Mapping Freshwater Carbonate Deposits by Using Ground-Penetrating Radar at Lake Kolon, Hungary

Eszter Pécsi 1 , Orsolya Katona 1 , Károly Barta 1 , György Sipos 1 , and Csaba Biró 2
  • 1 Department of Physical Geography and Geoinformatics, University of Szeged, Egyetem u. 2-6, H-6722 Szeged, Hungary
  • 2 Directorate of Kiskunság National Park, Liszt F. u. 19, H-6000 Kecskemét, Hungary

Abstract

Freshwater carbonate deposit, as a special phenomenon in the Danube-Tisza Interfluve, located in the centre of Hungary, is a significant geological heritage in the Carpathian Basin. At present there is not any applicable method to investigate the presence of carbonate layers in an undisturbed way, as neither vegetation nor morphological characteristics indicate unambiguously these formations. Ground-penetrating radar technology is widely used in various earth science related researches, and the number of applications is steadily increasing. The aim of the study was to determine the spatial extension of freshwater limestone using geophysical methods near Lake Kolon, Hungary. The lake, which is now a protected wetland area with opened water surfaces, was formed in the paleo-channel of the River Danube. Measurements were performed with the help of ground-penetrating radar, the results were calibrated by high spatial resolution drillings. Investigations have been made since 2012, and freshwater limestone was detected at several locations determining the more exact extension of the formation. Ground-penetrating radar proved to be an appropriate method to detect the compact and fragmented freshwater limestone layers in such an environment. However, based on the results the method can be best applied under dry soil or sediment conditions while the uncertainty of the results increases significantly as a matter of higher soil moisture. Further control measurements are necessary verified by several drillings in order to give an exact method to determine freshwater limestone.

If the inline PDF is not rendering correctly, you can download the PDF file here.

  • Asprion, U., Aigner, H., Aigner, T. 2000. An initial Attempt to Map Carbonate Buildups Using Ground-Penetrating Radar: an Example from the Upper Jurassic of SW-Germany. Erlangen (2000) 42, 245-252.

  • Cardimona, S., Webb, D. J., Lippincott, T. 2000. Ground Penetrating Radar. Department of Geology and Geophysics, University of Missouri-Rolla, Rolla, MO., 2-9.

  • Casa, A., Pinto, V., Rivero, L. 2000. Fundamentals of ground penetrating radar in enviromental and engineering applications. Annali di Geofisica, Vol. 43, N. 6, December 2000. Department of Chemistry, Petrology, and Geologycal Prospecting, Faculty of Geology, Univerity of Barcelona, Spain, 1091-1097.

  • Faragó, M. 1938. Nagykőrös környékének felszíni képződményei. Földtani Közlöny 68, 144-167.

  • Fügedi, U., Pocsai, T., Kuti, L., Horváth, I., Vatai J., 2008. A mészfelhalmozódás földtani okai Közép-Magyarország talajaiban. Agrokémia és talajtan 57/2, 239-260.

  • Gail, M. A., Carol, B., Manuel, D-R., Alyssa, M.K., Theresa, M.O., Rodinell, B. 2014. Freshwater Limestone In An Arid Rift Basin: A Goldilocks Effect. Journal of Sedimentary Research 84, 988-1004. DOI: 10.2110/jsr.2014.80

  • Goodfriend, G.A., Stipp, J.J. 1983. Limestone and the problem of Radiocarbon Dating of Land Snail Shell Carbonate. Geology 11, 575-577.

  • Iványosi Szabó, A. 2013. Csólyospálosi Földtani Feltárás Természetvédelmi Terület. In: Kustár, R., Balázs, R. (eds.) Talpalatnyi kő - elveszett emlékeink nyomában. A darázskő. Kiskunsági Nemzeti Park Igazgatóság, 13-22.

  • Jenei, M. 2007. Tavi karbonátképződés a Duna-Tisza közén. Doctoral (PhD) Theses. Szegedi Tudományegyetem Földtani és Őslénytani Tanszék Jenei, M., Gulyás, S., Sümegi, P., Molnár, M. 2007 Holocene lacustrine carbonate formation: old ideas in the light of new radiocarbon data from a single site in Central Hungary. Radiocarbon 49/2, 1017-1021.

  • Johns, R.K., 1963. Limestone, dolomite and magnesite resources of South Australia. South Australia. Geological Survey. Bulletin, 38.

  • Jol, H. M., 2009. Ground Penetrating Radar Theory and Applications. Elsevier Science, 13-24.

  • Katona, O., Sipos, Gy., Fiala, K., Mezősi, G. 2013. A georadar működése és felhasználási területei, különös tekintettel a vízügyi gyakorlatra I. rész: működési elv, fontosabb alkalmazások. Hidrológiai Közlemények 93/ 4, 4-7.

