background image

www.geologicacarpathica.sk

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

, APRIL 2011, 62, 2, 139—154                                                         doi: 10.2478/v10096-011-0012-0

Introduction

In  the  Polish  sector  of  the  Magura  Nappe  eleven  tectonic
windows were documented (Fig. 1A—C). These windows be-
long  to  the  Grybów  Nappe  of  the  Fore-Magura  Group  of
units (Oszczypko et al. 2008). This group of units, which oc-
cupy  the  intermediate  position  between  the  Silesian  and
Magura  Nappes  (Fig. 1C),  contains  transitional  lithofacies,
which linked the Silesian and Magura Basins (see Książkiewicz
1962; Bieda et al. 1963; Geroch et al. 1967; Koráb & Ďurkovič
1978; Olszewska 1981; Cieszkowski 1992, 2001; Oszczypko-
Clowes  &  Oszczypko  2004;  Oszczypko-Clowes  &  Ślączka
2006;  Oszczypko-Clowes  2008).  The  Obidowa-Słopnice  and
Grybów Nappes occur in the tectonic windows. They are re-
garded as the western and southern prolongation of the Dukla
Nappe (Cieszkowski 2001). These nappes are composed pre-
dominantly of Upper Eocene-Oligocene deposits (Oszczypko-
Clowes  &  Oszczypko  2004;  Oszczypko-Clowes  &  Ślączka
2006; Oszczypko-Clowes 2008).

The aim of this research was to establish the pecularities of

the  lithofacies  and  to  determine  the  age  of  the  calcareous
nannoplankton  of  the  Świątkowa  Wielka  Tectonic  Window
(SWTW) deposits, but also to plot their correlation with sim-
ilar sediments from adjacent areas (Fig. 1B). On the basis of
up-to-date  geological  mapping  as  well  as  old  oil  field  drill-
ings this work provides a new structural approach to this tec-
tonic window.

Previous studies

In 1888 Uhlig described the dark variety of Menilite shales

as  “grybower  Menilitschiefer”  –  already  known  in  East
Slovakia as the Smilno beds (Hauer 1859).

Stratigraphy and tectonics of a tectonic window in the Magura

Nappe (Świątkowa Wielka, Polish Outer Carpathians)

MARTA OSZCZYPKO-CLOWES and NESTOR OSZCZYPKO

Institute of Geological Sciences, Jagiellonian University, Oleandry 2a, 30-063 Kraków, Poland;

marta.oszczypko@.uj.edu.pl;  nestor.oszczypko@uj.edu.pl

(Manuscript received March 24, 2010; accepted in revised form October 13, 2010)

Abstract: The Świątkowa Wielka Tectonic Window belongs to the Grybów Nappe of the Fore-Magura Group of units.
This  tectonic  window  is  located  in  the  marginal  part  of  the  Magura  Nappe  and  is  composed  of  Oligocene  –  Sub-
Grybów Beds as well as the Grybów Marl Formation. These beds have been correlated with the Oligocene deposits of
other tectonic windows of the Grybów Nappe in Poland. Our research reveals that the Krosno beds’ shally facies, which
occur at the western termination of the Świątkowa Wielka Tectonic Window, belong to the Dukla succession. On the
basis  of  calcareous  nannoplankton  analysis,  the  Grybów  Marl  Formation  as  well  as  the  Krosno  Beds  belong  to  the
NP23—NP24, and NP24 Zones, respectively. The structure of the Świątkowa Wielka Tectonic Window reveals a multi-
stage evolution of the Magura Nappe overthrust onto their foreland.

Key words: Oligocene, Western Carpathians, Magura, Grybów and Dukla Nappes,  duplex structure tectonic windows,
biostratigraphy, calcareous nannoplankton.

Over the period 1930—1932, while carrying out geological

mapping  in  the  Świątkowa  Wielka  area,  Böhm  (1933)  dis-
covered the Grybów black shales, which were established as
the  Cretaceous  “Świątkowa  facies”,  the  oldest  strata  of  the
Magura succession. This concept was accepted by Świdziński
(1934, 1947). However, in the early 1950’s, the concept was
questioned  by  K.  Mrozek  (see  Kozikowski  1956)  who,  on
the basis of geological mapping, drilling and micropaleonto-
logical data, documented that the “Świątkowa facies” are the
equivalent of Menilite shales and occur in the tectonic win-
dow beneath the Magura Nappe.

The  oldest  sediments  from  the  Grybów  Nappe  belong  to

the  Jaworzynka  Beds  (Senonian—Paleocene)  of  the  Mszana
Dolna  Tectonic  Window  (Fig. 1B),  (see  Oszczypko-Clowes
& Oszczypko 2004). The most frequent rocks are Lower to
Upper  Eocene  green,  grey  and  black  shales,  with  intercala-
tions  of  medium-  and  fine-grained  glauconitic  sandstones,
known  as  the  Hieroglyphic  Beds  (Sikora  1960;  1970),
Klęczany  Beds  (Kozikowski  1956)  or  Sub-Menilite  Beds
(Nemčok 1990; Nemčok et al. 1990). Towards the top they
pass  into  greenish  marls,  a  few  meters  thick,  with  an  abun-
dance of Globigerina representing the Late Eocene and cor-
responding  to  the  horizon  of  the  Sub-Menilite  Globigerina
Marls  (SMGM),  known  from  all  units  of  the  Outer  Car-
pathians (Olszewska 1983; Leszczyński 1996, 1997; Oszczyp-
ko  1996;  Oszczypko-Clowes  1998).  Early  Oligocene  is
represented by a series of roughly 150 meters of grey, dark
green,  black  marls,  and  marly  shales  with  intercalations  of
thin-  to  medium-bedded,  micaceous,  laminated  sandstones
and several thick-bedded, glauconitic sandstones. These de-
posits  were  established  as  the  Sub-Grybów  Beds  by
Kozikowski  (1956).  These  beds  pass  upwards  into  Grybów
Shales distinguished by Uhlig (1888) and named as  Grybów
Beds  by  Kozikowski  (1956).  In  1960  Sikora  renamed  them

Stratigraphy and tectonics of a tectonic window in the Magura

Nappe (Świątkowa Wielka, Polish Outer Carpathians)

background image

140

OSZCZYPKO-CLOWES and OSZCZYPKO

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 2, 139—154

again as the Grybów Shales. In the highest part of the Gry-
bów Shales there are intercalations of black cherts and also
brownish  siliceous  marls  with  cherty  lenses.  The  lower
boundary  of  the  Grybów  Shales  can  be  found  where  grey-
green  marls  from  the  Sub-Grybów  Beds  disappear,  and
where a sequence of brown and black marls appear.

