Travertine is quite a common formation in the area of Budapest (Hungary) indicating strong hydrothermal activity during the Pliocene and Quaternary. It covers former terraces of the Danube River and older geomorphologic horizons; thus, it is an important archive to date fluvial terraces and tectonic movements. Despite numerous investigations performed on these deposits, only few radiometric data are available so far and the absence of the exact timing information hindered paleoclimatic interpretation. The area of Gellért Hill consists mainly of Upper Triassic dolomite, but Quaternary travertine can also be found. In this study a detailed petrographic and stable isotope geochemical study of four travertine sites (1. Ifjúsági Park; 2. Számadó u. (Street); 3. Kelenhegyi u. (Street); 4. Somlói u. (Street)) of the Gellért Hill area is presented, along with analyses on the recent carbonate deposits of Gellért Hill and Sárosfürdő. The travertine of Ifjúsági Park and Számadó u. are spring cone deposits, while the travertine of the Kelenhegyi u. represents a shallow-water depositional environment. Based on the paleontological studies of Jánossy (in Scheuer and Schweitzer, 1988) the Gellért Hill travertine was thought to have been formed during the Lower Pleistocene; however, no radiometric age dating had been performed on these deposits prior our study. Our U/Th analyses yielded ages of 250±44 ky for the Ifjúsági Park travertine (220 m asl) and 180±49 ky for the Számadó u. travertine (195 m asl). These new U/Th ages are in contradiction with the previously assumed Lower Pleistocene age, implying gradual relative decrease in the paleokarst water-level and proving that the elevation of the individual travertine deposits not necessarily show their relative age. The uplift rates of Gellért Hill calculated from the U/Th age data and elevation of travertine occurrences range between 0.47 and 0.52 mm/yr, which is significantly higher than the uplift rates calculated for the Rózsadomb area (0.20 0.25 mm/yr; Kele et al., submitted). The difference in the incision rates between the individual sub-areas suggests that selective uplift was characteristic for the Buda Hills during the Middle Pleistocene; thus, up-scaling reconstruction of paleokarst waterlevel for the whole area from a given locality is not possible.
Oxygen isotope analyses of recent carbonate deposits of Gellért Hill, Sárosfürdő and Rudas Spa revealed that these calcites precipitated under non-equilibrium conditions, and the measured calcitewater oxygen isotope fractionation show the same positive shift relative to “equilibrium values” as was observed in the case of the recently-forming Egerszalók travertine (Kele et al. 2008). Assuming that the water of the paleo-springs of Gellért Hill derived from precipitation infiltrated during interstadial periods of the Pleistocene and considering non-equilibrium deposition (i.e. using the empirical calcite-water oxygen isotope fractionation of Kele et al. 2008), their calculated paleotemperature could range between 22 (±4) °C and 49 (±6) °C. Based on the δ18Otravertine differences the Ifjúsági Park and the Számadó u. spring cone type travertine was deposited from the highest temperature water, while from the lowest temperature water the travertine of Kelenhegyi u. was formed.
Alföldi, L., L. Béltelky, T. Böcker, J. Horváth, K. Korim, P. Liebe, R. Rémi (Eds) 1968: Budapest hévízei (Thermal waters of Budapest). — VITUKI Kiadvány, 365 p. (In Hungarian.).
Andrews, J.E. 2006: Paleoclimatic records from stable isotopes in riverine tufas: Synthesis and review. — Earth-Science Reviews, 75, pp. 85–104.
J. Babidorics I. Fórizs S. Papp 1998 Isotope hydrogeological study of the thermal karst system in the Buda Mountains, Hungary RMZ-Materials and Geoenvironment 45/ 1–2 8 12.
Zs. Bakacsi 1993 A süttői édesvízi mészkő szedimentológiai vizsgálata Eötvös University Budapest (Sedimentological study of the freshwater limestone of Süttő).
D.W. Burbank R.S. Anderson 2001 Tectonic Geomorphology Blackwell Science USA 22 26.