  • Miháltz, I., Mucsi, M. 1964. A kiskunhalasi Kunfehértó hidrogeológiája. Hidrológiai Közlöny 44, 463-471.

  • Molnár, B. 1980. Hiperszalin tavi dolomitképződés a Duna-Tisza közén. Földtani Közlöny 120/1, 45-64.

  • Molnár, B., Botz, R. 1996. Geochemistry and stable isotope ratio of modern carbonates in natron lakes of the Danube-Tisza Interfluve, Hungary. Acta Geologica Hungarica 39, 153-174.

  • Molnár, B., Jenei, M. 2006. A Kiskunsági Nemzeti Park talaj- és felszíni vizek hidrodinamikai és hidrokémiai változásainak összefüggése a tavi karbonát képződéssel. Hidrológiai Tájékoztató 45, 57-59.

  • Molnár, B., Kuti L. 1978a. A Kiskunsági Nemzeti Park III. sz. területén található Kisréti-, Zabszék- és Kelemenszék-tavak keletkezése és limnogeológiai története. Hidrológiai Közlöny 58/ 5, 216-228.

  • Molnár, B., Kuti L. 1978b. A Kiskunsági Nemzeti Park III. sz. területén található Kisréti-, Zabszék- és Kelemenszék-tavak keletkezése és limnogeológiai története. Hidrológiai Közlöny 58/ 8, 347-355.

  • Morrow, D.W. 1982. Diagenesis I. Dolomite - Part 1. The geochemistry of dolomitisation and dolomite precipitation. Geoscinece Canada 9, 5-13.

  • Mucsi, M. 1963. Finomrétegtani vizsgálatok a kiskunsági édesvízi karbonát-képződményeken. Földtani Közlöny 93, 373-386.

  • Nielsen, L., Boldreel, L.O., Surlyk, F. 2004. Ground-penetrating radar imaging of carbonate mound structures and implications for interpretation of marine seismic data. American Association of Petroleum Geologists, Bulletin 88, 1069-1082.

  • Philip, D. ,Gingerich ,1987. Early Eocene Bats (Mammalia, Chiroptera) and other Vertebrates in Freshwater Limestones of the Willwood Formation, Clark’s Fork Basin, Wyoming. Contributions from the Museum of Paleontology. The University of Michigan, 27/11, 275-320.

  • Selma, K. 2008. Photographing layer thicknesses and discontinuities in a marble quarry with 3D GPR visualisation. Journal of Applied Geophysics 64, 109-114. DOI:10.1016/j.jappgeo.2008.01.001

  • Sümegi, P., Gulyás, S., Törőcsik, T. 2013. A kiskunsági édesvízi mészkő és dolomitképződés folyamata a geológiai, a geokémiai és a környezettörténeti elemzések tükrében. In: Kustár, R., Balázs, R. (eds.) Talpalatnyi kő - elveszett emlékeink nyomában. A darázskő. Kiskunsági Nemzeti Park Igazgatóság, 25-86.

  • Sümegi, P., Molnár, M., Jakab, G., Persaits, G., Majkut, P., Páll, D. G., Gulyás, S., Jull, A.J.,T., Törőcsik, T. 2011 Radiocarbon-dated paleoenvironmental changes on a lake and peat sediment sequence from the central part of the Great Hungarian Plains (Central Europe) during the last 25.000 years. Radiocarbon 52, 85-97.

  • Sümegi, P., Mucsi, M., Fényes, J., Gulyás, S. 2005. First radiocarbon dates from the freshwater carbonates of the Danube-Tisza Interfluve. In: Hum, L., Gulyás, S., Sümegi, P. (eds.): Environmental Historical Studies from the Late Tertiary and Quaternary of Hungary. University of Szeged. 103-117. Szeged Sümegi, P., Szöőr, Gy., Hertelendi, E. 1991. Palaeoenviromental reconstruction of the last period of the Upper Würm in Hungary, based on malacological and radiocarbon data. Soosiana, 19, 5-12.

  • Tálasi, I. 1946. Az Alföld néprajzi kutatásának kérdései és problémái In: Bartucz L. (ed) Az Alföldi Tudományos Intézet Évkönyve 1/1944-45, 1-35.

  • Thomas N. T., Robert M. O., Bruce H. W. 1981. Sr/Ca and Mg/Ca ratio sin polygenetic carbonate allochems from a Michigan marl lake. Geochimica et Cosmochimica Acta 45, 439-445. DOI: 10.1016/0016-7037(81)90252-0

OPEN ACCESS

Journal + Issues

Search