The age of the youngest sediments of the Grybów Nappe

is generally regarded as Oligocene. The foraminiferal studies
were  conducted  by  Kozikowski  (1956),  Blaicher  (in  Sikora
1960, 1970), and Olszewska (1981). According to Olszewska
(1981), the Sub-Grybów Beds (Klęczany and Ropa Window)
as well as the Grybów Shales (Klęczany and Mszana Dolna
Windows) are of Oligocene age.

Biostratigraphical studies based on nannofossils were initi-

ated  by  Smagowicz  (see  Burtan  et  al.  1992;  Cieszkowski
1992) in the Klęczany Tectonic Window. She recognized nan-
nofossil associations from the Sub-Grybów Beds, which were
characteristic for latest Eocene—Early Oligocene. More recent-
ly, a detailed calcareous nannoplankton study of the Grybów
Nappe  was  carried  out  in  Mszana  Dolna  and  also  in  the
Szczawa Tectonic Windows (Oszczypko-Clowes & Oszczyp-
ko  2004),  as  well  as  in  the  Grybów  (Oszczypko-Clowes  &
Ślączka 2006) and Ropa (Oszczypko-Clowes 2008) Tectonic

Windows. In the Mszana Dolna Tectonic Window the young-
est  deposits  were  assigned  to  the  NP24  (Krosno  Beds  of  the
Dukla  Nappe)  and  NP23—NP25  (Krosno  (Cergowa)  Beds  of
the Grybów Nappe) Zones. Similar nannoplankton ages were
also established in the Grybów Nappe of the Szczawa Tecton-
ic Window. Zones NP22—NP24 were determined in the Gry-
bów  Shales,  whereas  the  Krosno  (Cergowa)  Beds  belong  to
Zone NP24 (see Oszczypko-Clowes & Oszczypko 2004). The
Grybów  Shales  of  the  Grybów  Tectonic  Window  were  as-
signed to Zone NP24, while the Krosno (Cergowa) Beds were
included  in  Zones  NP24—NP25  (Oszczypko-Clowes  &
Ślączka  2006).  Simultaneously  these  authors  proposed  the
Grybów  Marl  Formation  (GMF)  as  a  more  appropriate  new
name due to its lithological development. In the Ropa Tecton-
ic Window the NP22—NP24 Zone interval was determined in
the  GMF,  whereas  the  Krosno  Beds  belong  to  Zone  NP25
(Oszczypko-Clowes  2008).  On  the  basis  of  dinoflagellates,
Barski  (in  Bojanowski  2007b)  determined  the  middle  Rupe-
lian age of the Krosno shales of the SWTW.

In  the  adjacent  Dukla  Nappe  calcareous  nannoplankton

studies  were,  so  far,  also  sporadic  and  carried  out  by
Smagowicz  (Olszewska  &  Smagowicz  1977).  Foraminiferal
studies were lately conducted by Olszewska (1983). They pro-

Fig. 1. A – Simplified tectonic scheme of the Alpine-Carpathian orogens. B – Tectonic sketch-map of the Outer Western Carpathians (based
on Żytko et al. 1989, simplified). C – Tectonic sketch-map of the Światkowa Wielka Tectonic Window (based on Koszarski & Tokarski
1968, supplemented). Tectonic windows: 1 – Mszana Dolna, 2 – Szczawa, 3 – Klęczany-Pisarzowa, 4 – Grybów, 5 – Ropa, 6 – Uście
Gorlickie, 7 – Świątkowa, 8 – Smilno.

background image

141

STRATIGRAPHY AND TECTONICS OF THE ŚWIĄTKOWA WIELKA TECTONIC WINDOW (POLAND)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 2, 139—154

posed the biostratigraphical scheme of the Upper Cretaceous—
Paleogene  deposits  from  the  Dukla  Nappe;  which  was  based
on foraminiferal and calcareous nannoplankton investigations.
A  detailed  stratigraphic  study  of  the  Krosno  Beds  from  the
Dukla Nappe in the Mszana Dolna Tectonic Window was car-
ried out by Oszczypko-Clowes & Oszczypko (2004).

In  the  Fore-Magura,  Ždánice-Subsilesian  and  Pouzdřany

Units of the Czech sector of the Outer Carpathians the Meni-
lite and Krosno lithofacies were studied by Švábenická et al.
(2007).

In the Ukrainian Carpathians the Vezhany Unit of the Mar-

marosh Flysch can be regarded as the equivalent of the Gry-
bów  successions  of  the  Outer  Western  Carpathians
(Oszczypko et al. 2005). In this succession the Dusina marls
have  the  same  age  (NP24)  and  lithofacies  development  as
the Grybów Marl Formation in Poland.

Geological setting

The  Świątkowa  Wielka  Tectonic  Window,  up  to  1 km

wide  and  up  to  3.5 km  long,  is  located  in  the  Beskid  Niski
Range ca. 3—3.5 km southwest from the front of the Magura
Nappe  (Fig. 1C).  This  tectonic  window  was  discovered  by
Kozikowski  (1956,  1958).  The  geological  mapping  of  the
surrounding  area  was  carried  out  by  Koszarski  &  Tokarski
(1968).  The  Oligocene  strata  of  the  Grybów  Nappe  in  this
tectonic  window  are  bound  by  the  Upper  Cretaceous—Pale-
ocene Ropianka Formation (Inoceramian Beds), Lower/Mid-
dle  Eocene  Łabowa  Shale  Formation  (Variegated  Shales)
and  the  Wątkowa  Beds  (Upper  Eocene—Oligocene)  of  the
Magura  Nappe  (Koszarski  &  Tokarski  1968;  Kopciowski
2007). Based on geological mapping and drillings, Tokarski
(1965) described the structure of the Świątkowa Wielka Tec-
tonic  Window.  According  to  his  interpretation,  the  present
structure of the tectonic window, developed when the Magu-
ra and Grybów Nappes were overthrust onto the eroded Duk-
la Nappe. This was followed by the refolding of the Magura
and Grybów Nappes together.

The  Oligocene  deposits  of  the  SWTW  are  strongly  de-

formed  and  are  often  in  an  overturned  position  (Fig. 2).
These  deposits  belong  to  the  Sub-Grybów  Beds,  Grybów
Marl Formation (GMF) (see Kozikowski 1956; Koszarski &
Tokarski  1968;  Koszarski  &  Koszarski  1985).  The  Krosno
Beds  occupy  a  special  position  with  a  block  of  “exotic”
limestones, located at the boundary between the Magura and
Grybów Nappes (see Mastella & Rubinkiewicz 1998; Boja-
nowski 2007a,b).

