background image

www.geologicacarpathica.sk

GEOLOGICA CARPATHICA, AUGUST 2010, 61, 4, 341—352                                              doi: 10.2478/v10096-010-0020-5

Introduction

For  decades,  the  Neogene  Pannonian  Basin  has  been  in  the
centre  of  interest  of  stratigraphers,  sedimentologists,  struc-
tural  geologists,  geophysicists,  and  paleontologists.  Hydro-
carbon explorations resulted in an enormous amount of data
about the structure, sedimentary fill and evolutionary history
of the Pannonian Basin. Most of the important results from
the southern, Serbian part of the Pannonian Basin, however,
regretfully  remained  unpublished.  The  highlight  of  this  pa-
per is to present new data on the stratigraphy and tectonics of
the  Čoka  area,  in  northern  Banat  of  Serbia  (Fig. 1),  obtained
by  subsurface  geological  methods  (reflection  seismics,  well
logs,  cores,  cuttings,  etc.).  The  Čoka  structure  represents  an
anticline, which resulted from the Middle-Late Miocene inver-
sion  of  an  earlier  extensional  structure  (within  basin  high)
covered by Middle Miocene to Quaternary sediments.

Geological setting

The  Pannonian  Basin  was  formed  due  to  continental  colli-

sion and subduction of the European Plate under the African
(Apulian)  Plate  during  the  late  Early  to  Late  Miocene  times
(Horváth & Royden 1981; Royden 1988; Tari et al. 1992; Hor-
váth 1995; Kováč et al. 1998; Pavelić 2002; Fodor et al. 2005).
The Pannonian Basin was bordered by the mountain chains of
the Alps, Carpathians and Dinarides (Schmid et al. 2008).

Late  Early  Miocene  subsidence  and  sedimentation  as  a

consequence of the syn-rift extensional phase resulted in the

Geology of the Čoka structure in northern Banat

(Central Paratethys, Serbia)

DEJAN RADIVOJEVIĆ

1

, LJUPKO RUNDIĆ

2

 and SLOBODAN KNEŽEVIĆ

2

1

NIS Naftagas, Narodnog fronta 12, 21000 Novi Sad, Serbia;  dejan.radivojevic@nis.rs

2

Department of Geology, Faculty of Mining and Geology, University of Belgrade, Kamenička 6, P.O. Box 227, 11000 Belgrade, Serbia;

rundic@rgf.bg.ac.rs;  knezevic.slobodan@gmail.com

(Manuscript received July 8, 2009; accepted in revised form March 11, 2010)

Abstract: The Čoka structure is a fault-bounded anticline in northern Banat, in the southern part of the Neogene Pannonian
Basin. The structure and its vicinity were explored by 24 wells. In addition to well logs, paleontological, sedimentological
and petrological analyses of cores and 27 seismic sections with different parameters of acquisition and processing were
used for geological investigation of the area. The E-SE dipping pre-Neogene basement consists of Lower Triassic clastics
and, in the NW part of the study area, Paleozoic greenschists. Thin Middle Miocene (Badenian) sediments unconformably
overlie the basement and pinch out towards the elevated NW part of the study area. They are also missing in some wells on
the apex of the Čoka structure, probably due to erosion. Badenian sediments were deposited in a shallow marine environment.
The late Middle Miocene (Sarmatian) strata are missing and the Badenian is directly overlain by Upper Miocene (Pannonian)
sediments. The latter also pinch out towards the NW but in contrast to Badenian sediments, they are present in all boreholes
on the Čoka structure. Pannonian deposition took place in a caspibrackish environment of Lake Pannon, with predominance
of marls and fine-grained clastics. Pannonian sediments are conformably overlain by latest Miocene (Pontian) and Pleistocene
lacustrine, alluvial and terrestrial sediments.

Key words: Miocene, Central Paratethys, Serbia, Northern Banat, tectonics, stratigraphy.

formation  of  numerous  grabens  filled  with  relatively  thin
syn-rift  marine  and  brackish  deposits  (Horváth  &  Royden
1981;  Tari  1994;  Tari  &  Pamić  1998;  Lučić  et  al.  2001;
Pavelić 2001). The Late Miocene (pre-Pannonian) unconfor-
mity is a result of the first early post-rift phase of basin inver-
sion  that  occurred  during  the  Sarmatian  (the  latest  Middle
Miocene; Horváth & Tari 1999). After that, a quiet and slow
thermal subsidence took place, combined with an uplift and
erosion of the surrounding mountain belt (Horváth & Royden
1981;  Schmid  et  al.  2008).  That  post-rift  sinking  was  com-
pensated  by  intensive  sedimentation  in  the  “caspibrackish”
Lake Pannon during the Late Miocene (Juhász 1991; Magyar
et  al.  1999;  Rundić  2000;  Fodor  et  al.  2005).  As  a  result,
huge amounts of sediment were supplied, via large fluvial to
deltaic systems, into Lake Pannon. The final result is succes-
sions  of  several  thousand  meters  of  post-rift  sediments
(Bérczi  et  al.  1988;  Szentgyörgyi  &  Juhász  1988;  Juhász
1991,  1994;  Vakarcs  G.  et  al.  1994;  Magyar  et  al.  1999;
Fodor et al. 2005; Tóth-Makk 2007).

