background image









Department of Geology and Paleontology, Faculty of Science, Masaryk University, Kotláøská 2, 611 37 Brno,

Czech Republic; 


(Manuscript received June 19, 1998; accepted in revised form December 8, 1999)

Abstract: The microfacies of limestone pebbles from the Culm conglomerates of the Drahany Upland were examined

in this study. The established groups of microfacies with similar features have been interpreted in terms of sedimen-

tary environment and the content of facies of various age was analysed. For the pebbles of Upper Famennian–base of

Middle Viséan limestones, the  ratio of those facies which are interpreted as calciturbidites, hemipelagites and pelagites

to the microfacies of shallower environments rises significantly in all Culm formations. No such facies were found in

the pebbles of the Givetian-Lower Famennian and Middle-Upper Viséan limestones. Comparison of the ratios of the

limestone  pebbles  of  different  ages  in  Culm  formations  shows  the  decrease  of  Upper  Famennian-Middle  Viséan

microfacies in the direction from the older part of the Culm (Protivanov Fm.) to its younger part (Myslejovice Fm.).

The  analyses  of  the  microfauna  has  shown  that  the  pebbles  of  the  Givetian-Lower  Famennian  and  Middle-Upper

Viséan limestones occur in the eastern part of the Drahany Upland only. These trends in the content of the limestone

pebbles of various ages and sedimentary environments in individual formations and their areal distribution are inter-

preted as a result of two processes: 1) progressive erosion of the sedimentary cover of the basement unit from its distal

(pelagic and hemipelagic) through proximal (platform) parts due to foreward thrust propagation in the accretionary

wedge of the colliding terranes; 2) post-sedimentary tectonic juxtaposition of the western and the eastern parts of the

Drahany Culm. An advantage of  the microfacial analysis of limestone pebbles is demonstrated for the regions where

source-rocks were tectonically modified after their erosion and/or where the source-area was covered with younger


Key words: Devonian, Lower Carboniferous, Rhenohercynian Zone, Drahany Culm, flysch, tectonic implications,

limestone microfacies, limestone pebbles.


The Moravosilesian Culm sediments are situated in the east-

ernmost part of the Bohemian Massif and are considered by

many authors (e.g. Dallmeyer et al. 1995) to be a part of the

southeastern branch of the Rhenohercynian and Subvariscan

Zone  of  the  European  Hercynides.  They  represent  the  sedi-

mentary cover of the Brunovistulicum which is regarded as the

continuation of the Eastern Avalonian group of  terranes in-

volved  in  the  oblique  convergence  with  the  southern  peri-

Gondwana Lugodanubian group of  terranes during the Her-

cynian  orogeny  (Kalvoda  1995).  Tectonically  juxtaposed

Devonian and Carboniferous carbonate and flysch sequences

are    the  remnants  of  different  sub-basins  developed  on  the

Brunovistulian passive margin.

The Drahany Culm represents the southern part of the fly-

sch development of the Moravosilesian Culm and includes

three formations: Protivanov Fm., Rozstání Fm. and Mysle-

jovice Fm. (Dvoøák 1973b; Figs. 1 and 2).

In the Protivanov Fm., which consists mainly of shales and

greywackes, the “Koøenec Conglomerates” and conglomer-

ates of the “Bouzov Culm” (Fig. 2) have been studied. These

polymict  coarse-grained  conglomerates  are  strongly  de-

formed and crop out as oblong discontinuous bodies interca-

lated  in  greywackes.  The  Koøenec  Conglomerates  contain

pebbles  of  Brunovistulian  granitoids,  while  Moldanubian

high-grade metamorphic rocks are absent (Štelcl 1965). The

content  of  the  basement-derived  pebbles  is  consistent  with





Ar ages of some detrital micas which suggests Ca-

domian cooling of the source-rocks (Schneider et al. 1999).

According to Viséan foraminiferal fauna from limestone peb-

bles of the Koøenec Conglomerates (Kalvoda et al. 1995), we

estimate the age of the formation to be from Middle Viséan

to lower part of  Upper Viséan.

The Rozstání Formation is composed mainly of siltstones

with intercalations of fine-grained greywackes and lenticu-

lar bodies of medium- to coarse-grained greywackes. Con-

glomerates are very scarce and crop out in two areas only.

Thin layers of deformed  conglomerates occur close to lo-

calities 12 and 13 in the northern part of the Drahany Up-

land.  Limestone  blocks  up  to  several  meters  in  size  (olis-

tolithes by Dvoøák 1987) are intercalated in shales at locality

15. The age of the formation is estimated to be Upper Viséan

according to fauna in the limestone pebbles and to its geolog-

ical position between the other two Culm formations.

In the Myslejovice Formation conglomerates constitute al-

most  half  of  the  lithology.  They  predominate  in  the  south

while greywackes and shales prevail in the northern part. The

older,  coarse-grained,  polymict  Raèice  Conglomerates  with

greywacke matrix contain pebbles of Moravian and Moldanu-

background image

38                                                                                   ŠPAÈEK  and  KALVODA

bian metamorphites and magmatites, older Culm flysch sedi-

ments and limestones. This lithology crops out in the west (see

Fig.  1).  In  the  top  of  the  conglomerate  sequence,  a  facies

known as the Luleè Conglomerates is distinguished which is

defined by the distinct content of Moldanubian granulites and

gneisses and less common pebbles of magmatic and sedimen-

tary rocks (Štelcl 1960). The transition of heavy minerals as-

semblages from low and medium grade metamorphic domi-

nant  to  high  grade  ultra-metamorphic  dominant  (Hartley  &

Otava, in press) together with compositional differences be-

tweeen the pebble material of the Raèice and the Luleè types

correspond to progressive change in provenance.

