Trans-European ash plumes from the largest explosive volcanic eruptions: A tephra record from the East European Plain

• Applicant: Dr. Carl-Dieter Garbe-Schönberg
• Subject Area: Mineralogy, Petrology and Geochemistry
• Term: from 2020 to 2022
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 429662378

• Final Report Year: 2024

Final Report Abstract

Um zukünftige große Vulkanausbrüche vorhersagen zu können, ist es wichtig zu verstehen, wie sich Größe und Häufigkeit ähnlicher Ereignisse in der Vergangenheit verteilen. Das übergeordnete Ziel dieses Projekts war die Bereitstellung grundlegender und bisher fehlender Informationen über die Eruptionen, die ihre Tephra-Fahnen über die osteuropäische Ebene verteilten. Insbesondere wollten wir das Ausbreitungsgebiet der ~40 ka kampanischen Ignimbrit-Tephra präzisieren, die Eruptionsgeschichte der Vulkane des Großen Kaukasus rekonstruieren und die Quellen der ultradistalen Tephren in der Osteuropäischen Ebene und den angrenzenden Gebieten identifizieren. In allen geplanten Arbeitsrichtungen wurden erhebliche Fortschritte erzielt, und die Ziele des Projekts wurden trotz der CoViD-19-Pandemie und der vollständigen Unterbrechung der wissenschaftlichen russisch-deutschen Zusammenarbeit seit März 2022 weitgehend erreicht. Die bereits veröffentlichten herausragenden Ergebnisse des Projekts sind (i) die Identifizierung von Asche eines Karpatenvulkans in Südrussland, die einen wichtigen Zeitmarker für die größte marine Transgression des östlichen Paratethys-Meeres im Miozän darstellt, und (ii) die Erkennung einer bisher unbekannten Phase starker explosiver Aktivität des Elbrus-Vulkans im Großen Kaukasus zwischen 520 und 85 ka mit mindestens fünf Eruptionen bis zu Magnitude 7. In der letzten Phase des Projekts, die leider ohne Zusammenarbeit mit unseren russischen Partnern durchgeführt werden musste, konzentrierten wir uns in Zusammenarbeit mit ungarischen Kollegen auf geochemische Untersuchungen des miozänen explosiven Vulkanismus im Pannonischen Becken und im Tokajer Gebirge. Das Ergebnis dieser Studie sind zwei zur Veröffentlichung in Fachzeitschriften eingereichte Arbeiten und eine umfangreiche geochemische Datenbank, die für künftige Studien genutzt werden soll. Insgesamt war das Projekt trotz höchst destruktiver Umstände sehr erfolgreich.

Publications

• TEPHRA Database for the Eastern European Plain. Abstract volume of the Kazan Golovkinsky Young Scientist’ Stratigraphic Meeting 2020 and Young Scientists’ Summer School. Sedimentary Earth Systems: Stratigraphy, Geochronology, Petroleum Resources. Kazan, University Press, p. 40
  N.V., Zelenin E.A. & Novikova A.V.
  
• Gigantic eruption of a Carpathian volcano marks the largest Miocene transgression of Eastern Paratethys. Earth and Planetary Science Letters, 563, 116890.
  Danišík, Martin; Ponomareva, Vera; Portnyagin, Maxim; Popov, Sergey; Zastrozhnov, Andrei; Kirkland, Christopher L.; Evans, Noreen J.; Konstantinov, Evgeny; Hauff, Folkmar & Garbe-Schönberg, Dieter
  
• Cryptotephra of Lake Khorlakel (Northern Caucasus, Russia). Limnology and Freshwater Biology(4), 1497-1499.
  Mazneva, E.A.; Aleksandrin, M.Yu.; Konstantinov, E.A.; Ponomareva, V.V.; Portnyagin, M.V. & Borisov, D.G.
  
• Magmatic evolution patterns of the Miocene silicic explosive volcanism in the Pannonian basin, eastern-central Europe. Goldschmidt2022 abstracts. European Association of Geochemistry.
  Lukács, Réka; Szepesi, János; Guillong, Marcel; Bachmann, Olivier; Józsa, Sándor; Portnyagin, Maxim; Kovács, Zoltán; Harangi, Szabolcs; Müller, Samuel & Schiller, David
  
• Zircon and garnet compositional constraints on the nature of extension-related peraluminous silicic magmas in the Northern Pannonian Basin.. Goldschmidt2022 abstracts. European Association of Geochemistry.
  Harangi, Szabolcs; Lukács, Réka; Guillong, Marcel; Bachmann, Olivier; Portnyagin, Maxim; Müller, Samuel & Kovács, Zoltán
  
• Distal tephras along the SE European margin date powerful explosive eruptions from the Elbrus volcanic center (Greater Caucasus). Quaternary Science Reviews, 300, 107910.
  Ponomareva, Vera; Portnyagin, Maxim; Danišík, Martin; Konstantinov, Evgeny; Zelenin, Egor; Tkach, Nikolai; Hauff, Folkmar; Schmitt, Axel K.; Friedrichs, Bjarne; Romanyuk, Boris; Guillong, Marcel; Kirkland, Christopher L.; Rankenburg, Kai; Müller, Samuel & Garbe-Schönberg, Dieter
  
• Lithostratigraphy of the ignimbrite-dominated Miocene Bükk Foreland Volcanic Area (Central Europe). Journal of Volcanology and Geothermal Research, 445, 107960.
  Hencz, Mátyás; Biró, Tamás; Németh, Károly; Szakács, Alexandru; Portnyagin, Maxim; Cseri, Zoltán; Pécskay, Zoltán; Szabó, Csaba; Müller, Samuel & Karátson, Dávid
  
• Mid-Miocene silicic explosive volcanism of the Tokaj Mts., eastern-central Europe: Eruption chronology, geochemical fingerprints and petrogenesis. Gondwana Research, 130, 53-77.
  Lukács, Réka; Guillong, Marcel; Szepesi, János; Szymanowski, Dawid; Portnyagin, Maxim; Józsa, Sándor; Bachmann, Olivier; Petrelli, Maurizio; Müller, Samuel; Schiller, David; Fodor, László; Chelle-Michou, Cyril & Harangi, Szabolcs