background image

GEOLOGICA  CARPATHICA, 52, 1, BRATISLAVA, FEBRUARY 2001

3 — 14

HYDROCARBONS  MIGRATION  IN  TECTONIC  ZONES

OF  THE  WESTERN  TATRA  MOUNTAINS  CRYSTALLINE

BASEMENT  (CENTRAL  WESTERN  CARPATHIANS)

LESZEK MARYNOWSKI

1*

, ALEKSANDRA GAWĘDA

1

, STEFAN CEBULAK

1

 and MARIUSZ JĘDRYSEK

2

1

Department of Geochemistry, Mineralogy and Petrography,

 

Faculty of Earth Sciences, University of Silesia,

Będzińska Street 60, 41-200 Sosnowiec, Poland;  *marynows@ultra.cto.us.edu.pl

2

Laboratory of Isotope Geology and Biogeochemistry, Institute of Geological Sciences, University of Wrocław,

Cybulskiego Street 30, 50-205, Wrocław, Poland

(Manuscript received July 11, 2000; accepted in revised form December 12, 2000)

Abstract:  In  the  Western  Tatra  Mountains  crystalline  basement  a  bituminous  matter  was  found  in  tectonic  zones
(faults, shatter zones). The tectonic zones run NE-SW cutting both the Variscan crystalline basement and its sedimen-
tary Mesozoic cover. Oxyreactive Thermal Analyses of whole rock samples and Gas Chromatography—Mass Spec-
troscopy analyses of extractable organic matter revealed that the bitumens in question are heavy fractions of crude
oils. The source rocks of the bitumens were marine shales and lacustrine sediments, relatively poor in organic mate-
rial, accumulated in suboxic shelf conditions. The thermal maturity of the bitumens was determined as the oil-window
stage (R

CS

 = 0.74—0.82 %). The terrestrial organic matter admixture was negligibly small, so we can suggest the age

of the source material may be older than Tertiary (by comparison with the other Carpathian oils). The comparison with
the Outer Carpathian crude oils showed that the Western Tatra bitumens resemble Jurassic oils more than Paleogene
ones. Jurassic and Upper Triassic carbonates and black shales from the overthrust Tatricum sequences seem to be a
more plausible source rocks for the investigated bitumens. The tectonic zones, rejuvenated after or during Miocene
uplift of the Tatra Block served as the paths for bitumens migration.

Key words: Tatra Mountains, crystalline basement, hydrocarbons, migration, source rocks, biomarkers, maturity.

Introduction

The  presence  of  hydrocarbons  sensu  lato  (crude  oil,  asphalt,
ozokerite etc.) in fractured crystalline rocks (especially gran-
ites)  has  been  reported  from  many  localities  in  the  world
(Great  Britain,  Venezuela,  Argentina,  China,  Egypt,  Libya,
USA). In all cases the basement reservoirs which usually form
topographic  highs  on  the  basement  paleosurface  (Parnell
1988),  are  fed  by  the  sedimentary  cover.  Hydrocarbons  can
migrate  both  downwards  –  as  a  result  of  squeezing  during
compaction,  and  laterally  –  to  the  fractured  highs.  The  re-
gional  unconformities  are  of  great  significance,  forming  the
pathways for the migration of both hydrocarbons and hydro-
thermal fluids.

There are several theories accounting for the presence of hy-

drocarbons in crystalline rocks. Most stress the role of granite
intrusions and the thermal reactivation of the basement rocks
as a source of heat and hydrothermal fluids (e.g. Parnell 1988).
The  heat  could  cause  the  transformation  of  organic  matter
while hydrothermal fluids penetrating the fractured portion of
basement could facilitate the migration of newly formed hy-
drocarbons. Other sources of heat are the radioactive elements,
although their activity tends to be connected directly or indi-
rectly with granitic plutons.

In the Tatra Mountains crystalline basement the bituminous

matter has not been described previously. The aim of this pa-
per is to as certain whether the bitumens found in the crystal-
line basement are really genetically related to the basement or
are formed by another process. The additional purpose of the

presented work was to characterize the bitumen-bearing sam-
ples and, on the basis of their characteristic features, to deter-
mine  their  provenance,  source  rocks  and  the  environmental
conditions of hydrocarbons generation.

Geological setting and sampling

The Tatra Mountains form a rhomboidal massif, limited by

regional faults: the Subtatra fault on the south, the Choč and
Krowiarki faults on the west and north-west and the Drużbaki
(Ružbachy) fault on the east and south-east (Bac-Moszaszwili
1993, 1996). The Tatra Mountains form the northernmost crys-
talline massif among the so-called internal massifs in the Cen-
tral  Western  Carpathian  belt,  probably  allochthonous  and
transported to the north during the Alpine orogenesis and Car-
pathian belt formation (Lefeld & Jankowski 1985; Wieczorek
1990).

The Western Tatra Mountains crystalline basement compris-

es  a  polygenetic  granitoid  pluton,  of  Variscan  age  (340—370
Ma, Gawęda 1995; Janák et al. 1998; Todt et al. 1998) and its
pre-Variscan metamorphic envelope (380—405 Ma – Kohút et
al. 1998; 395 Ma – Gawęda 1997). Among the metamorphic
rocks two units could be distinguished, differing in metamor-
phic grade, petrographical features and geochemical character
(Janák  1994;  Gawęda  &  Kozłowski  1998;  Kozłowski  &
Gawęda  1999).  In  the  Lower  Structural  Unit  (LSU)  mica
schists,  interfoliated  with  minor  amphibolites  predominate,
metamorphosed under upper greenschist to lower amphibolite

background image

4                                                                                      MARYNOWSKI et al.

facies conditions, whereas the Upper Structural Unit (USU) is
composed of amphibolite facies migmatitic gneisses and am-
phibolites, graphitic quartzites and orthogneisses (Gawęda &
Cebulak 1999; Kozłowski & Gawęda 1999, Fig. 1).

The crystalline rocks are covered by the parautochthonous

Triassic succession and a series of nappes, containing Trias-
sic,  Jurassic  and  Cretaceous  variegated  sedimentary  rocks,
overthrust during the Alpine orogenesis. Faults and zones of
shattering, trending NE-SW with a strike-slip displacement,
discordantly  cut  both  the  crystalline  basement  and  its  sedi-
mentary cover (Fig. 1) and are thought to be connected to the
Miocene uplift of the Tatra Mountains crystalline basement
(Burchart 1972).

Analytical methods

The  dark-grey  or  black  samples  of  rocks  from  tectonic

zones, weighing 0.5—3 kg each were taken from the NE-SW
trending fault-zones in the crystalline basement of the Western
Tatra Mts (Fig. 1).

All microscopic observations were carried out in the Faculty

of Earth Sciences, University of Silesia. Three selected sam-
ples were analysed by XRF for major and selected trace ele-
ment at Keele University (GB) during the scholarship of the
second  author,  using  both  international  and  internal  Keele
standards.  For  two  samples  detailed  trace  element  analyses
(including REE) were carried out in the Activation Laborato-
ries Ltd (Canada) using ICP-MS method.

