background image

GEOLOGICA  CARPATHICA,  51,  5,  BRATISLAVA,  OCTOBER  2000

281–300

RESULTS OF 2D BALANCING ALONG 20° AND 21°30’ LONGITUDE

AND PSEUDO-3D IN THE SMILNO TECTONIC WINDOW:

IMPLICATIONS FOR  SHORTENING MECHANISMS

OF THE WEST CARPATHIAN ACCRETIONARY WEDGE

MICHAL NEMÈOK

1,2

*, JÁN NEMÈOK†, MAREK WOJTASZEK

3

, LÍVIA LUDHOVÁ

4

, RICHARD

A. KLECKER

5

, WILLIAM J. SERCOMBE

5

, MIKE P. COWARD

 and

 

 J. FRANKLIN KEITH, JR.

6

1

Department of Geology, Imperial College of Science, Technology and Medicine, Prince Consort Road, London SW7 2BP, UK

2

Institute for Geology, University of Würzburg, Pleicherwall 1, D-970 70 Würzburg, Germany

3

Institute of Geological Sciences, Jagiellonian University, ul. Oleandry 2A, 30-063 Kraków, Poland

4

Department of Mineralogy and Petrology, Faculty of Science, Comenius University, Mlynská dolina, 842 15 Bratislava, Slovak Republic

5

Amoco Prod. Co., P.O.Box. 4381, Houston, TX  77210, USA

6

Earth Sciences and Resources Institute, University of South Carolina, Columbia, SC 29208, USA

(Manuscript received March 15, 2000; accepted in revised form June 20, 2000)

Abstract: The restoration of structures along two balanced cross sections through the West Carpathian accretionary

wedge and the pseudo-3D restoration in the Smilno tectonic window area shows that various defined units are parts of

the Magura and Silesian sedimentary successions. The shortened Magura and Silesian successions were detached at

the base of the Upper and Lower Cretaceous sediments, respectively. The interpretation of the structural and sedimen-

tological data places the Magura depositional area as the southwestern neighbour of the Silesian depositional area.

Both areas were shortened during the Upper Eocene–Oligocene. The Magura area was shortened strongly owing to

the collision between the Alpine orogen and the European Platform. The Silesian area was shortened gently due to the

subduction of the oceanic plate attached to the European Platform. The Magura Unit was thrust over the Silesian

sediments much later during the Miocene as an out-of-sequence oblique thrust. The Miocene shortening of the Magura

Unit and the oblique closure of the Silesian portion of the basin caused a significant contribution to the orogen strike-

parallel sinistral strike-slip faulting in the deformation of the accretionary wedge. The general shortening mode was a

piggy-back process. Thrust geometries were created by both the fault-bend and fault-propagation folding. The fre-

quent out-of-sequence thrusting is caused by the friction/erosion interplay. Variations in friction along the basal thrust

include low friction, documented by subhorizontal veins with vertically grown fibers and long thrust sheets, medium

friction,  indicated  by  the  duplexing,  and  high  friction  indicated  by  antiformal  stacks.  Basement  steps  along  pre-

existing  rifting-related  normal  faults  caused  complications  in  the  wedge  geometry.  The  step  perpendicular  to  the

tectonic transport caused the development of the antiformal stack, the oblique step caused the sinistral transpression.

Key words: West Carpathian accretionary wedge, 2D and pseudo-3D structural balancing, deformation mechanisms,

basin restoration.

Introduction

The Outer West Carpathian accretionary wedge (Fig. 1) was a

focus for numerous studies in the sixties and seventies that pre-

sumed a fold and thrust-belt character (e.g. Mahe¾ 1973). The

few  recent  balanced  cross  section  projects  (e.g.  Roure  et  al.

1993; Roca et al. 1995) also assume that thrusting was a domi-

nant  mechanism. These balancing campaigns frequently used

large scale map data (e.g. from Poprawa & Nemèok 1989) and a

limited number of bore holes, but their objectives did not in-

clude studying the deformation mechanisms in detail.

Thrust sheets of the wedge comprise the fill of several ba-

sins.  These  basins  include  the  Early  Cretaceous  rifts  that

evolved on a passive margin of the European Platform (e.g.

Œwidziñski  1948;  Ksi¹¿kiewicz  1960,  1962a,  1965,  1977),

the Upper Cretaceous-Paleocene basins formed by basin in-

version  of  earlier  rifts  (e.g.  Suk  et  al.  1984  and  references

therein; Malkovský 1987; Schröder 1987) and the Eocene-

Oligocene  deep  foreland    basin  (e.g.  Poprawa  &  Nemèok

1989 and references therein; Winkler & Œl¹czka 1992).

This  paper  introduces  regional  balanced  cross  sections

along Krakow-Zakopane and Bochnia-Kroscienko transects

and the pseudo-3D balancing in the Smilno tectonic window

area. Both transects and area balancing are based on detailed

field data, seismic, magnetotelluric, bore hole data and data

from published geological maps. The paper presents a calcu-

lation of the shortening and restoration of the original basin

width along regional cross sections. The main aim of the pa-

per  is  to  use  the  data  produced  by  balancing  to  examine

mechanisms of the wedge deformation in detail. Time period

names and related radiometric ages used for the Neogene and

older periods are taken from the time-scale for the Central

Paratethyan Neogene (Vass et al. 1987; Rögl 1996) and time-

scale of Haq & van Eysinga (1998), respectively.

*Present address: EGI, University of Utah, 423 Wakara Way, Salt Lake City, U.S.A.

background image

282                                                                                            NEMÈOK et al.

Fig. 1. a —Regional map of the Carpathian Arc showing major tectonic units and selected paleomagnetic data (modified after Royden &

Báldi 1988; Sãndulescu 1988; Túnyi & Kováè 1991; Krs et al. 1977, 1982, 1991, 1993; Koráb et al. 1981; Pãtrascu et al. 1994; Márton &

Márton  1989).  The  rectangle  indicates  location  of  figure  b).  b  —  Regional  geological  map  of  the  eastern  Outer  Western  Carpathians

showing the location of regional balanced cross-sections (Figs. 5, 7) and key area (Fig. 2) (modified from Poprawa & Nemèok 1989).

background image

       RESULTS  OF  2D  BALANCING  AND PSEUDO-3D  IN  THE  SMILNO  TECTONIC  WINDOW                  283

Methods

Regional transects were located to be parallel to the tectonic

transport.  They  cross  the  whole  accretionary  wedge,  being

pinned  on  the  platform.  Both  profiles  and  a  key  area  were

mapped and checked in the field (Figs. 1, 2), using available

1:50,000 Polish and Slovak Geological Survey maps. The aver-

age density of field-check locations is one per each km of the

profile. At each location, a GPS location was made, measure-

ments of bedding attitude, sediment transport and structural fea-

tures were taken, and samples for biostratigraphic analysis were

taken. Most of available bore hole data and reflection seismic

profiles were taken from the Amoco’s confidential data package

acquired together with an exploration concession.

In order to avoid difficulties during the 2D balancing, pinch-

ing  and  swelling  facies  and  laterally  changing  facies  were

grouped in larger sequences to obtain suitable layered packag-

es (Figs. 3, 4). Marginal facies and series related to potential

intra-basinal highs belonging to the Subsilesian Nappe were

grouped together with their basinal equivalents belonging to

the Silesian Nappe (Fig. 3) in these packages.  Sediments be-

longing  to  the  Grybów,  Obidowa-Slopnice  and  Dukla  Units

were grouped as in the case of the Silesian Nappe. Because the

balancing has shown that they are the southern continuation of

the Silesian sediments, they are enclosed as the southern part

of resulting layers. This results in the sedimentary succession,

which  will  be  called  the  Silesian  Succession  in  this  paper.

Some of Magura and Silesian layers, result of grouping, are di-

achronous, progressively younger toward the foreland and to-

ward the east. Resulting sequences were named according to

their  age  relationship  to  main  evolutionary  stages  of  the  re-

gion, known from papers documenting rifting (e.g. Michalík &

Soták 1990; Michalík 1990, 1991; Ksi¹¿kiewicz 1960, 1962a,

b,  1965,  1977;  Œwidziñski  1948;  Sikora  1976;  Rakús  et  al.

1990; Roth 1973; Jiøíèek 1981, 1982; Malkovský 1987; Han-

zlíková & Roth 1965), basin inversion (e.g. Malkovský 1979,

1987; Betz et al. 1987; Bachman et al. 1987; Schröder 1987;

Suk  et  al.  1984;  Lamarche  et  al.  1999;  Ksi¹¿kiewicz  1954,

1960,  1977;  Nemèok  1971),  Eocene  relative  tectonic  quies-

cence  (e.g. Ksi¹¿kiewicz 1957, 1960; Œwidziñski 1948) and

the  youngest    accretionary  wedge  stage,  that  is  syn-tectonic

deposition  fed  directly  by  the  advancing  thrust  belt  (e.g.

Œwidziñski 1948; Ksi¹¿kiewicz 1957, 1960; Ksi¹¿kiewicz &

Leško  1959;  Roth  1973;  Rakús  et  al.  1990).  Balancing,  de-

scribed later, have proved this division to be correct, as it was

in cases of earlier balancing studies (Roure et al. 1993; Roca et

al. 1995).

After the described preparation, all data readings were pro-

jected into profiles, together with bore hole, shallow reflec-

tion seismic and magnetotelluric data. The regional balanced

Fig. 2. The geological base map of the Smilno tectonic window used for the pseudo-3D balancing (modified after Nemèok 1990). The

area is located in Fig. 1b.

background image

284                                                                                            NEMÈOK et al.

cross  sections  were  constructed  using  the  Paradigm  Geo-

physical  GeoSec2D  software.  The  pseudo-3D  balancing  in

the Smilno tectonic window was made manually along three

short cross sections. Structures interpreted in these cross sec-

tions and the surface were projected on to horizontal sections

at 0 and –500 m altitude. Sediments from regional balanced

cross  sections  were  restored  to  their  original  undeformed

state. The shortening was calculated from the comparison of

the  deformed  and  the  undeformed  state  and  the  strain  rate

was determined from the shortening divided by the related

time period in seconds.

