slightly different features than the other dolomarl layers at this 

site, because its top is pedogenetically modified (Fig. 8D–F 

and see below). 

This  lithofacies,  comprising  of  mixed  carbonate  and  fine 

siliciclastic  (clay  and  silt)  components,  indicates  a  periodi-

cally  changing  terrigenous  input,  which  was  probably  con-

trolled  by  climatic  and/or  short-term  sea-level  changes  (see 

below).  The  dolomitization,  the  lack  of  grainstone  textures 

and the abundance of mud-dominated lithologies, as well as 

the  presence  of  pedogenically  modified  dolomarl  beds  (see 

below) suggest that this facies was formed in a low energy, 

restricted shallow marine environment. The pale reddish stain 

in the argillaceous marl sediments probably indicates a more 

intense oxidation due to the influence of meteoric water during 

periodic subaerial exposure. 

Reddish silty claystone:  The  reddish  silty  claystone  with 

pale  yellow  mottles  represents  the  third  lithofacies  in  

the obser ved section (Fig. 8). There are three claystone hori-

zons (top of bed 14, beds 21 and 27) in the section; their thick-

ness  does  not  exceed  10 cm  (Fig. 3A).  These  rocks  are 

characterized by a higher quartz (~20 %) and a lower dolomite 

content  (~20 %)  than  that  of  the  dolomarl  lithofacies  (see 

Electronic supplement I). Dispersed pale yellow mottles are 

relatively  common  in  this  facies.  Tiny  cylindrical,  poorly 

preserved vertical root casts and weakly defined nodules can 

also  be  detected  (Fig.  8).  Yellowish  carbonate  and  reddish 

brown  clay  rich  patches  show  a  mottled  appearance  in  thin 

section (Fig. 6E). Red colour of the clay rich part is due to 

fine-crystalline hematite. Two slightly different types of this 

lithofacies can be distinguished: 

•  Dark red, slightly calcareous, homogenous layer with tiny 

irregular  yellowish  root  traces.  It  usually  forms  a  distinct 

layer between two dolomarl beds (bed 21). No vertebrate 

fossils has been found in it (Fig. 8A, B);  

•  Silty claystone of higher dolomite content, rich in carbonate 

nodules.  It  is  developing  through  a  continuous  transition 

from  the  underlying  dolomarl  beds  (top  of  bed  14). 

Fragmented carbonate crusts showing poorly definable tepee 

structure  and  laminated  micritic  horizons  are  present  in  

the uppermost part of this thin claystone layer (Fig. 8D–F).

The reddish colour and the vertical root casts indicate that 

this claystone was better drained than the other argillaceous 

carbonates in the section. Based on its mineral content (domi-

nated by non-carbonate minerals), macrofeatures (root moulds, 

fine-grained  layers  with  Liesegang-bands  and  mottles)  and 

colour, this horizon is interpreted as calcic paleosol (similar to 

Klappa 1980a, b; Wright 1994; Kraus 1999). The red colour 

implies  the  abundance  of  ferric  oxides  indicating  oxidizing 

conditions and well-drained environment during pedogenesis 

(Wright  1994;  Kraus  1999;  Zand-Moghadam  et  al.  2014; 

Fig. 4. The bone-bearing succession of the Construction site is made up by the alternation of yellowish grey dolomite and dolomarl layers  

(A, B). Dolomite (C) and dolomarl beds (D) with bones at the Construction site.

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Huggett  et  al.  2016).  The  laminated  claystone  horizons  in  

the uppermost part of bed 14 can be interpreted as dolocretes 

(Fig. 8F) and may have been formed by microbial mediation 

(similar to Wright 1994: fig.4). The presence of tepee structure 

(Fig. 8E), dolocretes, as well as the vertical root moulds indi-

cate that these silty claystone sediments have been subaerially 

exposed,  during  which  they  were  modified  by  pedogenetic 

processes. The peritidal environment is regularly exposed to 

subaerial conditions during low sea-level stages resulting in 

the development of thin paleosol horizons on top of the car-

bonate sediments (Ginsburg 1975; Wright 1994; Blanchard et 

al. 2016; Huggett et al. 2016). 

Sandy claystone: This is a single greenish, greyish, 80 to 

100 cm thick, moderately to weakly calcareous sandy claystone 

bed  (bed  10)  with  subordinate  clay  intercalations  (Figs.  3A 

and 9). Quartz is the most abundant component (about 50 %), 

while  the  clay  mineral  content  shows  an  upward  increasing 

trend reaching about 50 % at the top of the layer. The rock is 

characterized  by  a  relatively  high  feldspar  content  (about 

12 %), but this quantity suddenly decreases in the upper part 

of the layer, where the clay content increases (Fig. 9B).  

The  microscopic  texture  is  characterized  by  a  very  fine-

grained clay-rich matrix in which coarser grained, quartz-rich, 

sometimes lenticular domains occur (Fig. 9C, D). 

Based  on  the  SEM  analysis,  the  fine  grained  component 

consists of illite (90–95 %), quartz (3–5 %), K-feldspar (<1 %), 

calcite  (1–2 %)  and  accessory  minerals:  glauconite,  biotite, 

magnetite,  zircon  (<1 %  respectively).  Quartz  grains  are 

mostly 5–10 μm in size, biggest ones can reach 25–30 μm. 

K-feldspar  is  usually  much  smaller,  maximal  grain  size  is 

~15–20  μm.  The  laminae  of  the  claystone  is  densely  pene-

trated by slightly undulating cracks, which are more or less 

parallel  with  the  longer  axes  of  the  quartz  rich  lenses.  