At  about  the  Miocene-Pliocene  boundary,  and  locally  even

more intensively in the Quaternary, another compressive phase
took  place  in  the  Pannonian  Basin  (Jamičić  1995;  Horváth  &
Cloetingh 1996; Prelogović et al. 1998; Márton et al. 2002). It
reactivatied earlier normal faults, into reverse faults, and also
resulted in folding of Neogene strata (Saftić et al. 2003; Fodor
et al. 2005; Horváth et al. 2006; Marović et al. 2007).

The  southern  part  of  the  Pannonian  Basin  is  underlain  by

the Tisza Unit. During the Early and Middle Miocene exten-
sion  of  this  unit  was  synchronous  with  that  of  the  ALCAPA
(Alpine-Carpathian-Pannonian) unit in the north (Saftić et al.

background image

342

RADIVOJEVIĆ, RUNDIĆ and KNEŽEVIĆ

2003; Fodor et al. 2005). From the end of
the Karpatian (end of Early Miocene) sub-
sidence  of  Tisza  was  coupled  with  east-
ward  motion  and  possible  clockwise
rotation  under  a  transtensive  stress  field
(Csontos et al. 1992, 2002; Csontos 1995;
Saftić et al. 2003; Horváth et al. 2006).

The  pre-Neogene  basement  of  the

northern  Banat  of  Serbia,  is  tectonically
bordered by the Trans-Banat-Bačka Dislo-
cation  belt,  a  complex  E-W  striking,  re-
gional  dextral  strike-slip  fault  zone  that
separates  two  major  tectonic  units  in  the
pre-Neogene  basement:  the  Vardar  Zone
and the Tisza-Dacia block to the south and
north,  respectively  (Fig. 2).  West  of  the
Tisa  River,  the  area  is  bordered  by  the
North  Bačka  High  with  pre-Neogene
basement  at  depth  between  —500  to
—1000 m  below  the  surface.  It  is  an  iso-
metric  plateau  formed  during  younger
Miocene tectonic events. The major Neo-
gene  tectonic  features  of  the  northern
Banat are shown in Fig. 2 and include the
North  Banat  and  Mako  Grabens,  which
are  bounded  by  NW-SE  to  N-S  striking
normal faults. The pre-Neogene basement
is  downthrown  to  a  depth  between  2000
and 3500 meters with a relatively elevated
(2000—2500 m)  Kikinda-Szeged  High
which trends NE—SW. The Čoka structure
is  located  on  the  western  flank  of  the
North Banat Graben (Fig. 2).

The Miocene sediments of the northern

Banat  unconformably  overlie  strongly
deformed  Paleozoic-Mesozoic  basement
of  magmatic,  metamorphic  and  sedi-
mentary rocks.

Materials and methods

The geological model of the Čoka area

presented  here  is  based  on  seismic  sur-
veys, well logs, and paleontological, petro-
logical,  and  sedimentological  analyses  of
core samples.

The Čoka structure and its vicinity were

explored  by  24  wells.  The  seismic  data-
base consisted of 27 profiles with different
parameters  of  acquisition  and  processing,
the most recent made in 2005.

Our geological model was built in three

steps:  data  analysis,  interpretation,  and
synthesis of results. The first step included
analyses of all available data and checking
of  their  quality.  Data  quality  was  also
controlled  (well  diameters,  and  well  log
interpretation).

Fig. 1. Location of the study area within the Pannonian Basin System.

Fig. 2. Top pre-Neogene basement structure contour map of northern Banat (Marović et
al. 2007 – modified).

background image

343

GEOLOGY OF THE ČOKA STRUCTURE (SERBIA)

The  second  phase  included  determination  of  lithology  and

stratigraphy for each well on the basis of cores, cuttings and
well  logs,  computation  of  a  synthetic  seismogram,  structural
and  stratigraphic  interpretation  of  the  seismic  sections,  and
construction of structural maps, geological cross-sections and
thickness maps. Well logs were calibrated with core data and
used for qualitative lithological interpretation where the cores
were  missing.  The  main  lithology  suggested  by  the  mud  log
was correlated horizontally with gamma ray and spontaneous
potential logs, then to other types (resistivity, sonic and neu-
tron),  and  finally  to  sidewall  cores  and  cuttings.  In  cases
where  the  lithological  interpretation  of  logs  was  ambiguous,
we returned to the checking of log quality. Stratigraphic inter-
pretation was based on paleontological analysis of core sam-
ples  (molluscs,  ostracods,  foraminifers,  and  palynomorphs).
Lithological-stratigraphic  columns  were  compiled  for  each
well. The nearest well where checkshots were measured was
about 11—12 km east of the Čoka locality; therefore a synthet-
ic seismogram based on the sonic and density logs of C-9 was
created in order to convert time-structural interpretations into
the depth domain. Three structural maps were produced based

on  interpretation  of  all  seismic  sections  of  the  investigated
area.  Three  geological  cross-sections,  intersecting  each  other
at C-10, were drawn on the basis of the structural maps. Two
thickness maps focused on the Čoka structure were construct-
ed according to borehole data; the thickness of Neogene strata
in this area was below seismic resolution.

The final step in geological model generation was synthesis

of the results obtained in the second phase.

Results

Stratigraphy

In the study area, several boreholes reached the basement of

the  Neogene  deposits  (Fig. 3).  The  basement  consisted  of
breccias,  sandstones,  clays  and  dolomitic  limestones.  Fossils
in these sediments are rare, so their age is determined by cor-
relation  to  other  localities  in  northern  Banat  and  northern
Bačka. The occurrence of the foraminifer Meandrospira pusilla
indicates their Early Triassic age.