OTA  – The thermal analyses of the whole-rock samples,

carried  out  as  the  oxyreactive  variety  (OTA  –  Cebulak  &
Langer-Kuźniarova 1997) were conducted on the MOM Deri-
vatograph (Faculty of Earth Sciences, University of Silesia) in
an  air  atmosphere.  The  analytical  conditions  were:  dynamic
conditions for the air suction of 1.9 cm

3

min

—1

, inflation rate 1

cm

3

min

—1

, multiple sample holders (3—10 Pt plates). The total

mass of each analysed sample was within the range of 600—800
mg. The Oxyreactive Thermal Analysis assumes free access of
oxygen to the substance throughout the heating process, so the
reaction  is  a  function  of  the  structure  and  composition  of  the
sample. OTA has been used in many research works on organic
matter as the standard method of analysis.

Fractionations  – Dry powdered samples were washed up

in distilled water, dried and crushed in a ball-mill to the frac-
tion  below  0.2  mm 

  and  extracted  in  dichloromethane  in

Soxhlet apparatus. The extractable organic matter (EOM) was
fractionated by thin-layer chromatography (TLC Merck plates
20

×

20 cm covered by silica gel 60 H 0.25 mm thick) and de-

veloped in  n-hexane.  Before  separation  the  TLC plates were
activated for 3 hours at 105 °C.

GCMS – Gas Chromatography—Mass Spectroscopy (GC—

MS) analyses were carried out for aliphatic and aromatic hy-
drocarbon  fractions  separately.  GC—MS  analyses  were  per-
formed on a HP 5890 chromatograph with capillary columns
coated with diphenylpolysiloxane phase (HP-5, 0.25 

µ

m of the

film  thickness),  60  m  in  length.  The  GC  oven  was  pro-
grammed to increase the temperature from 45 °C to 300 °C at
a rate of 3 °C min

—1

. Helium (1 ml per min) was a carrier gas.

The mass quadrupole 5971 A, operating with an electron ener-

gy of 70 eV was a detector of separated constituents. Scanning
was carried out within the mass interval 45—550 with a cycle
time of 1 s. The solutions were prepared by diluting 1—3 mg of
each fraction in 1 ml dichloromethane. Individual compounds
were identified by mass chromatography on the basis of mass
spectra, relative retention time (Lee et al. 1979; Yawanarajah
& Kruge 1994; Radke et al. 1982, 1986, 2000; Chakhmakh-
chev  et  al.  1997;  Peters  &  Moldowan  1993;  Kruge  2000;
Marynowski & Czechowski 1999; Mössner et al. 1999; Möss-
ner & Wise 1999) and by co-chromatography with reference
compounds.

Isotope analysis – Isotope analyses of separated aliphatic

and aromatic fractions were performed at the Institute of Geo-
logical Sciences, Wrocław University, Laboratory of Isotope
Geology and Biochemistry. About 3 mg of hydrocarbon mate-
rial  from  each  sample  was  combusted  with  CuO  wire  in  a
sealed quartz tube, under vacuum at 900 °C. The CO

2

 gas was

cryogenically purified and then introduced into a mass spec-
trometer (Finnigan Mat CH7 with a modified inlet and detec-
tion system). The carbon stable isotopes ratio (

δ

13

C) was mea-

sured with a precision of 0.05 ‰. Values are quoted relative to
the PDB international standard.

Results

Microscopic and geochemical data

Strongly tectonized rocks from the NE-SW trending fault-

zones represent the predominant brittle deformation (crushing
and displacing called here shattering). In some cases the older
ductile shear-zones (probably early Variscan in age – Gawę-
da et al. 1998) were reactivated by younger brittle fault struc-
tures and there the remnants of metamorphic S-C fabric were
preserved. The tectonic zones are located mainly in the meta-
morphic rocks, usually mechanically weaker than massive gra-
nitic  intrusions.  The  metamorphic  complex  in  question  con-
sists  of  metapelitic-metapsamitic  gneisses  and  migmatites
(Burda & Gawęda 1997), interleaved with amphibolites (meta-
morphosed  tholeiitic  basalts  –  Gawęda  et  al.  2000a).  The
metapelitic-metapsamitic gneisses and migmatites are charac-
terized  by  the  typical  mineral  assemblage  Qtz+Pl±Kfs+Bt±
Grt±Sil±Ky+Ap+Ms±Gph, while amphibolites are composed
of the Hbl+Pl+Qtz+Ilm±Grt+Ap. Chondrite normalized REE
diagrams for the metamorphic rocks show typical negative Eu
anomaly and fall into one field presented in the Fig. 2 (shaded
area).  REE  patterns  of  the  selected  bitumen-bearing  rocks
show a medium fractionation trend and fall in the same field of
REE  characteristics  for  the  crystalline  rocks  of  the  Western
Tatra Mts (Table 1, Fig. 2). This fact suggests that the chemistry
of  the  original  rocks  was  not  changed  dramatically  and  REE
were not mobilized during bitumens migration. In three samples
bituminous matter is mixed with goethite (Baniste 2, Ł6, Ł20).

The  cataclastic  rocks  are  partly  recrystallized  and  contain

quartz,  sericitized  feldspars,  muscovite,  chlorites,  sometimes
remnants of biotite. Fine-grained quartz forms the mineral ce-
ment.  Dark  impregnations  and  patches  concentrated  along
structural planes (preserved metamorphic foliation, fractures,
etc.) were microscopically distinguishable (Figs. 3, 4).

background image

HYDROCARBONS  MIGRATION  IN  THE  TECTONIC  ZONES   OF  WESTERN  TATRA  MTS                         5

The low concentration of Na

2

O (Table 2) is caused by the al-

kali leaching during alteration of plagioclase, while SiO

2

 con-

tent  exceeding  75  wt.  %  is  usually  the  result  of  secondary
quartz  precipitation,  which  is  a  common  matrix  mineral  for
most of these mylonites. Reflected light microscopy shows the
presence of small quantities of sulphide minerals (tetrahedrite,
chalcopyrite) and – in some cases – barite and this is con-
firmed  by  enhanced  concentrations  of  certain  trace  elements
(Ba, Cu, Ag) in some samples from i.e. Ornak Ridge (SP2).

Mo  (4—18  ppm),  W  (0.8—1.2  ppm),  Be  (3—4  ppm),  U  (4—9

ppm), Ni (17—31 ppm) are enriched in all analysed samples in

Fig.  1.  Geological  map  of  the  Polish  side  of  the  Western  Tatra  Mountains  with  sample  locations.  Explanations:  1  –  Lower  Structural
Complex;  2 – Upper Structural Complex; 3 – amphibolites; – leucogranites (alaskites);  5 – biotitic granodiorite (Rohacze Gran-
ite);  6 – cataclastic rocks; 7 – Triassic sediments;  8 – Jurassic & Cretaceous sediments; 9 – faults; 10 – state boundary; 11 – sam-
ple locations; 12 – nappe boundary. 1—6 – Tatric basement complexes; 78 – Mesozoic cover and nappe complexes.

Fig.  2.  Chondrite  normalized  REE  concentrations  in  the  bitumen-
bearing rocks. The shaded area is the field of typical metamorphic
rocks from the Western Tatra Mountains.