The studied section is exposed along the Krokowy Stream,

which is a triburaty of the Świerzówki Stream and Wisłoka
River (Fig. 2).

The  oldest  Eocene  deposits  of  the  Grybów  succession

probably belong to the Hieroglyphic Beds known only from
the  borehole  Sw4  (Fig. 3).  Higher  up  in  the  succession  the
Sub-Grybów Beds occur at least 100 m thick, which are  ex-
posed in the middle flow of the Krokowy Stream and pieced
in borehole Sw4 (Fig. 3). The basal portion of the Sub-Gry-
bów Beds is composed of grey and green, thin-bedded marls,
yellowish  as  weathered,  and  which  probably  belong  to  the

Sub-Menilite  Globigerina  Marls.  These  are  followed  by
grey,  greenish,  black  marls  (Fig. 4A)  and  greenish  non-cal-
careous shales with intercalations of thin- to medium-bedded
sandstones  (Fig. 4B).  The  rocks  of  these  Sub-Grybów  Beds
pass upwards into the Grybów Marl Formation the most typ-
ical  Oligocene  sediments  of  the  SWTW,  known  both  from
exposures  and  all  boreholes.  These  beds  up  to  200 m  thick
are composed of thick-bedded sandstones and marls. In gen-
eral these beds display upward sequences of thickening and
coarsening. The thick-bedded sandstones (80—160 cm) show
Tabc  Bouma’s  interval;  they  are  coarse-  to  medium-grained
with large flute casts. The transition from the Sub-Grybów to
the GMF is manifested by a few packets 5—7 m thick of mas-
sive  dark  grey  marls,  brown  as  weathered  (Fig. 4C).  These
marls are followed by thick packets of grey, dark grey, green
shales and brown Menilite-type shales (Fig. 4D). The middle
part  of  the  formation  contains  thick-bedded,  light  coloured,
medium-grained, quartz rich, laminated, sandstones (Fig. 4E)
of the “Kliwa-like sandstone” (see Nemčok et al. 1990), grey
marls and shales with an intercalation of laminated Tylawa-
type  limestone  (Fig. 4F).  In  the  upper  part  of  the  formation
there  are  also  thick-bedded,  muscovitic  sandstones  of  the
Cergowa  type  and  thin-bedded  sandstones  (Fig. 5A,B,E).
These  sandstones  are  subordinately  intercalated  by  dark
grey,  platty  (Fig. 5C),  massive  (Fig. 5D)  and  thin-bedded
marls  (Fig. 5E).  The  massive  marls  form  3-  to  8 m  thick
packets.  Sometimes  these  marls  are  accompanied  by  thin-
bedded lenses of ferruginous dolomites (siderites). In the up-
per  part  of  the  formation  the  grey  shales  (Fig. 6A,B)  are
intruded by sandstone dykes.

The youngest deposits of the SWTW belong to the Krosno

Beds, exposed in the upper course of the Krokowy Stream, at
the  western  termination  of  the  tectonic  window  (Fig. 2).
From the east these beds are separated from the Sub-Grybów
Beds  by  a  thrust  fault.  These  strongly  deformed  beds,  dis-
play  a  thinning  and  fining  upward  sequence  and  they  are
composed of marly mudstones and shales, with a tablet sepa-
rateness (Fig. 6C,D). They often form packets up to several-
dozen meters thick. The sandstone intercalations are usually
thin- and very thin-bedded. In the middle part of the section
the  Krosno  shales  contain  beds  of  tectonically  sheared  fer-
ruginous dolomites, and beds of laminated limestones up to
35 cm thick (Fig. 6E). In the contact zone between the Kros-
no shales and the variegated shales belonging to the Magura
Nappe,  there  are  well-known  blocks  of  “exotic”  limestones
(Koszarski & Koszarski 1985) – GPS position: N 4931

’671,

E 2124

’377. According to Mastella & Rubinkiewicz (1998)

these limestones are of Miocene age. Recently, Bojanowski
(2007a,b) documented that these limestones are a carbonate
build-up  and  composed  of  “cold  seep-related  carbonate  in-
traformational breccia” (Fig. 6F).

Calcareous nannofossils

Methods and sample preparation

The  field  work  in  the  SWTW  was  carried  out  between

2003  and  2005.  For  the  purpose  of  the  biostratigraphic  re-

background image

142

OSZCZYPKO-CLOWES and OSZCZYPKO

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 2, 139—154

Fig. 2.

 Geological 

map 

of 

the 

Świątowa 

Wielka 

Tectonic 

Window, 

with 

lo

cation 

of 

sampled 

sections 

(party 

after 

Koszarki 

Tokarski 

(19

68, 

simplified)).

background image

143

STRATIGRAPHY AND TECTONICS OF THE ŚWIĄTKOWA WIELKA TECTONIC WINDOW (POLAND)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 2, 139—154

search, 26 samples were collected from the Krokowy Stream
where a continuous sequence is exposed (Fig. 2).

All  the  samples  were  prepared  using  the  standard  smear

slide technique for light microscope (LM) observations. The
investigation  was  carried  out  under  LM-Nikon  –  Eclipse
E 600 POL, at a magnification of 1000  using parallel and
crossed  nicols.  Several  of  the  specimens  photographed  in
LM are illustrated in Fig. 7.

Results

The  majority  of  the  examined  samples  yield  moderately

preserved  nannofossil  assemblages.  The  relative  abundance
of samples is usually medium to low (Fig. 8).

Sub-Grybów  Beds.  All  the  samples  51-52/03/N  and  62/

03/N, collected from either non-calcareous or slightly calcar-
eous shales and marls were barren of nannofossils (Fig. 8).

The Grybów Marl Formation. There are two distinctive

nannofossil assemblages within the GMF. The first associa-
tion was described from the following samples: 58-61/03/N
(Fig. 2) whereas the other is characteristic for samples 53-57/
03/N and 63-64/03/N.

The nannofossils from samples 58-61/03/N are reasonably

well-preserved, though the assemblages reveal low diversity
and  a  medium-to-high  number  of  specimens.  The  assem-
blage is characterized by the presence of  Coccolithus  eope-
lagicus
Coccolithus pelagicusCyclicargolithus floridanus,
Dictyococcites  bisectus,  Discoaster  tanii,  Discoaster  tanii
nodifer
,  Isthmolithus  recurvus,  Lanternithus  minutus,  Neo-
coccolithes
 dubiusReticulofenestra dictyodaReticulofenes-
tra
  ornata,  Sphenolithus  moriformis,  Sphenolithus  radians.