The lower portions of the conglomerates contain boulders

up to 2 m in diameter, which in most cases are composed of

granulites  and  limestones.  Pebbles  of  both  types  are  mostly

well to perfectly rounded. According to the youngest fauna in

the limestone pebbles and to the goniatite fauna in the shales,

the age of the Myslejovice Formation is considered as Upper

Viséan (Pe


 to Go


 goniatite zones; Kumpera & Lang 1975;

Dvoøák 1987).

Inside the Culm flysch sequence, in the Rozstání Formation,

a group of several small bodies of pre-flysch rocks crops out

(Fig. 1). They are composed mainly of basic volcanites, oolitic

iron ores and shales with intercalations of the limestones. Ac-

cording to trilobite and graptolite fauna the shales have been

dated as Silurian (Landovery–Ludlow) and Lower Devonian

(Emsian). This occurrence of pre-flysch rocks in the middle of

the  Drahany  Culm  is  interpreted  as  the  boundary-marker  of

two nappes in the Culm sequence (Chadima & Melichar 1996)

on the basis of the model suggested by Cháb (1986) for the

northern part of the Moravosilesian Culm.

No direct biostratigraphic data have been obtained from the

Rozstání Formation, and only a few data exist from the Proti-

vanov and the Myslejovice Formations. Thus, the limestone

pebbles provide a unique source of information on the age of

the fossil-free Culm formations which can be indirectly dated

by the age of the youngest pebbles. The limestone pebbles also

provide some information on the carbonate sedimentary envi-

ronments, especially on those destroyed during transpressional

tectonic phases of the Variscan orogeny. Until now the data on

the biostratigraphy and microfacies of the limestone pebbles in

the  Moravosilesian  Culm  conglomerates  have  been  rather

scattered and are insufficient. In the following pages we sum-

marize the results of our current three-year study on this topic.

Fig. 1. Stratigraphy of  the Drahany Culm.

background image

RECONSTRUCTION  OF  SYN-  AND  POSTSEDIMENTARY  TECTONIC  EVENTS                                     39


The research was based on detailed microfacial analysis of

the  limestone  pebbles  from  Culm  conglomerates  and  com-

parison of their biostratigraphic and other microfacial prop-

erties in each formation.

About 140 thin sections from the pebbles of 29 localities

represent the input-set for the study (Fig. 2). We attempted to

cover the studied area as well as possible with the samples,

however, large parts of the Protivanov and the Rozstání For-

mations still remain without any data. These formations in-

clude  only  rare  conglomerate  outcrops  which  are  strongly

weathered  and  carbonate  pebbles  are  scarce  and  often

leached. In these two formations all known localities were

sampled. In the Myslejovice Fm. the limestone pebbles are

rather common and the localities were selected to cover the

studied area equally. In each locality all the types of macro-

scopically distinct limestones were collected, usually in sev-

eral samples to ensure the completeness of the study. At least

two thin sections from every pebble have been analysed.

The biostratigraphic data, ecology of fossils and the ratio

and type of clasts and matrix were used for the description

and comparison of the microfacies. An extended Dunham’s

classification was used for the description of the microfacies

(Dunham 1962; Embry & Klovan 1971).

The  age  determination  of  limestone  pebbles  was  based

mostly  on  foraminiferal  fauna,  while  the  zonation  of  the

Moravosilesian  Devonian  and  Lower  Carboniferous  strata

(Kalvoda  1989)  was  used  for  biostratigraphic  determina-

tions.  Some  Devonian  microfacies  were  dated  by  J.  Hladil

who analysed corals and stromatoporoids.

The  established  groups  of  microfacies  with  similar  fea-

tures have been interpreted in terms of sedimentary environ-

ment and compared with the facies zones of Wilson (1975)

(see Fig. 3). This serves only for comparative purposes in the

present work and we do not attempt to reconstruct the car-

bonate platform from which the pebbles derived.


Only a general description of the main types of microfa-

cies  is  presented  in  this  work.  More  detailed  microfacial

characteristics, as well a list of identified fossils, are given in

a manuscript of Špaèek (1997).

On the basis of the evolutionary stages of foraminiferal as-

semblages, all the microfacies were classified into four broad

age groups (plus the group of uncertain age) and further sub-

divided into facies types according to structure and compo-

nent contents. The foraminiferal fauna in thin sections was

not always conclusive enough to enable exact identification

and  often  only  the  biostratigraphic  assignment  within  the

range of more zones was possible.

The descriptions of microfacies are ordered according to

their importance within the age-based groups:

1)  Givetian-Lower  Famennian  (Giv-Fa1)  microfacies  are

characterized  by  primitive  foraminifers  of  the  Nanicella

Zone,  Multiseptida  corallina-Eonodosaria  evlanensis  Zone,

Eonodosaria  evlanensis-Quasiendothyra  communis  Inter-

zone.  Stromatopors  Amphipora  sp.,  Dendrostroma  sp.,

Stachyodes sp. and the coral Coenites sp. may be present.