The  transition  towards  the  coarser  grained  domains  and 

towards the adjacent carbonate layers is continuous. 

Based  on  the  SEM  and  polarising  microscopy  analysis,  

the fine-grained sandstone lenses consist mostly of subangular 

to very angular, xenomorphic quartz (60–90 %) and K-feldspar 

grains (5–10 %); kaolinite (5–10 %) and accessory minerals: 

Ti-magnetite, muscovite, rutile, zircon, calcite and rock frag-

ments (<1 % respectively). The size distribution of the quartz 

grains  is  bimodal  with  two  peaks  at  ~50  and  200–250  μm. 

Undulatory extinction of quartz is common. Amongst the quartz 

crystals  with  normal  extinction  there  are  rounded  grains  — 

similar  to  resorbed  volcanic  crystals.  Feldspar  grains  have  

an average size of 150–200 μm, and they are often strongly 

fractured. 

The  rock  forming  minerals  suggest  a  terrigenous  prove-

nance. The significant amount of quartz crystals with undula-

tory extinction, the lack of plagioclase, amphibole or pyroxene 

crystals  and  even  altered  volcanic  glass  fragments  exclude  

the pyroclastic origin. Although there are some minerals — 

biotite,  zircon,  glauconite  and  presumably  resorbed  quartz 

grains — which could be derived from resedimented pyroclas-

tics/volcanocalstics. The dominance of angular to subangular 

grains  and  the  significant  amount  of  K-feldspar  in  the  sand 

fraction denote a short transportation path and a nearby source 

area. The textural features suggest that the clay minerals are 

probably allogenic (illite) in the matrix and most likely authi-

genic (kaolinite) in the lenticular sandstone domains.

Fig. 5. Mineralogical composition of dolomite beds of the Construction site, based on XRD analyses (see Electronic supplement I). The layer 

numbers are shown in Fig. 3A.

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Road-cut site on the Templom Hill 

The  Road-cut  section,  exposed  on  the  Templom  Hill  in 

Villány (Fig. 1B), was excavated and cleaned up many times 

over  the  last  century.  In  the  first  short  sedimentological 

description, given by Rálisch-Felgenhauer (1985), the succes-

sion was interpreted as being shallow marine or littoral. Later 

Vörös  (2009)  suggested  that  the  siliciclastic  sediments  of  

the Road-cut section represent three phases of fluviolacustrine 

deposition in a local, Late Triassic basin. In 2012 the section 

was  cleaned  up  in  order  to  determine  the  source  area  of  

the sedi ment based on petrographical analyses. Pozsgai et al. 

(2017)  indicate  adjacent  source  area,  composed  of  mainly 

Ordovician medium-grade metamorphic rocks, for the silici-

clastic succession. Currently the Road-cut section is in a very 

poor  state  due  to  the  lush  vegetation  and  the  less  resistant 

 sediment  types.  However,  thanks  to  the  detailed  geological 

research,  conducted  over  the  past  decades  (Rálisch-

Felgenhauer 1985; Vörös 2010; Ősi et al. 2013), the Road-cut 

section is well documented. Therefore we only briefly summa-

rize the sedimentological descriptions and provide some new 

observations and paleontological data, which may contribute 

to better understanding the conditions of the depositional envi-

ronment of this sediment accumulation. 

Fig. 6.  Thin  section  photo  plate.  A  — Aphanocrystalline, 

homogeneous  dolomite  (bed  7).  B  —  Mottled  dolomite, 

where the crystal size in the differently coloured patches is  

the same, however, the more brownish patches are probably 

richer  in  micrometer-sized  solid  inclusions  (bed  17).  

C  —  Aphanocrystalline  sphaerules  surrounded  by  very 

finely crystalline dolomite (bed 23). D — Fine-grained dolo-

marl, composed of micron-sized dolomite crystals and clay 

minerals. Brown pressure solution seams cut across the rock 

(bed 12). E — Claystone, in which yellowish carbonate and 

reddish  brown  clay-rich  patches  create  a  mottled  appea-

rance. The clay rich part is red due to fine-crystalline hema-

tite (bed 21).

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Sedimentological description of the Road-cut site

The Road-cut site („Siklóbevágás” in Hungarian) is nearly 

30 meter-long and 3–5 meter-high, where three formations are 

exposed (Fig. 10). 

The  uppermost  beds  of  the  Templomhegy  Member  is 

exposed in the northern part of the Road-cut site. The dolomite 

and  yellowish  dolomarl  beds  are  similar  to  the  uppermost 

exposed dolomite beds of the Construction site (Pozsgai et al. 

2017). This part of the sequence is dominated by whitish dolo-

mite and yellowish dolomarl beds, frequently intercalated by 

very  thin  (few-mm-thick)  reddish,  yellowish  or  greenish 

claystones. 

Only one exception is a 15-cm-thick, variegated claystone 

layer that is dominantly reddish and greenish, yellowish, pur-

plish  mottled,  and  contains  lenticular,  indurated,  calcareous 

intercalations.  This  bed  contains  elongated  carbonate  con-

cretions  and  angular  dolomite  clasts  as  well.  On  the  top  of  

the claystone bed, a friable carbonate crust occurs. This clayey 

intercalation  is  probably  identical  to  the  reddish  claystone 

with  calcareous  crust  in  the  Construction  site  (see  Fig.  8).  