Basin fill

Silesian Succession

The  oldest  continuous  unit  of  the  Silesian  Succession

above the basal décollement is the Valanginian–Hauterivian

aged rifting-related sequence (Fig. 4). The basal parts of this

sequence have a Tithonian age in the area further to the west

of  our  profile.  The  succession  in  profile  comprises  shale,

sandstone and limestone with a cumulative average thickness

of 420 m. It unconformably overlaps its basement. The pale-

ocurrent data from sandstone indicate a transversal sediment

transport, coming from NW-SE striking intra-basinal highs

and basin margins (Ksi¹¿kiewicz 1962b). This oldest rifting-

related sequence is conformably overlaid by the Barremian-

Aptian rift-related sequence comprising mostly shale, which

was  occasionally  deposited  below  Calcium  Compensation

Depth (CCD). This sequence is also on average 420 m thick.

It is conformably overlaid by the Albian-Cenomanian sedi-

ments which are also related to the rifting. They form a thin

rhythmic distal flysch, on average 280 m thick. It was fre-

quently deposited below CCD and has a longitudinal sedi-

ment transport.

The Turonian sequence related to the inversion of earlier

rifts  is  conformable  in  some  places  and  unconformable  in

other places, lying on rift related sequences.  It consists of on

average 280 m thick flysch sediments (Fig. 4), occasionally

deposited below CCD. The Turonian sequence is overlain by

a Senonian-Paleocene sequence related to the continuing ba-

sin inversion. The contact, in places conformable, in places

unconformable,  is  characterized  by  a  change  from  thin  to

thick rhythmic flysch (Ksi¹¿kiewicz 1960, 1962b). The NW-

SE striking sediment transport was transversal, from margins

and intra-basinal highs.

This  basin-inversion  related  sequence  is  conformably

overlaid by the Eocene distal flysch sequence with several

sandstone bodies (Fig. 3). It is 0.45 to 1 km thick (Fig. 4).

The youngest parts of the Silesian Succession are formed

by Oligocene syn-tectonic sediments that frequently uncon-

formably overlie the older sequences described above. They

consist of rhythmic flysch and sandstones on average 2.1 km

thick  (Fig.  4).  Their  sediment  transport  was  transversal,

mainly from the south where the ancestral Carpathian oro-

genic belt existed (see also Ksi¹¿kiewicz 1960, 1962b).

Major competent strata in the Silesian stratigraphic succes-

sion (Fig. 4) are the Senonian-Paleocene thick-rhythmic fly-

sch  sequence  and  the  Oligocene  flysch  and  sandstone  se-

quence.  The  secondary  competent  strata  is  the  Turonian

flysch sequence. Incompetent sequences comprise the Val-

anginian-Hauterivian  shale,  sandstone  and  limestone  se-

quence,  the  Barremian-Aptian  shale  sequence,  the  Albian-

Fig. 3a.  Example of grouping of sedimentary formations of the Magura Nappe (modified after Geroch et al. 1967) into the layered-cake

sequence required by the balancing. Explanation in text.

background image

       RESULTS  OF  2D  BALANCING  AND PSEUDO-3D  IN  THE  SMILNO  TECTONIC  WINDOW                  285

Cenomanian thin-rhythmic flysch sequence and the Eocene

pelagic and distal flysch sequence.

Magura Succession

The oldest continuous unit of the Magura Succession above

its basal décollement is the Senonian-Danian sequence related

to an inversion of the Early Cretaceous rifts (Fig. 4). It com-

prises shale, sandstone and flysch facies and is on average 700

m thick. Measured sediment transport from the NE is transver-

sal  (see  also  Ksi¹¿kiewicz  1962b).  Older  sediments  are

present  only  locally,  and  are  as  old  as  Albian-Cenomanian

(e.g. Mišík et al. 1985; Oszczypko 1992).

The Senonian-Danian sequence is conformably overlaid by

the  Thanetian-Ypresian  pelagic  and  distal  flysch  sequence,

that also contains several sandstone bodies (Fig. 3). It is on av-

erage 500 m thick (Fig. 4) and has a longitudinal paleotrans-

port direction, with the exception of the uppermost portion.

The youngest parts of the Magura Succession are formed

by  mostly  unconformably  lying  late  Ypresian-Priabonian

syn-tectonic sediments. They are on average 1.25 km thick

(Fig. 4) and comprise a thick rhythmic flysch and sandstone.

Their sediment transport was transversal.

The  major  competent  strata  in  the  Magura  stratigraphic

succession (Fig. 4) are the Senonian-Danian flysch sequence

and the Lutetian-Priabonian flysch and sandstone sequence.

The incompetent unit is the Thanetian-Ypresian pelagic and

distal flysch sequence.

Balanced regional cross section 1

The cross section is pinned on the East European Platform

and ends at the contact with the Pieniny Klippen Belt (Fig. 5).

Normal faults in the basement and subthrust section below the

wedge detachment fault have been interpreted from available

reflection  seismics  (profiles  5-3-73K,  5-1-78K,  5A-1-78K)

and magnetotelluric data (e.g. Rylko & Tomas 1995). There

was  no  evidence  regarding  their  inversion  found  in  outcrop

during this study. The mining activity in the Wieliczka area

has documented evidence of the inversion (Poborski & Jawor

1989) in addition to the field studies of Cretaceous basins in

the Bohemian Massif  (e.g. Malkovský 1979, 1987; Betz et al.

1987; Bachman et al. 1987; Schröder 1987). Jurassic subthrust

sediments cut by these faults do not indicate any distinct thick-

ness changes along our profile (Fig. 5). Faults are overlain by

Fig. 3b.  Example of grouping of sedimentary formations of the Silesian, Subsilesian Nappes into the layered-cake sequence required by

the balancing (modified after Geroch et al. 1967). Explanation in text.

background image

286                                                                                            NEMÈOK et al.

undeformed  Neogene  molassic  sediments  (Fig.  5).  A  small

proportion of these sediments is accreted into a wedge. Upper

Badenian  sediments  incorporated  in  the  frontal  part  of  the

wedge indicate the age of the last thrusting. Behind these Bad-

enian sediments, a wedge is formed by the 3.5–15 km wide

Silesian thrust sheets. The first thrust sheet of the wedge in di-

rection from the platform has an unconformable contact be-

tween the Oligocene and underlying Senonian-Paleocene sedi-

ments (Figs. 5, 6a). Its  whole Eocene pelagic and distal flysch

sequence  is  eroded  off  (Fig.  6a).  A  similar  unconformity  is

present in the thrust sheet penetrated by the Tokarnia bore hole

(Figs. 5, 6b). The restored cross section provides evidence for

syndepositional  thrusting  of  this  sheet  during  the  Oligocene

(Fig. 6b,c). Silesian thrust sheets are mostly deformed by fault-

bend folding (sensu Suppe 1983) associated with the post-Oli-

gocene–Late  Badenian  development  of  the  Carpathian  accre-

tionary wedge. The calculated shortening is 75 km, the original

basin width is 131 km and the strain rate 8.8

×

10

–16

 s

–1

.

The deformation of the Magura Nappe is different, being

characterized  by  fault-propagation  folding  (sensu  Suppe  &

Medvedeff 1984) (Fig. 5). Sheets are 4.5–12 km wide. Fault

tips are usually present in the Eocene pelagic and distal fly-

sch  sequence.  Unconformably  lying  and  unfolded  Middle

Sarmatian transgressive facies of the Orava-Nowy Targ Ba-

sin (Cieszkowski 1992; Nagy et al. 1996) provides the upper

time limit for the wedge deformation. The calculated short-

ening is 20 km, original basin width 64 km and strain rate

1.1

×

10

–15 

s

–1

.  An  unrealistic  thickness  of  the  Thanetian-

Ypresian pelagic and distal flysch sequence in the balanced

cross section near Chabowka bore hole indicates a capability

of balancing to find a mapping error in the survey map. The

same is indicated in the restored cross section, which indi-

cates a correct thickness in the neighbouring thrust sheets.

Balancing and restoration does not provide any direct evi-

dence about the pre-Neogene shortening. However, the age

of the youngest Magura sediments in its various parts indi-

cate  that  the  initial  shortening  of  the  Magura  sedimentary

succession took part during the late Eocene and Oligocene.

The ages of the youngest Magura sediments further indicate

a piggyback sequence of thrusting. Numerous observations

of  deformation  bands,  which  were  formed  prior  to  Eocene

sediments  cementation,  in  the  Krynica  and  Raèa  Nappe  of

the Magura nappe system serve as further evidence for pre-

Neogene  shortening  (e.g.  Œwierczewska  &  Tokarski  1998;

Tokarski & Œwierczewska 1998).

The proximal half of the wedge in the restored cross section

indicates  a  strike-slip  component  of  the  movement  along

thrusts  because  of  the  mismatch  of  restored  sheets.  The  re-

stored Silesian Basin geometry shows that lithofacies of the

Subsilesian Unit, mapped separately in available survey maps,

are either marginal facies of the Silesian Basin or facies of its

intra-basinal highs. This restored geometry also shows that the

basin originated in the Lower Cretaceous as a system of NW-

SE trending horsts and grabens associated with the Early Cre-

taceous rifting that acted in the European Platform (e.g. Zie-

gler 1982; Malkovský 1987; Ksi¹¿kiewicz 1977).

Balanced regional cross section 2

The cross section is pinned on the European Platform and

ends at the contact with the Pieniny Klippen Belt (Fig. 7).

There have been several normal faults interpreted from the

available  reflection  seismic  data  below  the  wedge.  Their

thrust reactivation is not visible from our cross section. Au-

tochthonous Neogene sediments seal these normal faults and

unconformably  overlie  the  Upper  Cretaceous  and  Jurassic

sediments. Both the Jurassic and Cretaceous sediments are

preserved in a rift, the fill of which was not incorporated into

the Outer Carpathian accretionary wedge (Fig. 7).