Type 1A. Rudstones/floatstones with large clasts of stro-

matopors  and  corals.  Matrices  are  wackestones  or  poorly-

washed  grainstones  composed  of  pelloids  and  bioclasts

which are often micritized. Primitive foraminifers, ostracods,

fragments  of  molluscs,  crinoids  and  sponge-spicules  are

present. Small subangular grains of quartz were found. Sort-

ing of these microfacies is usually poor. Stromatopors and

corals indicate Late Givetian to Middle Frasnian age (Pl.  I:

Fig. A).

Type  1B.  Spongiostroms  with  micropellets  and  cal-

cisphaeres.  Rare  intraclasts  and/or  peloids  may  be  present.

Fauna is very scarce and thus the age determination is diffi-

cult. Primitive foraminifers indicate Givetian to Frasnian age.

Type 1C. Coarse-grained packstones with bryozoans, fora-

minifers  and  micritized  grains.  Some  peloids  and  cal-

Fig. 2. Schematic map of the studied area with the collection locali-

ties. 1 — Vranová Lhota, 2 — Hartinkov II, 3 — Smolná, 4 — Bou-

zov, 5 — Hartinkov I, 6 — Vìžnice, 7 — Trpín, 8 — Koøenec III, 9

—  Koøenec  II,  10  —  Koøenec  I,  11  —  Okrouhlá,  12  —  Ptenský

Dvorek, 13 — Stínava, 14 — Køtiny, 15 — Mokrá, 16 — Èelechov-

ice (borehole HJ-3a), 17 — Žárovice, 18 — Obìšený, 19 — Hrádek,

20 — Rakovecké údolí, 21 — Luleè, 22 — Bøezina, 23 — Hádek II,

24 — Hádek I, 25 — Bìlkùv mlýn, 26 — Muchova bouda, 27 —

Líšeò, 28 — Velatice, 29 — Pindulka. Black body between the lo-

calities 12 and 13 — pre-flysch rocks.

0                 10 km

background image

40                                                                                   ŠPAÈEK  and  KALVODA

cisphaeres may be present. The foraminifers are of Frasnian

to Lower Famennian age.

2) Upper Famennian-early part of Lower Viséan (Fa2-V1a)

microfacies contain foraminifers of the Quasiendothyra com-

munis-Q.  regularis  Zone,  Q.  kobeitusana-Q.  konensis  Zone,

Chernyshinella glomiformis Zone, Ch. tumulosa–Spinobrunsi-

ina Zone, Paraendothyra Zone, Tetrataxis-Eoparastaffella sim-

plex Zone. Moravamminidae indet. is common and the coral

Ortholites sp. was found in locality 8.

Type  2A.  Fine-grained  limestones  with  alternating  dark-

coloured  layers  containing  radiolarians  and  packstones  of

light-grey colours with considerable amount of shallow-wa-

ter derived bioclasts (mainly echinoderms, foraminifers and

green algae), peloids and small quartz clasts. Rarely erosion-

al  surfaces  of  dark  wackestones,  sub-horizontal  lamination

and less pronounced normal gradation can be observed. The

foraminifers of the packstone layers indicate Late Famennian

to latest Tournaisian age (Pl. II: Fig. C).

Fig. 3. Representation of the limestone pebbles of the different types of sedimentary environment in individual Culm formations. The ex-

pression of the sedimentary environment is simplified by dividing it into the three groups of facial zones of Wilson (1975). The values repre-

sent the fraction of localities with the content of microfacies of specific sedimentary environment on total number of localities in the forma-

tion. Explanation of abbreviations: Fa1, Fa2 — Lower and Upper Famennian, V1a, V1b — lower and upper parts of Lower Viséan, V2a,

V2b — lower and upper parts of Middle Viséan, V3a — lower part of Upper Viséan; P.Fm. — Protivanov Formation, R.Fm. — Rozstání For-

mation, M.Fm. — Myslejovice Formation.

background image

RECONSTRUCTION  OF  SYN-  AND  POSTSEDIMENTARY  TECTONIC  EVENTS                                     41

Plate I: Microfacies of limestone pebbles in the Drahany Culm. Scale 1 mm. A — Floatstone/rudstone with broken stems of amphipors (Am-

phipora pervesiculata (Lecompte), A. laxeperforata (Lecompte)). In the micrite matrix foraminifers, Moravamminidae indet., sponge spi-

cules and the detritus of fine bioclasts occur. Middle Frasnian, loc. 25, Myslejovice Fm.; B — Packstone with peloids, intraclasts, bioclast

and non-carbonate clasts (quartz, clastic sedimentary rocks). Moravamminidae indet., Dasycladaceae indet., conodonts? are present. Some

foraminifers occur within the intraclasts. Uppermost Tournaisian–Lowermost Viséan (Tetrataxis-Eoparastafella simplex Zone), loc. 5, Proti-

vanov Fm.; C — Grainstone with peloids and echinoderms. Well-sorted, well-washed with micritized bioclasts, rare quartz grains and fora-

minifers in sparite matrix. Upper Famennian–Lower Viséan (Quasiendothyra kobeitusana-Q. konensis Zone), loc. 5, Protivanov Fm.; D —

Spongiostromes with small pseudopellets in thin laminar beds. Unknown age, loc. 27, Myslejovice Fm.