The  water-screened  residue  of  Templomhegy  Member  at  

the Road-cut site was not productive for fish fossils, but a few 

poorly preserved sauropterygian bones were discovered from 

these horizons (Ősi et al. 2013). 

The siliciclastic content of the rocks increases upwards in 

the  section  and  the  Templomhegy  Member  is  overlain  by  

an  almost  15-m-thick  sequence  of  the  Mészhegy  Sandstone 

Formation (Vörös 2009; Fig.10B), which

 is made up

 of cyclic 

alternation of weakly cemented, greyish, yellowish, purplish 

or greenish sandstone and siltstone layers, reddish, purplish or 

variegated clay strata, and subordinately greyish dolomite and 

yellowish dolomarl beds (Vörös 2010; Pozsgai et al. 2017). 

Although several sharp surfaces dissect the succession (Vörös 

2009), no unequivocal boundary can be recognised between 

the Templomhegy Dolomite and the Mészhegy Sandstone in 

this  section.  However,  in  agreement  with Vörös  (2010),  we 

also suggest to define the boundary between the two forma-

tions  at  the  level  where  a  continuous  sandstone–siltstone–

claystone assemblage overlies the carbonate dominated strata 

in the section.

The  sediments  of  Mészhegy  Sandstone  Formation  in  

the Road- cut section can be divided into the following major 

lithofacies (based on Rálisch-Felgenhauer 1985; 

Vörös 2009, 

2010; Pozsgai et al. 2017; Fig. 11

):

Conglomerate  (Fig.  11A):  Only  one  conglomerate  bed 

occurs in the section. It is 50-cm-thick and unconformly over-

lies a claystone horizon. It is a matrix supported (with a car-

bonatic, clayey, sandy matrix), polimict conglomerate includes 

upward fining, rounded clasts (dolomite, dolomarl, limestone, 

sandstone, claystone and polycrystalline quartz clasts).

Sandstone  (Fig.  11B):  These  are  fine  to  coarse  grained, 

(sublitharenite,  subarcose)  sandstones.  In  the  lower  part  of  

the section mainly greyish sandstones are present, containing 

reworked rounded claystone (1–2 cm) and angular marl clasts 

(1–10 cm) and smaller amount of quartz pebbles (<0.5 cm).  

In  the  upper  part  of  the  section  greenish,  reddish,  purplish, 

greyish  sandstones  layers  occur.  Crossbedding  is  locally 

visible. 

Claystone, silty and sandy claystone (Fig. 11C, D): This is 

the  dominant  lithofacies  in  the  Road-cut  section.  The  clay-

stone frequently include greyish, fine-grained, lenticular sand-

stone bodies. Greenish siltstone and variegated claystone beds 

appear  in  the  older  part  of  the  section  whereas  yellowish, 

brownish  claystone  and  claystone  layers  occur  in  the  upper 

part. 

Cellular marl (Fig. 11E, F): Yellowish marl beds, which are 

characterized  by  polygonal  cracks  and  cellular  structure.  

Its mineralogical composition is dominated by calcite (around 

75 %);  illite  (10 %),  kaolinite  (10 %)  and  quartz  (5 %)  also 

occur. Calcite veins (0.5–2 cm thick) are very common.

Several beds of the Mészhegy Sandstone Formation were 

sampled for screen-washing, but only three brownish-greyish 

sandstone beds (L3–L4–L5) yielded microvertebrate remains 

(Fig. 10 and see Electronic supplement II). The most abundant 

vertebrate material was recovered from the uppermost sand-

stone bed (L5 in Fig. 10B), which provided more than three 

hundred teeth and scales from different marine fish and sau-

ropsid reptilian taxa (see Table 1). The Triassic sequence of 

the Road-cut site on Templom Hill is covered by the Pliens-

bachian Somssichhegy Limestone Formation (Fig. 10). 

Discussion

The  succession  of  the  Construction  site  is  composed  pre-

dominantly  of  carbonates  (dolomite)  with  various  clay  con-

tent, i.e. it is made up of alternating dolomite and dolomarl 

layers (Fig. 3). At the outcrop scale, we use the terms “dolo-

marl” and “dolomite” in a descriptive sense, the more massive 

and  solid,  light-coloured  beds  with  high  dolomite  content 

Fig. 7. Ternary diagram of dolomarl and claystone beds of the con-

struction site based on the results of XRD analyses. The layer  numbers 

are shown in the Fig. 3A.

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(80–95 %) are classified as argillaceous dolomites beds, while 

the softer and colourful layers, characterized by lower dolo-

mite  content  (<80 %)  are  classified  as  dolomarl  interlayers 

(Fig. 4).

Due to the facies analyses of the Construction site four main 

lithofacies  were  identified.  They  were  formed  in  the  inner 

ramp lagoon and related tidal flat environments. The carbo-

nate sediments of the dolomite lithofacies were deposited in  

a shallow, restricted lagoon environment, dolomarl (shallow 

marine sediments, where the enhanced terrigenous input was 

the results of the more humid climate), reddish silty claystone 

(paleosol) and sandstone (terrigenous provenance) indicating 

that  the  sediments  of  the  Construction  site  were  formed  in 

inner  ramp  lagoon  and  related  tidal  flat  environments.  

The alternation of siliciclast rich and carbonate rich sediments 

can be frequently interpreted as the results of short-term sea-

level  or  climate  changes  (e.g., Wilson  1967;  Brachert  et  al. 