Craig, H. 1964: The isotopic geochemistry of water and carbon in geothermal area. — Symp. Nuclear Geol. Geothermal Areas, Spoleto, Italy, pp. 17–53.
J. Deák 1978 Environmental isotopes and water chemical studies for groundwater research in Hungary Isotope Hydrology 1978 IAEA Vienna 221 249.
Deák, J., T.B. Coplen 1996: Identification of Holocene and Pleistocene groundwaters in Hungary using oxygen and hydrogen isotopic ratios. — In: Isotope in Water Resources Management, v. 1: Vienna, International Atomic Energy Agency, 438 p.
R.J. Dunham 1962 Classification of carbonate rocks according to depositional texture W.E. Ham Classification of Carbonate Rocks Mem. Am. Ass. Petrol. Geol. 1 Tulsa Oklahoma 108 121.
R.L. Edwards J.H. Chen T.-L. Ku G.J. Wasserburg 1987 Precise timing of the last interglacial period from mass spectrometric analysis of Th-230 in corals Science 236 175 192.
R.L. Edwards F.W. Taylor G.J. Wasserburg 1988 Dating earthquakes with high-precision thorium- 230 ages of very young corals Earth and Planetary Science Letters 90 371 381.
Erőss, A., J. Mádl-Szőnyi, A. Mindszenty, I. Müller 2006: Conclusions from a negative tracer test in the urban thermal karst area, Budapest, Hungary. — In: Tellam, J.H. (eds): Urban Groundwater Management and Sustainability, Springer, pp. 289–298.
Erőss, A., J. Mádl-Szőnyi, A.É. Csoma 2008: Discharge features of the Buda Thermal Karst System, Budapest, Hungary. — In: Mádl-Szőnyi, J. (ed.): From the artesian paradigm to basin hydraulics: The contribution of József Tóth to Hungarian Hydrogeology, Publishing Company of Budapest University of Technology and economics, pp. 91–102.
Fekete, J. 2006: A radon eredetének vizsgálata a Gellért-hegy Rákóczi-forráscsoportján (On the origin of radon at the Rákóczi Spring-group of Gellért Hill). — MSc. thesis, Eötvös University, 79 p. (In Hungarian.).
R.L. Folk 1959 Practical petrographic classification of limestones Bull. Am. Ass. Petrol. Geol. 43 1 38.
T.H. Ford H.M. Pedley 1996 A review of tufa and travertine deposits of the world Earth-Science Reviews 41 117 175.
I. Fórizs J. Deák Gy. Tóth Lorberer 2007 Origin of groundwater in the Budapest thermal karst regime by preliminary environmental isotope data Studia Universitatis Babes-Bolyai 52/ 1 92 93.
M. Földvári Zs. Berner D. Stüben 2003 Thermoanalytical study of Quaternary thermal lacustrine travertine occurrences in Hungary (Buda-Vár-hegy, Budakalász, Szomód-Les-hegy) Acta Geologica Hungarica 46 195 204.
Friedman, I., J.R. O'Neil 1977: Compilation of stable isotope fractionation factors of geochemical interest. — In: Data of Geochemistry 6th, Geol. Surv. Prof. Paper 440-KK, p. 61.
J. Haas A. Demény 2002 Early dolomitisation of Late Triassic platform carbonates in the Transdanubian Range (Hungary) Sedimentary Geology 151 225 242.
G. Hajnal B. Kleb P. Görög Török 2005 A Rác fürdő térségének mérnökgeológiai és hidrogeológiai értékelése Hidrológiai Közlöny 85/ 5 63 67 (Engineering geological and hydrogeological evaluation of the Rác Spa area).
G.J. Hennig R. Grün K. Brunnacker M. Pécsi 1983 Th230/U234 sowie ESR Alterbestimmungen einiger Travertine in Ungarn Eiszeitalter and Gegenwart 33 7 19.