The  important  feature  of  this  assemblage  is  the  abundant
presence of Reticulofenestra ornata.

Samples from 53-57/03/N and 63-64/03/N contain a relative-

ly rich, abundant and well-preserved assemblage. The nannofo-
sil association is characterized by co-occurenec of Coccolithus
eopelagicus
, Coccolithus pelagicus, Cyclicargolithus abisectus,
Cyclicargolithus  floridanus,  Dictyococcites  bisectus,  Reticu-
lofenestra
  lockerii,  Reticulofenestra  minuta,  Reticulofenestra
ornata
,  Sphenolithus  dissimilis,  Sphenolithus  moriformis,
Zygrhablithus bijugatus. The most important species are Cycli-
cargolithus abisectus
 and Sphenolithus dissimilis.

Krosno Beds. The autochthonous assemblage of 1-10/05/N

samples is characterized by the presence of Coccolithus eope-
lagicus,  Coccolithus  pelagicus
,  Cyclicargolithus  abisectus,
Cyclicargolithus floridanusDictyococcites bisectusNeococ-
colithes  dubius
,  Reticulofenestra  dictyoda,  Reticulofenestra
lockerii
,  Reticulofenestra  minuta,  Reticulofenestra  ornata,
Sphenolithus  dissimilis,  Sphenolithus  moriformis.  The  most
abundant are Cyclicargolithus abisectus, Cyclicargolithus flori-
danus
, Dictyococcites bisectus and Coccolithus pelagicus. The
youngest species determining the age are Cyclicargolithus abi-
sectus  
and  Sphenolithus  dissimilis.  Additionally,  some  of  the
samples  contained  Helicosphaera  euphratis,  Helicosphaera
compacta
Pontosphaera multiporaPontosphaera plana.

Biostratigraphical interpretation

For  the  purpose  of  biostratigraphic  analysis  the  standard

zonation of Martini (1971) was used. In the cases where in-
dex  species  were  not  observed  it  was  necessary  to  use  the
secondary index and characteristic species.

Fig. 3. Geological profiles of boreholes (after Nawrocka-Gierat & Wdowiarz 1975, CAGPIG).

 
 

Sw1 BOREHOLE 

alt.  452.5 m a.s.l. 

Sw2  BOREHOLE 

alt.  440 m a.s.l. 

N 49 31 35,58, E 21 24 53,05 

N 49 31 42, 01, E 21 25 05,54 

Magura Nappe 

Grybów Nappe 

0–86  

  Variegated Shales (  abowa Sh. Fm) 

0–74 

Grybów Shales  

 

86–101  

Inoceramian Beds (Ropianka Fm)  

Magura Nappe 

 

101–156  

  Variegated Shales (  abowa Sh. Fm) 

74–108 

Variegated Shales (  abowa Sh. Fm)  

156–272  

Inoceramian Beds (Ropianka Fm) 

108–164 

Inoceramian Beds (Ropianka Fm) 

Grybów Nappe 

Dukla Nappe 

 

272–491 

 Grybów Shales 

164–514 

Krosno Beds 

 

Dukla Nappe 

491–529  

Krosno Beds 

 

 

 

Sw3  BOREHOLE 

Sw4  BOREHOLE 

445 m a.s.l. 

alt.  440 m a.s.l. 

N 49 31 48,41, E 21 25 20,49 

N 49 31 45, 19, E 21 25 20,49 

Grybów Nappe 

Grybów Nappe 

0–137  

Grybów Shales  

0–155 

Grybów Shales 

Magura Nappe 

155–218  

Hieroglyphic Beds 

137–146  

Variegated Shales (  abowa Sh. Fm) 

218–252 

Sub-Grybów Beds 

Grybów Nappe  

252–267  

Hieroglyphic Beds 

146–159 

Grybów Shales  

Dukla Nappe 

Magura Nappe  

277–403 

Krosno Beds  

159–199 

Variegated Shales (  abowa Sh. Fm) 

199–250  

Submarine slump of tectonic breccia 

Dukla Nappe 

250–512 Krosno 

Beds 

 

 

background image

144

OSZCZYPKO-CLOWES and OSZCZYPKO

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 2, 139—154

Fig. 4. Exposures of the Grybów succession in the Krokowy Stream, Świątkowa Wielka. A – Grey, greenish and black marls of the Sub-Gry-
bów Beds; B – Grey and greenish non-calcareous shales with intercalation of the medium-bedded sandstones of the sub-Grybów Beds – im-
bricated anticline with west-dipping hinge plane; Gybów Marl Formation; C – Dark brown, thick-bedded massive marls of basal portion
of the formation; D – Grey, greenish and brown (Menilite type) shales; E – Thick-bedded, light quartz-rich sandstones, with graded and
parallel lamination; F – Tylawa laminated limestone.

background image

145

STRATIGRAPHY AND TECTONICS OF THE ŚWIĄTKOWA WIELKA TECTONIC WINDOW (POLAND)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 2, 139—154

Fig. 5. Exposures of the Grybów Marl Formation in the Krokowy Stream, Świąkowa Wielka. A – Base of thick-bedded sandstone with
big flute-casts, displaying paleotransport from SE position; B – Medium-bedded, very fine- and fine-grained sandstones with parallel and
convolute laminations; C – Grey platy marls, with dark grey bed at the base; D – Dark grey, thick-bedded massive marls; E – Grey
thin-bedded marls; F – Base of thick-bedded sandstone with big, loaded flute-casts, displaying paleotransport from SE, overturned po-
sition.

background image

146

OSZCZYPKO-CLOWES and OSZCZYPKO

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 2, 139—154

Fig. 6. Exposures of the Grybów and ?Dukla succession in the Krokowy Stream, Świątkowa Wielka. Grybów Marl Formation. A – Dark
grey massive marls-stone with clastic dyke; – Grey marly shales with intercalations of medium-bedded, fine-grained sandstones; Kros-
no Beds of the Dukla succession; C – Marly shales and marl-stones of the lower portion of the beds of the Dukla succession; D – Strongly
folded overturned marly shales; E – Laminated limestone intercalation; F – Block of brecciated limestones.

background image

147

STRATIGRAPHY AND TECTONICS OF THE ŚWIĄTKOWA WIELKA TECTONIC WINDOW (POLAND)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 2, 139—154