2003; Colombié et al. 2012; Caracciolo et al. 2013; Zeller et 

al. 2015; Blanchard et al. 2016; Reis & Suss 2016; Chiarella et 

al. 2017). The short-term sea-level changes have a significant 

control on the sedimentation of the shallow marine environ-

ment,  because  during  the  lowstands,  carbonate  sediment 

Fig. 8. Reddish silty claystone layers at the Construction site. Dark red, slightly calcareous, homogenous unfossiliferous claystone bed (AB). 

Pale yellow mottle in the reddish claystone body (C). The most important fossiliferous horizon (bed 14) of the Construction site (D). Fragmented 

carbonate  crusts,  showing  poorly  definable  tepee  structure  (E),  and  laminated  micritic  horizons  (F)  are  present  in  the  uppermost  part  of  

the bed 14.

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production is slowed down or halted and the terrigenous influx 

can increase, resulting in the predominance of siliciclast depo-

sition (Wilson 1967; Brachert et al. 2003; Carcel et al. 2010; 

Caracciolo  et  al.  2013;  Chiarella  et  al.  2017  and  references 

therein). The short-term climate changes play also an impor-

tant role in marine areas near the mainland (Coffey & Read 

2007; Caracciolo et al. 2013; Zeller et al. 2015). The humidity 

significantly influences the terrigenous sediment influx from 

the land to the marine realm and thus the carbonates formed 

during the dryer periods are frequently replaced by siliciclastic 

sediments during humid conditions.  

The observed succession was deposited near to the land in 

an inner ramp lagoon and the related tidal flat environments 

where the siliciclastic input and coeval carbonate production 

were  significantly  controlled  by  different  allocyclic  (e.g., 

 climatic or sea-level changes) factors (see also Brachert et al. 

2003; Colombié et al. 2012; Chiarella et al. 2017). The studied 

section  of  the  Construction  site  was  deposited  between  

the Late Anisian and Carnian based on its stratigraphic posi-

tion (Rálisch-Felgenhauer & Török 1993; Török 1998; Haas 

2001) and vertebrate fossils (Ősi et al. 2013), which period 

was  frequently  characterized  by  significant  fluctuation  in  

the  climatic  conditions  and  rainfall  intensity  (e.g.,  Mutti  & 

Weissert 1995; Simms et al. 1995; Feist-Burkhardt et al. 2008; 

Preto et al. 2010). We suggest that the interval of higher silici-

clast content observed in the middle part of the section (beds 

10  to  22;  Fig.  3),  between  two  carbonate  rich  sequences, 

reflects a temporary change in the prevailing climate (Fig. 12). 

The lower and upper part of the studied section was formed  

in  the  periods  of  more  arid  climate,  when  the  siliciclastic 

influx from the land was subordinate, while the middle part  

of  the  section  that  is  characterized  by  higher  siliciclastic 

 content  (including  sandstone  and  claystone  beds)  was 

 deposited  during  a  more  humid  phase  of  enhanced  rainfall 

intensity.  Furthermore,  the  reddish  silty  claystone  facies  

(Fig. 8) situated in the middle part of the section, represents 

recurring  paleosol  formation,  and  indicates  that  the  marine 

sediments  were  repeatedly  exposed  to  subaerial  conditions, 

suggesting  relative  sea-level  falls  (Fig.  12).  A  global  sea- 

level  fall  was  recognized  around  the  Late  Ladinian  and  

Early Carnian by Haq et al. (1988) and Ruffell (1991), which 

period coincides with the assumed depositional age of the car-

bonate-dominated sedimentary sequence of the Construction 

site  and  thus  this  eustatic  change  might  be  correlated  with  

Fig. 9. A — Sandy claystone bed of the construction site and its mineral composition (B) based on XRD analyses (see Electronic supplement I). 

C — Claystone composed of illite, quartz, K-feldspar, calcite and accessory minerals: glauconite, biotite, magnetite, and zircon. Backscattered 

electron  image  (bed  10).  D  —  Fine-grained  sandstone,  consisting  of  subangular  to  angular,  xenomorphic  quartz  and  K-feldspar  crystals; 

 kaolinite and accessory minerals: Ti-magnetite, muscovite, rutile, zircon, calcite and rock fragments. The transition towards the finer grained 

domains is continuous. Backscattered electron image (bed 10).

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SEDIMENTOLOGY OF TRIASSIC VERTEBRATE LOCALITIES IN VILLÁNY HILLS, SOUTHERN HUNGARY

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Fig. 10. Schematic stratigraphic section of the Road-cut section (A) and picture of the Carnian fossiliferous horizons of the Mészhegy Sandstone 

Formation with marks of the beds which providing paleontological data (B). P = palynological sample, L3–L5 = vertebrate paleontological 

samples (after Ősi et al. 2013).

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the presence of paleosol horizons in the middle part of this 

section. 

The  middle  part  of  the  Construction  site  is  extremely 

important  from  a  paleontological  point  of  view,  because  it 

includes the most productive bone-bearing layers from where 

thousands  of  vertebrate  fossils  were  discovered  (Ősi  et  al. 