Fig. 3. Lithostratigraphic columns of representative boreholes of the Čoka area. The interpretation is based on well logs and paleontologi-
cal, sedimentological and petrological analyses of cores and cuttings. Location of the wells is indicated in Figs. 5—7 and 9—13.

background image

344

RADIVOJEVIĆ, RUNDIĆ and KNEŽEVIĆ

In  the  C-1,  the  basement  was

metamorphic (greenschist).

In most of the wells, the Neogene

succession  starts  with  biogenic
limestones  of  Badenian  age.  These
include  light-grey  to  white  bio-
sparudites 

and 

biomicrosparites

made up of microsparite matrix and
small sparicalcite microfossil shells
(detritus made up of molluscs, bryo-
zoans,  hydrozoas,  corallinacean  al-
gae  (Lithothamnion,  Lithophylum,
etc.),  annelids,  cidaroids,  ostra-
codes,  microgastropods,  and  vari-
ous  benthic  foraminifera,  such  as
Asterigerinata  planorbis,  Rosalina
dubia
,  Elphidium  crispum,  E.  fich-
telianum
,  E.  flexuosum,  Borelis
melo
,  Virgulina  schreibersiana,
Quinqueloculina 

partschii

Q.

heidingeri,  Q.  contorta,  Q.  longi-
rostra
,  Q.  heidingerii,  Adelosina
longirostra
,  Hansenisca  soldanii,
Cibicidoides  ungerianus,  Ammonia
beccarii
,  Globulina  gibba,  Glan-
dulina  laevigata  
and  Sphaeroidina
bulloides
.  Palynological  investiga-
tions  revealed  the  presence  of
spores and pollen grains of gymno-
sperms  and  angiosperms,  such  as
Sporites  sp.,  Polypodiaceoisporites
sp.,  Laevigatosporites  haardti,  Ca-
thayapollenites 
div. sp., Pinuspolle-
nites  labdacus
,  Cathayapollenites
div.  sp.,  Monocolpopollenites  tran-
quillus
,  Triatriopollenites 

cory-

phaeus

Alnipollenites 

verus,

Caryapollenites 

simplex, 

Poly-

poropollenites 

stellatus

Tri-

colpopollenites  liblarensis  and  T.
cingulum.

In  addition  to  reef  limestones,

there are light-grey arkoses, carbon-
ate  sandstones  and  siltstones  with
the  forams  Globigerinoides  trilo-
bus
,  G.  quadrilobatus,  Elphidium
crispum
,  Globigerina  bulloides,  G.
concinna,  Heterolepa  dutemplei,
Cibicidoides  pseudoungerianus,  C.
floridanus
,  Pullenia  bulloides,  Uvi-
gerina
  semiornata,  U.  pygmoides,
U.  aculeata,  Sphaeroidina  bul-
loides
,  Textularia  gramen,  T.  pala,
Gyroidinoides  soldanii,  Martinot-
tiella communi
 and Glandulina lae-
vigata 
present.

The  age  of  these  shallow  marine

and reef sediments is Badenian (ear-
ly  and  middle  Middle  Miocene,

Fig. 4. Chronostratigraphic position of the Neogene to Quaternary succession of the Čoka area
(time  scale,  magnetic  polarity  zones  and  chronostratigraphic  division  of  the  Neogene  after
Gradstein et al. 2004; Piller et al. 2007 and Harzhauser & Mandić 2008).

background image

345

GEOLOGY OF THE ČOKA STRUCTURE (SERBIA)

Fig. 4),  as  indicated  by  the  presence  of  Asterigerinata
planorbis
,  Elphidium  crispum,  E.  aculeatum,  Borelis  melo
etc. The maximum thickness of the Badenian in the selected
wells is 19 m (C-8; Fig. 3).

The Badenian is overlain by compact marlstone and marly

limestones with fragments of ostracods, such as Amplocypris
sp.,  Hemicytheria  sp.,  Candona  (Lineocypris)  trapezoidea,
Candona  (Caspiolla)  labiata,  Loxoconcha  schweyeri  and
Leptocythere  sp.  In  light-grey  compact  marlstones,  there  is
an association of molluscs including Gyraulus praeponticus,
GdubiusRadix croaticaMicromelania striataVelutinopsis
velutina
,  Limnocardium  sp.  and  Orygoceras  sp.,  as  well  as
associations  of  spores  and  microplankton  with  Cathayapol-
lenites  
div.  sp.,  Pinuspollenites  labdacus  and  Sporites  sp.
These ostracods and molluscs were endemic to the brackish
Lake Pannon and indicate the Pannonian (Late Miocene) age
of  these  sediments  (Fig. 4).  In  some  of  the  boreholes  (C-2
and C-10) the Pannonian layers directly overlie the Triassic
basement.  The  maximum  thickness  of  the  Pannonian  in  the
selected wells is 87 m (C-8; Fig. 3).