The upper Badenian molassic sediments are the youngest

sediments of the wedge. They are present in its frontal parts,

where  they  unconformably  overlie  the  Senonian-Paleocene

Fig.  4.  Simplified  lithostratigraphic  column  showing  average

thickness values for the Silesian and Magura Basin fill. Note that

age  limits  for  diachronous  accretionary  prism  sedimentary  se-

quence is given by onlap and end in the proximal and distal part of

the  wedge,  respectively.  The  upper  age  limit  of  the  underlying

Eocene sequence is adjusted to this.

background image

       RESULTS  OF  2D  BALANCING  AND PSEUDO-3D  IN  THE  SMILNO  TECTONIC  WINDOW                  287

Fig. 

5.

 R

egional 

balanced 

and 

restored 

cross 

section 

1. 

The 

location 

of 

the 

profile 

is 

shown 

in 

Fig. 

1b. 

Thick 

gray 

and 

black 

lines 

in

dicate 

the 

detachment 

faults 

of 

the 

Magura 

Unit 

and 

Outer

Carpathian 

accretionary 

wedge, 

respectively. 

C

omment 

m

apping 

error 

indicates 

the 

area 

where 

balancing 

indicates 

error, 

m

issing 

facies, 

in 

the 

geological 

survey 

map. 

Further 

explanation 

in

text.

background image

288                                                                                            NEMÈOK et al.

sequence related to the basin inversion. Missing sediments

indicate at least 0.6 km of the Lower Miocene erosional re-

moval of the Silesian sediments before the molasse was de-

posited (Fig. 7). Molassic sediments are also present in the

frontal parts of the wedge as they were accreted to its base

(Fig. 7). Frontal thrust sheets of the wedge, comprised of  the

Silesian Basin fill, are 2.8–6.7 km wide. They were made by

the fault-propagation folding. The décollement is located in

the  middle  Badenian  shale  sequence  with  gypsum,  like  in

profile 1. Subhorizontal veins with the fibrous gypsum are

present close to the décollement (Fig. 8a). Fibers grew verti-

cally in the direction of the minimum compressive stress 

σ

3

(Fig. 8b), indicating the fluid overpressure along the décolle-

ment. The data on the timing of this growth come from the

location Bochnia (location 107) where sub-vertical fibers are

sigmoidally bent (Fig. 9). Their bending indicates that their

growth  was  coeval  with  the  wedge  displacement,  which  is

determined  to  be  toward  the  northeast  direction  (Fig.  9c).

The other location inside the wedge close to its décollement

is at Zglobice (location 106). It shows the shale duplexing,

and sandstone boudinage within a shale horizon, E-W strik-

ing fold axes and randomly oriented gypsum veins indicating

fluid overpressure (Fig. 10). This location is also deformed

by  a  set  of  normal  faults  made  by    N-S  extension  roughly

parallel to the regional compression (Fig. 10). Further back

in the accretionary wedge, the Lakta bore holes 1, 3 and 27

allowed  the  determination  of  an  unconformable  contact  of

the Oligocene sediments with older sequences in the frontal

part of the thrust sheet (Figs. 7, 11). The restored image of

this thrust sheet (Fig. 11)  indicates  syndepositional thrust-

ing coeval with and postdating a 1.1 km deep erosion of pre-

Oligocene sequences. The rear of this thrust sheet is folded

adjacent to the Magura sole thrust in its hanging wall. The

immediate contact of the Magura and Silesian Units here is

made  by  the  Zegocina  sinistral  transpressional  strike-slip

fault zone. It brings a large portion of the oldest sediments to

the surface in the form of the strike-slip duplexes. These du-

plexes comprise both marginal and basinal facies of the Sile-

sian  Basin  fill.  The  zone  is  formed  above  a  large  NE-SW

striking normal fault in the autochthonous basement that is

oblique to the cross section. 2.1–16.3 km wide buried Sile-

sian  thrust  sheets  form  duplexes  underneath  the  Magura

thrust (Fig. 7). They are formed by  fault-bend folding. The

exception  from  the  foreland-vergent  duplex  system  is  the

Slopnice antiformal stack and the most proximal parts of the

wedge.  The  Slopnice  antiformal  stack  is  formed  by  four

sheets  of  various  length,  which  are  cut  at  the  base  of  the

Lower Cretaceous, Upper Cretaceous and Eocene. The over-

lapping ramp anticlines of the stack do not have coincident

trailing branch lines and the Magura sole thrust above them

is corrugated. The complex structure of the stack rules out its

sequential  development  (e.g.  Boyer  &  Elliott  1982;  Butler

1982). The proximal parts of the wedge have subvertical and

overturned  thrust  faults.  The  calculated  shortening  of  the

Silesian Basin fill is 80 km (58 %). The restored basin width is

of 137 km. The calculated horizontal strain rate is 8.9

×

10

–16

 s

–1

.

These values are similar to those from profile 1.

The shortening of the Magura Basin fill is 42 km (50 %)

and results in an original basin width of 83 km and a strain

rate of 1.7

×

10

–15

 s

–1

. These values are different from those in

profile 1 and will be discussed later. The Magura Unit shows

evidence  of  the  prevalent  fault-bend  folding.  The  Magura

thrust sheets in the cross section are 3.6–12.1 km wide. The re-

stored balanced cross section (Fig. 7) shows that the average

length of thrust sheets in the frontal half of the unit is compa-

rable with the average length of thrust sheets in the frontal half

of the Silesian Unit. The Magura sole thrust is composed of a

deformed zone up to 100 m thick. This zone varies in compo-

sition according to formations juxtaposed in the footwall and

hanging  wall.  It  either  contains  sandstone  blocks  of  various

sizes in a highly deformed shale fault gouge or it is formed by

the  tectonic  breccia  in  a  sandy  matrix.  The  out-of-sequence

movement  of  the  Magura  thrust  is  best  documented  by  the

Fig.  6.  a  —  Zoom  on  the  frontal  thrust  sheet  from  regional  bal-

anced  cross  section  1  from  Fig.  5.  Explanation  in  Fig.  5.  b  —

Zoom on the thrust sheet penetrated by the Tokarnia IG 1 bore hole

from regional balanced and restored cross section 1 from Fig. 5. Ex-

planation in Fig. 5. c — Cartoon illustrating tectonic scenario lead-

ing to missing of the Eocene sequence in the anticlinal area of the

thrust  sheet  from  Fig.  b.  Subsequent  stages  1–4  indicate  a  pre-

shortening  Silesian  Valanginian-Eocene  sedimentary  package  (1),

its detachment (2), thrust sheet formation (3) and syntectonic ero-

sion  in  the  anticlinal  area  and  contemporaneous  and  subsequent

Oligocene deposition (4).

background image

       RESULTS  OF  2D  BALANCING  AND PSEUDO-3D  IN  THE  SMILNO  TECTONIC  WINDOW                  289

Fig. 

7.

 R

egional 

balanced 

and 

restored 

cross 

section 

2. 

The 

location 

of 

the 

profile 

is 

shown 

in 

Fig. 

1b. 

Thick 

gray 

and 

black 

lines 

in

dicate 

detachment 

fault 

of 

the 

Magura 

Unit 

and 

Outer 

Car-

pathian 

accretionary 

w

edge, 

respectively. 

Explanation 

in 

text.

background image

290                                                                                            NEMÈOK et al.

lower-middle Badenian molasse sediments penetrated by the

Zawoja  bore  hole  between  the  Magura  and  Silesian  Units

(Moryc 1989), 55 km to the west of our cross section.

The Smilno tectonic window area

Local cross sections 1, 2 and 3 through the Smilno tectonic

window are pinned on the northeastern boundary of the stud-

ied area and end at the southwestern boundary (Figs. 2, 12).

The structure of the area is made by a Magura Unit thrust over

the Silesian duplexes. The Magura basal thrust zone is formed

by  a  brecciated  zone  several  hundred  meters  thick  which  is

penetrated  by  the  bore  holes  Smilno-1  and  Zborov-1.  Both

bore holes found hydrocarbon accumulations in this brecciated

zone  (Leško  et  al.  1987;  Wunder  et  al.  1991).  The  average

strike  of  thrusts  and  fold  axes  in  the  area  is  NW-SE.  The

Magura  Unit  is,  except  thrusts  and  folds,  deformed  by  two

NE-SW striking sinistral strike-slip faults mapped by Nemèok

(1990). The western one is located between local cross sec-

tions 1 and 3, and the eastern one runs through the local cross

section 2. As shown by our balancing, the eastern strike-slip

Fig. 8. a — Great circle and pole diagram of subhorizontal extensional veins filled by gypsum at location Bochnia (loc. 107) in a lower

hemisphere stereonet. The veins are formed in the middle Badenian shale of the Wieliczka Formation.  b — Scatter diagram of gypsum

fibers vertically grown in veins, which are shown in a.