Component

SP2

Czubik

La

   16.6

   26.5

Ce

   32.9

   55.4

Pr

3.86

6.32

Nd

   15.3

   24.4

Sm

3.24

4.32

Eu

1.13

0.97

Gd

3.10

3.94

Tb

0.51

0.72

Dy

2.82

4.58

Ho

0.53

0.93

Er

1.53

2.86

Tm

0.221

0.430

Yb

1.49

2.89

Lu

0.211

0.428

(La)

N

/(Yb)

N

6.577

7.991

(La)

N

/(Yb)

N

  

 fractionation index

Table 1: Rare Earth Elements (REE) concentrations in the bitumen-
bearing rocks.

relation to the other Tatra basement rocks (Mo is usually be-
low 1 ppm, sporadically 2 ppm, W – below 1 ppm, Be – be-
low 1, sporadically 1—2 ppm). The reference rock for the dis-
crimination was the so-called “mean Tatra metamorphic rock”
(MTR),  created  on  the  basis  of  the  second  author’s  whole-
rock  analyses  (Table  1;  Burda  &  Gawęda  1997;  Gawęda  &
Kozłowski 1998; Kozłowski & Gawęda 1999). For the calcu-
lation of MTR composition about a hundred chemical analy-
ses  of  metamorphic  rocks  were  used  assuming  their  volume
proportion from the field studies.

background image

6                                                                                      MARYNOWSKI et al.

Oxyreactive thermal analyses

The  weight  per  cent  of  the  bituminous  matter,  calculated

from the loss of mass at characteristic reactions in the tem-
perature range of 200—400 °C, is about  0.2—1.0 wt. %.

Oxyreactive  thermal  analyses  of  the  whole-rock  samples

reveal the presence of endothermic peaks in the temperature
range of 240—290 °C (after checking the mineral matrix ther-
mal characteristics), and the exothermic reactions in the tem-

Fig.  4. Microphotograph of  older S-C mylonite with bituminous
impregnations on the shearing planes (Ł6).  Crossed polars.

Fig. 3. Microphotograph of cataclasite with black patches of bitu-
mens (Baniste 2). 1 polar.

Sample No.

δ

13

C AR

δ

13

C AL

δ

13

C POL

DU5

-25.87

-27.48

-27.07

DU7

-25.11

-25.17

-27.37

SP2

Nd.

-25.26

-27.13

Czubik

-26.02

-28.34

-26.82

AR  aromatic fraction; AL  aliphatic fration; POL  polar fraction

Table 3: Carbon isotope data of the extractable bituminous matter.

Fe

2

O

3

T

 – Fe

2

O

3

 as a total iron; nd  – not determined concentration

Table  2:  Chemical  composition  of  the  bitumen-bearing  rocks  and
reference  mean  Tatra  metamorphic  rock  (MTR).  (Major  elements
given in [wt. %], selected trace elements in [ppm]).

Component

SP1

SP2

Czubik

MTR

SiO

2

74.47

76.46

71.16

62.06

TiO

2

0.58

0.31

0.71

0.97

Al

2

O

3

13.11

8.96

16.87

15.64

Fe

2

O

3

T

5.08

5.84

5.11

7.43

MnO

0.05

0.07

0.07

0.11

MgO

0.85

0.56

0.45

1.76

CaO

0.06

0.04

0.09

2.86

Na

2

O

0.27

0.10

1.44

4.39

K

2

O

2.92

3.08

4.16

2.66

P

2

O

5

0.14

0.11

0.15

0.47

LOI

  2.8

2.94

0.25

1.38

S

  0.003

0.10

  0.004

  0.001

Total

100.333

98.55

100.464

99.731

Cs

      7.0

       7.9

     8.4

      2.0

Rb

104

132

118

767

Sr

41

163

67

212

Ba

273

9230

524

556

Be

4

4

3

        1.89

U

      8.9

         9.13

       4.65

      2.3

Th

      6.2

         4.33

       7.06

      6.4

Zr

141

93

168

170

Hf

      3.0

       2.5

       4.4

62

Y

19

     16.3

     27.6

28

Ga

16

16

20

15

Ge

      3.0

       2.9

      1.1

nd

Cu

67

1680

79

    19.7

Ag

78

     84.6

      5.9

25

V

143

53

130

  107.5

Cr

80

30

48

16

Co

20

21

17

nd

Ni

23

31

17

8

Mo

15

18

4

<1

W

      1.0

       1.2

       0.8

      0.3

Nb

7

       5.3

       9.6

19

Ta

      0.8

       0.8

       0.8

      0.8

perature  range  of  280—340  °C  (Fig.  5).  Where  goethite  is
present in the analysed samples the exothermic peaks are ho-
mogenous and distinct, while in other samples the exother-
mic  reactions  are  often  non-homogenous,  with  subordinate
“parasitic” peaks on both slopes of the main reaction peaks.
Such thermal patterns are typical of heavy fractions of crude
oil (Cebulak et al. 1999).

Carbon stable isotopes

Calculated values of  

δ

13

C for aromatic fractions of extracted

bituminous matter are within the range of —25.17 to —28.34 ‰
(Table 3). Such characteristics of unbiodegradated samples are

background image

HYDROCARBONS  MIGRATION  IN  THE  TECTONIC  ZONES   OF  WESTERN  TATRA  MTS                         7

typical of marine, algal or mixed marine and terrestrial source
material (Sofer 1984), with dominant planctonic type of organ-
ic matter (Fig. 6).

GC—MS analyses

The  extractable  fraction  forms  0.03—0.32  wt.  %  of  the

analysed samples. In the aliphatic fraction of analysed hy-
drocarbons  the  bimodal  distribution  of  selected  n-alkanes
was observed with the first maximum in n-C

18

 or n-C

17

 and

the second (smaller) maximum in n-C

25

 (Figs. 6, 7). Sam-

ples ”Czubik” and DU5 contain a so-called “hump” that is
unresolved  compound  mixture  (Gough  &  Rowland  1990).
All bitumen samples contain relatively high amounts of di-
asteranes (m/z 217; Fig. 7). The Pr/Ph ratio is about 1. The
calculated values of vitrinite reflectance, based on the me-
thyldibenzothiophene ratio (Radke & Willsch 1994) are in
the range of R

CS

 = 0.75—0.82 %. The detailed characteristics

of  the  parameters  calculated  from  the  GC—MS  spectra  are
presented  in  Table  4  and  the  assignations  of  the  identified
compounds are in the appendix.

Discussion

The character and origin of bitumens

OTA    –  The  OTA  patterns  of  the  analysed  samples  are

typical of heavy fractions of rock-oil. The thermal analyses

Fig.    5.  OTA  curves  of  the  whole-rock  bitumen-bearing  samples
from  the  tectonic  zones  of  the  Western  Tatra  Mountains.  For  loca-
tion see Fig. 1.

DU 9

W 1

W 2

DU 4

DU 10

Kam 1

Type 1

Type 2

Type 3

Baniste 2

Czubik

Ł20

Ł6

Ł10

DUQ 3

DUQ 2

DU 7

DU 2

DU 3

DU 5

DTG

OTA

DTG

OTA

DTG

OTA

DTG

OTA

DTG

OTA

DTG

OTA

DTG

OTA

DTG

OTA

DTG

OTA

DTG

OTA

DTG

OTA

DTG

OTA

DTG

OTA

DTG

OTA

DTG

OTA

DTG

OTA

DTG

OTA

100

400

300

200

100

400

300

200

100

400

300

200

o

C

o

C

o

C

reveal the characteristics of both extractable (migratory) and
non-extractable  (unresolved  in  organic  solvents)  fractions.
Non-extractable components are enriched in so-called pyro-
bitumens.

The results of oxyreactive thermal analysis (both DTG and

DTA)  show  the  diversification  of  the  thermal  reactivity  of
the  analysed  bituminous  matter.  We  can  distinguish  three
types of organic material.