The Pannonian sediments and the pre-Neogene basement,

where  they  former  are  missing  (e.g.  at  C-1  and  C-24),  are
overlain  by  marls  with  thin  intercalations  of  sandstone  and
black  clays  containing  rare  ostracods  such  as  Pontoleberis
pontica
,  Loxoconcha  schweyeri,  Leptocythere  andrusovi,
Candona  (Caspiocypris)  labiata,  Candona  (Caspiocypris)
alta,  Candona  (Lineocypris)  trapezoidea,  Candona  (Ponto-
niella
paracuminataBacunella dorsoarcuataBabchazica,
Hemicytheria  pejinovicensis  and  the  camoebians,  including
Silicoplacentina  majzoni,  S.  hungarica,  and  S.  inflata.  This

Fig. 5. Structure contour map of the base of the Neogene with location of wells, seismic
profiles and geological cross-sections.

unit is considered to be of Early Pontian
age  in  the  sense  of  Stevanović  et  al.
(1990)  and  Rundić  (1997)  (Fig. 4).  Its
maximum thickness in the selected wells
is  361 m  (C-4;  Fig. 3).  The  overlying
sediments  are  represented  by  sand-marly
clays with coals, thin sandstone layers and
grey-greenish  marls  with  the  molluscs
Paradacna cf.  abichi and  Lymnocardium
sp.,  ostracods  Candona  (Pontoniella)
paracuminata
  and  Candona  sp.,  and  the
camoebians  Silicoplacentina  majzoni,  S.
hungarica and Sinflata. These belong to
the Upper Pontian sensu Stevanović et al.
(1990),  reaching  a  thickness  of  303 m
(C-4; Fig. 3).

Further  chronostratigraphic  bound-

aries, like the Pliocene—Quaternary, have
not been determined, because there is lit-
tle material for correct stratigraphic cor-
relation. The post-Pontian formations are
represented  by  fluvial,  lacustrine,  marsh
and  terrestrial  sediments  including  fine-
grained  sandstones  and  gravels,  sandy
clays  with  coals,  marly-clayey  sand-
stones  with  the  molluscs  Gyraulus  sp.,
Lythoglyphus  sp.,  Pisidium  sp.,  and  eo-
lian  sediments  (Figs. 3,  4).  Their  maxi-
mum thickness is 886 m in C-10.

Tectonics

The structure and thickness of individual stratigraphic units

are  presented  in  structure  contour  maps  (Figs. 5—7),  seismic
profiles  (Figs. 8, 9),  geological  cross-sections  (Figs. 10—12),
and thickness maps (Figs. 13, 14).

Within the study area, the Neogene basement generally dips

from  northwest  to  southeast  and  east  in  a  monoclinal  manner
(Figs. 5,  8,  10—12).  The  deepest  part  of  the  basement  lies  at  a
depth of —1800 m in the eastern part of the research area, where-
as the shallowest part is in its northwestern corner at a depth of
—1040 m in C-1 (Fig. 5). The inclination of monocline is gentle
in the NW and becomes steeper in the SE, where the basement
starts to sink steeply into the North Banat Graben (Fig. 2).

The  basement  of  the  Neogene  is  mainly  represented  by

Lower  Triassic  clastics  and,  in  the  northwestern  part  of  the
study  area,  by  Paleozoic  greenschists  (Figs. 5,  8).  The  meta-
morphic rocks were hit only by C-1 (Fig. 10). The contact be-
tween  the  two  rock  types  is  interpreted  to  be  tectonic  in  the
south, whereas the Lower Triassic depositionally or erosional-
ly pinches out on the elevated Paleozoic basement in the west
and east (Fig. 5).

The Čoka structure is a fault-bounded anticline, situated on

the basement slope (Fig. 5). This structure is shallowest at the
location of C-10 at —1393 m (Figs. 8, 10). The high is accentu-
ated on its west by two clearly recognizable paleodepressions
in the southern and central parts of the study area, respective-
ly, at a basement depth of —1500 m (Fig. 5). These depressions
are  expressed  on  structure  contour  map  of  the  top  Badenian
and top Pannonian horizons (Figs. 6, 7).

background image

346

RADIVOJEVIĆ, RUNDIĆ and KNEŽEVIĆ

position of the Pontian sediments on geological
cross-sections support this statement.

The  Badenian  strata  pinch  out  towards  the

north and west (Figs. 6, 8, 10, 11). They are the
shallowest  at  the  pinch-out  point  (at  about
—1250 m),  while  in  the  eastern  part  of  the  re-
search  area,  they  are  at  a  depth  of  —1800 m.
Over the entire Čoka area they are thin and are
missing  from  the  top  of  the  Čoka  structure  (in
C-2 and C-10; Fig. 13). Here, their thickness is
below the seismic resolution and thus could not
be distinguished from the top Triassic reflector
(Fig. 9). On the top Badenian structure contour
map, normal faults with north-south and north-
west-southeast  direction  can  be  noted  (Fig. 6).
All the faults have small throw (few meters to a
few tens of meters).

The  Pannonian  sediments  pinch  out  to  the

northwest  and  deepen  to  the  east  down  to
—1750 m  (Fig. 7).  They  are  the  shallowest  near
the  pinch-out,  near  C-24  at  about  —1100 m
(Fig. 11). Unlike the Badenian, they are found in
all wells above the Čoka structure (Fig. 14). The
faults  have  a  small  gravitational  movement  and
most of them have a north-south direction. In the
western  part  of  the  area,  there  is  a  large  E-W
trending normal fault (Fig. 7).