Fig. 7. LM microphotographs of calcareous nannofossils. A – Braarudosphaera bigelowii, Grybów Marl Fm, sample 54/03/N; B – Cycli-
cargolithus abisectus
, Grybów Marl Fm, sample 53/03/N; C – Cyclicargolithus abisectus, Grybów Marl Fm, sample 61/03/N; D – Cyclicar-
golithus abisectus
, Krosno Beds, sample 1/05/N; E – Cyclicargolithus floridanus, Krosno Beds, sample 10/05/N; F – Dictyococcites bisectus,
Krosno Beds, sample 10/05/N; G – Discoaster sp., Krosno Beds, sample 2/05/N; H – Ericsonia formosa, Grybów Marl Fm, sample 54/03/N;
I – Helicosphaera compacta, Grybów Marl Fm, sample 55/03/N; J – Helicosphaera compacta, Grybów Marl Fm, sample 55/03/N; K – Heli-
cosphaera euphratis
, Grybów Marl Fm, sample 55/03/N; L – Helicosphaera euphratis, Krosno Beds, sample 10/05/N; M – Helicosphaera
recta
, Grybów Marl Fm, sample 55/03/N; N – Helicosphaera recta, Grybów Marl Fm, sample 55/03/N; O – Isthmohlithus recurvus, Gry-
bów Marl Fm, sample 58/03/N; P – Pontosphaera lateliptica, Grybów Marl Fm, sample 57/03/N; R – Reticulofenestra lockerii, Grybów
Marl Fm, sample 64/03/N; S – Reticulofenestra lockerii, Krosno Beds, sample 7/05/N; T – Reticulofenestra ornata, Grybów Marl Fm, sam-
ple 58/03/N; U – Reticulofenestra ornata, Grybów Marl Fm, sample 60/03/N; W – Reticulofenestra ornata, Grybów Marl Fm, sample 61/03/N;
X – Reticulofenestra umbilica, Krosno Beds, sample 7/05/N; Y – Sphenolithus dissimilis, Krosno Beds, sample 2/05/N; Z – Zygrhablithus
bijugatus
, Krosno Beds, sample 10/05/N.

background image

148

OSZCZYPKO-CLOWES and OSZCZYPKO

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 2, 139—154

In the studied area the nannofossil association described from

the GMF allow us to determine Zones NP23 and NP24, which
represent the Kiscellian stage in the Central Paratethys Regional
Scheme (Fig. 9). The zone assignment of NP23 is based on the
abundant  presence  of  Reticulofenestra  ornata  followed  by  the
last  occurrence  of  Reticulofenestra  umbilica,  which  marks  the
upper  limit  of  Zone  NP22.  According  to  Nagymarosy  &
Voronina (1992) Reticulofenestra ornata is an endemic species,
and its abundant presence is a characteristic event in Zone NP23
of the Paratethys region, only. The FO of Cyclicargolithus abi-
sectus
  is  usually  found  close  to  the  FO  of  Sphenolithus  cipe-
roensis
  (zonal  marker  for  the  lower  boundary  of  Zone  NP24)
and thus can be used to approximate the boundary of NP23 and
NP24 (Martini & Műller 1986). In addition, Sphenolithus dissi-
milis 
Bukry & Percival was also observedThe FO of these spe-
cies is characteristic for Zone NP24 (see Perch-Nielsen 1985).

Melinte (2005) identified the FO of Cyclicargolithus abi-

sectus    towards  the  lower  part  of  the  NP23,  well  below  the
FO  of  Sphenolithus  ciperoensis.  However,  the  absence  of
Transversopontis  fibula,  Orthozygus  aureus,  Lanternitus
minutus
 and Chiasmolithus oamaruensis, which has the LO
in the upper part of NP23 (see Melinte 2005) makes it possi-
ble to include the given samples in Zone NP24.

Fig. 8. Calcareous nannofossil distribution in the Oligocene deposits of the SWTW.

Such  an  age  determination  is  coeval  with  the  results  of

Garecka  (2008)  from  the  Silesian  Nappe.  Almost  the  same
nannofossil  associations  were  described  by  Švábenická  et  al.
(2007)  from  the  Fore-Magura,  Ždánice-Subsilesian  and
Pouzdřany Units of the Czech sector of the Outer Carpathians.

Paleoecology

The  described  assemblages  are  characterized  by  the  pres-

ence  of  both  temperate  (Dictyococcites  bisectus,  Cyclicar-
golithus  floridanus
,  Coccolithus  pelagicus,  Coccolithus
eopelagicus
)  and  typically  cold-water  taxa  such  as  Isthmo-
lithus  recurvus
,  Reticulofenestra  lockerii,  Reticulofenestra
ornata  
(see  Wei  &  Wise  1990;  Nagymarosy  &  Voronina
1992; Oszczypko-Clowes 2001). The latter two species had
their  first  occurrence  in  Zone  NP23,  which  probably  indi-
cates another drop in the temperature of water masses.

The  assemblages  are  scarce  in  species  of  Helicosphaera,

Sphenolithus  and  Discoaster  (Figs. 7,  8).  These  species  are
typical warm water indicators and occur only sporadically.

The distribution of  Reticulofenestra ornataTransversopntis

fibula  and Transversopntis  latus  is  limited  not  only  in  time

O    L    I    G    O    C    E    N   E 

GRYBÓW  NAPPE 

DUKLA  NAPPE 

Tectonic units/lithostratigraphy 

SUB-

GRYBÓW 

BEDS 

GRYBÓW MARL FORMATION 

KROSNO BEDS 

NP NP NP NP NP  NP  NP NP NP NP NP  NP 

NP  NP NP NP NP NP 

Nannofossils zones 

Martini (1971) 

 

24 24 24 24 24  23  23 23 24 24 24  24 

24  24 24 24 24 24 

Sample number 

51/ 

03/N 

52/ 

03/N 

62/ 

03/N 

53/ 

03/N 

54/ 

03/N 

55/ 

03/N 

56/ 

03/N 

57/ 

03/N 

58/ 

03/N 

59/ 

03/N 

60/ 

03/N 

61/ 

03/N 

63/ 

03/N 

64/ 

03/N 

1/ 

05/N 

2/ 

05/N 

3/ 

05/N 

4/ 

05/N 

5/ 

05/N 

6/ 

05/N 

7/ 

05/N 

8/ 

05/N 

9/ 

05/N 

10/ 

05/N 

Braarudosphaera bigelowii  

– – – 

X X      – X  – X    –  –  X  X X 

Coccolithus eopelagicus  

–  –  – 

X X X X X –  X X –  X X    – X –  X X X X X 

Coccolithus pelagicus  

–  –  – X X X X X X – X X – X X    – X –  X X X X X 

Cyclicargolithus abisectus  

–  –  – X X X X X    –      – X X X – X –  X X X X X 

Cyclicargolithus floridanus  

–  –  – X X X X X X – X X – X X X – X –  X X X X X 

Cyclicargolithus luminis 

– – –       –  X 

–   X 

–  –      

Dictyococcites bisectus  

–  –  – X X X X X X – X X – X X X – X –  X X X X X 

Discoaster sp.  