H. Horusitzky 1939 Budapest Duna jobbparti részének hidrogeológiája Hidrológiai Közlöny 18 1 404 (Hydrogeology of the right side of the Danube River).
Jánossy, D. 1979: A magyarországi pleisztocén tagolása gerinces faunák alapján (Stratigraphy of the Pleistocene in Hungary, based on Vertebrate fauna). — Akadémiai Kiadó. Budapest, 207 p. (In Hungarian.).
Kele, S. 2009: Édesvízi mészkövek vizsgálata a Kárpát-medencéből: paleoklimatológiai és szedimentológiai elemzések (Investigations on freshwater limestones from the Carpathianbasin: paleoclimatological and sedimentological studies). — PhD dissertation, Eötvös Loránd Tudományegyetem, 176 p. (In Hungarian.).
S. Kele O. Vaselli Cs. Szabó A. Minissale 2003 Stable isotope geochemistry of Pleistocene travertine from Budakalász (Buda Mts, Hungary) Acta Geologica Hungarica 46/ 2 161 175.
S. Kele L. Korpás A. Demény P. Kovács-Pálffy B. Bajnóczi Zs. Medzihradszky 2006 Paleoenvironmental evaluation of the Tata Travertine Complex (Hungary), based on stable isotopic and petrographic studies Acta Geologica Hungarica 49/ 1 1 31.
S. Kele A. Demény Z. Siklósy T. Németh T. Mária M.B. Kovács 2008 Chemical and stable isotope compositions of recent hot-water travertines and associated thermal waters, from Egerszalók, Hungary: depositional facies and non-equilibrium fractionations Sedimentary Geology 211 53 72.
Kele, S., Gy. Scheuer, A. Demény, C.-C. Shen, C. Hong-Wei 2010: A Rózsadomb (Budapest) édesvízi mészköveinek U/Th sorozatos kormeghatározása és stabilizotóp-geokémiai vizsgálata (Uranium-series dating and geochemical study of the travertines located on the Rózsadomb Hill (Budapest). — Földtani Közlöny (in press, accepted manuscript). (In Hungarian.).
Kormos, T., Z. Schréter 1916: Előzetes jelentés a Budai-hegység és a Gerecse hegység szélein előforduló édesvízi mészkövek tanulmányozásáról (Preliminary report about the freshwater limestones located on the margin of the Buda and Gerecse Hills) — MÁFI Évi Jel. 1915-ről, pp. 542–544. (In Hungarian.).
Korpás, L., L. Fodor, Á. Magyari, Gy. Dénes, J. Oravecz 2002: A Gellért-hegy földtana, karszt- és szerkezetfejlődése (Geology, karst and structural evolution of Gellért Hill). — Karszt és Barlang, 1998–1999/1–2, pp. 57–93. (In Hungarian.).
L. Korpás P. Kovács-Pálffy M. Lantos M. Földvári L. Kordos E. Krolopp D. Stüben Zs. Berner 2004 A budai Vár-hegy negyedidőszaki termális tavi travertínójának szedimentológiája, geokémiája, kronológiája és paleokarszt fejlődése. Integrált esettanulmány Földtani Közlöny 134/ 4 541 562 (Sedimentology, geochemistry, chronology and palaeokarst evolution of Quaternary thermal lacustrine travertine. An integrated case study from Vár-hegy, Budapest, Hungary).
J. Kovács P. Müller 1980 A Budai-hegyek hévizes tevékenységének kialakulása és nyomai Karszt és Barlang 2 93 98 (Evolution and evidence of the thermal water activity in the Buda Hills).
Kretzoi, M., M. Pécsi 1982: Pliocene and Quaternary chronostratigraphy and continental surface development of the Pannonian Basin. — Quaternary Studies in Hungary, INQUA Hungarian, National Committee, pp. 11–42.