Fig. 9. a — Scatter diagram of gypsum fibers sigmoidally grown in subhorizontal extensional veins at location Bochnia (loc. 107) in a lower

hemisphere stereonet. Numbers at points refer to certain fiber, the black dot indicates the orientation of the initial growth and the white dot

shows the orientation of the late growth. b — Arrows indicate the change in orientation from the early stage of growth to the late stage of

growth. c —Arrows indicate the accretionary wedge advance trajectories determined from the sigmoidal growth of gypsum fibers.

a

b

background image

       RESULTS  OF  2D  BALANCING  AND PSEUDO-3D  IN  THE  SMILNO  TECTONIC  WINDOW                  291

fault ends in reality to the west of the local cross section 2. The

area to the NE of its tip is deformed only by the folding and

thrusting.  The  different  northeastward  displacement  of  the

eastern and western parts of the Magura thrust sheets here are

transferred by the sigmoidal bend of folds and thrusts, present

to the northeast of this tear fault. The thrust sheets to the east

of this transfer zone are located further northeastward than the

same  sheets  present  to  the  west  of  the  bend.  However,  the

shortening  along  cross  sections  to  the  east  and  west  of  the

transfer  zone  does  not  differ  significantly.  The  shortening

along the western local cross section 1, calculated for the situ-

ation prior to the out-of-sequence thrusting above the uplifted

Silesian sheet which is exposed in the window, is about 9.6 km

(43.8 %). The shortening along the eastern local cross section

2 is about 13.1 km (51.6 %). The difference is the geometry of

structures  involved  and  the  mechanism  of  shortening.  The

Magura thrust sheets, made of the Cretaceous-Paleocene basin

inversion sediments underneath Eocene sediments in the local

cross section 1, are much shorter than the Magura thrust sheets

comprised of both the Cretaceous-Paleocene basin inversion

Fig. 10. a — Shale duplexing at the location Zglobice (loc. 106),  situated 28 km to the east from regional profile 2, formed by the Upper

Badenian Chodenice Formation that comprises sand/sandstone with shale intercalations.  b — Sandstone boudines inside the shale hori-

zon. Scatter diagram shows the orientation of pinch-out lines. c — Scatter diagram of all fold axes from the location. d — Detail of ran-

domly oriented extensional veins filled by fibrous gypsum in the shale horizon. e — Great circle diagram of normal faults deforming the

location with the stress state calculated by the program of Hardcastle & Hills (1991). Arrows show the direction of the extension.

background image

292                                                                                            NEMÈOK et al.

and Eocene pelagic/distal flysch sediments in the local cross

section 2. The former are 1.6–3.4 km wide and the latter 3.4–

7.6  km  wide.  The  Magura  sheets  with  the  Cretaceous-Pale-

ocene sediments in the local cross section 1 are formed  by the

fault propagation and fault-bend folding. Their ramps end or

tip  at  the  base  of  the  Eocene  sequence  which  is  partly  de-

tached. The separate movement of the Eocene sequence con-

tinued by the out-of-sequence thrusting, that is indicated by

the complex geometry of the underlying Cretaceous-Paleocene

sheets in the area of the bore hole Zborov-1. It is also indicated

by an apparent 4.3 km extension of the Magura Cretaceous/Pa-

leocene sequence above the uplifted Silesian sheet exposed in

the window. This Silesian sheet is formed by the fault bend

folding and placed at the top of the Smilno antiformal stack.

The out-of-sequence  build-up of the stack and the separate

movement of the detached Eocene Magura sequence from its

underlying Cretaceous/Paleocene sheets has created the seem-

ing extension above the stack. The out-of-sequence thrusting

above the Smilno antiformal stack is also indicated by the out-

of-sequence  folding  of  the  syncline  located  in  front  of  the

stack  and  out-of-the-syncline  thrust  (sensu  McClay  1992)

(Fig. 12). The out-of-the-syncline thrust indicates the top-to-

northeast  displacement  along  the  Magura  thrust.  The  short

Magura thrust sheet formed by the Cretaceous/Paleogene sedi-

ments in the local cross section 2 also indicates the out-of-se-

quence thrusting. The remaining sheets in the cross section are

formed in the piggy-back thrusting sequence. Unlike sheets in

the local cross section 1, all thrust sheets in the local cross sec-

tion 2 are deformed by the fault-bend folding.

Local cross section 3 shows thrust sheets which are sepa-

rated  by  a  sinistral  strike-slip  fault  from  sheets  described

along local cross sections 1 and 2. This cross section indi-

cates the smallest shortening in this area. It is about 3.9 km

(24  %).  The  whole  cross  section  shows  only  two  sheets

formed by the fault-bend folding. The northern sheet is very

wide,  roughly  12.6  km,  in  the  profile.  The  southern  thrust

sheet is roughly 3.6 km wide in the cross section, but contin-

ues  towards  the  SW.  It  is  cut  and  displaced  by  a  dextral

strike-slip fault.

Thrust  structures  laterally  change  over  short  distances

(Fig.  2).  Two  open  anticlines  with  the  interlimb  angles  of

Fig. 11. Zoom on the thrust sheet penetrated by the Lakta bore holes from regional balanced and restored cross section 2 from Fig. 7. Ex-

planation in Fig. 7. Figure shows missing Upper Cretaceous to Eocene sequences in the anticlinal area of the thrust sheet, indicating syn-

tectonic erosion in the anticlinal area predating and coeval with Oligocene deposition.

Fig.  12.  Local  profiles  across  the  Smilno  tectonic  window  area

(area located in Fig. 1b). Location of profiles is indicated in Fig. 2.

Explanation  in  text.  Small  line  perpendicular  to  bedding  symbol

shows  the  direction  toward  older  stratigraphy.  Note  that  not  all

bedding  symbols  are  parallel  to  balanced  solution.  They  were  ei-

ther ignored after calculation of kink bands, which honored the av-

erage value, or ignored after a check of parasitic folding.

background image

       RESULTS  OF  2D  BALANCING  AND PSEUDO-3D  IN  THE  SMILNO  TECTONIC  WINDOW                  293

background image

294                                                                                            NEMÈOK et al.

125° and 145° in the Magura Unit cut by the local cross sec-

tion 3 in the surroundings of the Zborov-1 bore hole merge

into a single anticline in the tectonic window area. This anti-

cline has an acute interlimb angle. Its axial plane dips to the

southwest. This tight anticline becomes open to the east of

the window, having an interlimb angle of 130°. Similar later-

al  variations  in  the  strike,  geometry  and  number  of  thrust

sheets can be observed to the NE and SW of this structure

(Fig. 2).

Interpretation and discussion

Palinspastic implications from regional cross sections

The position of the Magura detachment fault in the Upper

Cretaceous sediments in regional cross sections is much high-

er in the stratigraphic column than the position of the Silesian

detachment fault, which is cut in the lowermost Lower Creta-

ceous sediments. It is physically impossible for a propagating

detachment fault to jump down in the piggyback succession

(see e.g. Mandl 1988). On the contrary, it tends to propagate

upwards in the succession (e.g. Boyer & Elliott 1982; Suppe

1985). If the sediments of the Magura Unit were deposited to

the south of the Silesian sediments, their décollement should

propagate either in the Lower Cretaceous or older sediments,

as it is implied from the mentioned physical laws and staircase

geometry  of  the  décollements  in  other  orogenic  belts  (e.g.

Rich 1934; Bally et al. 1966). The higher stratigraphic position

of the Magura detachment than the Silesian detachment, thus,

indicates that the Magura succession was not deposited to the

south of the original position of the Silesian Succession as is

generally  accepted  in  the  literature  (e.g.  Rakús  et  al.  1990).

Sediments of the Magura and Silesian Nappes have to be orig-

inally southwestern and northeastern neighbours, respectively

(Fig. 13a,b; Morley 1996). This determination of their posi-

tions  takes  into  account  the  Neogene  northeastward  oblique

thrusting of the Magura Unit (e.g. Nemèok et al. 1998), sinis-

tral transpression in the western part of the Central Carpathian

Paleogene Basin (CCPB) and compression in the eastern part

of the CCPB (e.g. Nemèok et al. 1996), paleomagnetic decli-

nation data (Fig. 1a; Túnyi & Kováè 1991; Krs et al. 1977,

1982,  1991,  1993;  Koráb  et  al.  1981;  Pãtrascu  et  al.  1994;

Márton & Márton 1989), which indicate larger counterclock-

wise mass rotation in the western West Carpathian accretion-

ary wedge than in its eastern part. Sediment transport data col-

lected  by  numerous  authors  for  the  Magura  sequences  (e.g.

Ksi¹¿kiewicz 1962b; Rakús et al. 1990; Fig. 13c) also indicate

a northern source that was originally interpreted as the cordil-

lera between the Magura and Silesian Basins. Accepting the

northeastward  transport  of  the  Magura  Nappe  (Figs.  13a,b)

this sediment source could only be the Bohemian Massif, lo-

cated north of the original position of the Magura depositional

area (Fig. 13a). When the Magura Nappe got to its present po-

sition by oblique out-of-sequence thrusting, transported pale-

ocurrent indicators in their present position indicate the pres-

ence of a non-existing cordillera (Fig. 13c). This mistakingly

interpreted cordillera was used earlier (e.g. Rakús et al. 1990

and references therein) as the justification for the separation of

the Silesian Basin from the Magura Basin during the Eocene–

Oligocene  and  gives  them  original  pre-thrusted  positions  as

northern and southern neighbours.

Two Silesian thrust sheets in Figs. 5, 6, 7, 11 indicate the

initial thrusting in the Silesian depositional area to be as ear-

ly as the Oligocene. This date of deformation indicates that

Silesian sediments underwent initial shortening significantly

earlier than when they were overthrust by the Magura Nappe

in the Early-Middle Miocene. Magura out-of-sequence over-

thrust is proved by the presence of the lower-middle Bade-

nian molassic sediments penetrated between the Magura and

Silesian Nappes by the Zawoja 1 bore hole (Moryc 1989) lo-

cated about 30 km to the west of the regional profile 1.

The restored Silesian sedimentary succession (Figs. 5, 7)

shows that all ramps and flats of neighbouring thrust sheets

match with each other. We observe thrust sheets mapped as

belonging  to  the  Grybow,  Obidowa-Slopnice  and  Dukla

Units  as  close  neighbours  originally.  These  thrust  sheets

form the southern continuation of the sedimentary succession

present in the Silesian Unit mapped at surface. Their position

in the southern marginal parts of this over 130 km wide basin

with complex morphology justifies their slightly different fa-

cies. Restoration shows that they belong to the same basin

(Figs.  5,  7).  The  restoration  of  the  Subsilesian  Unit  also

shows that it belonged to the same basin. Subsilesian facies

are present in the northern margin and intra-basinal highs of

the basin when restored in the cross section.

A relatively young, Early-Middle Miocene, out-of-sequence

Magura overthrust is required to bring the Magura accretion-

ary  wedge  together  with  the  ALCAPA  unit  (sensu  Csontos

1995) of the Inner Carpathians from its ancestral Eocene-Oli-

gocene  position  in  the  present  Eastern  Alpine  area  (Fig.