Type  1.  Organic  matter  characterized  by  the  presence  of

endothermic  reaction  and  lacking  or  only  trace  exothermic
peaks (samples DU9, DU10, W1, W2, K1; Fig. 6). Endother-
mic  reactions  are  observed  at  240/250  °C  and  280/290  °C.
This type of sample lacks non-extractable components.

Type  2.  Organic  matter  characterized  by  the  presence  of

endothermic reactions, observed as the single peak at 290 °C
or as two peaks at 240/250 °C and 280/290 °C and distinct
exothermic reaction in the temperature range of 300—360 °C
(samples DU2, DU3, DU5, DU6, Ł6, Ł10, Ł20, Czubik –
Fig. 5).  Such patterns are typical of samples enriched in the
non-extractable components, showing the coking capacity.

Type 3. Sample Baniste 2 is characterized by the endother-

mic peak at 260 °C and distinct exothermic peak at 270/280
°C. The OTA patterns could suggest the susceptibility to cat-
alytic transformations in the presence of Fe-compounds.

The differences in thermal features among the analysed bi-

tumens (and consequently three distinguished types of organ-
ic matter) resulted mainly from the biodegradation and evap-
oration  processes  and  transformation  influenced  by  the
Fe-rich fluids, stimulating maturation processes.

GC—MS  – The distribution patterns of n-alkanes suggest

a mixed (terrestrial-marine) character of the organic material
primary  for  bitumen  generation.  It  should  be  noted  that  in
many  cases  biodegradation  processes  overprint  the  primary
n-alkanes distribution patterns, causing the removal of short-
chain n-alkanes. However, the samples Czubik and DU5 re-
veal features characteristic of small to moderate biodegrada-
tion degree (Fig. 6), manifested by the partial destruction of
n-alkanes  and  isoprenoids:  Pr/Ph  Pr/n-C

17

  ratios  are  partly

affected (Peters & Moldowan 1993). The thermograms of the
samples  with  biodegradation  show  the  shift  in  endothermic
peaks  to  higher  temperatures  (see  Fig.  5,  sample  DU5,
Czubik), which is a direct effect of the short-chain n-alkanes
removal/consumption.

The  values  of  dibenzothiophene/phenanthrene  (DBT/P),

alkyldibenzothiophene/alkyldibezofurane 

(ADBT/ADBF)

and pristane/phytane (Pr/Ph) ratios for the analysed samples
are plotted on the genetic diagrams according to Hughes et
al. (1995) and Radke et al. (2000) (Fig. 8a,b). Three samples
plot  in  the  field  3  (marine  shales  and  lacustrine  sediments)
while  two  other  samples  plot  in  the  field  2  (lacustrine,  sul-
phate  –  poor  sediments).  However,  the  recent  data  from
rocks  of  the  Devonian  carbonate  platform  and  shelf  basin
show that marine, poor in organic matter samples also plot in
field 2 (Marynowski et al. 2000). The GC—MS data are sup-
ported by the isotopic results showing the algae and terrestri-
al source (Fig. 6).

All  bitumen  samples  are  characterized  by  relatively  high

diasterane/sterane ratios (m/z 217 – Fig. 7, Table 4). High
diasterane  concentration  depends  on  the  clay  minerals  con-
tent relative to the organic matter content in the rock (clay/

background image

8                                                                                      MARYNOWSKI et al.

TOC ratio – van Kaam-Peters et al. 1998). High diasterane
concentrations  could  be  caused  by  the  enrichment  in  clay
minerals  in  the  source  rocks,  which  generate  hydrocarbons
(Peters  &  Moldowan  1993)  and  suggests  a  relatively  low
concentration of organic matter in the clayey source rocks, in
which bitumens were generated. High hopane concentrations
(ster/17

α

(H)-hop  parameter,  Table  4)    and  the  presence  of

tetracyclic  triterpanes  (C

24

tetra/C

26

tri  parameter,  Table  4),

described as microbial compounds (Hughes & Holba 1988;
Wan Wasiah 1999) suggests that organic matter in the source
rocks was subjected to the secondary bacterial reworking in
the sedimentary basin after deposition.

Small amounts of cadalene and retene are present in the in-

vestigated  rocks.  They  are  the  biomarkers  indicating  the
former  presence  of  higher  plant  material  (van  Aarsen  et  al.
2000). The presence of mentioned biomarkers, originated from
higher plant material, could suggest a negligible small admix-

ture of the terrestrial organic matter influence in the source, bi-
tumen-generating rocks. However, there is a lack of oleanes,
compounds typical of angiosperms and occurring commonly
in Carpathian Tertiary oils and sediments (Kruge et al. 1996;
Lafargue  et  al.  1994;  Köster  et  al.  1998a,b;  Picha  &  Peters
1998; Franců et al. 1996; ten Haven et al. 1993).

In the ternary diagrams (Fig. 9a,b) the relative concentra-

tions  of  C

27

,  C

28

  and  C

29

  steranes  and  C

27

,  C

29

,  C

30

,  and

17

α

(H)-hopanes are shown. The results indicate the uniform

character  of  the  investigated  bitumens.  Fig.  9a  presents  the
difference in sterane concentrations in the presented Western
Tatra bitumens from the sterane concentrations in samples of
oils from the Outer Carpathians (Poland and Czech Repub-
lic), of Jurassic and Oligocene age.

The hopane distribution patterns (Fig. 7, m/z 191), includ-

ing low values of the Homohopane Index (0.15—0.21, Table 4)
as  well  as  the  presence  of  C

30

*—17

α

(H)-diahopane  suggest

Fig.  6. Carbon isotope composition of saturated versus aromatic hydrocarbon fraction (after Sofer 1984) and distribution of saturated hy-
drocarbons fractions from the selected samples. UCM – unresolved compound mixture; Pr – pristane; Ph – phytane.

background image

HYDROCARBONS  MIGRATION  IN  THE  TECTONIC  ZONES   OF  WESTERN  TATRA  MTS                         9

Fig.  7.  Total  ion  chromatogram  and  fragmentograms  of  tricyclic,  tetracyclic,  pentacyclic  triterpanes  (m/z  191)  and  steranes  (m/z  217)
from sample Du7. The assigned peaks are listed in appendix.

that the parental organic matter was accumulated in the ma-
rine, suboxic shelf conditions.

Organic maturation

The thermal maturity of the investigated bitumens was de-

termined on the basis of organic compounds in aliphatic and
aromatic fractions. Parameters like Ts/(Ts + Tm), 

ββ

/(

ββ

+

αα

),

20S/(20S + 20R), MDR DMBT, TMDBT, MPI1 or TrP1 have
almost equal values for specific samples of the Western Tatra
bitumens (Fig. 10, Table in appendix). They are typical of ma-
ture  organic  matter  at  catagenetic  stage  of  transformation
(Horsfield & Rullkötter 1994). The MDR parameter value was
recalculated to theoretical vitrinite reflectance (R

CS

 according

to Radke & Willsch 1994). The R

CS

 = 0.74—0.82 % are typical

of the oil-window stage of transformation. Note that the val-

ues  of  the  popular  metylphenanthrene  1  index  (MPI1)  are
significantly lower than the other parameters (MPI1 = 0.19—
0.23). It is widely known that this index does not work for
the II type of kerogen (algae marine organic material – Pe-
ters 1986) that can be responsible for the lowered MPI1 in-
dex values (Radke et al. 1986).

Where are the source rocks for bitumens?