M. Lantos 2004 Északkelet-dunántúli negyedidőszaki édesvízi mészkőszelvények magnetosztratigráfiai korrelációja Földtani Közlöny 134/ 2 227 236 (Magnetostratigraphic correlation of Quaternary travertine sequences in NE Transdanubia).
A.G. Latham H.P. Schwarcz 1990 Magnetic polarity of travertine samples from Vértesszőlős M. Kretzoi T. Dobosi Vértesszőlős site, man and culture Akadémiai Kiadó Budapest 553 555.
Leél-Őssy, Sz. 1997: A József-hegyi-barlang (Budapest) geológiai viszonyai, fejlődéstörténete és a Rózsadomb környéki termálkarsztos barlangok genetikája (Geology and evolution history of the József Hill cave (Budapest) and genetics of the thermal karstic caves around the Rózsadomb). — Kandidátusi értekezés. 114 p. (In Hungarian.).
Sz. Leél-Őssy G. Surányi 2003 Peculiar hydrothermal caves in Budapest, Hungary Acta Geologica Hungarica 46/ 4 407 436.
Cs. Leél-Őssy Sz. Leél-Őssy P. Adamkó 2009 A Citadella-kristálybarlang ásványtani-geomorfológiai vizsgálata Karszt és Barlang 2007/ 1–2 67 78 (Mineralogical and geomorphological study of the Citadella crystal cave).
J.M. McCrea 1950 On the isotopic chemistry of carbonates and a paleotemperature scale Journal of Chemical Physics 18 849 857.
I. Mihályi-Lányi 1964 Sedimentpetrograpische Untersuchungen L. Vértes Tata, eine mittelpaläolithische Travertin-Siedlung in Ungarn Akadémiai Kiadó Budapest 37 42.
A. Minissale 2004 Origin, transport and discharge of CO2 in central Italy Earth-Science Reviews 66 89 141.
J.R. O'Neil R.N. Clayton T.K. Mayeda 1969 Oxygen isotope fractionation in divalent metal carbonates The J. of Chem. Physics 51 5547 5558.
L. Opauszky L. Matus J. Lukács I. Kiss 1964 Die Bestimmung der Paleotemperatur durch Messung des 18O/16O Isotopverhältnisses von Karbonaten L. Vértes Tata, eine mittelpaläolithische Travertin-Siedlung in Ungarn Akadémiai Kiadó Budapest 19 29.
M. Palotai J. Mádl-Szőnyi Horváth 2005 A Budapest Gellért- és a József-hegy felszín alatti vizeiben mért radon- és rádiumtartalom lehetséges forrásai Általános Földtani Szemle 29 25 40 (Potential radon and radium sources for subsurface water of Gellért and József Hills, Budapest, Hungary).
Papp, F. 1942: Budapest meleg gyógyforrásai (Warm thermal springs of Budapest). — A Budapesti Központi Gyógy- és Üdülőhelyi Bizottság kiadványa, 252 p. (In Hungarian.).
F. Papp 1962 A budapesti langyos és meleg források földtani múltja Hidrológiai Tájékoztató 2 18 20 (Geological history of the lukewarm and thermal springs of Budapest).
A. Pentecost 1995 The Quaternary travertine deposits of Europe and Asia Quaternary Science Review 14 1005 1028.
Pentecost, A. 2005: Travertine. — Springer-Verlag, 445 p.
A. Pentecost H. Viles 1994 A review and reassessment of travertine classification Géographie physique et Quaternarie 48 305 314.
M. Pécsi 1959 A magyarországi Duna-völgy kialakulása és felszínalaktana Földrajzi Monográfiák, III Akadémiai Kiadó Budapest (Formation and geomorphology of the Danube valley in Hungary).
M. Pécsi 1973 A vértesszőllősi ópaleolit ősember telephelyének geomorfológiai helyzete és abszolút kora Földrajzi Közlemények 21 109 125 (Geomorphological position and absolute age of the lower paleolithic site at Vértesszőllős, Hungary).