13a,b). The Magura accretionary wedge thus moved eastward

together with the ALCAPA and formed the ancestral accre-

tionary  wedge  of  the  Carpathian  orogen  overriding  the  sub-

ducting oceanic slab attached to the European Platform.  This

eastward movement of the Outer Carpathian wedge involves,

apart from thrusting, a distinct sinistral strike-slip component

parallel  to  the  strike  of  the  wedge.  It  is  documented  in  the

southwestern  parts  of  the  restored  Silesian  Basin  where  the

ramps and flats of neighbouring thrust sheets do not match ex-

actly (Figs. 5, 7). They require balancing perpendicular to the

cross  section,  which  indicates  strike-slip  displacement.  In-

deed, a field check of some of them has shown sinistral strike-

slip faulting parallel to the strike of the wedge. Orogen-paral-

lel sinistral strike-slip faulting is also visible easily in the map

of Kulka et al. (1985), indicated by NE-SW striking sinistral

Riedel shears splaying off the Pieniny Klippen Belt into the

wedge.  Thrusting  and  sinistral  strike-slip  data  in  support  of

this same mechanism are known from the wedge areas further

to the west (Nemèok et al. 1998). Further structural evidence

of  partitioned  deformation  include  orogen-perpendicular

thrusting and folding (e.g. Roca et al. 1995; Mahe¾ 1973) and

large-scale  orogen-parallel  sinistral  strike-slip  faulting  (e.g.

Royden 1985; Royden et al. 1982; Marko et al. 1991). Larger

sinistral  rotation  of  paleodeclination  data  along  the  western

margin of the ALCAPA and smaller sinistral rotation of these

data along the northeastern margin (Túnyi & Kováè 1991; Krs

et al. 1977, 1982, 1991, 1993; Koráb et al. 1981; Pãtrascu et al.

background image

       RESULTS  OF  2D  BALANCING  AND PSEUDO-3D  IN  THE  SMILNO  TECTONIC  WINDOW                  295

1994; Márton & Márton 1989; Fig. 1a) also support this mech-

anism. Other evidence from the Inner Carpathians about the

eastward movement of the ALCAPA unit is discussed in detail

by Csontos et al. (1992).

Thus the only plausible interpretation is to place the original

Eocene position of the Magura sediments to the southwest of

the  Silesian  sediments,  in  the  area  in  front  of  the  ancestral

Eastern Alps-Western Carpathians. The Magura Unit then be-

comes  a  part  of  the  Middle  Eocene-Oligocene  accretionary

wedge  of  the  Eastern  Alpine-Carpathian  orogen,  which  is

known  to  be  a  coherent  structural  domain  during  this  time

(Royden & Báldi 1988). In such a case the Magura Unit can be

correlated with the Rhenodanubian flysch of the Eastern Alps,

as suggested earlier (e.g. Laubscher & Bernoulli 1982; Toll-

mann  1989).  This  further  implies  that  the  deposition  of  the

Magura sedimentary succession happened from the Early Cre-

taceous to the Eocene, as based on analogy with the deposition

of  the  Rhenodanubian  flysch  (e.g.  Faupl  1975;  Prey  1980).

This would be in accordance with documented rare occurrenc-

es of the Albian-Santonian sediments in the Magura Unit (e.g.

Mišík et al. 1985; Oszczypko 1992). This timing of the deposi-

tion is in accordance with the situation in the Silesian part of

the  basin,  where  the  sedimentation  started  from  the  Lower

Cretaceous (e.g. Geroch et al. 1967) and lasted longer than in

the sedimentary succession, which became the Magura Unit

(Fig.  4).  The  correlation  of  the  Magura  and  Rhenodanubian

flysch  further  implies  that  the  Magura  sediments  underwent

their initial shortening in the middle–late Eocene due to colli-

sion in their ancestral position, as based on the Rhenodanubian

flysch  data  (e.g.  Decker  et  al.  1993  and  references  therein).

This is in accordance with our data and available data (Eliᚠet

al. 1990; Stráník et al. 1993), which show that the youngest

Magura  sediments  in  its  western  part  are  of  middle–upper

Eocene age. The age trend of youngest sediments along our

cross section, from the middle Eocene sediments in the south

to the upper Eocene sediments in the north, indicates a piggy-

back  sequence  of  thrusting.  A  part  of  the  Rhenodanubian-

Magura  sediments  later  became  the  northeastern  part  of  the

wedge, known as the already mentioned ALCAPA block (sen-

su  Csontos  1995),  which  extruded  eastward  during  the  Mi-

Fig. 13. a — Late Oligocene regional geological setting in the Alpine-Carpathian-Pannonian area (modified after Morley 1996). Thick arrow

indicates convergence in the Alpine area. b — Early Miocene regional geological setting in the Alpine-Carpathian-Pannonian area (modified

after Morley 1996). Thick arrow indicates convergence in the Carpathian area. Note that the advance of the Magura Unit to its new position

requires its oblique advance. It is in accordance with predominant sinistral strike-slip faulting along its western part and predominant thrust-

ing in its eastern part (e.g. Nemèok et al. 1998), larger paleomagnetically-indicated counterclockwise mass rotations in its western part and

smaller counterclockwise mass rotations in its eastern part (e.g. Túnyi & Kováè 1991; Krs et al. 1977, 1982, 1991, 1993; Koráb et al. 1981;

Pãtrascu et al. 1994; Márton & Márton 1989). c — Sediment transport data for the Lutetian (modified from Rakús et al. 1990).

Late Oligocene

European Foreland

Thrust front (Jura)

Thrust front (Molasse Basin)

Carpathian thrust front

Outer Carpathian flysch

Helvetic zone

Magura flysch

Alcapa

Tisza-

Dacia

Penninic zone

Austro-Alpine thrust sheets

Flysch

PKB

Thrust front

(Balkans)

200 km

Vardar

Skole

Silesian

Subsile

sian

Dukla

Magura

PKB

Central Carpathian

Paleogene Basin

Emergent land

Thick continental 

crust

Siliciclastic turbidites

Calciclastic turbidites

Thin continental 

(oceanic) crust

Fault

Facies boundary

Eocene (Lutetian)

(53 - 39 Ma)

Early Miocene

European foreland

Overthrusting of

Austro-Alpine thrust sheets

largely accomplished by 

Lower Miocene times

Extensive strike-slip

deformation and 

basin formation (Balkans)

Thrusting in Southern Alps

Extensive strike-slip

deformation in Dinarides

Carpathian thrust front

Outer Carpathian flysch

Alcapa

Tisza-

Dacia

200 km

Magura flysch

Bohemian

Massif

=

>

?

background image

296                                                                                            NEMÈOK et al.

ocene (e.g. Ratschbacher et al. 1991). The exact timing of the

extrusion and the detailed geometry of the wedge is not firmly

established.  The  extrusion  of  the  Central  Eastern  Alps  has

been put into the broad late Oligocene–Miocene (30–14 Ma)

interval (Ratschbacher et al. 1991). Since only the southeast-

ern  part  of  the  shortened  Rhenodanubian-Magura  sediments

became part of the extruding wedge together with the Central

Eastern Alps, this would require erosion of the upper (south-

ern) sheets, which had to be detached at the Lower Cretaceous

level. Such a Lower Cretaceous stratigraphic level of the déc-

ollement is reported from the uppermost Rhenodanubian  du-

plexes (Decker et al. 1993). A 3–4 km thick missing section of

Magura  burial,  which  would  comprise  missing  thrust  sheets

detached at Lower Cretaceous level, might be indicated by ab-

normaly high outcrop vitrinite reflectance data from the Mora-

vian part of the Magura Unit (Francù 1997, pers. commun.).

The younger age of the extrusion than in the Central Eastern

Alps is indicated in the Rhenodanubian flysch. The structural

data (Decker et al. 1993) indicate a Miocene age. The West

Carpathian data also indicate the younger timing of the AL-

CAPA  block  movement.  They  include  paleomagnetic  evi-

dence for the Eggenburgian-Karpatian progressively decreas-

ing  counterclockwise  mass  rotation  (Túnyi  &  Kováè  1991)

and  the  Karpatian  pull-apart  opening  of  the  Vienna  Basin

(Royden 1985), both along the northwestern boundary of the

ALCAPA block, and an existence of lower-middle Badenian

molassic  sediments  between  the  Magura  and  Silesian  Units

(Moryc 1989) along the northeastern boundary of the ALCA-

PA block.

The earlier collisional shortening of the sediments of the

future Magura Unit explains why the calculated strain rate

for the Magura Unit is higher than the strain rate calculated

from the Silesian Unit sediments, which were shortened only

due to subduction. Other evidence for large out-of-sequence

movements of the Magura thrust is the Silesian thrust sheet

from  Fig.  6b.  It  was  thrust  during  the  deposition  of  Oli-

gocene  sediments  (Fig.  6c).  It  was  formed  before  the  Mi-

ocene Magura Unit thrust over the Silesian Unit, during the

time when deposition had finished in most parts of the ances-

tral Magura depositional area and the Magura Unit was in-

volved in the Oligocene collision in its ancestral Alpine posi-

tion to the southwest of the Silesian sediments. Deposition

continued  only  in  few  remnant  depressions  (e.g.  Nemèok

1961; Cieszkowski & Olszewska 1986).

Deformation of the wedge

Both regional cross sections (Figs. 5, 7) indicate that the

West Carpathian accretionary wedge was shortened in gener-

al piggy-back mode. However, the buttressing effect of pre-

existing normal faults with greater throw caused two out-of-

sequence thrusts in the regional profile 1, one to the south of

the Obidowa IG 1 and the other near the Trzebunia 2 bore

hole (Fig. 5) and several more along the regional profile 2,

one called the Zegocina transpressional zone and the remain-

ing ones in the rear third of the wedge (Fig. 7). The sinistral

Zegocina transpressional zone is formed in the Silesian Unit

in front of the Magura thrust by the displacement of a wedge

that encountered an oblique buttress in the basement. Defor-

mation brings the oldest wedge sediments to the surface in

the form of small duplexes.

Early  normal  faults  are  related  to  the  Lower  Cretaceous

rifting (e.g. Roure et al. 1993). None of them in our profiles

indicates  their  inversion,  observed  in  adjacent  areas  (e.g.

Ksi¹¿kiewicz 1977; Malkovský 1979, 1987; Schröder 1987).