Due to high metamorphic alteration, the present host rocks

of  the  investigated  bitumens  cannot  be  considered  as  their
source rocks. Considering the above mentioned characteris-
tics the most convenient source for the bitumens are the sedi-
mentary overlying rocks. They were not metamorphosed dur-
ing  the  Alpine  overthrusting;  the  conodont  alteration  index
(CAI)  from  the  Triassic  limestones  from  the  Tatricum  se-

background image

10                                                                                      MARYNOWSKI et al.

Fig.  8. Analysed samples from the Western Tatra Mountains in 2 cross plots: A. dibenzothiophene/phenanthrene (DBT/P) versus pristane/
phytane (Pr/Ph) ratios (based on Hughes et al. 1995) B. alkyldibenzothiophene/alkyldibenzofuranes (ADBT/ADBF) versus pristane/phytane
(Pr/Ph) ratios (after Radke et al. 2000).

Fig.  9. Ternary diagram of  C

27

, C

28

 and C

29

  sterane composition [5

α

, 14

α

, 17

α

 (H) 20S + 20R and 5

α

, 14

β

, 17

β

 (H) 20S + 20R] for bitumens

from the Western Tatra Mountains. For comparison see Picha & Peters (1998).

Pr/Ph – pristane/phytane;
Pr/ n-C

17

 – pristane/n-heptadecane;

Ts/(Ts + Tm)  –  18

α

-22,29,30-trisnorneohopane/(18

α

-22,29,30-trisnorneohopane

+ 17

α

(H)-22,29,30-trisnorhopane)(Peters & Moldowan 1993);

Steranes/17

α

(H)-hop. – regular steranes consist of the C

27

, C

28

, C

29

 

ααα

(20S +

20R)  and 

αββ

(20S + 20R),  17

α

(H)-hopanes  consist  of  the  C

29

  to  C

33

pseudohomologue  (including  22S  and  22R  epimers)  (Peters  &  Mol-
dowan 1993);

Homohopane Index – C

35

/(C

31

+ C

35

) homohopanes (Peters & Moldowan 1993);

C

24

tetra/C

26

tri – C

24

 tetracyclic terpane/C

26

 tricyclic terpane (Wan Hasiah 1999);

ββ

ββ

ββ

ββ

ββ

/(

ββββββββββ

+

αα

αα

αα

αα

αα

)–[5

α

(H),14

β

(H),17

β

(H)(20R+20S) C

29

sterane]/ [5

α

(H),14

β

(H),17

β

H)

(20R + 20S)  C

29

sterane  +  5

α

(H),14

α

(H),17

α

(H)(20R + 20S)]  C

29

steranes

(Peters & Moldowan 1993);

20S/(20S + 20R) – C

29

5

α

(H),14

α

(H),17

α

(H)20S/[C

29

5

α

(H),14

α

(H),17

α

(H)20(S

+R)] (Peters & Moldowan 1993);

MDR – methyldibenzothiophene ratio [4-MDBT]/[1-MDBT] (Radke et al. 1986);
R

cs

(%) = 0.073 MDR + 0.51 (Radke & Willsch 1994);

TA(I)/TA(I + II) – sum of C

26

-C

28

(20S + 20R) triaromatic steroids as TA(II) and

the C

20

 and C

21

 triaromatic steroids as TA(I) (Peters & Moldowan 1993);

DMDBT  dimethyldibenzothiophene ratio, DMDBT = 2,4-DMDBT/1,4-DMDBT

(Chakhmakhchev et al. 1997);

TMDBT – trimethyldibenzothiophene ratio, TMDBT = 2,4,7-TMDBT/1,4,7-TM-

DBT (Chakhmakhchev et al. 1997);

MPI1 – methylphenanthrene index 1, MPI1 = 1.5([2-MP] + [3-MP])/([P]+[1-MP]

+ [9-MP]) (Radke & Welte 1983);

TrP1 –  terphenyl ratio 1, [p-TrP]/[o-TrP] (Marynowski & Czechowski 1999).

MOLECULAR

PARAMETERS

BANISTE

Du5

Du7

CZUBIK

SP2

Isoprenoids

Pr/Ph

0.71

0.95

1.09

0.91

1.10

Pr/n-C

17

0.40

0.74

0.63

0.97

0.61

Triterpanes

Ts/(Ts + Tm)

0.42

0.44

0.42

0.45

0.42

Homohopane Index

0.17

0.18

0.21

0.15

0.21

C

24

tetra/C

26

tri

1.0

1.0

1.20

0.71

1.0

C

23

tri/C

30

hop

0.69

1.30

0.49

0.60

0.42

Steranes/17α(H)-hop

0.50

0.48

0.46

0.50

0.57

Steranes

C

27

-Sterane [%]

41

42

40

41

43

C

28

-Sterane [%]

25

25

21

26

24

C

29

-Sterane [%]

34

33

39

33

331

Dia/Ster

0.50

0.62

0.50

0.55

0.53

ββ/(ββ+αα)

0.52

0.49

0.47

0.50

0.53

20S/(20S + 20R)

0.47

0.49

0.44

0.48

0.51

Polycyclic Aromatic Compounds

MDR

4.26

4.26

3.63

3.08

3.63

R

CS

[%]

0.82

0.82

0.77

0.74

0.77

TA(I)/TA(I + II)

0.33

0.30

0.29

0.50

0.25

DMDBT

0.61

0.56

0.58

0.53

0.52

TMDBT

1.04

1.10

1.12

1.12

1.15

MPI1

0.21

0.22

0.19

0.21

0.23

TrP1

0.38

0.41

0.17

0.73

0.26

Table 4: Geochemical characteristics of the bitumens from the Tatra Mountains.

A

B

background image

HYDROCARBONS  MIGRATION  IN  THE  TECTONIC  ZONES   OF  WESTERN  TATRA  MTS                         11

quence is about 1.5—2.0, which together with paleomagnetic
studies, suggests that the whole complex was heated to 50—
80 °C for about 10 Ma (Grabowski et al. 1999). The highest
possible  temperature  of  syntectonic  heating  was  suggested
for  the  lower  parts  of  the  parautochthonous  and  overthrust
Tatricum sequences. It is 150—200 °C (Lefeld 1997a).

Comparison with the Outer Western Carpathian crude oils

showed that the investigated bitumens resemble Jurassic rock-
oils  more  than  Paleogene  ones.  Jurassic  marine  sedimentary
rocks in the Western Tatra Mts are present both in the Tatricum
and in the Krížna Nappe. However, the Krížna Nappe Triassic-
Jurassic carbonate series were deposited in a deep sedimentary

Fig. 10. A – Ternary diagram of C

27

, C

29

, C

30

 — 17

α

 (H) hopanes. See Table 4 for detailed designations.  B  –  Similar chromatographic dis-

tribution  of  metyldibenzothiophenes  (m/z  198),  dimetyldibenzothiophenes  (m/z  212)  and  tentatively  identified  trimetyldibenzothiophenes
(m/z  228)  for  bitumens  from  the  Tatra  Mountains  with  description  of  individual  peaks  (after  Chakhmakchev  et  al.  1997;  Mössner  et  al.
1999).  Theoretical value of vitrinite reflectance (R

CS

 [%] = 0.073 MDR + 0.51) MDR = (4-MBT)/(1-MBT) after Radke & Willsch (1994).

background image

12                                                                                      MARYNOWSKI et al.

basin  (i.e.  Lefeld  1997b),  which  does  not  correspond  to  the
suggested oxic marine shelf conditions needed for the source
rocks of the bitumen. The Upper Triassic and/or Jurassic car-
bonate  series  of  the  parautochthonous  Tatric  successions
Nappe seem to be more plausible source rocks.