2013). Though vertebrate fossils can be found essentially all 

over the middle part of the section, the bone and teeth accumu-

lation is most significant in those layers that are characterized 

by  a  higher  clay  content  (e.g.,  beds  14–16;  Fig.  7).  Fishes  

are abundant microfossils, classified to both chondrichthyan 

(e.g.,  Palaeobates)  and  osteichthyan  (e.g.,  Gyrolepis)  taxa, 

indicating typical marine conditions during the bonebed depo-

sition  (see  Electronic  supplement  II).  The  Templomhegy 

Dolomite  yielded  a  fish  fauna  dominated  by  durophagous 

hybodontiforms (Palaeobates and Lissodus; altogether 1302 

tooth remains, meaning 71.9 % of total), which is significantly 

different  from  that  discovered  in  the  overlying  Mészhegy 

Sandstone Formation (see in Electronic supplement II, and see 

below).

Based on the sedimentological investigation, the changes in 

the depositional environment through the sediment accumu-

lation at the Construction site can be summarized as follows 

(see Fig. 12). The lower part of the observed section (beds 1–9; 

Fig. 11. The main sediment types of the Mészhegy Sandstone Formation in the Road-cut section. Polymict conglomerate (A), fine to coarse 

grained sandstone (B), red claystone between greenish sandy claystone (left) and greenish sandstone (right) bodies (C), variegated claystone 

(D), cellular dolomitic limestone (E, F).

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Fig. 3) is made up of dominantly aphanitic to very finely crys-

talline dolomite beds with subordinate argillaceous deposits. 

This part of the section can be characterized by carbonate sedi-

mentation  where  the  siliciclastic  influx  from  the  land  was 

 subordinate. This part of the section was deposited in the inner 

ramp zone was flooded due to sea-level rise. The top of this 

interval corresponds to a relatively thick sandstone bed (bed 10; 

see Figs. 3 and 9A), located between the massive dolomite and 

the most marly interval. This sandstone with high quartz con-

tent  indicates  that  the  climate  has  become  more  humid  and 

significant siliciclastic influx arrived from the land (Fig. 9B). 

Above this layer, more argillaceous sediment (dolomarl beds) 

can be observed representing the middle part of the section 

(beds 10 to 22; Fig. 3). This part was most likely deposited in 

a  period,  when  the  fine  terrigenous  input  significantly 

increased most probably due to the enhanced humidity allo-

wing  the  accumulation  of  more  argillaceous  sediments.  

The increase in clastic influx may have been also related to  

a relative sea-level fall, because the presence of reddish silty 

claystone  bed  in  this  part  of  the  section  shows  evidence  of 

subaerial exposure. The pedogenesis took place under oxidi-

zing conditions, as indicated by the red colour of the claystone 

bed  (Construction  site;  top  of  beds  14  and  21).  However, 

 neither  karstic  features  nor  downcutting  by  streams  were 

observed, indicating that the subaerial exposure was relatively 

short  (e.g.  Wilson  1967).  The  middle  part  of  the  section  is 

cove red by beds of massive, homogenous very finely crystal-

line dolomite (beds 23–29;

 

Fig. 3) with thin dolomarl interca-

lations, where the vertebrate fossils are very rare. Dolomarl 

beds in this section are characterized by a high dolomite con-

tent (about 85 %) indicating that the carbonate sedimentation 

became dominant again while the amount of siliciclastic sedi-

ments decreased. The low siliciclastic content and the lack of 

traces of pedogenesis in the youngest part of Templomhegy 

Member exposed in Construction site suggest a more arid con-

dition and a sea-level rise during the accumulation. 

The last dolomitic layer is unconformly covered by a thin-

ner siliciclastic sediment package which is composed of sand-

stone, siltstone and claystone beds. The vertebrate fossils are 

completely absent from this sequence, but the petrographical 

analyses  indicates  that  this  clastic  succession  is  part  of  

the  Carnian  Mészhegy  Sandstone  Formation  (Pozsgai  et  al. 

2017). The sediments of the Mészhegy Sandstone Formation 

can  be  better  investigated  at  the  Road-cut  site  where  its  

15-meter  thick  sequence  is  exposed  (Rálisch-Felgenhauer 

1985; Vörös 2009, 2010).

Despite the several decades of research in the Road-cut sec-

tion, the age and the depositional environment was difficult to 

define, because the mentioned authors did not find any fossils 

which  they  could  use  for  more  detailed  paleoenvironmental 

reconstruction.  The  unfossiliferous  nature  of  this  formation 

(except  for  some  unidentified  reptile  bones)  remained  an 

accepted  viewpoint  until  the  discovery  of  a  relatively  rich 

 vertebrate assemblage in 2012. The discovered fish remains 

(e.g.,  Paleobates angustissimus,  Gyrolepis  sp.)  indicates  

a marine environment for at least the sampled beds, that are 

situated in the lower (bed L3; Fig. 10B) and the upper part 

(beds L4–L5; Fig. 10B) of the Road-cut section (Fig. 10 and 

Electronic  supplement  II).  The  fish  fauna  of  the  Mészhegy 

Sandstone Formation (dominated by Hybodus) is significantly 

different  from  that  of  the  Templomhegy  Dolomite  Member 

(dominated by durophagous hybodontiforms, such as Palaeo

-

bates and Lissodus). Therefore the fish fossils of the Road-cut 

site  cannot  be  derived  from  the  underlying  marine  deposits 

(for  detailed  differences  in  the  fauna  compositions  see 

Electronic  supplement  II).  Furthermore,  besides  collecting 

vertebrate fossils, several samples were also taken for palyno-

logical investigations. One of these (from a sandy-claystone 

bed  from  the  lowermost  part  of  the  section;  see  Fig.  10B)  

has  provided  a  relatively  diverse  sporomoph  assemblage 

(Patinasporites densus,  Infernopollenties  sp.,  Aratrisporites 

spp.,  Ovalipollis  spp.,  and  Triadispora  spp.)  indicating  

a Carnian age for the lower part of the section (Ősi et al. 2013). 