background image

42                                                                                   ŠPAÈEK  and  KALVODA

Plate II: Microfacies of limestone pebbles in the Drahany Culm. Scale 1 mm. A — Spiculite. The holes perforated by worms are filled with

sparite cement. Unknown age, loc. 24, Myslejovice Fm; B — Radiolarian wackestone, tectonically deformed, darker domains are enriched

in clays due to solution at foliation surfaces. Unknown age, loc. 2, Protivanov Fm.; C, D — Two examples of facies interpreted as calcitur-

bidites. Rapidly changing layers of darker wackestones with radiolarians and packstones with foraminifers, small peloids and fine-grained

debris of bioclasts. In some thin sections gradation is visible; C — Upper Famennian–Lower Tournaisian, loc. 15, Rozstání Fm.; D — upper-

most Lower Viséan–lowermost Middle Viséan (Viseidiscus eospirillinoides-Glomodiscus oblongus Zone), loc. 15, Myslejovice Fm.

background image

RECONSTRUCTION  OF  SYN-  AND  POSTSEDIMENTARY  TECTONIC  EVENTS                                     43

Plate III: Microfacies of limestone pebbles in the Drahany Culm. Scale 1 mm. A, B, C — Examples of lagoonal packstones/rudstones/

floatstones with foraminifers, green algae — Koninckopora sp., corals, echinoderms, bryozoans, brachiopods and other bioclasts, some

of  which  are  covered  and/or  aggregated.  Uppermost  Middle  Viséan–lowermost  Upper  Viséan  (Pojarkovella  nibelis-Koskinotextularia

Zone), loc. 15 (A), 26 (B), 29 (C); D — Typical tectonically deformed facies of Protivanov Fm., originally packstone with crinoids. Un-

known age, loc. 9.

background image

44                                                                                   ŠPAÈEK  and  KALVODA

Type  2B.  Packstones  with  intraclasts,  ooids,  peloids  and

clasts  of  shallow-water  biota.  Bioclasts  are  represented  by

echinoderms,  bryozoans,  foraminifers,  green  algae,  corals,

gastropods  and  ostracods.  In  some  microfacies  clasts  of

quartz, siliciclastic sediments and feldspar are of significant

content. Some microfacies with a lower content of bioclasts

(wackestones) of slightly different constitution (abundant os-

tracods and calcisphaeres) were added to this group. Foramin-

iferal assemblages indicate Late Famennian to latest Tournai-

sian or earliest Viséan age (Pl. I: Fig. B).

Type 2C. Mudstones and wackestones with scarce clasts of

sponge-spicules, thin-shelled bivalves, ostracods. Rare foramin-

ifers indicate Late Famennian to latest Tournaisian age.

Type  2D.  Peloidal  grainstones  with  micritized  crinoids.

These grainstones are always well-sorted and well-washed.

In  some  grainstones  of  this  type  scarce  foraminifers  were

found, which indicate Famennian to earliest Viséan age (Pl.

II: Fig. C).

3) Lower Viséan–base of Middle Viséan (V1b-V2a) micro-

facies contain foraminifers of the Viseidiscus eospirillinoides-

Glomodiscus  oblongus  Zone.  Moravamminidae  indet.,  and

Koninckopora sp. are common.

Type  3A.  In  this  group  microfacies  similar  to  those  from

group  2B  are  incorporated.  These  are  packstones/rudstones

and poorly washed grainstones with bioclasts of various main-

ly  shallow-water  organisms  (echinoderms,  foraminifers,  cal-

cisphaeres,  ostracods,  green  algae,  bryozoans,  brachiopods).

Frequently peloids and quartz clasts are present.

Type 3B. Limestones with alternating fine-grained dark-co-

loured layers and coarse-grained bioclast-rich layers. Micro-

structures and bioclastic content of these microfacies are very

similar to those of the type 2A (Pl. II: Fig. D).

The age of  Lower Viséan to base of Middle Viséan was de-

termined on the basis of foraminiferal assemblages in both 3A

and 3B groups.

4) Upper part of Middle Viséan–base of Upper Viséan (V2b-

V3a) microfacies contain foraminifers of the Pojarkovella ni-

belis-Koskinotextularia Zone and abundant Koninckopora sp.,

Stacheiinae indet., Gigantoproductus sp.

Type 4A. Packstones, rudstones and wackestones with fora-

minifers  and  green  algae  predominating.  In  addition  to  the

main  bioclastic  constituents  frequent  crinoids,  brachiopods,

bryozoans, trilobites, ostracods, corals, intraclasts and lumps

are present. No terrigenic material was observed in the micro-

facies of this type (Pl. III: Figs. A, B, C).

Type  4B.  Algal  coverstones.  Irregular  intercalations  of

packstones  contain  scarce  foraminifers,  ostracods,  crinoids

and bivalves. Sparite-filled fenestral vugs are frequent.

Type 4C. Grainstones with ooids, peloids and foraminifers.

Lumps, intraclasts and fragments of micritized crinoids, bra-

chiopods,  algae,  gastropods  are  present.  Grainstones  of  this

type are well-washed and poorly sorted.

The age V2b–V3a of all the specimens was determined on

the basis of foraminiferal assemblages.

5) Microfacies of unknown age were divided into three main


5A.Wackestones, packstones and poorly washed grainstones

with various components (ostracods, algae, intraclasts, micri-

tized grains, peloids, crinoids, foraminifers) (Pl. III: Fig. D).