D.A. Richards J.A. Dorale 2003 U-series chronology of speleothems and paleoclimate. Uranium-Series Geochemistry Reviews in Mineralogy and Geochemistry 52 407 460.
J. Rózsavölgyi 1964 Die mineralogische Untersuchung der Bohrkerne L. Vértes Tata, eine mittelpaläolithische Travertin-Siedlung in Ungarn Akadémiai Kiadó Budapest 31 36.
Zs. Ruszkiczay-Rüdiger L. Fodor G. Bada Sz. Leél-Őssy E. Horváth T.J. Dunai 2005 Quantification of Quaternary vertical movements in the central Pannonian Basin: A review of chronologic data along the Danube River, Hungary Tectonophysics 410 157 172.
F. Schafarzik 1921 Visszapillantás a budai hévforrások fejlődéstörténetére Hidrológiai Közlöny 1 9 14 (The evolution of thermal spring in Buda).
Scheuer, Gy. 1964: A budapesti hévizek vízföldtana (Hydrogeology of the thermal waters of Budapest). — Doctoral dissertation. (In Hungarian.).
Gy. Scheuer F. Schweitzer 1974 Új szempontok a Budai-hegység környéki édesvízi mészkőösszletek képződéséhez Földrajzi Közlemények 22/ 2 113 134 (New aspects for the formation of travertines in the Buda Hills).
Gy. Scheuer F. Schweitzer 1980 A budai hévízforrások fejlődéstörténete a felsőpannontól napjainkig Hidrológiai Közlöny 11 492 501 (Development history of the thermal springs of Buda from the Upper-Pannonian until nowadays).
Gy. Scheuer F. Schweitzer 1980 A budai termális karsztforrások fejlődéstörténete a felsőpannontól a holocénig Hidrológiai Közlöny 60/ 12 223 244 (Development history of the karstic thermal springs of Buda from the Upper-Pannonian until the Holocene).
Gy. Scheuer F. Schweitzer 1988 A Gerecse és a Budai-hegység édesvízi mészkőösszletei Földrajzi Tanulmányok, 20 Akadémiai Kiadó Budapest (Freshwater limestones of the Gerecse and Buda Hills).
Gy. Scheuer F. Schweitzer 1989 Genetics and occurrence of Holocene travertines in Hungary Geomorphological and Geoecological Essays, Studies in Geography in Hungary, 25 Akadémiai Kiadó Budapest 39 47.
Gy. Scheuer Gy. Szöőr P. Sümegi Balázs E. Hertelendi F. Schweitzer 1993 A magyarországi quarter és neogén édesvízi mészkövek termoanalitikai és izotógeokémiai elemzése fácies és rétegtani értékeléssel Hidrológiai Közlöny 73/ 5 298 306 (Thermoanalytical and isotope-geochemical study of Quaternary and Neogene travertines in Hungary with facies and stratigraphical evaluation).
Z. Schréter 1919 Harmadkori és pleisztocén hévforrások tevékenységének nyomai a Budaihegységben MÁFI Évkönyve 19 5 179 231 (Traces of Tertiary and Pleistocene thermal spring activity in the Buda Hills).
Schréter, Z. 1953: A Budai- és Gerecse-hegység peremi édesvizi mészkő előfordulásai (Travertine deposits along the border of the Buda and Gerecse Hills). — Földtani Intézet Évi Jelentése 1949-ről, pp. 111–150. (In Hungarian.).
H.P. Schwarcz 1980 Absolute age determination of archeological sites by uranium series dating of travertines Archaeometry 22 3 24.
H.P. Schwarcz I. Skoflek 1982 New dates for the Tata, Hungary archaeological site Nature 295 590 591.
H.P. Schwarcz A.G. Latham 1984 Uranium series age determination of travertines from the site of Vértesszőlős, Hungary J. Archaeol. Sci. 11 327 336.
H.P. Schwarcz A.G. Latham 1989 Dirty calcites: 1. uranium series dating of contaminated calcite using leachates alone Chemical Geology (Isotope Geoscience Letters) 80/ 1 35 43.