– – –           X   

–   X 

–  –      

Discoaster tanii  

– – –           X   

–    –  –      

Discoaster tanii nodifer 

– – –           X   

–    –  –      

Ericsonia fenestrata  

– – –  X X X X X –    – X  X –  –  X  X X 

Ericsonia formosa 

– – –  R R R    –    –      –  –          

Helicosphaera compacta  

– – –   X   X 

–   –   X 

–  –      

Helicosphaera euphratis 

– – –   X   X 

–   –    –  –     X 

Helicosphaera recta  

– – –   X   X 

–   –    –  –      

Isthmolithus recurvus  

–  –  –    X X X X X – X X – X X X –    –    X    X X 

Lanternithus minutus  

–  –  –    R R R R X – X X – X    R –    –    X    X X 

Neococcolithes dubius 

– – –      X    X   

–   X 

–  –      

Pontosphaera lateliptica 

– – –          X     

  –    –  –      

Pontosphaera plana  

– – –        

  –    –  –      

Reticulofenestra dictyoda  

– – –  X  X X X – X X – X    –  –   X  X X 

Reticulofenestra lockerii  

– – –  X      X –  X – X    –  –   X  X X 

Reticulofenestra minuta 

– – –  X X  X  – X X – X  X –  –   X  X X 

Reticulofenestra ornata  

–  –  – X X X X X X – X X – X    X –    –    X    X X 

Reticulofenestra umbilica  

– – –            R – R R – R      –    –    R    R R 

Sphenolithus dissimilis  

– – –       –   –    –  –      

Sphenolithus moriformis  

–  –  – X X X    X X – X X – X    X –    –    X    X X 

Sphenolithus pseudoradians  

– – –      X 

–  X 

–    –  –      

Sphenolithus radians  

– – –  R 

R  R 

– 

–   R 

–  –      

Transversopontis pulcheroides 

– – –  X    X 

–   –    –  –      

Zygrhablithus bijugatus  

–  –  – X X X X X X – X X – X X X – X –  X X X X X 

 

background image

149

STRATIGRAPHY AND TECTONICS OF THE ŚWIĄTKOWA WIELKA TECTONIC WINDOW (POLAND)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 2, 139—154

Fig. 9.  Correlation  of  Oligocene  and  Early  Miocene  stages  (Berg-
gren et al. 1995) with Central Paratethys stages (Cicha et al. 1998),
modified.

but also in space (to the Paratethys region). The above-men-
tioned  association  is  strictly  characteristic  for  Zone  NP23
(Nagymarosy & Voronina 1992).

So far the species Transversopntis fibula and Transversopntis

latus were not found in the nannofossil association from GMF
from the SWTW. At the same time the assemblages of GMF
are characterized by an abundance of Reticulofenestra ornata
which prove that in the higher part of NP23 there was a dis-
tinct  drop  in  salinity,  which  led  to  the  development  of  the
brackish-water  environment  (see  Nagymarosy  &  Voronina
1992; Krhovský et al. 1992; Oszczypko-Clowes 2001; Soták
et al. 2001; Melinte 2005; Švábenická et al. 2007). This event
is  associated  with  the  complete  isolation  of  the  Paratethys
(Baldi 1980; Rusu 1988; Rögl 1999) and can be traced in both
the Central (Chert Member and Dynów Marl of Menilite For-
mation  in  Ždánice-Pouzdřany  Unit,  see  Krhovský  1981a,b;
Krhovský  et  al.  1992;  Soták  2001)  and  Eastern  Paratethys
(Polbinian horizon, see Nagymarosy & Voronina 1992).

Close  to  the  NP23/24  boundary,  open-marine,  calcareous

nannofossil  assemblages  have  developed  again.  Zone  NP24
is  characterized  by  the  presence  of  rich  and  highly  diversi-
fied assemblages dominated by mid-latitudinal species (Dic-
tyococcites  bisectus
,  Coccolithus  eopelagicus,  Coccolithus
pelagicus
,  Cyclicargolithus  abisectus,  Cyclicargolithus
floridanus
).

At the same time the typical low-salinity species of Reticu-

lofenestra  ornata  are  becoming  much  less  abundant.  Such
assemblages indicate that, at the turn of NP23/24, the normal
salinity condition in the Grybów Sub-basin was restored and
the connection between the Paratethys and the North Sea as
well  as  with  the  Mediterranean  region  was  re-established

(see Baldi 1980; Rusu 1988; Rögl 1999; Popov et al. 2003;
Schulz et al. 2005).

Tectonics

The  SWTW  (Figs. 2,  10)  is  located  in  axial  part  of  the

broad, NWN-SES trending Krępna-Świątkowa Wielka anti-
cline;  composed  of  the  Ropianka  Formation  (Inoceramian
Beds, Late Cretaceous—Paleocene). From the south and north
refolded,  broad  synclinal  zones  accompany  this  anticline.
The  moderate  inclined  limbs  of  the  anticline  are  composed
of narrow strips of the variegated shales of the Łabowa Shale
Formation  (Paleocene—Middle  Eocene),  while  relatively
broad  and  elongated  synclines  are  filled  by  thick-bedded
glauconitic sandstones of the Wątkowa Beds (Late Eocene—
Oligocene) and Supra-Magura (Budzów) Beds (Oligocene).