Interpretation and discussion

In the Čoka area, the Badenian represents the

oldest Neogene unit; its sediments transgressive-
ly overlie the Lower Triassic (Radivojević 2008).
The  distribution  and  thickness  of  the  Badenian
sediments, including their lack in C-2, C-10, C-22
and C-23, suggest that the Badenian was proba-
bly  exposed  to  erosional  processes  for  some
time. This interpretation is strongly supported by
the  complete  lack  of  the  subsequent  Sarmatian
sediments in the studied boreholes.

According to Kemenci (1991), the entire Mid-

dle  Miocene  (Badenian  and  Sarmatian)  can  be
characterized  by  significant  expansion  of  the
aquatic environments in the southern Pannonian
Basin; only restricted areas (the highest parts of
the paleorelief) escaped marine flooding. If this
interpretation is correct, then the lack of the Sar-
matian and eroded nature of the Badenian in the
Čoka area is probably due to the tectonic inver-
sion that took place in the Late Sarmatian or Ear-
ly  Pannonian  and  resulted  in  a  widespread
pre-Pannonian  unconformity  (Horváth  &  Tari

Fig. 6. Structure contour map of the top Badenian with location of wells, seismic
profiles and geological cross-sections.

Fig. 7. Structure contour map of the top Pannonian with location of wells, seismic
profiles and geological cross-sections.

In  the  Čoka  area,  several,  N-S  and  E-W  trending  normal

faults with small movement have been interpreted. All faults
present in the Čoka area were probably reactivated during the
Pontian  as  inverted  faults  which  is  indicated  on  seismic  and
geological  cross-sections  (Figs. 8—12).  Reflectors  above  the
top  Pannonian  horizon  which  are  also  nicely  folded  and  the

1999).  Tectonic  inversion  is  obvious  both,  on  seismic  lines
(Figs. 8, 9)  and  geological  cross-sections  (Figs. 10—12).  All
reflectors above the top Pannonian horizon are nicely folded
and some inverted earlier normal faults are present. Position
of Pontian sediments on geological cross-sections also indi-
cates basin inversion.

background image

347

GEOLOGY OF THE ČOKA STRUCTURE (SERBIA)

Fig. 8. Seismic profile 1 across the Čoka area. The strong reflector to the left of shot point 250 corresponds to the top of the Paleozoic hori-
zon. The large difference in the velocity between the Pontian sediments (Triassic, Badenian and Pannonian sediments are completely miss-
ing) and the schists caused appearance of a multiple under the top Paleozoic. For location of the profile see Figs. 5—7.

Fig. 9. Seismic profile 2 across the Čoka structure. The Pannonian sediments have a low reflective response over almost the entire study
area. The top of the Pannonian on the right side of the profile, however, has a well-defined reflection. This is a typical feature of the top
Pannonian in northern Banat. For location of the profile see Figs. 5—7.

background image

348

RADIVOJEVIĆ, RUNDIĆ and KNEŽEVIĆ

Fig. 10. Geological cross-section A—B (for location see Figs. 5—7). Note the pinch-out trend of the Badenian and Pannonian towards C-1.
The Badenian is missing at C-10, probably due to erosion.

Fig. 11. Geological cross-section C—D (for location see Figs. 5—7). The Badenian and Pannonian pinch out towards C-24.

The Sarmatian-Pannonian boundary, roughly corresponding

to the Middle-Late Miocene boundary, was marked by a major
regression, which isolated the Central Paratethys from the glo-
bal sea, and transformed it into the large, long-lived, brackish
water body of Lake Pannon (Magyar et al. 1999). The cause of

this  regression  is  still  highly  debated  (Săndulescu  1988;
Vakarcs et al. 1994; Horváth & Cloething 1996; Harzhauser &
Piller 2004).

A  lake-level  rise  during  the  Pannonian  caused  flooding  of

previously  emerged  regions  in  northern  Banat  (Kemenci

background image

349

GEOLOGY OF THE ČOKA STRUCTURE (SERBIA)

Fig. 12. Geological cross-section E—F (for location see Figs. 5—7).

Fig. 13. Thickness map of Badenian sediments above the Čoka structure (based on
well data). The Badenian is missing from the most elevated parts of the structure.

1991),  thus  the  Pannonian  strata  are  transgres-
sive at the base and deposited above an uncon-
formity  over  a  greater  part  of  the  area.  The
Pannonian  sediments  in  northern  Banat  have  a
wider  distribution  than  the  Badenian;  they
overlie  Paleozoic  schists  and  magmatites,  Tri-
assic, Badenian, and Sarmatian sediments.

In  general,  the  Pannonian  is  represented  by

thin sandstones with carbonate matrix in the lit-
toral facies, by pelites with presence of micrite
in  the  sublittoral  facies,  and  by  marls  in  the
deep-basin  facies.  The  lithology  as  well  as  the
molluscan  fauna  with  Radix  croatica  and  Gy-
raulus  praeponticus
  in  the  Čoka  boreholes
point to a sublittoral facies that was widespread
in the region (Stevanović 1977; Knežević et al.
1994)  and  represents  a  transitional  zone  be-
tween the sandy littoral and clayey deep basinal
facies. The Pannonian associations of flora and
fauna  indicate  a  low-salinity  caspibrackish  en-
vironment  characteristic  of  Lake  Pannon
(Steininger et al. 1988; Rögl 1996). Data from
Čoka  area  correspond  to  recent  isotope  trends
studies which indicate that Lake Pannon was a
simple system of an alkaline lake with steadily
declining  salinity  (Harzhauser  &  Piller  2007;
Harzhauser et al. 2007).

background image

350

RADIVOJEVIĆ, RUNDIĆ and KNEŽEVIĆ

Progradation of deltaic clastic systems, shallowing and fi-

nally infilling of the basin during Pontian times was proba-
bly caused by deceleration of basin subsidence (Fodor et al.
2005; Horváth et al. 2006). The sedimentary complex depos-
ited during the Pannonian, Pontian and later, in northern and
central  Banat  is  very  thick,  locally  it  may  exceed  4000 m
(the Pannonian ranging from several m to several hundred m).
In the surrounding areas, such as the southern Banat, Fruška
Gora Mts, and most of Bačka, this complex is much thinner
(Kemenci 1991; Radivojević 2008).