However, an out-of-sequence thrusting caused by the inver-

sion  of  basement  structures  is  known  from  the  Wieliczka

area (Poborski & Jawor 1989), to the east of the frontal parts

of our regional profile 1. Neogene molasse sediments overlie

normal faults with smaller throw to the extent that they do

not form any buttresses (Fig. 7).

Normal fault buttresses acted as frictional force concentra-

tors during the shortening, reducing the critical width of the

thrust sheet behind them, as observed in physical or numeric

models (Nieuwland 1997, pers. commun.; Mandl 1988).

Areas  with  low  basal  shear  stress  had  wide  thrust  sheets.

Such Silesian sheets are present in the regional cross section 2

(Fig. 7). They are 8.5–16.3 km wide, while the average width

is  about  6  km.  The  first  of  them  climbed  over  the  buttress,

which  was  far  to  the  south  from  the  present  position  of  the

Slopnice stack, if we restore it to its original position. Both the

abruptly increased frictional force along its toe fault and the

weight of the toe caused the out-of-sequence thrusting of the

sheet No. 3 behind it. This one, apparently with very low basal

shear stress, is by far the widest sheet. It has no rifting-related

sediments and is much thinner than surrounding sheets. The

reduced thickness should, however, result in a shorter length

of sheets than in the case of surrounding thicker sheets (see

e.g. Boyer 1995). Under these circumstances its length is even

more anomalous.

Accreted  in  the  wedge,  the  above  mentioned  sheets  ad-

vanced toward the foreland until they encountered a normal

fault with a stratigraphic omission of 2.3 km in the Slopnice

area. Its increased friction caused the antiformal stack devel-

opment. The out-of-sequence thrusting here is indicated by

Neogene  molasse  sediments  between  sheets  penetrated  by

the Lesniowka 2 well (Fig. 7). The increased friction in the

antiformal stack drove the out-of-sequence movement of the

third  sheet  behind  it.  This  sheet  was  cut,  together  with  its

Magura roof thrust, forming a breaching thrust (sensu Mc-

Clay  1992).  Any  larger  out-of-sequence  movement  of  this

sheet was cancelled by the localized erosion above the anti-

formal  stack  (Fig.  7),  which  reduced  the  weight  there  and

drove a new out-of-sequence thrust.  Similar complex short-

ening/erosion interplay can be determined at the Smilno anti-

formal stack (Figs. 2, 12).

The  thrust  sheet  width  was  also  influenced  by  sediment

thickness. It is visible in the restored frontal part of the Sile-

sian sedimentary succession (Fig. 7) how the thickness and

width  of  the  first  six  thrust  sheets  progressively  increase

from north to south. This relationship is frequently modified

by  complex  basin  floor  morphology.  The  Silesian  detach-

ment fault propagated inside the Lower Cretaceous shale and

carbonate  formations.  Frontal  Silesian  sheets  were  later

thrust  above  autochthonous  Neogene  sediments,  where  the

décollement indicates a very low friction. This is shown by a

background image

       RESULTS  OF  2D  BALANCING  AND PSEUDO-3D  IN  THE  SMILNO  TECTONIC  WINDOW                  297

minor accretion of Neogene sediments to the wedge (Fig. 7).

It is also indicated by fact that each rear sheet overrides only

the rear portion of its frontal neighbour (Fig. 7), as observed

in the low-friction sand-box models (Nieuwland 1997, pers.

commun.).  As  shown  by  subhorizontal  gypsum  veins  with

vertical fibers (Fig. 8a,b), the low friction can be attributed to

cycles of the overpressure along the décollement. The syn-

tectonic fiber growth is documented by their sigmoidal bend-

ing  (Fig.  9a,b)  coeval  with  advance  of  the  accretionary

wedge  (Fig.  9c).  The  overpressure  developed  in  compart-

ments, which developed along the basal thrust when fluids

were periodically trapped. Each overpressure cycle triggered

a new episode of hydraulic fracturing and fluids moved along

the décollement further toward the foreland, as shown by re-

cent ring-shear experiments and deep sea drilling data (e.g.

Knipe 1993; Brown et al. 1994). Parts of the basal thrust be-

tween  overpressured  compartments  behaved  as  asperities,

supporting the wedge against its collapse, as proved by Lay

et al. (1982). Local extensional collapses in the wedge in the

area of grown morphology and reduced basal friction are in-

dicated by normal faulting (Fig. 10).

Low  friction  is  also  indicated  along  the  Magura  thrust,

which mostly juxtaposes rather thicker rhythmic, competent

flysch sequences of the Magura and Silesian Units. The over-

lying Magura sheets have the same lengths as Silesian sheets

in the wedge front (Figs. 5, 7), where the existence of the flu-

id overpressure is proved by vein data (Figs. 8, 9, 10). The

character of the Magura thrust is, however, different from the

character of the basal thrust in the frontal parts of the wedge.

It  is  formed  by  the  thick  brecciated  zone,  which  varies  in

thickness up to several hundred meters. The proven occur-

rence  of  hydrocarbons  in  the  breccia  (Leško  et  al.  1987;

Wunder et al. 1991) can explain the reduced friction by the

potential for an increased fluid pressure. The reduced friction

thus  could  be  caused  by  migrating  hydrocarbons  that  pre-

served the high porosity of the breccia until now.

The initial basal friction underneath the Magura Unit, be-

fore it was thrust over Silesian sheets, was not low. This is

indicated by its deformation by fault-bend folding in its fron-

tal parts (Fig. 7), similar to medium-friction sandbox models

(Nieuwland 1997, pers. commun.). The underlying Silesian

thrust  sheets  indicate  variations  in  the  basal  friction  from

place to place. The fault-bend folding, as observed in sand-

box  models  (Nieuwland  1997,  pers.  commun.),  indicates  a

moderate friction and the antiformal stack indicates a high

friction.

The erosion of the wedge varies from place to place. The

total Neogene-Quaternary erosion, visible mainly in the re-

stored cross section through the Magura sedimentary succes-

sion, progressively increases towards the hinterland, reach-

ing  a  maximum  value  of  2.7  km  (Fig.  7).  The  locally

accelerated erosion modifies this general trend, for example

up to 2.2 km above the Slopnice antiformal stack (Fig. 7).

The  Smilno  area  shows  that  thrust  and  fold  geometries

change  laterally  over  short  distances  (Figs.  2,  12).  These

changes are accommodated by the shorter strike-slip fault or

sigmoidal structure and longer strike-slip fault in the case of

smaller and larger difference.

Conclusions

1) The calculated shortening of the Silesian sedimentary suc-

cession is 75–80 km, the original basin width is 131–137 km

and strain rate 8.8–8.9

×

10

–16

 s

–1

. The calculated shortening of

the Magura sedimentary succession is 20–42 km, the original

basin width 64–83 km and strain rate 1.1–1.7

×

10

–15 

s

–1

.

2)  Both  successions  were  northeastern  and  southwestern

neighbours,  the  Magura  succession  located  to  the  south  of

the Bohemian Massif and the Silesian succession to the east

of  it.  The  Magura  Unit  was  shortened  first  during  the

Eocene–Oligocene and then emplaced as a nappe by a rela-

tively  young,  Early–Middle  Miocene,  oblique  out-of-se-

quence thrusting. This thrusting comprised a distinct strike-

parallel sinistral strike-slip component.

3) The shortening of the Silesian sedimentary succession

started already in the Oligocene, before the emplacement of

the  Magura  Nappe.  The  Grybow,  Obidowa-Slopnice  and

Dukla  Units  comprise  facies  which  were  deposited  in  the

southern  parts  of  the  Silesian  depositional  area.  Facies

present in the Subsilesian Unit were deposited in intra-basi-

nal highs and the northern margin of the same basin. The ma-

jor deformation of the Silesian sedimentary succession is co-

eval with the emplacement of the Magura Nappe.

4) The  general  thrusting  mode  of  the  Outer  Carpathian

wedge is piggy-back. Out of-sequence thrusts were caused

by  the  basement  inversion  that  influenced  the  sequence  of

thrusting above them, the buttressing effect of the pre-exist-

ing structures, which locally increased basal friction and thus

influenced the thrusting behind them, and the interaction of

basal friction and localized erosion. A basement step perpen-

dicular  to  the  tectonic  transport  of  the  overlying  wedge

caused the development of an antiformal stack, while an ob-

lique step caused the sinistral transpression.

5)  The  frontal  parts  of  the  basal  thrust  of  the  West  Car-

pathian accretionary wedge experienced periods of the over-

pressure caused by migrating fluids. The Magura thrust also

indicates the decreased basal friction, caused by increased flu-

id pressure, most probably due to migrating hydrocarbons.

6) The West Carpathian accretionary wedge indicates lat-

eral changes in the structural style over short distances.

Acknowledgements: The work has been carried out with the

financial support of the Amoco Prod. Co., Houston, and the

follow up work was supported by the Alexander von Hum-

boldt  Fund  and  Slovak  Geol.  Survey  Project  MZP-513/96.

MN  wishes  to  thank  Piotr  Krzywiec,  Nestor  Oszczypko,

Marek Cieszkowski, Zbygniew Paul, Antoni Tokarski, Jim

R. Plomer, Andrzej Œl¹czka, Gary A. Taylor and Dick Nieu-

wland for help and valuable discussion. The authors wish to

thank JN who cannot see the final result.

References

Bachmann  G.H.,  Müller  M.  &  Weggen  K.  1987:  Evolution  of  the

Molasse  Basin  (Germany,  Switzerland).  Tectonophysics  137,

77–92.

background image

298                                                                                            NEMÈOK et al.

Bally A.W., Gordey P.L. & Stewart G.A. 1966: Structure, seismic

data  and  orogenic  evolution  of  the  southern  Canadian  Rocky

Mountains. Bull. Canad. Petr. Geol. 14, 337–381.

Betz  D.,  Führer  F.,  Greiner  G.  &  Plein  E.  1987:  Evolution  of  the

Lower Saxony Basin. Tectonophysics 137, 127–170.