5B.  Spongiostroms  with  algal  fabric,  calcisphaeres,  mi-

cropseudopellets, rare bioclasts and quartz (Pl. I: Fig. D).

5C. Dark mudstones and wackestones with calcified radi-

olarians and sponge spicules (Pl. II: Figs. A, B).

Sedimentary environment

The interpretation of sedimentary evironment was limited

by the fact that pebbles always represent only a small part of

a sedimentary sequence, which is extracted from its context

and thus gives only limited information on sedimentological

aspects. It is then very difficult to determine the depositional

conditions of the rock. All the interpretations of the deposi-

tional  environment  given  in  the  following  paragraphs  are

based on the comparison of the microfacies of pebbles with

those of better known sequences and should be considered as

the most probable alternatives.

The most shallow-water facies are spongiostromatic lime-

stones of the types 1B and 5B and the coverstones of the type

4B. They are interpreted as algal mats of peritidal environ-

ments. The activity of microbial organisms is apparent from

frequent  micropellets.  Fenestral  vugs  indicate  dessication

processes  and  scarce  biodetritic  intercalations  can  be  ex-

plained as a product of channel migration.

Facies  of  high-energy  environments  are  represented  by

grainstones of the types 2D and 4C. Constant wave and/or

current  action  is  indicated  by  well  to  perfectly  rounded

grains and lack of micrite in inter-grain space.

Packstones/rudstones of the types 1C, 2B, 3A, 4A and 5A

represent a widespread assemblage of deposits from protect-

ed lagoon environments. Abundant micrite indicates low dy-

namics of water, while common green algae, peloids and mi-

critized grains suggest a shallow-water origin for these types

of facies. Small transport is indicated by rather bad sorting of

the bioclasts.

Rudstones/floatstones of the type 1A have probably been

deposited in close proximity to a reef. The fossils are well

preserved and display short transport from their original po-

sition. Micrite matrix indicates low wave energy of the sedi-

mentary environment.

Facies of the types 2A and 3B are interpreted as parts of

calciturbidite sequences. T


, T


 and T


 Bouma divisions were

observed.  Generally,  these  facies  types  are  very  similar  to

those described in well exposed outcrops of southern part of

the Moravian Karst (Kalvoda et al. 1996).

Pelagites are represented by radiolarian wackestones and

spiculites of 5C type. Mudstones/wackestones of the type 2C

with scarce thin-shelled bivalves are also interpreted as deep-

sea sediments.


Protivanov Formation

In view of the sedimentary environment of the limestone

pebbles, the wide spectrum of facies is characteristic of con-

glomerates of the Protivanov Formation.

background image

RECONSTRUCTION  OF  SYN-  AND  POSTSEDIMENTARY  TECTONIC  EVENTS                                     45

Fig. 4. Representation of the limestone pebbles of the different time intervals in each formation. The values represent the fraction of lo-

calities containing pebbles of a specific age-range to the total number of localities in the formation. Localities which contained only the

pebbles of uncertain age were not included in the calculation. The pebbles of the age V2b–V3a described by Dvoøák (1973a) is concluded

in the chart as well. For explanation of abbreviations see Fig. 3.

Deeper-water  facies  prevail  —  mudstones  and  wacke-

stones  with  radiolarians  and  sponge-spicules  are  relatively

common (type 2C, 5C, localities 1, 2, 7 and 8). Microfacies

very similar to calciturbidites were found (type 2A, loc. 5).

Shallow-water  microfacies  are  represented  by  spongios-

troms (type 5B, loc. 7), lagoonal packstones with foramini-

fers, peloids, echinoderms  (types 2B and 3A, localities 5, 6,

7,  8  and  11)  and  by  well-washed,  well-sorted  grainstones

(2D, loc. 5).

Generally, microfacies of limestone pebbles in the Proti-

vanov Fm. are very poor in foraminifers and they contain

no green algae at all. The pebbles of these conglomerates

were strongly deformed, which makes their analysis more

difficult.  The  age  of  the  limestone  pebbles  in  the  Proti-

vanov Fm. ranges from  Late Famennian to Early–Middle

Viséan (Fig. 4).

Rozstání Formation

The  Rozstání  Formation  is  very  poor  in  conglomerates.

Only five localities in the northern and southernmost parts of

the formation could be sampled.

In the northern part of the formation (locality 11) Frasnian

lagoonal facies of peloid-coral floatstones (type 1A) and la-

goonal facies of unknown age (type 5A) were found. Facies

from a deeper environment represented by radiolarian wack-

estones (type 5C) were found at locality 13.

In the southernmost part (loc. 15) calciturbidites and hemi-

pelagic microfacies of Upper Famennian to lowermost Mid-

dle Viséan age are characteristic (similar microfacies  as in

the Protivanov Fm., alternating wackestones and packstones

with radiolarians, foraminifers etc., type 2A).

At locality 14 the pebbles of higher Middle Viséan to low-

er Upper Viséan were described by Dvoøák (1973a).

The pebbles studied in the conglomerates of the Rozstání

Formation are of Frasnian–Middle Viséan age; but Tournai-

sian limestone pebbles prevail (Fig. 4).