The rocks of Grybów Nappe are arranged in several narrow

NW-SE trending, imbricated folds. The axes of the anticlines
and synclines plunge to the NW and SE (Mastella & Rubin-
kiewicz 1998). The best exposures of the nappe are displayed
in  the  Krokowy  Stream  (Fig. 2).  The  SWS  dipping,  mainly
overturned  beds  of  the  GMF  and  Sub-Grybów  Beds  form
small  pseudoanticlines  and  pseudosynclines.  These  small
structures are incorporated in seven mapped-scale (1 : 10,000)
thrust sheets (slices, see Mastella & Rubinkiewicz 1998). Us-
ing the same scale we mapped a narrow anticline, up to 50 m
wide composed of the Sub-Grybów Beds, while the limbs of
the  fold  belong  to  the  GMF.  The  hinge  of  the  anticline  dis-
plays a horizontal hinge surface (Fig. 4B). The axes of the an-
ticline (W—E) gently (10°) plunge to the W. The hinge of the
anticline  is  thrust  over  the  northern  overturned  limb.  The
southern limb of the fold gently dips to the west. Going up ca.
400 m in the Krokowy Stream we cross the hinge of the syn-
cline,  inclined  (80°)  to  the  SW  and  overturned  (Fig. 5A,F).
The  southern  limb  of  the  syncline  is  composed  of  GMF  and
Sub-Grybów Beds. Towards the west we cross the WSW dip-
ping (250°/60°) tectonic contact of the Sub-Grybów Beds with
Krosno  shales.  The  Krosno  shales  are  exposed  in  the  upper
course  of  the  Krokowy  Stream  for  a  distance  of  ca.  500 m.
These beds show very strongly ductile deformation (kind of tec-
tonic  mélange),  with  small  folds  (axes  WSW—ENE,  EW—SE
and sub-horizontal hinge surfaces), several shear zones, and
folded  boudinaged  layers.  Sometimes  the  character  of  defor-
mation is chaotic (Fig. 6D). In the upper part of exposures the
Krosno  shales  contain  boudines  and  beds  of  ferro-dolomitic
limestones,  beds  of  laminated  limestones  and  brecciated  car-
bonate-build-up (Bojanowski 2007a,b). These limestones con-
tact  with  gently  south  dipping  red  shales  of  the  Łabowa
Formation.

On the basis of our field and archival drilling data (Fig. 3, see

also Nawrocka-Gierat & Wdowiarz 1975, CGA PIG) two geo-
logical cross-sections, more or less perpendicular to the bound-
ary  of  the  tectonic  window,  have  been  constructed  (Fig. 10).
These  cross-sections  illustrate  a  relationship  of  the  Grybów
Nappe to the Magura Nappe and basement of these units.

The sole thrust of the Grybów Nappe was reached at a depth

of  74 m  (Sw2  borehole)  through  to  491 m  (Sw1  borehole),
which’s  366 m  a.s.l.  and  38.5 m  b.s.l.,  while  the  top  of  the

background image

150

OSZCZYPKO-CLOWES and OSZCZYPKO

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 2, 139—154

Fig. 10. Geological cross-sections through the Świątkowa Wielka Tectonic Window.

Dukla Nappe was pierced at a depth of 164 m (Sw2) to 491 m
(Sw1),  276 m  a.s.l.  to  38.5 m  b.s.l.  (Figs. 3,  10).  Between  the
Grybów  Nappe  and  Dukla  Nappe  the  62—90 m  block  of  the
Magura Nappe was found in boreholes Sw2 and Sw3 (Figs. 3,
10).  The  pierced  beds  belong  to  variegated  shales  (Łabowa
Shale  Formation)  and  the  Ropianka  Formation  of  the  Magura
Nappe.  In  borehole  Sw3  inside  the  variegated  shales,  a  13 m
thick  block  of  GMF  was  found.  In  this  borehole  beneath  the
lower portion of the variegated shales and above the top of the
upper Krosno Beds of the Dukla Nappe, a 51 m packet of “fos-
sil  slump”  was  drilled  (Tokarski  1965).  At  same  time  in  the
borehole Sw4 the mentioned block of the Magura Nappe is re-
placed  by  Hieroglyphic  and  Sub-Grybów  Beds  probably  both
belonging to the Grybów Nappe.

The  analysis  of  the  cross-section  (Fig. 8)  anabled  new

structural interpretation of the SWTW window:

1. The Grybów Nappe of the SWTW and Magura Nappe of

the northern part of the winow are flatly overthrust upon the
Grybów and Magura Nappes of the southern part of SWTW.

2. The  very  strongly  deformed  Krosno  shales  exposed  in

the upper course of the Krokowy Stream and edged between
the  Magura  Nappe  and  Sub-Grybów  Beds  of  the  Grybów
Nappe are in the “out of sequence” position.

3. The  brecciated  rocks  of  the  “fossil  slump”  (Figs. 3,  10)

edged between the Variegated Shales of the Magura Nappe and
Upper Krosno Beds of the Dukla Nappe in the boreholes Sw3,
probably represent a detached fragment of the Dukla Nappe.

4. The present-day structure of the SWTW is a result of the

retro-thrust of the Magura and Grybów Nappes towards the
south. The amplitude of this ovethrust is at least 1.5 km.

Disscusion

In the following tectonic windows (Grybów Nappe, Mszana

Dolna, Szczawa, Grybów, Ropa  and Świątkowa Wielka) we
found  the  Oligocene  strata  belonging  to  the  Sub-Grybów
Beds,  Grybów  Marl  Formation  (GMF)  and  Krosno  Beds
(Fig. 11). All these strata occur above the Sub-Menilite Globi-
gerina  Marls.  The  oldest  strata  represented  by  Hieroglyphic
Beds  were  probably  pierced  in  the  Sw4  borehole  in  the
Światkowa  Wielka  (Gierat-Nawrocka  &  Wdowiarz  1975).
The  lower  part  of  the  Grybów  succession,  belonging  to  the
Sub-Grybów Beds, is dominated by non-calcareous grey and
greenish mudstones and shales, with packets of the black and
brown Menilite-type shales.

The most typical deposits of the tectonic windows belong to

the GMF. This formation is composed of dark grey, black and
dark  brown  muddy  marls.  In  the  lower  part  of  the  formation
the  marls  with  intercalations  of  thin-  to  medium-bedded  tur-
bidite sandstones are present, while the upper part is dominat-
ed  by  thick-massive  marl  and  thick-bedded  Cergowa-type
sandstones.  Subordinately,  this  formation  contains  lenses  or
beds of the ferruginous dolomitic limestones (Fig. 11). In the

background image

151

STRATIGRAPHY AND TECTONICS OF THE ŚWIĄTKOWA WIELKA TECTONIC WINDOW (POLAND)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 2, 139—154

Szczawa, Grybów and Ropa Tectonic Windows the thickness
of the formation is up 200 m, while in the SWTW and Smilno
Tectonic Windows (see Nemčok et al. 1990) the thickness os-
cillated  around  100 m  (Fig. 10).  The  lower  boundary  of  the
formation  is  transitional,  while  the  upper  boundary  is  repre-
sented by a horizon of silicites (horstones) (Fig. 11) with dif-
fernt thicknesses, varying  from 10 cm in Szczawa up to 10 m
on the Smilno site (see Nemčok et al. 1990). In the Ropa sites
the  horstone  horizon  is  replaced  by  black  siliceous  marls
(Oszczypko-Clowes 2008). The upper part of the succession is
occupied  by  shally  facies  of  the  Krosno Beds  at  least  100 m
thick. The Grybów succession correlate well with the succes-
sion  of  the  Smilno  Tectonic  Window  in  Eastern  Slovakia
(Fig. 11, see also Nemčok 1990; Nemčok et al. 1990).