The  stratigraphic  position  of  the  oldest  post-Pannonian

sediments  that  were  treated  in  this  paper  is  quite  question-
able. Basic lithostratigraphic and paleontological parameters
indicate the presence of the Pontian s.str., which is known in
the Eastern Paratethys where they represent a regional stage
(Stevanović et al. 1990).  From the paleogeographic point of
view,  it  should  be  emphasized  that  area  of  Eastern  Serbia
corresponds  to  the  Miocene  and  Pliocene  development
which exists in Dacian Basin and further to the east, includ-
ing  the  Pontian  in  such  development.  In  earlier  references
there  are  data  which  confirm  these  correlations,  similarities
and differences between the Pontian of these basins. Howev-
er, as in the past 20 years, few results from these areas that
are  internationally  recognized  were  published,  the  question
of Pontian (none) existence in the Pannonian part of Serbia
should  be  seriously  revised,  and  verified  on  outcrops.  The
validity of the model which is applicable for the western part
of Central Paratethys can only be tested with direct field ob-
servations.  In  that  sense,  the  adjusted  Miocene-Pliocene

Fig. 14. Thickness map of Pannonian sediments above the Čoka structure (based on
well data).

scheme,  which  includes  both  the  Pannonian
and Dacian Basins is used in this paper as a
compromise (Harzhauser & Mandic 2008).

Conclusions

The  basement  of  the  Neogene  succession

in  the  Čoka  area  is  mainly  represented  by
Triassic  sediments,  except  in  the  northwest-
ern corner of the study area where it is repre-
sented  by  Paleozoic  schists.  The  paleorelief
subsided along normal faults from the North
Bačka High in the northwest to the North Ba-
nat  Graben  in  the  southeast  and  east.  The
Čoka  structure,  which  was  initiated  as  a
within-basin  high  and  later  inverted  into  the
fault-bounded  anticline  is  neighboured  by
two local paleodepressions in the central and
southern parts of the study area.

The  shallow  marine  Badenian  sediments

were deposited transgressively on the Paleo-
zoic-Triassic basement. They pinch out at the
most  elevated  northwestern  part  and  were
eroded from the top of the Čoka structure, as
indicated  by  their  small  thickness  (up  to  a
few tens of meters) and by the lack of Sarma-
tian deposits.

The  sublittoral  Pannonian  sediments  are

present  in  all  wells  testing  the  Čoka  struc-

ture,  but  they  also  pinch-out  towards  the  west.  They  are
thicker than the erosionally truncated Badenian sequence (up
to 100 m). The overlying Pontian to Quaternary succession,
represented by lacustrine to alluvial and terrestrial deposits,
is thick (1000—1800 m) and uniform over the entire area.

Acknowledgments: We owe great gratitude to NIS Naftagas
for  allowing  unlimited  access  to  all  data.  The  authors  are
grateful  to  Imre  Magyar  (MOL,  Budapest)  who  greatly  im-
proved the paper by his comments and suggestions. We wish
to  thank  Vladimir  Muškinja  and  Zoran  Stojanovski  for  the
graphic outfit of the paper. In addition, we owe great grati-
tude  to  colleagues:  Jordan  Kukavica  who  helped  about  the
location  of  pinch-out  of  the  Badenian  and  Pannonian  sedi-
ments, Rastko Pešalj and Snežana Marjanović for the given
material  and  Zorica  Đokić  who  helped  with  the  interpreta-
tion  of  the  well  log  measurements.  We  are  also  grateful  to
NIS  Naftagas  employees:  Predrag  Cvijić,  Goran  Bogićević
and Vladislav Gajić who helped with the stratigraphical and
petrological  determination.  Many  thanks  to  Marianna
Kováčová  (Comenius  University,  Bratislava)  for  reviewing
the  list  of  pollen  grains  and  spores.  We  also  want  to  thank
Csaba  Krézsek  (OMV/Petrom,  Bucharest)  for  critical  com-
ments on the manuscript. Fruitful discussions and comments
of  three  anonymous  reviewers  improved  the  final  version
significantly. A part of this paper represents the results of the
Project  No. 146009  supported  by  the  Ministry  of  Science
and Technological Development of the Republic of Serbia.

background image

351

GEOLOGY OF THE ČOKA STRUCTURE (SERBIA)

References

Bérczi I., Hámor G., Jámbor Á. & Szentgyörgyi K. 1988: Neogene

sedimentation  in  Hungary.  In:  Royden  L.H.  &  Horváth  F.
(Eds.):  The  Pannonian  Basin  –  A  study  in  basin  evolution.
AAPG Mem. 45, 57—67.

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

area. Acta Vulcanol. 7, 1—13.

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

evolution of the Intra-Carpathian area: a model. Tectonophys-
ics
 208, 221—241.