Mechanism of migration

The NE-SW trending faults, probably active after the Al-

pine  overthrusting,  are  likely  paths  for  migration  of  bitu-
mens. Some shear-zones could be rejuvenated earlier faults,
which  acted  formerly  as  the  paths  for  fluid  circulation  and
contain  abundant  carbonate-quartz-sulphide-barite  mineral-
ization (Wątocki 1950; Paulo 1970; Gawęda et al. 2000). Mi-
croscopic observations show that the mineralization is older
than the bituminous impregnations.

It is likely that the lighter fractions of the oils migrated (or

were flushed through by circulating water), while the heavy
fractions  of  crude  oils  were  trapped  in  the  tectonic  zones.
Migration of the hydrocarbons occurred most probably dur-
ing or after overthrusting of the Mesozoic nappes.

The  original  chemistry  of  host  rocks  was  not  significantly

changed during bitumen migration, but the enhanced concen-
tration of U, W, Ni and Cr [forming the positive anomalies in
the  shattered  (fractured)  rocks]  could  be  connected  with  the
presence of bitumens. All these elements can form the metal-
organic components and are usually enriched in the bitumens
deposits.  Especially  uranium  mobility  should  be  considered
with care – in the Białego Valley a small uranium anomaly
was noted by the Russian IVth Prospecting Group in the tec-
tonic zone running NE-SW. In the report of 1952 the concen-
tration of U between 0.05 wt. % and 0.3 wt. % was mentioned,
correlated with the presence of strongly shattered upper Trias-
sic black shales (Wołkowicz – pers. commun.).

The original bitumen-bearing source rocks are unlikely to

be found because bitumen removal would have been induced
by the extensive tectonic movements. Nevertheless, this pa-
per is the first step in understanding of the migration process-
es within the tectonic zones in the Tatra Mountains.

Conclusions

1. Bitumens found in the NE-SW trending tectonic zones of

the Western Tatra Mountains belong to the heavy fractions of
crude oil. They were trapped in the mineral pores and locally
deposited on the tectonic planes during migration of rock-oils
and  fluids  along  the  tectonic  zones,  cutting  both  basement
rocks and the sedimentary cover rocks.

2. The source rocks of the bitumens were enriched in clay

minerals, relatively poor in organic matter and were accumu-
lated in marine, suboxic shelf conditions. The secondary bac-
terial reworking of the primary hydrocarbons took place in the
sedimentary basin after deposition.

3. Organic maturation of the investigated bitumens reached

the catagenetic stage of transformation (oil-window).

4. The source rocks of the migrated hydrocarbons could be

the Upper Triassic and/or Jurassic sedimentary series of the

Tatricum  sequence.  The  younger  (Tertiary)  source  was  ex-
cluded on the basis of biomarkers analysis.

Acknowledgements:  The  research  was  sponsored  by  the
Polish Committee for Scientific Research (Grant No. 6PO4D
02816). Dave Emley and Margaret Aikin helped during  XRF
analyses at Keele University, Dr. J.A. Winchester is grateful-
ly acknowledged for checking the English text and for con-
structive  comments.  Dr.  St.  Wołkowicz  (PGI  Warsaw)
helped during the search for the Russian documents from the
50s and 60s.  MSc Ewa Teper is acknowledged for the help
during microphotographs preparation and S. Kurkiewicz for
the assistance during GC—MS analyses. The autors thank Dr.
Juraj Franců and three anonymous referees for helpful com-
ments on an earlier version of the paper.

References

Bac-Moszaszwili  M.  1993:  Structure  of  the  western  ending  of  the

Tatra Massif. Ann. Soc. Geol. Pol. 63, 167—193 (in Polish, En-
glish  abstract).

Bac-Moszaszwili  M.  1996:  Tertiary-Quaternary  uplift  of  the  Tatra

massif. The Tatra National Park – Nature and Man. Proc. T.1,
68—70.

Burchart J. 1972: Fission-track age determination of accessory apa-

tite  from  the  Tatra  Mts.,  Poland.    Earth  Planet.  Sci.  Lett.  15,
418—422.

Burda J. & Gawęda A. 1997: Mass-balance calculations in migma-

tites  from  the  Upper  Kościeliska  Valley  (the  Western  Tatra
Mts., S-Poland). Miner. Pol.  28, 1, 53—68.

Cebulak S. & Langer-Kuźniarowa A. 1997: Application of oxyreac-

tive thermal analysis to the examination of organic matter asso-
ciated  with  rocks.  J.  Thermal  Analysis  and  Calorymetry  50,
175—190.

Cebulak  S.,  Gawęda  A.  &  Langer-Kuźniarowa  A.  1999:  Oxyreac-

tive thermal analysis of dispersed organic matter, kerogene and
carbonization  products.  A  tool  for  investigation  of  the  heated
rock  masses.  J.  Thermal  Analysis  and  Calorymetry  56,  917—
924.

Chakhmakhchev A., Suzuki M. & Takayama K. 1997: Distribution

of alkylated dibenzothiophenes in petroleum as a tool for matu-
rity assessments. Org. Geochem. 26, 483—490.

Franců J., Radke M., Schaefer R.G., Poelchau H.S., Čáslavský J. &

Boháček Z. 1996: Oil-oil and oil-source rock correlation in the
northern  Vienna  Basin  and  adjacent  Carpathian  Flysch  Zone
(Czech  and  Slovak  area).  In:  Wessely  G.  &  Liebl  W.  (Eds.):
Oil  and  Gas  in  Alpidic  Thrustbelts  and  Basins  of  Central  and
Eastern Europe. EAGE Spec. Publ. 5, 343—353.

Gawęda A. 1995: Geochemistry and Rb/Sr isochron age of pegma-

tites from the Western Tatra Mts., (S-Poland). Geol. Carpathi-
ca
 46, 95—99.

Gawęda A. 1997: Rb-Sr isochron age of metamorphism in the Pol-

ish part of the Western Tatra Mts. – preliminary data. PTMin —
Prace Spec.
 7, 65—67.

Gawęda A. & Kozłowski K. 1998: Magmatic and metamorphic evo-

lution of the Western Tatra crystalline basement (S-Poland, W-
Carpathians). CBGA XVI Congress  Abstracts 177.

Gawęda A., Kozłowski K. & Piotrowska K. 1998: Tectonic develop-

ment of the crystalline basement of the Polish part of the West-
ern Tatra Mts. Acta Univ. Carolinae  Geol.  42, 2, 252—253.

Gawęda A. & Cebulak S. 1999: The origin of graphite in the crys-

talline  basement  of  the  Western  Tatra  Mts.  Geol.  Carpathica

background image

HYDROCARBONS  MIGRATION  IN  THE  TECTONIC  ZONES   OF  WESTERN  TATRA  MTS                         13

50, 295—304.

Gawęda A., Goławska B., Piwkowski R., Jędrysek M., Leichman J.

&  Paulo  A.  2000:  Carbonate  mineralization  in  the  Western
Tatra  crystalline  basement,  Poland.  Acta  Mineral.  Petrogr.,
Szeged, XLI
Suppl. 46.

Gough  M.A.  &  Rowland  S.J.  1990:  Characterisation  of  unresolved

complex  mixture  of  hydrocarbons  in  petroleum.  Nature  344,
648—650.