This  also  suggests  that  the  sediments  were  deposited  in  

a  nearshore environment characterized by a high input of land- 

derived  organic  matter  (Ősi  et  al.  2013).  Nevertheless,  

the col lected fossils are not sufficient to completely exclude 

the possibility of fluviolacustrine sedimentation in the succes-

sion exposed in the Road-cut section (see Vörös 2009, 2010). 

However,  we  suggest  that  at  least  four  fossil-bearing  sand-

stone beds, occuring in the lowermost and the uppermost part 

of the section, were deposited in a nearshore (based on palyno-

logical  data;  Ősi  et  al.  2013),  shallow  marine  environment 

(based  on  marine  fish  assemblage)  characterized  by  intense 

terrigenous input. 

Conclusions

1. Four  main  lithofacies  were  identified  and  interpreted  in  

the newly discovered Construction vertebrate site, which is 

dominantly made up of alternating dolomite and dolomarl 

layers. The four lithofacies units can be defined as follows:

•  dolomite,  deposited  in  a  shallow,  restricted  lagoon 

environment;

•  dolomarl, as shallow marine sediment, where the enhan-

ced terrigenous input was the results of the more humid 

climate;

•  reddish silty claystone, formed as paleosol;

•  sandstone indicating a terrigenous input.

2. The  stratigraphical,  sedimentological  and  paleontological 

investigations revealed that the sediments of the Construction 

vertebrate  site  were  formed  in  the  nearshore  (subtidal  to 

peri tidal) zone of a ramp, where the alternating sedimenta-

tion was mostly controlled by climatic changes. However, 

the  recurring  paleosol  formation  in  the  middle  part  of  

the  section  also  indicates  episodic  sea-level  fall  events, 

when the marine sediments were repeatedly exposed to sub-

aerial conditions.

3. The Construction site can be divided into three main parts: 

the  lower  part  (from  bed  1  to  9)  can  be  characterized  by 

carbonate sedimentation where the siliciclastic influx from 

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the  land  was  subordinate.  The  top  of  this  interval  corre-

sponds to a relatively thick sandstone bed with high quartz 

content indicating that the climate became more humid, and 

significant siliciclastic influx arrived from the land. Above 

this horizon, the middle part of the section (from bed 11 to 

22, including the richest bone-bearing horizons) was most 

probably deposited in the period, when the siliciclastic input 

from the land remained significant and the paleosol  horizons 

may have been related to relative sea-level fall. The upper 

part  (from  bed  23  to  29)  is  composed  of  homo genous 

micritic dolomite succession with subordinate thin dolomarl 

intercalations,  indicating  that  the  carbonate  sedimentation 

became  dominant  again  while  the  amount  of  siliciclastic 

sediments significantly decreased.

4. The  bone-bearing  horizons  of  the  Construction  site  were 

encountered in the middle part of the section (beds 11 to 22). 

The  most  significant  bone  and  teeth  accumulation  occur  

in  these  layers  (beds  14–16)  which  are  characterized  by  

a higher siliciclast content. 

5. Sedimentological  and  paleontological  investigations  of  

the Road-cut section suggest that the main part of this suc-

cession  (at  least  four  fossil-bearing  layers  occurring  in  

the  lowermost  and  the  uppermost  part  of  the  siliciclastic 

sequence)  were  deposited  in  a  nearshore,  shallow  marine 

Fig. 12. Simplified  section  of  the  Construction  site  showing  the  suspected  changes  in  the  prevailing  climate  and  sea-level  during  its 

deposition.

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environment characterized by high siliciclastic input from 

the mainland. 

Acknowledgments: We thank Annette E. Götz, János Haas 

and Attila Vörös for their useful comments and suggestions 

that  greatly  improved  our  manuscript. The  authors  are  emi-

nently  thankful  to  Gyula  Konrád,  Krisztina  Sebe,  Tamás 

 Budai,  István  Dunkl,  Emese  Szőcs,  Andrea  Mindszenty, 

 Georgina  Lukoczki,  Orsolya  Sztanó,  György  Czuppon  and 

Sándor  Józsa  for  useful  discussions  and  consultations.  

The authors are grateful to Krisztina Buczkó and Kristóf Fehér 

for  their  help  in  perfoming  scanning  electron  microscopy 

 micrographs. We thank Réka Kalmár and János Magyar for 

technical assistance. Our work was supported by the National 

Research,  Development  and  Innovation  Office  (NKFIH 

K116665  and  K124313),  Hungarian  Academy  of  Sciences 

Lendület  Program,  Hungarian  Natural  History  Museum, 

 Eötvös Loránd University, University of Pécs, University of 

Göttingen, and the Danube–Dráva National Park.

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background image

i

SEDIMENTOLOGY OF TRIASSIC VERTEBRATE LOCALITIES IN VILLÁNY HILLS, SOUTHERN HUNGARY

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 2, 135–152

Electronic supplement

Supplement I: 

Mineralogical composition based on X-Ray powder diffraction data of the Construction site

This file contains the detailed results of the X-ray powder diffraction analyses of the presented layers (beds). The results 

shows the mineralogical compositional changes of the presented beds indicating changes in depositional environment.

Table S1: The bulk mineralogical composition of analysed beds showing the changes in depositional environment.