Myslejovice Formation

In the pebbles of the conglomerates of the Myslejovice Fm.,

microfacies interpreted as shallow-water platform sediments

of Middle–Late Viséan (V2b–V3a) age are strongly preva-

lent. This group is represented by foraminiferal-algal pack-

stones, rudstones and floatstones with corals, intraclasts and

other bioclasts (type 4A, in less amounts types 4B and 4C,

localities 15–18, 21, 23, 25, 27 and 29). Givetian to Frasnian

shallow-water  facies  of  similar  type  are  abundant  as  well:

foraminiferal-algal  packstones,  rudstones  and  floatstones

with stromatoporoids (1A, loc. 23 and 25), packstones with

bryozoans, foraminifers and micritized grains (1C, loc. 19),

spongiostroms (1B, loc. 16 and 27). Some of these microfa-

cies contain substantial amounts of nectonic fauna (trilobites,

conodonts) and could represent deeper-water sediments with

clasts partially resedimented.

Facies  of  the  Famennian  to  Lower-Middle  Viséan  lime-

stones are more differentiated in terms of the depositional en-

vironment.  Lagoonal  packstones,  grainstones  and  rudstones

with foraminifers and algae prevail (mainly types 2B and 3A,

loc. 15, 18, 22, 25, 28 and 29), but also facies interpreted as

calciturbidites are abundant (type 2A, loc. 15, 18 and 25). In

the microfacies of undetermined age both the shallow-water

(e.g. spongiostroms, type 5B, loc. 23) and deeper-water types

were found (e.g. spiculites, type 5C, loc. 24).

The age of the pebbles in the Myslejovice Fm. ranges from

Givetian to Late Viséan (Fig. 4).

An  apparent  divergence  in  the  content  of  the  limestone

pebbles of various ages in individual formations is illustrated

in Fig. 4. Comparing the relative amount of the pebbles of all

four time intervals in each formation, we can see the increase

in  the  number  of  Givetian-Lower  Famennian  and  Middle-

Upper Viséan (V2b–V3a) and the decrease of the Upper Fa-

mennian-Middle Viséan limestones in the direction from old-

er  to  younger  formations  (from  the  Protivanov  Fm.  to  the

Myslejovice Fm.).

background image

46                                                                                   ŠPAÈEK  and  KALVODA

Interpretation and discussion

A comparison of the content of the limestone pebbles of

various ages in individual formations illustrated in Fig. 4 in-

dicates  that  the  erosional  history  of  the  source  area  of

Givetian-Lower  Famennian  (time  interval  1)  and  Middle-

Upper Viséan limestones (time interval 4) was similar and

that the source area of the Upper Famennian–base of Middle

Viséan limestones had a different erosional development.

The areal distribution of the pebbles of the time intervals 1

(the oldest pebbles) and 4 (the youngest pebbles) is the same

and differs from that of the pebbles of the time intervals 2

and  3  (Fig.  5).  The  pebbles  of  Givetian-Lower  Famennian

and  Middle-Upper  Viséan  limestones  occur  in  the  eastern

part  of  the  Drahany  Upland  only.  This  distribution  shows

some differences in the source area of the western and the

eastern parts of the Drahany Culm.

A combination of the two possible interpretations can be


1) Assuming a simple model for the passive margin of the

Brunovistulicum and foreward thrust propagation in the ac-

cretionary wedge of the colliding terranes, the compositional

trend of the limestone-pebble material suggests progressive

erosion of the sedimentary cover of the basement unit from

its  distal  (pelagic  and  hemipelagic)  to  proximal  (platform)

parts. Both the oldest (Giv-Fa1) and the youngest (V2b-V3a)

carbonates represent platform facies and thus their predomi-

nance in proximal parts of a passive margin is expected.

2) The correspondence of the westernmost external occur-

rences of the youngest and the oldest limestone pebbles with

the belt of the occurrence of pre-flysh Silurian and Devonian

rocks is apparent. The sharp compositional difference between

the both parts of the Culm can be therefore explained as a re-

sult of their different original position within the Culm basin

(Western and Eastern Culm units of Cháb 1986).

An insufficient volume of data can distort the statistical re-

sults, as in the case of localities 16 and 17. Here only a few of

the  samples  collected  during  former  studies  were  analysed,

which is probably the reason why the Upper Famennian-Low-

er Viséan and Lower-Middle Viséan limestone pebbles do not

appear in the northeastern part of the Myslejovice Fm. (Fig. 5).

Provenance  studies  are  complicated  by  the  imperfect

knowledge of the tectonic development in the Variscan colli-

sional  area.  We  suppose  that  the  depositional  area  of  the

main amount of limestones was situated on the Brunovistu-

lian  passive  margin.  Paleocurrent  analysis,  which  revealed

the main direction of transport from S-SW to N-NE in the

flysch basin (Kumpera 1966), supports the idea of dominant

supply  from  hinterland.  Nevertheless,  some  features  of  the

Culm  sediments  seem  to  be  in  contrast  to  the  hinterland-

source model:

1) dominant content of the pebbles of the youngest (V2b-

V3a) limestones in the Myslejovice Formation. These facies

are very scarce in a region, which is to the west (i.e. in the

hinterland part) of the Drahany Culm and they predominate

in the foreland of the Variscan orogeny (e.g. Dvoøák 1987).

2) the lack of the penetrative tectonic deformation of the

limestone pebbles. In the westernmost part of the Drahany

Culm  the  most  of  the  limestone  pebbles  are  ductily  de-

formed,  but  this  seems  to  be  due  to  the  strong  post-Culm

dextral shear of the flysh rocks (Špaèek 1999). Even in the

youngest  Culm  conglomerates,  the  pebbles  of  the  strained

limestones have never been found.