C.-C. Shen R.L. Edwards H. Cheng J.A. Dorale R.B. Thomas S.B. Moran S.E. Weinstein H.N. Edmonds 2002 Uranium and thorium isotopic and concentration measurements by magnetic sector inductively coupled plasma mass spectrometry Chemical Geology 185 165 178.
C.-C. Shen H. Cheng R.L. Edwards S.B. Moran H.N. Edmonds J.A. Hoff R.B. Thomas 2003 Measurement of attogram quantities of 231Pa in dissolved and particulate fractions of seawater by isotope dilution thermal ionization mass spectroscopy Analytical chemistry 75 1075 1079.
Shen, C.-C., H-T. Lin, M-F. Chu, E-F. Yu, X. Wang, J.A. Dorale 2006: Measurements of natural uranium concentration and isotopic composition with permil-level precision by inductively coupled plasma-quadrupole mass spectrometry. — Geohemistry, Geophysics, Geosystems, 7/9, doi:.
C.-C. Shen et al.2008 Variation of initial 230Th/232Th and limits of high precision U-Th dating of shallow-water corals Geochimica et Cosmochimica Acta 72 4201 4223.
Y.N. Shieh H.P. Taylor Jr. 1969 Oxygen and carbon isotope studies of contact metamorphism of carbonate rocks Journal of. Petrology 10 307 331.
M. Sierralta S. Kele F. Melcher U. Hambach J. Reinders R. van Geldern M. Frechen 2010 Characterisation and Uranium-series dating of Travertine from Süttő in Hungary Quaternary International 222 1–2 178 193.
C. Spötl T.W. Vennemann 2003 Continuous-flow isotope ratio mass spectrometric analysis of carbonate minerals Rapid communications in mass spectrometry 17 1004 1006.
Gy. Szanyi G. Bada G. Surányi Sz. Leél-Őssy Zs. Varga 2009 A Budai-hegység pleisztocén kiemelkedéstörténete barlangi lemezes kalcitkiválások uránsoros kormeghatározása alapján Földtani Közlöny 139/ 4 353 366 (Pleistocene uplift history of the Buda Hills (Hungary) using uranium-series dating of cave rafts).
Szöőr, Gy., É. Balázs, P. Sümeghy, Gy. Scheuer, F. Schweitzer, E. Hertelendi 1992: Thermoanalytical and isotope-geochemical study of the travertines in Hungary with facies and stratigraphical evaluation. — In: Szöőr, Gy. (ed.): Research studies on facies, palaeobiogeochemistry and palaeoecology, Debrecen, pp. 93–107. (In Hungarian.).
B. Turi 1986 Stable isotope geochemistry of travertines P. Fritz J.Ch. Fontes Handbook of Environmental Isotopic Geochemistry Elsevier Science Publishers Amsterdam 207 238.
M. Vendel P. Kisházy 1964 Összefüggések melegforrások és karsztvizek között a Dunántúli- Középhegységben megfigyelt viszonyok alapján MTA Mûszaki Tudományok Osztálya Közleményei 32 393 417 (Relation between karstwaters and thermal springs based on observed conditions in the Transdanubian Central Range).
V. Veres 2007 A Rudas-fürdő travertínója Eötvös University Budapest (Travertine of the Rudas Spa).
Gy. Vígh H. Horusitzky 1940 Karszthidrológiai és hegységszerkezeti megfigyelések a Budaihegységben MÁFI Évi Jel. 1933–35 évről 4 1413 1440 (Karst hydrological and structural observations in the Buda Hills).
W.H. Weed 1889 Formation of travertine and siliceous sinter by the vegetation of hot springs Geol. Surv. Annual Rep. 9 613 676.
Wein, Gy. 1977: A Budai-hegység tektonikája (Tectonics of the Buda Hills). — MÁFI Alkalmi kiadvány, 76 p. Budapest (In Hungarian.).