Grabowski J., Narkiewicz K. & Poprawa P. 1999: First results of pa-

leomagnetic  and  paleothermal  (CAI)  of  the  highest  Sub-Tatric
units in the Polish Tatra Mts.  Przegl. Geol. 47, 153—158.

Horsfield  B.  &  Rullkötter  J.  1994:  Diagenesis,  Catagenesis,  and

Metagenesis of Organic Matter. In: Magoon L.B. & Dow W.G.
(Eds.):  The  petroleum  system  –  from  source  to  trap.  AAPG
Memoir
 60, 189—199.

Hughes  W.B.  &  Holba  A.G.  1988:  Relationship  between  crude  oil

quality and biomarker patterns. In:  Mattavelli L. & Novelli L.
(Eds.):  Advances  in  Organic  Geochemistry  1987.  Org.
Geochem
. 13, 15—30.

Hughes W.B., Holba A.G. & Dzou L.I.P. 1995: The ratios of diben-

zothiophene to phenanthrene and pristane to phytane as indica-
tors  of  depositional  environment  and  lithology  of  petroleum
source rocks. Geochim. Cosmochim. Acta 59, 3581—3598.

Janák  M.  1994:  Variscan  uplift  of  the  crystalline  basement,  Tatra

Mts., Central Western Carpathians: evidence from 

40

Ar/

39

Ar la-

ser  probe  dating  of  biotite  and  P-T-t  paths.  Geol.  Carpathica
45, 293—300.

Janák M., Poller U., Hurai V., Kohút M., Ludhová L., Spišiak J. &

Todt  W.  1998:  Metamorphic    evolution  of  the  Variscan  base-
ment  in  the  Western  Carpathians;  the  Tatric  Unit.  Acta  Univ.
Carolinae 
– Geol. 42, 2, 272.

Kohút M., Poller U., Todt W. & Janák M. 1998: The crustal growth

of  the  Pre-Mesozoic  basement  of  the  Western  Carpathians
(Slovakia).  XVI  Congress  CBGA,  Book  of  Abstracts,  Vienna,
August 30

th

 September 2

nd

 1998, 271.

Köster J., Kotarba M., Lafargue E. & Kosakowski P. 1998: Source

rock  habitat  and  hydrocarbon  potential  of  Oligocene  Menilite
Formation  (Flysch  Carpathians,  Southeast  Poland):  an  organic
geochemical and isotope approach. In: Horsfield B., Radke M.,
Schaefer  R.G.  &  Wilkes  H.  (Eds.):  Advances  in  Organic
Geochemistry 1997. Org. Geochem. 29, 543—558.

Köster J., Rospondek M., Schouten S., Kotarba M., Zubrzycki A. &

Sinninghe  Damsté  J.S.  1998:  Biomarker  geochemistry  of  a
foreland  basin:  Oligocene  Menilite  Formation  in  the  Flysch
Carpathians  of  Southeast  Poland.  In:  Horsfield  B.,  Radke  M.,
Schaefer  R.G.  &  Wilkes  H.  (Eds.):  Advances  in  Organic
Geochemistry 1997. Org. Geochem. 29, 649—669.

Kotarba M.J., Wilczek T., Kosakowski P., Kowalski A. & Więcław

D. 1998: A study of organic matter and habitat of gaseous hy-
drocarbons in the Miocene strata of the Polish part of the Car-
pathian Foredeep. Przegl. Geol. 46, 742—750.

Kozłowski K. & Gawęda A. 1999: Pre-Variscan metamorphic evo-

lution  of  the  crystalline  basement  of  the  Polish  part  of  the
Western Tatra Mountains.  25 years of Geographical Faculty at
the University of Silesia: memorial of professor Jan Trembac-
zowski. Eart Science series, Sosnowiec 1999
, 91—99 (in Polish,
English  abstract).

Kruge  M.A.,  Mastalerz  M.,  Solecki  A.  &  Stankiewicz  B.A.  1996:

Organic  geochemistry  and  petrology  of  oil  source  rocks,  Car-
pathian Overthrust region, southeastern Poland – implications
for petroleum generation. Org. Geochem. 24,  897—912.

Kruge  M.A.  2000:  Determination  of  thermal  maturity  and  organic

matter  type  by  principal  components  analysis  of  the  distribu-
tions of polycyclic aromatic compounds. Int. J. Coal Geol. 43,
27—51.

Lafargue E., Ellouz N. & Roure F. 1994: Thrust-controlled explora-

tion plays in the Outer Carpathians and their foreland (Poland,
Ukraine and Romania). First Break 12, 69—79.

Lee M.L., Vassilaros D.L., White C.M. & Novotný M. 1979: Reten-

tion indices for programmed-temperature capillary-column gas
chromatography  of  polycyclic  aromatic  hydrocarbons.  Analyt.
Chem.
 51, 768—773.

Lefeld J. 1997a: Tectogenesis of the Tatra Mts – Alpine cycle. In:

Polish Geological Association Meeting, Zakopane 1997, 16—22
(in Polish).

Lefeld J. 1997b: Tatra Mts. sedimentary cover: Wierchy Nappe and

Regle  Nappe.  In:  Polish  Geological  Association  Meeting,  Za-
kopane 1997,
 48—55, 61—64 (in Polish).

Lefeld J. & Jankowski J. 1985: Model of deep structure of the Pol-

ish Inner Carpathians. Publs. Inst. Geophys. Pol. Acad. Sci. A-
16, 175, 71—100.

Marynowski L. & Czechowski F. 1999: Terphenyls – a novel group

of  biomarkers  from  Palaeozoic  deposits  of  the  Holy  Cross
Mountains (Central Poland). Przegl. Geol. 47, 87—92  (in Pol-
ish with English summary).

Marynowski  L.,  Narkiewicz  M.  &  Grelowski  C.  2000:  Biomarkers

as  environmental  indicators  in  a  carbonate  complex,  example
from the Middle to Upper Devonian, Holy Cross Mts., Poland.
Sed. Geol. 137, 187—212.

Mössner S.G., Lopez De Alda M.J., Sander L.C., Lee M.L. & Wise

S.A.  1999:  Gas  chromatographic  retention  behaviour  of  poly-
cyclic  aromatic  sulfur  heterocyclic  compounds,  (dibenzothio-
phene,  naphtho[b]thiophene,  benzo[b]naphthothiophenes  and
alkyl-substituted  derivatives  on  stationary  phases  of  different
selectivity. J. Chromatography A 841, 207—228.

Mössner S.G. & Wise S.A. 1999: Determination of polycyclic aro-

matic sulfur heterocycles in Fossil Fuel-Related samples. Ana-
lyt. Chem.
 71, 58—69.

Parnell J. 1988: Migration of biogenic hydrocarbons into granites: a

review  of  hydrocarbons  in  British  plutons.  Mar.  Petrol.  Geol.
5, 385—396.

Paulo  A.  1970:  The  barite-quartz-sulphide  mineralization  in  the

Tatra Mountains in the light of new data. Prace IG, T. 59, 255—
270 (in Polish, English abstract).

Peters  K.E.  1986:  Guidelines  for  evaluating  petroleum  source  rock

using programmed pyrolysis. AAPG Bull. 70, 318—329.

Peters K.E. &  Moldowan J.M. 1993: The Biomarker Guide. Prent-

ise Hall, New Jersey, 1—363.