Another problem in the interpretations of provenance is as-

sociated with the significant content of the Cadomian clastic

material in the Protivanov Formation. The underplating base-

ment of the Brunovistulicum was probably the source of this

material. This fact can reflect that the tectonic imbrication of

the underthrusting plate was not strictly superficial and affect-

ed even deeper parts in a footwall of the sedimentary cover.

For  the  better  understanding  of  the  provenance,  detailed

re-evaluation  of  the  paleocurrent  data  and  complex  pebble

analysis must be carried out in the future research.

The size of the largest limestone pebbles in the Myslejov-

ice  Formation  is  very  similar  to  that  of  granulite  pebbles,

which  were  undoubtedly  transported  from  the  hinterland.

These pebbles are up to 2 meters in diameter and their origin

surely required much higher elevations than can be expected

during  forebulging.  Generally  well  to  perfectly  rounded

limestone pebbles strongly prevail.  Nevertheless, some large

limestone pebbles were found which have rather angular to

Fig. 5. Areal distribution of the limestone pebbles of different age.

The scatter-fields of localities with content of pebbles of specific

age-range are contoured by different lines. For explanations of the

map see Fig. 2.

background image

RECONSTRUCTION  OF  SYN-  AND  POSTSEDIMENTARY  TECTONIC  EVENTS                                     47

subangular  shape.  These  are,  in  contrast  to  the  perfectly

rounded pebbles, always of Upper Famennian–base of Mid-

dle Viséan age, which supports the idea that the pebbles of

the  two  groups  (time  intervals  1+4  vs.  2+3)  were  derived

from different sources.

Provenance change related with the apparent petrographic

differences between the Raèice and the Luleè Conglomerates

of the Myslejovice Formation is not reflected in a composi-

tion  of  the  limestone  pebbles.  Nevertheless,  in  these  con-

glomerates the content of the limestone pebbles is very small

and the quick uplift of the hinterland source-area is apparent

from pebble lithology.

The latest research of the pebble material in the Luleè (J.

Leichmann, pers. comm.) reveals the presence of very high-

grade  granulites  with  late  Viséan  cooling  ages.  Similarly,




Ar ages of the youngest detrital micas from the upper

portions of the Myslejovice Formation show the cooling of

their  source-rocks  through  350–420  °C  at  325  Ma  (D.

Schneider, pers. comm.). The Luleè Conglomerates pass lat-

erally  into  fossiliferrous  shales  with  goniatites  of  the  Go


zone  (Dvoøák  1987).  This  means  that  Moldanubian  rocks

must have been uplifted, exhumed and eroded into Culm ba-

sin within extremely short time span, which does not allow

significant resedimentation process in the flysh basin, at least

for its youngest formation.


The content of the limestone pebbles of different sedimen-

tary environments in all the Culm formations shows a pro-

nounced  change  in  the  sedimentation  regime  of  Rhenoher-

cynian carbonates in the Famennian. For the time intervals 2

and 3 (Late  Famennian–base of Middle Viséan) the ratio of

facies which are interpreted as calciturbidites, hemipelagites

and pelagites to the other microfacies rises significantly in

all Culm formations of the Drahany Upland. The age of the

deep-sea facies of the pebbles correlates well with the inter-

val of maximum extension and the beginning of transtension

on the passive Brunovistulian margin when widespread cal-

citurbidite  sedimentation  occurred  in  this  region  (Kalvoda

1995, 1997). There were no such facies found in the pebbles

dated  as  Givetian–Early  Famennian  and  Middle–Late


The analysis of the microfauna has shown that the pebbles

of  Givetian-Lower  Famennian  and  Middle-Upper  Viséan

limestones occur in the eastern part of the Drahany Upland

only. Differences in the content of the limestone pebbles of

various ages in individual formations and their areal distribu-

tion are interpreted as a result of the two processes:

1)  progressive  erosion  of  the  sedimentary  cover  of  the

basement  unit  from  its  distal  (pelagic  and  hemipelagic)

through  proximal  (platform)  parts  due  to  foreward  thrust

propagation in the accretionary wedge of the colliding ter-


2) post-sedimentary tectonic juxtaposition of the western

and the eastern parts of the Drahany Culm. The border and

the extent of these two parts seems to correspond to the sup-

posed nappe units of Chadima & Melichar (1996).

In contrast to the distribution of the limestone pebbles, the

analysis  of  heavy  minerals  assemblages  doesn‘t  show  any

distinctive differences between these two parts of the Culm

(Hartley  &  Otava,  in  press).  Thus,  microfacial  analysis  of

limestone pebbles seems to be very helpful, mainly for the

regions  where  crystalline  rocks  of  the  source-areas  are  of

similar mineralogical composition.

As far as the provenance is concerned, many features of

the Culm flysh basin are contrasting and even the basic ques-

tions as e.g. hinterland- vs. foreland-supply model can not be

answered unambiguously. In the future research, mainly the

source-model for the pebbles of the Cadomian granitoids and

for the youngest limestone pebbles should be presented.

Acknowledgements: The authors wish to express their grati-

tude  to  J.  Leichmann  for  stimulating  discussions  and  J.

Hladil  for  the  determination  of  Devonian  macrofauna.  J.