Csontos L., Benkovics L., Bergerat F., Mansy J.-L. & Worum G. 2002:

Tertiary deformation history from seismic section study and fault
analysis  in  a  former  European  Tethyan  margin  (the  Mecsek—
Villány area, SW Hungary). Tectonophysics 297, 51—71.

Fodor  L.,  Bada  G.,  Csillag  G.,  Horvát  E.,  Ruszkiczay-Rüdiger  Z.,

Palotás  K.,  Síkhegyi  F.,  Timár  G.,  Cloeting  S.  &  Horvát  F.
2005: An outline of neotectonic structures and morphotecton-
ics of the western and central Pannonian Basin. Tectonophysics
410, 15—41.

Gradstein F.M., Ogg J.G. & Smith A.G. 2004: A geologic time scale

2004. Cambridge University Press, Cambridge, I-XIX + 1—589.

Harzhauser M. & Mandić O. 2008: Neogene lake systems of Cen-

tral and South-Eastern Europe: Faunal diversity, gradients and
interrelations. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol.  260,
417—434.

Harzhauser  M.  &  Piller  W.E.  2004:  Integrated  stratigraphy  of  the

Sarmatian  (Upper  Middle  Miocene)  in  the  western  Central
Paratethys. Stratigraphy 1, 1, 65—86.

Harzhauser M. & Piller W.E. 2007: Benchmark data of a changing

sea – Palaeogeography, palaeobiogeography and events in the
Central Paratethys during the Miocene. Palaeogeogr. Palaeo-
climatol. Palaeoecol. 
253, 8—31.

Harzhauser M., Latal C. & Piller W.E. 2007: The stable isotope archive

of  Lake  Pannon  as  a  mirror  of  Late  Miocene  climate  change.
Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 249, 335—350.

Horváth F. 1995: Phases of compression during the evolution of the

Pannonian  Basin  and  its  bearing  on  hydrocarbon  exploration.
Mar. Petrol. Geol. 12, 837—844.

Horváth F. & Cloetingh S. 1996: Stress-induced late-stage subsidence

anomalies in the Pannonian basin. Tectonophysics 266, 287—300.

Horváth F. & Royden L.H. 1981: Mechanism for the formation of the

Intra-Carpathian Basins: A review. Earth Sci. Rev. 3—4, 307—316.

Horváth F. & Tari G. 1999: IBS Pannonian Basin Project: a review of

the main results and their bearings on hydrocarbon exploration.
In: Durand B., Jolivet L., Horváth F. & Seranne M. (Eds.): The
Mediterranean basins: Tertiary extension within the Alpine Oro-
gen. Geol. Soc. London, Spec. Publ. 156, 195—213.

Horváth F., Bada G., Szafián P., Tari G., Ádám A. & Cloetingh S.

2006: Formation and deformation of the Pannonian basin: con-
straints from observational data. Geol. Soc. London, Mém. 32,
191—206.

Jamičić D. 1995: The role of sinistral strike-slip faults in the forma-

tion  of  the  structural  fabric  of  the  Slavonian  Mts.  (Eastern
Croatia). Geol. Croatica 48, 155—160.

Juhász Gy. 1991: Lithostratigraphical and sedimentological frame-

work of the Pannonian (s.l.) sedimentary sequence in the Hun-
garian Plain (Alföld), Eastern Hungary. Acta Geol. Hung. 34,
1—2, 53—72.

Juhász Gy. 1994: Comparison of the sedimentary sequences in Late

Neogene  subbasins  in  the  Pannonian  Basin,  Hungary.  Földt.
Közl.
 124, 4, 341—365.

Kemenci  R.  1991:  Lithofacial  features  and  possible  depositional

processes in the Miocene and and Lower Pontian in North Ba-
nat, Yugoslavia. Academic Conference, Geodynamic evolution
of the Pannonian Basin. SerbAcad. Sci. Arts., Vol. LXII, De-

partment of Natural and Math. Sci., Belgrade, 4.

Knežević S., Spajić O., Pavlović M., Ercegovac M. & Petrović M.

1994: Stratigraphy of Tertiary deposits in hole G-1 at Grocka.
Ann. Géol. Penins. Balk. 58, 3, 39—49.

Kováč M., Nagymarosy A., Oszczypko N., Csontos L., Slacszka A.,

Marunteanu  M.,  Matenco  L.  &  Márton  E.  1998:  Palinspastic
reconstruction  of  the  Carpathian-Pannonian  region  during  the
Miocene. In: Rakús M. (Ed.): Geodynamic development of the
Western  Carpathians.  Miner.  Slovaca–Monograph.,  Bratisla-
va, 189—217.

Lučić D., Saftić B., Krizmanić K., Prelogović E., Britvić V., Mesić

I.  &  Tadej  J.  2001:  The  Neogene  evolution  and  hydrocarbon
potential of the Pannonian Basin in Croatia. Mar. Petrol. Geol.
18, 133—147.

Magyar I., Geary D.H. & Müller P. 1999: Paleogeographic evolu-

tion  of  the  Late  Miocene  Lake  Pannon  in  Central  Europe.
Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 147, 151—167.

Marović  M.,  Toljić  M.,  Rundić  Lj.  &  Milivojević  J.  2007:  Neoal-

pine tectonics of Serbia. Serbian Geol. Soc., Ser. Monograph.,
Belgrade, 1—88.