Samle ID

 Bulk mineralogical composition [wt. %]

Silicates

Carbonates

Clay minerals

 

anatase

 

goethite

quartz plagioclase K-feldspar calcite Mg-calcite ankerite dolomite

10 Å phyllosilicate 

(muscovite/illite/biotite?) kaolinite

swelling 

clays

Layer 1

0.3

 

 

3.8

 

 

95.9

 

 

 

 

 

Layer 2

3.3

 

 

 

 

 

82.8

5.6

 

7.2

 

1.0

Layer 5

1.8

 

 

 

 

 

96.5

1.7

 

 

 

 

Layer 6

4.0

 

 

0.2

 

 

82.9

6.3

 

6.1

 

0.5

Layer 7

1.5

 

 

20.1

 

 

77.1

1.3

 

 

 

 

Layer 7

2.7

 

 

0.2

 

 

81.5

7.4

 

7.6

 

0.6

Layer 8

12.8

0.1

2

5.8

 

 

62.1

8.3

2.1

6

 

0.7

Layer 9

1.5

 

 

 

 

 

94.5

3.1

0.9

 

 

 

Layer 10_A

47.7

 

0.2

 

 

 

 

32.2

 

17.8

 

2.1

Layer 10_B

49.7

 

12.4

 

4.5

0.2

 

15.5

7.3

10.4

 

 

Layer 10_C

58.2

 

11.6

 

0.8

0.6

 

15.8

5.1

7.9

 

 

Layer 11

4.1

 

0.1

 

 

 

86.6

2.0

 

7.2

 

 

Layer 12

7.9

 

1

 

 

 

55.1

24.8

 

8.9

 

2.3

Layer 13

4.4

 

0.5

 

 

 

89.2

5.9

 

 

 

 

Layer 14

21.9

 

3.1

1.6

 

 

42.7

11.5

3.6

13.6

 

2

Layer 15_A

7.7

0.6

1.3

 

 

 

76.7

11.4

2.3

 

 

 

Layer 15_B

3.2

0.3

0.6

0.8

 

 

93.6

1.5

 

 

 

 

Layer 15_C

1.9

0.5

 

7.0

 

 

90.4

0.2

 

 

 

 

Layer 16_A

22.8

 

3.1

16.7

 

 

2.4

24.3

10.8

18.8

1.1

 

Layer 16_B

9.6

 

1.2

0.8

 

 

60.0

14.3

2.3

9.8

0.3

1.7

Layer 17_A

4.2

1.1

 

 

 

 

86.0

7.5

 

 

 

1.2

Layer 17_B

2.6

0.6

 

0.3

 

 

93.2

3.3

 

 

 

 

Layer 18

3.7

0.8

 

 

 

 

85.7

5.6

 

3.4

 

0.8

Layer 19

3.1

0.3

 

0.8

 

 

88.3

3.3

 

4.1

 

 

Layer 20

4.6

0.3

 

 

 

 

81.2

6.3

 

6.8

 

0.8

Layer 21

18.9

2.8

 

11.5

 

 

3.1

28.2

7.5

24.2

0.3

3.4

Layer 22

4.7

0.4

 

 

 

 

81.3

6.9

 

5.7

 

1.0

Layer 23

0.8

0.4

 

3.0

 

 

95.2

0.6

 

 

 

 

Layer 24

2.5

0.4

 

3.8

 

 

90.8

2.1

 

 

 

0.3

Layer 26_A

4.1

0.3

 

 

 

 

89.9

2.8

 

2.8

 

 

Layer 26_B

3.1

0.3

 

 

 

 

87.8

3.9

 

3.8

 

1.0

Layer 27

8.1

1.2

1.5

44.5

 

 

16.7

9.6

2.1

15.9

 

0.4

Layer 28

3.0

0.4

 

1.4

 

 

87.6

2.9

 

4.2

 

0.5

Layer 29

0.5

0.3

 

20.8

 

 

78.3

 

 

 

 

0.1

background image

ii

BOTFALVAI, GYŐRI , POZSGAI , FARKAS, SÁGI, SZABÓ and ŐSI

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 2, 135–152

Supplement II:  

Short summary of discovered fish remains from Triassic Villány vertebrate locality

This file contributes supplementary data to the fish faunas unearthed in the Triassic Villány vertebrate fossil sites. The data 

include the summarized distribution, specimen numbers and habitat preferences of the Villány fish taxa, including Hybodus sp., 

Palaeobates angustissimusPolyacrodus sp., Lissodus sp., Gyrolepis sp., Severnichthys acuminatus and Actinopterygii indet..

The  data  shows  the  quantitative  dominance  of  Palaeobates angustissimus  in  the  Templomhegy  Dolomite  Member  at  

the Construction site, and also that of Hybodus sp. in the Mészhegy Sandstone Formation at the Road-cut site. Three fish forms 

(Palaeobates angustissimusGyrolepis sp. and Severnichthys acuminatus) are referable to marine habitats, while Hybodus sp., 

Polyacrodus sp., Lissodus sp. and the indeterminate actinopterygian remains are less informative in paleoenvironmental point 

of view.

Table S2: Short summary of the discovered Villány fish remains.

Site

Formation

Age

Taxon

Description

Quantity

Paleoenvironment

References

Construction site

Templomhegy 

Dolomite 

Member

Ladinian

Palaeobates angustissimus

Crushing teeth; lentoid, 

elongated or circular occlusal 

view with reticulated 

occlusal surface

1272

marine

Dalla Vecchia & Carnevale 

2011; Diedrich 2003, 2009; Pla 

et al. 2013; Schultze & Kriwet 

1999

Lissodus sp.