Boyer  S.E.  1995:  Sedimentary  basin  taper  as  a  factor  controlling

the geometry and advance of thrust belts.  Amer.  J.  Sci. 295,

1220–1254.

Boyer S.E. & Elliott D. 1982: Thrust systems. AAPG Bull. 66, 1196–

1230.

Brown K.M., Bekins B., Clennell B., Dewhurst D. & Westbrook G.

1994:  Heterogeneous  hydrofracture  development  and  accre-

tionary fault dynamics. Geology 22, 259–262.

Butler R.W.H. 1982: The terminology of thrust structures. J. Struct.

Geol. 4, 239–245.

Cieszkowski  M.  1992:  Marine  Miocene  deposits  near  Nowy  Targ,

Magura Nappe, Flysch Carpathians (South Poland). Geol. Car-

pathica 43, 339–346.

Cieszkowski M. & Olszewska B. 1986: Malcov beds in the Magura

Nappe near Nowy Targ, Outer Carpathians, Poland. Ann. Soc.

Geol. Pol. 56, 53–71.

Csontos L. 1995: Tertiary tectonic evolution of the Intra-Carpathian

area:  a  review.  In:  Downes  H.  &  Vaselli  O.  (Eds.):  Neogene

and  related  magmatism  in  the  Carpatho-Pannonian  region.

Acta Vulcanol. 7, 1–13.

Csontos L., Nagymarosy A., Horváth F. & Kováè M. 1992: Tertiary

evolution of  the intracarpathian area: a model. Tectonophysics

208, 221–241.

Decker K., Meschede M. & Ring U. 1993: Fault slip analysis along

the  northern  margin  of  the  Eastern  Alps  (Molasse,  Helvetic

nappes,  North  and  South  Penninic  flysch,  and  the  Northern

Calcareous Alps). Tectonophysics 223, 291–312.

EliᚠM., Schnabel W. & Stráník Z. 1990: Comparison of the Flysch

Zone of the Eastern Alps and the Western Carpathians based on

the  recent  observations.  In:  Minaríková  D.  &  Lobitzer  H.

(Eds.): Thirty years of geological cooperation between Austria

and Czechoslovakia. ÚÚG, Prague, 37–46.

Faupl  P.  1975:  Kristallinvorkommen  und  terrigene  Sedimentgest-

eine  in  der  Grestener  Klippenzone  (Lias-Neokom)  von  Ober-

und Niederosterreich. Jb. Geol. B.-A. 118, 1–74.

Geroch S., Jenorowska J., Ksi¹¿kiewicz M. & Liszkowa J. 1967:

Stratigraphy  based  upon  microfauna  in  the  Western  Polish

Carpathians: Part II—The X-th European Micropaleontologi-

cal  Colloquium  in  Poland-1967.  Biul.  Inst.  Geol.  211,  v.  5,

185–282.

Hanzlíková E. & Roth Z. 1965: Attempt on paleogeographic recon-

struction  of  Outer  West  Carpathian  sedimentation  area.  Geol.

Práce, Spr. 36, 5–30.

Haq  B.V.  &  van  Eysinga  F.W.B.  1998:  Geological  Time  Table.

Elsevier, Amsterdam.

Hardcastle K.C. & Hills L.S. 1991: BRUTE3 and SELECT: Quick-

basic 4 programs for determination of stress tensor configura-

tions and separation of heterogeneous populations of fault-slip

data. Comput. & Geosci. 17, 23–43.

Jiøíèek  R.  1981:  Geological  structure  of  the  autochthonous  Paleo-

gene on  southeastern slopes of the Bohemian Massif.  MS, Ar-

chive MND, Hodonín (in Czech).

Jiøíèek R. 1982: New opinions about the structure of the Bohemian

Massif margin and  Carpathian system (in Czech).  Zem.  Plyn

Nafta 27, 395–414.

Knipe R.J. 1993: The influence of fault zone processes and diagene-

sis on fluid flow. In: Horbury A.D. & Robinson A. (Eds): Di-

agenesis  and  basin  development.  AAPG  Stud.  Geology  36,

135–151.

Koráb T., Krs M., Krsová M. & Pagáè P. 1981: Palaeomagnetic inves-

tigations of Albian (?)-Paleocene to Lower Oligocene sediments

from  the  Dukla  unit,  East  Slovak  Flysch,  Czechoslovakia.  Zá-

pad. Karpaty, Sér. Geol. 7, 127–149.

Krs M., Krsová M. & Roth Z. 1977: A Paleomagnetic study of Cen-

omanian-Lower  Turonian  sediments  in  the  Moravskoslezké

Beskydy Mts. Vìst. Ústø. Úst. Geol. 52, 323–332 (in Czech).

Krs M., Muska P. & Pagáè P. 1982: Review of paleomagnetic inves-

tigations  in  the  West  Carpathians  of  Czechoslovakia.  Geol.

Práce, Spr. 78, 39–58.

Krs M., Krsová M., Chvojka R. & Potfaj M. 1991: Palaeomagnetic

investigations  of  the  flysch  belt  in  the  Orava  region,  Magura

unit, Czechoslovak Western Carpathians. Geol. Práce, Spr. 92,

125–151.

Krs M., Krsová M., Pruner P., Chvojka R. & Potfaj M. 1993: Palae-

omagnetic  investigations  in  the  Biele  Karpaty  mountains,  fly-

sch belt of the West Carpathians. Geol. Carpathica 45, 35–43.

Ksi¹¿kiewicz M. 1954: Evolution of the Carpathian Flysch Geosyn-

cline. Compte Rendu Congr. Geol. Intern. Alger, 9–15.

Ksi¹¿kiewicz M. 1957: Geology of the Northern Carpathians. Geol.

Rdsch. 45, 369–411.

Ksi¹¿kiewicz  M.  1960:  Paleogeographic  outline  of  the  Polish  Fly-

sch Carpathians. Prace Inst. Geol. 33, 209–231 (in Polish).

Ksi¹¿kiewicz  M.  1962a:  Sur  quelques  analogies  lithostrati-

graphiques  entre  les  Carpathes  roumaines  et  polonaises.  Bull.

Acad. Pol. Sci. 10, 11–17.

Ksi¹¿kiewicz  M.  (Ed.)  1962b:  Geological  Atlas  of  Poland,  Strati-

graphic and Facial Problems. Instytut Geologiczny, Warszawa,

14 sheets.

Ksi¹¿kiewicz  M.  1965:  Les  cordilléres  dans  les  mers  crétacées  et

paléogénes des Carphates du Nord. Bull. Soc. Géol. France 7,

443–454.

Ksi¹¿kiewicz M. 1977: Plate movement hypothesis and Carpathian

development. Ann. Soc. Géol. Pol. 47, 321–353 (in Polish).

Ksi¹¿kiewicz  M.  &  Leško  B.  1959:  On  the  relation  between  the

Krosno and Magura-Flysch. Bull. Acad.Pol. Sci. 7, 773–780.

Kulka A., Raczkowski W., Zytko K., Gucik S. & Paul Z. 1985: Re-

gional  geological  map  of  Poland,  Map    1050  Szczawnica-

Kroscienko.  Scale  1:50,000,  1  sheet.  Instytut  Geologiczny,

Warszawa (in Polish).

Lamarche J., Mansy J.L., Bergerat F., Averbuch O., Hakenberg M.,

Lewandowski M., Stupnicka E., Swidrowska J., Wajsprych B.

&  Wieczorek  J.  1999:  Variscan  tectonics  in  the  Holly  Cross

Mountains (Poland) and role of the structural inheritance dur-

ing the Alpine tectonics. Tectonophysics 313, 171–186.

Laubscher  H.P.  &  Bernoulli  D.  1982:  History  and  deformation  of

the Alps. In: Hsu K.J. (Ed.): Mountain Building Processes. Ac-

ademic Press, London, 169–180.

Lay T., Kanamori H. & Ruff L. 1982: The asperity model of large

subduction zone earthquakes. Earthquake Pred. Res. 1, 3–71.

Leško B. et al. 1987: Structural bore hole Smilno-1 (5700 m). Re-

gion. Geol. Západ. Karpát 22, 1–133 (in Slovak).

Mahe¾  M.  (Ed.)  1973:  Tectonic  Map  of  the  Carpathian-Balkan

Mountain  System  and  Adjacent  Areas.  Scale  1:1,000,000.

GÚDŠ Bratislava/UNESCO Paris.

Malkovský  M.  1979:  Tectonogenesis  of  the  platform  cover  of  the

Bohemian Massif. Knihovnièka UUG 53, 1–176 (in Czech).

Malkovský M. 1987: The Mesozoic and Tertiary basins of the Bohe-

mian Massif and their evolution. Tectonophysics 137, 31–42.

Mandl G. 1988: Mechanics of Tectonic Faulting. Models and Basic

Concepts. Elsevier, Amsterdam, 1–407.

Marko F., Fodor L. & Kováè M. 1991: Miocene strike-slip faulting

and block rotation in Brezovské Karpaty Mts.  Miner. Slovaca

23, 201–213.

Márton E. & Márton P. 1989: A compilation of paleomagnetic re-

sults from Hungary. Geophys. Trans. 35, 117–133.

background image

       RESULTS  OF  2D  BALANCING  AND PSEUDO-3D  IN  THE  SMILNO  TECTONIC  WINDOW                  299

McClay K.R. 1992: Glossary of thrust tectonics terms. In: McClay

K.R.  (Ed.):  Thrust  Tectonics.    Chapman  and  Hall,  London,

419–433.

Michalík J. 1990: Paleogeographic changes in the West Carpathian

region  during  Kimmerian  tectonic  movements.  Acta  Geol.

Geogr. Univ. Comen. Geol. 45, 43–54.

Michalík  J.  1991:  Mesozoic  depositional  and  bio-environments  in

the  West  Carpathians.  Doct.  dis.  Thesis,  Geol.  Istitute  of  the

Sloval Academy of Sciences, Bratislava, 1–181 (in Slovak).

Michalík  J.  &  Soták  J.  1990:  Lower  Cretaceous  shallow-marine

buildups in Western Carpathians and their relation to the pelag-

ic facies. Cretaceous Research 11, 211–227.