Picha F.J. & Peters K.E. 1998: Biomarker oil-to-source rock correla-

tion  in  the  Western  Carpatians  and  their  foreland,  Czech  Re-
public. Petrol. Geosci. 4, 289—302.

Radke  M.  &  Welte  D.H.  1983:  The  Methylphenanthrene  Index

(MPI): a Maturity Parameter based on aromatic hydrocarbons.
In: Bjøroy M. (Ed.): Advances in Organic Geochemistry 1981.
504—512.

Radke  M.,  Welte  D.H.  &  Willsch  H.  1986:  Maturity  parameters

based on aromatic hydrocarbons: influence of the organic mat-
ter type.  Org.  Geochem. 10, 51—63.

Radke  M.  &  Willsch  H.  1994:  Extractable  alkyldibenzothiophenes

in  Posidonia  shale  (Toarcian)  source  rocks:  Relationship  of
yields  to  petroleum  formation  and  expulsion.  Geochim.  Cos-
mochim. Acta
 58, 5223—5244.

Radke  M.,  Vriend  S.P.  &  Ramanampisoa  L.R.  2000:  Alkyldiben-

zofurans  in  terrestrial  rocks:  Influence  of  organic  facies  and
maturation. Geochim. Cosmochim. Acta 64, 275—286.

Radke  M.,  Willsch  H.,  Leythaeuser  D.  &  Teichmüller  M.  1982:

Aromatic  components  in  coal:  relation  of  distribution  pattern
to rank. Geochim. Cosmochim. Acta 46, 1831—1848.

Sofer  Z.  1984:  Stable  carbon  isotope  compositions  of  crude  oils:

Application  of  the  source  depositional  environments  and  pe-
troleum alteration. AAPG Bull. 68, 31—49.

ten  Haven  H.L.,  Lafargue  E.  &  Kotarba  M.  1993:  Oil/oil  and  oil/

background image

14                                                                                      MARYNOWSKI et al.

source  rock  correlations  in  the  Carpatian  Foredeep  and  over-
thrust, south-east Poland. Org. Geochem. 20, 935—959.

Todt W., Poller U., Kohút M. & Janák M. 1998: U-Pb zircon dat-

ing  of  metamorphic  rocks  from  the  West  Tatra  using  single
zircon grains under catodoluminescence control. Abstracts of
ICOG 9, 1998, Beijing, Chin. Sci. Bull. 43, 130.

van Aarssen B.G.K., Alexander R. & Kagi R.I. 2000: Higher plant

biomarkers  reflect  palaeovegetation  changes  during  Jurassic
times. Geochim. Cosmochim. Acta 64, 1417—1424.

van Kaam Peters H.M.N., Köster J., Van Der Gaast S.J., Dekker M.,

De  Leeuw  J.W.  &  Sinninghe  Damsté  J.S.  1998:  The  effect  of
clay  minerals  on  diasterane/sterane  ratio.  Geochim.  Cosmo-

Peak number

Compound assignation

TIC

Pr

Pristane

Ph

Phytane

n-C

14

n-Tetradecane

n-C

18

n-Octadecane

n-C

22

n-Docosane

n-C

26

n-Hexacosane

n-C

30

n-Triacontane

m/z 191

Ts

18

α(H)-22,29,30-Trisnorneohopane,

Tm

17

α(H)-22,29,30-Trisnorhopane,

29H

C

29

 - 17

α,21β(H)-30-norhopane,

29Ts

C

29

Ts - 18

α(H)-30-norneohopane,

C

30

*

C

30

* - 17

α(H)-diahopane,

30H

C

30

 - 17

α,21β(H)-hopane,

29M

C

30

 -17

β,21α(H)-hopane (moretane),

31H-S

C

31 

- 17

α,21β(H)-29-homohopane 22S,

31H-R

C

31

 - 17

α,21β(H)-29-homohopane 22R,

32H-S

C

32

 -17

α,21β(H)-29-bishomohopane 22S,

32H-R

C

32

 -17

α,21β(H)-29-bishomohopane 22R,

33H-S

C

33

 -17

α,21β(H)-29-trishomohopane 22S,

33H-R

C

33

 -17

α,21β(H)-29-trishomohopane 22R,

34H-S

C

34

 -17

α,21β(H)-29-tetrakishomohopane 22S,

34H-R

C

34

 -17

α,21β(H)-29-tetrakishomohopane 22R,

35H-S

C

35

 -17

α,21β(H)-29-pentakishomohopane 22S,

35H-R

C

35

 -17

α,21β(H)-29-pentakishomohopane 22R,

19T

C

19

 – Tricyclic terpane (Cheilanthane),

20T

C

20

 – Tricyclic terpane (Cheilanthane),

21T

C

21

 – Tricyclic terpane (Cheilanthane),

22T

C

22

 – Tricyclic terpane (Cheilanthane),

23T

C

23

 – Tricyclic terpane (Cheilanthane),

24T

C

24

 – Tricyclic terpane (Cheilanthane),

24Te

C

24

 – Tetracyclic terpane,

25T

C

25

 – Tricyclic terpane (Cheilanthane),

26T

C

26

 – Tricyclic terpane (Cheilanthane),

28T

C

28

 – Tricyclic terpane (Cheilanthane),

29T

C

29

 – Tricyclic terpane (Cheilanthane),

m/z 217

27Dia-20S

C

27

 - 13

β,17α(H)-diacholestane 20S,

27Dia-20R

C

27

 - 13

β,17α(H)-diacholestane 20R,

C

27

 - 5

α,14α,17α(H)-cholestane 20S,

27 Reg

C

27

 - 5

α,14β,17β(H)-cholestane 20R,

C

27

 - 5

α,14β,17β(H)-cholestane 20S,

C

27

 - 5

α,14α,17α(H)-cholestane 20R,

C

28

 - 5

α,14α,17α(H)-ergostane 20S,

28 Reg

C

28

 - 5

α,14β,17β(H)-ergostane 20R,

C

28

 - 5

α,14β,17β(H)-ergostane 20S,

C

28

 - 5

α,14α,17α(H)-ergostane 20R,

C

29

 - 5

α,14α,17α(H)-stigmastane 20S,

29 Reg

C

29

 - 5

α,14β,17β(H)-stigmastane 20R,

C

29

 - 5

α,14β,17β(H)-stigmastane 20S,

C

29

 - 5

α,14α,17α(H)-stigmastane 20R,

Appendix

Assignation of compounds in the TIC, m/z 191, m/z 217 mass fragmentograms shown in Fig. 8.

chim. Acta 62, 2923—2929.

Wan Hasiah A. 1999: Organic facies variation in the Triassic shal-

low  marine  and  deep  marine  shales  of  central  Spitsbergen,
Svalbard. Mar. Petrol. Geol. 16, 467—481.

Wątocki  W.  1950:  Mineral  veins  at  Ornak  in  the  Western  Tatra

Mts. Rocznik PTG, XX  1—2, 11—60 (in Polish).

Wieczorek J. 1990: The main stages of geological evolution of the

Western Tethys – the outline. Kwart. Geol. 33, 401—412.

Yawanarajah  S.R.  &  Kruge  M.A.  1994:  Lacustrine  shales  and  oil

shales from Stellarton Basin, Nova Scotia, Canada: organofa-
cies  variations  and  use  of  polyaromatic  hydrocarbons  as  ma-
turity indicators. Org. Geochem. 21, 153—170.