Márton E., Pavelić D., Tomljenović B., Avanić R., Pamić J. & Mar-

ton P. 2002: In the wake of a counterclockwise rotating Adriat-
ic  microplate:  Neogene  paleomagnetic  results  from  northern
Croatia. Int. J. Earth. Sci. 91, 514—523.

Pavelić D. 2001: Tectonostratigraphic model for the North Croatian

and  North  Bosnian  sector  of  the  Miocene  Pannonian  Basin
System. Basin Res. 13, 359—376.

Pavelić  D.  2002:  The  South-Western  Boundary  of  Central  Parat-

ethys. Geol. Croatica 55, 1, 83—92.

Piller  E.W.,  Harzhauser  M.  &  Mandić  O.  2007:  Miocene  Central

Paratethys stratigraphy – current status and future directions.
Stratigraphy 4, 151—168.

Prelogović  E.,  Saftić  B.,  Kuk  V.,  Velić  J.,  Dragaš  M.  &  Lučić  D.

1998:  Tectonic  activity  in  the  Croatian  part  of  the  Pannonian
basin. Tectonophysics 297, 283—293.

Radivojević D. 2008: Subsurface researches of Miocene sediments in

the  Choka  area  (northern  Banat).  Unpubl.  MSc.  Thesis,  Univ.
Belgrade
, Belgrade, 1—125 (in Serbian, English abstract).

Royden L.H. 1988: Late Cenozoic tectonics of the Pannonian Basin

System. In: Royden L.H. & Horváth F. (Eds.): The Pannonian
Basin. A study in basin evolution. Amer. Assoc. Petrol. Geol.
Mem.
 45, 27—48.

Rögl F. 1996: Stratigraphic correlation of the Paratethys Oligocene

and Miocene. Mitt. Ges. Bergbaustud. Sterr. 41, 65—73.

Rundić  Lj.  1997:  Biostratigraphy  of  the  caspibrackish  Neogene  of

Kolubara  Basin.  Unpubl.  PhD.  Thesis,  Univ.  Belgrade,  Bel-
grade, 1—129 (in Serbian, English abstract).

Rundić Lj. 2000: Late Miocene tectonic activity in the central part

of Kolubara basin, Serbia. Ann. Géol. Pénins. Balk. 63 (1999),
43—57.

Saftić B., Velić J., Sztano O., Juhász G. & Ivković Ž. 2003: Tertiary

subsurface facies, source rocks and hydrocarbon reservoirs in
the  SW  Part  of  the  Pannonian  Basin  (Northern  Croatia  and
South-Western Hungary). Geol. Croatica 56, 1, 101—122.

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

Amer. Assoc. Petrol. Geol. Mem. 45, 17—25.

Schmid  S.,  Bernoulli  D.,  Fügenschuh  B.,  Matenco  L.,  Schefer  S.,

Schuster R., Tischler M. & Ustaszewski K. 2008: The Alpine-
Carpathian-Dinaridic  orogenic  system:  correlation  and  evolu-
tion of tectonic units. Swiss J. Geosci. 101, 139—183.

Steininger F.F., Muller C. & Rögl F. 1988: Correlation of Central

Paratethys,  Eastern  Paratethys,  and  Mediterranean  Neogene
Stages. In: Royden L.H. & Horváth F. (Eds.): The Pannonian
Basin. A study in basin evolution. Amer. Assoc. Petrol. Geol.
Mem.
 45, 79—87.

Stevanović P. 1977: Miocene of Vojvodina. Geology of Serbia –

background image

352

RADIVOJEVIĆ, RUNDIĆ and KNEŽEVIĆ

Stratigraphy, II-3. Rud. Geol. Fakultet, Belgrade, 285—305 (in
Serbian).

Stevanović P.M., Nevesskaya L.A., Marinescu F., Sokać A. & Jám-

bor  Á.  (Eds.)  1990:  Chronostratigraphie  und  Neostratotypen,
Neogen  der  Westlichen  (“Zentrale”)  Paratethys  8,  Pontien.
Jazu and Sanu, Zagreb-Beograd, 1—952.

Szentgyörgyi K. & Juhász Gy. 1988: Sedimentological characteris-

tics of the Neogene sequences in SW Transdanubia, Hungary.
Acta Geol. Hung. 31, 3—4, 209—225.

Tari  G.  1994:  Alpine  tectonics  of  the  Pannonian  Basin.  Unpubl.

PhD. Thesis, Rice Univ., Houston, 1—501.

Tari V. & Pamić J. 1998: Geodynamic evolution of the northern Di-

narides and the southern part of the Pannonian Basin. Tectono-
physics
 297, 269—281.

Tari G., Horváth F. & Rumpler J. 1992: Styles of extension in the

Pannonian Basin. Tectonophysics 208, 203—219.

Tóth-Makk  Á.  2007:  Late  Miocene  sequence  stratigraphy  of  the

Pannonian Basin fill (Kiskunhalas-Mélykút region, Hungary):
how  core,  electric  log  and  seisimic  data  fit  together?  Geol.
Carpathica
 58, 4, 353—366.

Vakarcs G., Vail P.R., Tari G., Pogácsás Gy., Mattick R.E. & Szabó

A. 1994: Third order Middle Miocene—Early Pliocene deposi-
tional  sequences  in  the  prograding  delta  complex  of  the  Pan-
nonian Basin. Tectonophysics 240, 81—106.