Mišík M., Chlupáè I. & Cícha I. 1985: Stratigraphic and historic ge-

ology. SPN, Bratislava, 1–570 (in Slovak).

Morley  C.K.  1996:  Models  for  relative  motion  of  crustal  blocks

within the Carpathian region, based on restorations of the Out-

er Carpathian thrust sheets. Tectonics 15, 885–904.

Moryc W. 1989: Miocene of the West Carpathian foothills in the Biel-

sko-Krakow  zone.  Refer.  Sesji  Krakow  30.3.1989.  Mat.  Konf.,

Komis. Tekt. Komit. Nauk Geol. PAN, 170–198 (in Polish).

Nagy A., Vass D., Petrík F. & Pereszlényi M. 1996: Tectonogenesis

of  the  Orava  Depression  in  the  light  of  latest  biostratigraphic

investigations and organic matter alteration study. Slovak Geol.

Mag. 1, 49–58.

Nemèok  J.  1961:  Development  and  fill  of  the  depressions  in  the

Magura flysch in the  eastern Slovakia. Geol. Zbor. Slov. Akad.

Vied 12, 175–190 (in Slovak).

Nemèok J. 1971: Effects of the Ilyrian folding phase in the eastern

Slovak flysch. Geol. Práce, Spr. 57, 369–378 (in Slovak).

Nemèok J. 1990: Geological map of the Pieniny, Èergov, ¼ubovòa

Mts. and Ondava Mts. Scale 1:50,000, 2 sheets. SGږGÚDŠ,

Bratislava,  (in Slovak).

Nemèok M., Keith J.F.Jr. & Neese D.G. 1996: Development of the

Central  Carpathian  Palaeogene  Basin,  West  Carpathians.  In:

Ziegler P.A. & Horvát F. (Eds.):  Structure and Prospects of

the Alpine Basins and Foreland. Mem. Mus. Nat. Hist. Natur.,

321–342.

Nemèok M., Houghton J.J. & Coward M.P. 1998: Strain partitioning

along  the  western  margin  of  the  Carpathians.  Tectonophysics

292, 119–143.

Oszczypko  N.  1992:  Late  Cretaceous  through  Paleogene  evolution

of Magura Basin. Geol. Carpathica 43, 333–338.

Pãtrascu S., Panaiotu C., Seclaman M. & Panaiotu C.E. 1994: Tim-

ing of rotational motion of Apuseni Mountains (Romania): pa-

leomagnetic  data  from  Tertiary  magmatic  rocks.

Tectonophysics 233, 163–176.

Poborski J. & Jawor E. 1989: On tectonics of the Carpathian fore-

land in the Krakow surroundings. Przegl. Geol. 6, 308–312.

Poprawa D. & Nemèok J. (Eds.) 1989: Geological atlas of the West-

ern  Outer  Carpathians  and  their  foreland.  PIG,  Warszawa/

GÚDŠ, Bratislava/ÚÚG, Praha.

Prey S. 1980: Helvetikum, Flysche und Klippenzonen von Salzburg

bis Wien.  In: Oberhauser R. (Ed.): Der  Geologische Aufbau

Osterreichs. Springer, Vienna, 189–217.

Rakús M., Mišík M., Michalík J., Mock R., Durkoviè T., Koráb T.,

Marschalko R., Mello J., Polák M. & Jablonský J. 1990: Paleo-

geographic development of  the West Carpathians: Anisian to

Oligocene. In: Rakús M., Dercourt J. & Nairn A.E.M. (Eds.):

Evolution  of  the  Northern  Margin  of  Tethys.  Vol.  III.  Occa-

sional Publication, ESRI New Series 3, 39–62.

Ratschbacher L., Frisch W. & Linzer H.G. 1991: Lateral  extrusion

in  the  Eastern  Alps.  Part  2:  Structural  analysis.  Tectonics  10,

257–271.

Rich J.L. 1934: Mechanics of low angle overthrust faulting as illus-

trated  by  the  Cumberland  thrust  block,  Virginia,  Kentucky,

Tennessee. AAPG Bull. 18, 1584–1596.

Roca E., Bessereau G., Jawor E., Kotarba M. & Roure F. 1995: Pre-

Neogene  evolution  of  the  Western  Carpathians:  constraints

from  the  Bochnia-Tatra  Mountains  section  (Polish  Western

Carpathians). Tectonics 14, 855–873.

Rögl F. 1996: Stratigraphic correlation of the Paratethys Oligocene

and Miocene. Mitt. Gesell. Geol.- u. Bergb.-Studenten Österre-

ich 41, 65–73.

Roth Z. 1973: Outer West Carpathians. In: Mahe¾ M., Roth Z., Jaroš

J., Vozár J. & Haško J.(Eds.): Tectonical structures of the West

Carpathians. Guide to Excursion A, X Congress of Carpathian-

Balkan Geol. Ass., GÚDŠ, Bratislava, 20–24.

Roure F., Roca E. & Sassi W. 1993: The Neogene evolution of the

outer Carpathian flysch units (Poland, Ukraine and Romania):

kinematics of a  foreland/fold-and-thrust belt system. Sed. Ge-

ology 86, 177–201.

Royden L.H. 1985: The Vienna Basin: a thin-skinned pull-apart ba-

sin. In: Biddle K.T. & Christie-Blick N. (Eds.): Strike-slip de-

formation,  basin  formation,  and  sedimentation.  SEPM,  Spec.

Publ. 37, 319–338.

Royden L.H. & Báldi T. 1988: Early Cenozoic tectonics and paleo-

geography of the Pannonian and surrounding regions. In: Roy-

den L.H. & Horváth F. (Eds.): The Pannonian Basin. A study in

basin  evolution.  AAPG Mem. 45, 1–16.

Royden L.H., Horváth F. & Burchfiel B.C. 1982: Transform fault-

ing,  extension  and  subduction  in  the  Carpathian  Pannonian

region. Geol. Soc. Amer. Bull. 93, 717–725.

Rylko W. & Tomas A. 1995: Morphology of the consolidated base-

ment of the Polish Carpathians in the light of magnetotelluric

data. Geol. Quart. 39, 1–16.

Sãndulescu M. 1988: Cenozoic tectonic history of the Carpathians.

In: Royden L.H. & Horváth F. (Eds.): The Pannonian Basin. A

study in basin evolution.  AAPG Mem. 45, 17–26.

Schröder B. 1987: Inversion tectonics along the western margin of

the Bohemian Massif. Tectonophysics 137, 93–100.

Sikora J. 1976: West Carpathian cordilleras from point of view of

the  lithospheric  plate  tectonics  (in  Polish).  Przegl.  Geol.  6,

336–349.

Stráník Z. Dvoøák J., Krejèí O., Müller P., Pøichystal A., Suk M. &

Tomek  È.  1993:  The  contact  of  the  North  European  Epiv-

ariscan  Platform  with  the  West  Carpathians.  J.  Czech  Geol.

Soc. 38, 21–30.

Suk M., Blížkovský M., Buday T., Chlupáè I., Cícha I., Dudek A.,

Dvorák J., EliᚠM., Holub V., Ibrmajer J., Kodym O., Kukal

Z., Malkovský M., Menèík E., Mueller V., Tyráèek J., Vejnar

Z., Zeman A. & Svoboda J. 1984: Geological history of the ter-

ritory of the Czech Socialist Republic. Czech Geological Sur-

vey, Prague, 1–396.

Suppe  J.  1983:  Geometry  and  kinematics  of  fault-bend  folding.

Amer. J. Sci. 283, 684–721.

Suppe J. 1985: Principles of structural geology. Prentice-Hall, Inc.,

Englewood Cliffs, 1–537.

Suppe J. & Medvedeff D.A. 1984: Fault-propagation folding. Bull.

Geol.  Soc. Amer. Abstr. with Programs 16, 670.

Œwidziñski  H.  1948:  Stratigraphical  index  of  the  Northern  Flysch

Carpathians. Bull. Panst. Inst. Geol. 37, 1–128.

Œwierczewska  A.  &  Tokarski  A.K.  1998:  Deformation  bands  and

the history of folding in the Magura nappe, Western Outer Car-

pathians (Poland). Tectonophysics 297, 73–90.

Tokarski A.K. & Œwierczewska A. 1998: History of folding in the

Magura nappe, Outer Carpathians, Poland. In: Rossmanith W.

H.P. (Ed.):  Mechanics of jointed and faulted rocks.  Balkema,

Rotterdam, 125–130.

Tollmann  A.  1989:  The  Eastern  Alpine  sector,  northern  margin  of

Tethys. In: Rakús M., Dercourt J. & Nairn A.E.M. (Eds.): Evo-

background image

300                                                                                            NEMÈOK et al.

lution  of  the  Northern  Margin  of  Tethys.  Vol.  II.  Occasional

Publication, ESRI New Ser. 2, 23–49.

Túnyi I. & Kováè M. 1991: Paleomagnetic investigation of the Neo-

gene  sediments  from  the  Little  Carpathians.  Contr.  Geophys.

Inst. Slovak Acad. Sci. 21, 125–146.

Vass D., Repèok I., Balogh K. & Halmai J. 1987: Revised radiomet-

ric time-scale for  the Central Paratethyan Neogene. Ann. Inst.

Publ. Hung. LXX, 423–434.

Winkler W. & Œl¹czka A. 1992: Sediment dispersal and provenance

in  the  Silesian,  Dukla  and  Magura  flysch  nappes  (Outer  Car-

pathians, Poland). Geol. Rdsch. 81, 371–382.

Wunder  D.,  Koráb  T.,  Antonov  P.,  Dubiniuk  P.  &  Golovackij  J.

1991:  Prognostic  verification  of  the  natural  hydrocarbon  re-

serves in  the Zborov anticlinorium. Petroleum and geological

evaluation  of  the  bore  hole  Zborov-1.  Open-file  report,  Geo-

fond, Bratislava (in Slovak).

Ziegler P.A. 1982: Geological Atlas of Western and Central Europe.

Elsevier, Amsterdam, 130, 40.