Low-crowned crushing teeth 

with sharp transversal crest 

and no distinctive surface 

sculpting

30

marine–brackish–freshwater Cappetta 2012

Gyrolepis sp.

Simple, pointed, conical 

teeth and thick scales with 

striated ganoine layer

180

marine

Allard et al. 2015; Cavicchini et 

al. 2018; Diedrich 2003, 2009; 

Landon et al. 2017; Nordén et 

al. 2015; Whiteside et al. 2016

Severnichthys acuminatus

"Saurichthys"and 

"Birgeria"-type teeth; conical 

teeth with fine, apicobasal 

striae below and on the cap

28

marine

Allard et al. 2015; Cavicchini et 

al. 2018; Korneisel et al. 2015; 

Nordén et al. 2015; Mears et al. 

2016; Whiteside et al. 2016

Actinopterygii indet.

Two different types of teeth 

and badly preserved, simple 

ganoid scales

300

marine–brackish–freshwater Nelson 2006

Mészhegy 

Sandstone 

Formation

Carnian

Yielded no fish fossils

Road-cut site

Templomhegy 

Dolomite 

Member

Ladinian

Yielded no fish fossils

Mészhegy 

Sandstone 

Formation

Carnian

Hybodus sp.

Isolated cusps with 

apicobasal striation, circular 

cross-sectrion, and smooth 

cutting edges

194

marine–brackish–freshwater

Cuny 2012; Dica & Codrea 

2006; Klug et al. 2010 and 

references therein

Palaeobates angustissimus

Crushing teeth; lentoid, 

elongated or circular occlusal 

view with reticulated 

occlusal surface

81

marine

Dalla Vecchia & Carnevale 

2011; Diedrich 2003, 2009; Pla 

et al. 2003; Schultze & Kriwet 

1999

Polyacrodus sp.

Fragmentary teeth with large 

central cusp, well-defined 

lingual apron and occlusal 

striation

12

marine–brackish–freshwater Böttcher 2015; Diedrich 2003, 

2009; Hagdorn & Mutter 2011

Lissodus sp.

Low-crowned crushing teeth 

with sharp transversal crest 

and no distinctive surface 

sculpting

1

marine–brackish–freshwater Cappetta 2012

Gyrolepis sp.

Simple, pointed, conical 

teeth and thick scales with 

striated ganoine layer

4

marine

Allard et al. 2015; Cavicchini et 

al. 2018; Diedrich 2003, 2009; 

Landon et al. 2017; Nordén et 

al. 2015; Whiteside et al. 2016

Severnichthys acuminatus

"Saurichthys"and 

"Birgeria"-type teeth; conical 

teeth with fine, apicobasal 

striae below and on the cap

17

marine

Allard et al. 2015; Cavicchini et 

al. 2018; Korneisel et al. 2015; 

Nordén et al. 2015; Mears et al. 

2016; Whiteside et al. 2016

Actinopterygii indet.

Two different types of teeth 

and badly preserved, simple 

ganoid scales

17

marine–brackish–freshwater Nelson 2006

background image

iii

SEDIMENTOLOGY OF TRIASSIC VERTEBRATE LOCALITIES IN VILLÁNY HILLS, SOUTHERN HUNGARY

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 2, 135–152

Table S3: Specimen numbers of taxa per sampled layers.

Site

Formation

Age

Taxon

Layer 22

Layer 20

Layer 18

Layer 14

Construction site

Templomhegy Dolomite Member

Ladinian

Palaeobates angustissimus

1

4

1

1266

1272

Lissodus sp.

0

1

0

29

30

Gyrolepis sp.

0

7

0

173

180

Severnichthys acuminatus

0

2

0

26

28

Actinopterygii indet.

2

31

4

263

300

Site

Formation

Age

Taxon

L3

L4

L5

Road-cut site

Mészhegy Sandstone Formation

Carnian

Hybodus sp.

3

0

191

194

Palaeobates angustissimus

17

1

63

81

Polyacrodus sp.

2

0

10

12

Lissodus sp.

1

0

0

1

Gyrolepis sp.

3

0

1

4

Severnichthys acuminatus

0

0

17

17

Actinopterygii indet.

2

0

15

17

Fig. S1. Fish remains from the Villány vertebrate site. A — Hybodus sp. main cusp in lingual view. B — Palaeobates angustissimus lateral 

tooth in occlusal view. C — Polyacrodus sp. fragmentary tooth in labial view. D — Lissodus sp. tooth in occlusal view. E — Gyrolepis sp. tooth 

in profile view. F — Gyrolepis sp. scale in external view. G — Severnichthys acuminatus tooth in labial or lingual view. H — Actinopterygii 

indet. tooth type A in labial or lingual view. I — Actinopterygii indet. tooth type B in occlusal view. J — Actinopterygii indet. scale in external 

view. Scale bars: A, B, E, F, G: 1 mm; C, D, H, I, J: 500 μm.

background image

iv

BOTFALVAI, GYŐRI , POZSGAI , FARKAS, SÁGI, SZABÓ and ŐSI

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 2, 135–152

References

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Studia Universitas Babeş-BolyaiGeologia 51, 1–2, 51–54.

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Schultze H.-P. & Kriwet J. 1999: Die Fische der Germanischen Trias. 

In: Hauschke & Wilde (Eds.): Trias. Eine ganz andere Welt. Mit-

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München,  239–250.