Norris and all the reviewers are acknowledged for helping to

make the manuscript suitable for publication.


Cháb J. 1986: Fabrics of the Moravosilesian branch of the Europi-

an early Variscan orogeny.  Vìst. Ústø. Úst. Geol. 61, 2, 113-

120 (in Czech).

Chadima M. & Melichar R. 1996: Can Namurian-A occur at Drah-

any Upland?  Geol. výzk. Mor. Slez. v r. 1995, 95-97, Brno (in


Dallmeyer R. D., Franke W. & Weber K. (Eds.), 1995: Pre-Permi-

an Geology of Central and Eastern Europe. Springer Verlag.

New York-Heidelberg-Berlin, 1–604.

Dunham R. J. 1962: Classification of carbonate rocks according to

depositional texture.  In: Ham W. E. (Ed.): Classification of

Carbonate Rocks.  Amer. Assoc. Petrol. Geol. Mem. 1, 108-


Dvoøák J. 1973a: Excursion A. V/5 Køtiny. In: Dvoøák et. al: Ex-

cursion  guide.  S.C.C.S.  Field  Meeting  in  Czechoslovakia.

Carboniferous and Permian of the Bohemian massif. Septem-

ber 17 - 27, 1973, Ostrava–Brno–Praha. Geological Survey,

Prague, 77–78.

Dvoøák  J.  1973b:  Synsedimentary  tectonics  of  the  Palaeozoic  of

the  Drahany  Upland  (Sudeticum,  Moravia,  Czechoslovakia).

Tectonophysics 17, 359–391.

Dvoøák  J.  1987:  Palaeozoics  of  the  Drahany  Upland  and  its  SE

surroundings. Manuscript, Geofond, Praha (in Czech).

Embry A. F. & Klovan J. E. 1971: A late Devonian reef tract on

northeastern  Banks  Island,  North-west  Territories.  Canad.

Petrol. Geology Bull. 19, 730-781.

Hartley A. & Otava J. in press: Sediment provenance and dispersal

in  a  deep  marine  foreland  basin:  The  Lower  Carboniferous

Culm Basin, Czech Republic. Submitted to J. Geol. Soc. Lon-


Kalvoda  J.  1989:  Foraminifers  zonation  of  the  Upper  Devonian

and Lower Carboniferous of  Moravian Palaeozoics.   Manu-

script, Moravian oil mines, Hodonín (in Czech).

Kalvoda  J.  1995:  Devonian  sedimentary  basins  at  the  margin  of

Eastern Avalonia in Moravia. Geol. výzk. Mor. Slez.. v r. 1994,

Brno, 48-50 (in Czech).

Kalvoda J. 1997: The record of tectonic processes in the Palaeozo-

ic  cover  of  Brunovistulicum  (Rhenohercynian  Zone,  Czech

Republic). EUG 9, Abstracts of oral and poster presentations,

background image

48                                                                                   ŠPAÈEK  and  KALVODA

Strassburg, 102.

Kalvoda J., Bábek J., Nehyba S. & Špaèek P. 1996: Upper Devo-

nian and Lower Carboniferous calciturbidites from the Lesní

lom  quarry  in  Brno-Líšeò  (southern  part  of  the  Moravian

Karst).  Geol.  Výzk.  Mor.  Slez.  v  r.  1995,  Brno,  98-100  (in


Kalvoda J., Otava J., Hladil J. & Bábek O. 1995: New stratigraphic

data  from  the  Bouzov  and  West  Drahany  Culm.  Geol.  Výzk.

Mor. Slez. v Roce 1994, Brno, 51-52 (in Czech).

Kumpera O. 1966: Material transport and sketch of facial develop-

ment of Moravian and Silesian Upper Viséan. Sbor. vìd. Prací

Vys. Šk. báò. (Ostrava), Ø. horn.-geol. 12, 1, 31-47 (in Czech).

Kumpera O. & Lang V. 1975: Goniatites of the Drahany Culm (Bo-

hemian Massif, Moravosilesian Zone). Èas. Slez. Muz., Sér. A

24, 11-34 (in Czech).

Schneider  D.,  Handler  R.,  Neubauer  F.,  Kalvoda  J.  &  Tomek  È.





Ar  single-  and  multi-grain  ages  of  detrital  white

mica from the Silesian Culm basin (Czech Republic). Geolines

8, 59-60.

Špaèek  P.  1997:  Microfacial  analysis  of  the  limestone  pebbles  in

Drahany  Culm  conglomerates.  Manuscript,  Fac.  of  Science,

Masaryk Univ. Brno (in Czech).

Špaèek P. 1999: The Koøenec conglomerates and the analysis of de-

formation of limestones in pebbles from the Culm rocks of the

Drahany Uplands.  Geol. Výzk. Mor. Slez. v Roce 1998, Brno,

94-97 (in Czech).

Štelcl  J.  1960: Petrography of Culm conglomerates of the southern

part  of  Drahany  Upland.  Folia  Univ.  Purkyn.  brun.,  Geol.,

Brno, 1, 1, 3-99  (in Czech).

Štelcl    J.  1965:  Petrography  of  “Koøenec”  conglomerate  (Drahany

Upland).  Folia  Univ.  Purkyn.  brun.,  Geol.,  Brno  6,  9,  49-72.

(in Czech).

Wilson J. L. 1975: Carbonate Facies in Geologic History.  Springer-

Verlag. New York, 1–471.