In the Smilno Beds, which can be regarded as the equiva-

lent  of  the  Grybów  Marl  Formation,  Nemčok  et  al.  (1990)
described the thick-bedded “Kliwa” sandstones. This type of
non-calcareous, quartz rich sandstone can be correlated with
the  same  sandstones  from  the  lower  part  of  the  GMF  and
Sub-Grybów  Beds  in  the  western  part  of  the  Światkowa
Wielka section (Fig. 11).

The  Rupelian  sequences  of  the  Grybów  succession  (Sub-

Grybów and GMF) of the SWTW as well as the correlative
deposits of the other tectonic window of the Polish sector of
the Magura Nappe were deposited during the TA4 supercy-
cle (Haq et al. 1988), resulting in a gradual rise of the rela-
tive  sea  level.  The  climatic  and  sequence-stratigraphy
changes  in  the  Central  Carpathian  Paleogene  Basin  during
this  supercycle  have  been  defined  by  Soták  et  al.  (2001).
These changes can also be applicable to the depositional en-
viroments  of  the  Menillite  and  Krosno  Beds  in  the  Outer
Carpathian sedimentary area. The transgressive stage (TST)
of  the  supercycle  in  the  Grybów  Sub-basin  was  probably
marked by the deposition of menilite shales with green-inter-
clations (Fig. 4A—D) of Sub-Grybów Beds and the basal por-
tion of the GMF with the begining of the reticulofenestrides
bloom.  The  highstand  system  tract  (HST),  with  massive
mud-rich  marly  megaturbiditic  beds  is  typical  for  the  main
portion of GMF with the chert and siliceous marls at the top.
The  TB1  lowstand  wedge  (LSW)  (see  Soták  et  al.  2001)  is
marked  by  the  beginning  of  the  deposition  of  the  shally
Krosno Beds (Fig. 1) (NP24—NP25) zone.

Fig. 11.  Correlation  logs  of  the  Grybów  succession.  Profile  of  the  Smilno  Tectonic  Window  after  Nemčok  (1990)  and  Nemčok  et  al.
(1990). Abreviations: TL – Tylawa Limestone, JL – Jasło Limestone.

background image

152

OSZCZYPKO-CLOWES and OSZCZYPKO

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 2, 139—154

The  SWTW  developed  during  multi-stage  evolution

(Fig. 10). This process was probably initiated during the lat-
est Oligocene when the Magura Nappe was thrusted onto the
Fore-Magura  (Dukla  and  Grybów)  sedimentary  area.  The
overthrusting  was  probably  realized  under  the  submarine
condition (see Oszczypko-Clowes & Oszczypko 2004). As a
result the Magura Nappe, at least 2.5—3 km thick, loaded and
sealed under compacted clayey-sandy deposits of the Grybów
succession  and  shally  upper  Krosno  Beds  of  the  Dukla
Nappe. This caused the appearance of an over pressured (see
Oszczypko-Clowes & Oszczypko 2004; Bojanowski 2007b)
zone along the contact between the Magura, Grybów and the
Dukla Nappes. This zone, represented by the Krosno shally
facies, was affected by a fracturing and frictional sliding and
formation of tectono-sedimentary breccia. This type of brec-
cia is also known from the Mszana Dolna Tectonic Window,
as well as from deep boreholes Smilno 2 and Zborov 1 in the
E Slovakia sector of the Magura Nappe (Leško et al. 1987).
The successive Magura Nappe overthrusting during the Mid-
dle  Miocene  (Oszczypko  2006;  Oszczypko-Clowes  et  al.
2009) against the Grybów and Dukla Nappes was formed as
a  classical  contractional  inter-thrust  duplex  between  the
Magura and Dukla Nappes (Mastella & Rubinkiewicz 1998)
with several, refolded horses. In the SWTW the latest over-
thrust  movement  is  documented  by  the  retro-sharing  of  the
Magura and Grybów Nappe of the northern limb of the win-
dow over the Magura Nappe of the southern none. This was
probably connected with the exhumation of the upper Krosno
Beds  breccia  from  the  top  of  the  Dukla  Nappe  to  the
Krokowy Stream. This event probably took place during the
latest  post  Sarmatian  thrust  movements  in  the  Northern
Outer  Carpathian  (see  also  Mastella  &  Rubinkiewicz  1998;
Oszczypko-Clowes et al. 2009). The post nappe collapse of
the Magura Nappe was accompanied by the development of
the normal transversal faults (Figs. 2, 10A—B).

The  present-day  structure  of  the  SWTW  is  related  to  the

culmination of the basement of the Magura and Dukla stack
of nappes.

To  the  east  of  the  Dunajec  River,  the  Magura  Nappe  is

flatly overthrust upon its foreland (Fig. 1B). The undulation
of the base of the Magura Nappe is well marked in the fron-
tal thrust, forming characteristic “embayments” and “peninsu-
las”  (Zuchiewicz  &  Oszczypko  2008).  The  first  refers  to  the
uplifted  parts  of  the  foreland  and  the  second  coincides  with
transversal  depressions,  but  differences  between  the  “embay-
ments” and “peninsulas” do not exceed 250 m. Some 10—15 km
south of the Magura frontal thrust, a belt of tectonic windows
located upon a longitudinal basement elevation is to be found.
This  zone,  1—6 km  wide,  begins  on  the  west  in  the  Klęczany-
Pisarzowa Window, and continues farther east through a half-
window  north  of  Nowy  Sącz,  and  the  Grybów-Ropa-Uście
Gorlickie and Świątkowa and Kotoń Windows (Fig. 1). To the
south  of  the  Uście  Gorlickie  and  Świątkowa  Tectonic  Win-
dows, the base of the Magura Nappe rapidly slopes down to ca.
3300 m b.s.l. in Zborov-1 (ca. 2 km S of window) 4200 m b.s.l.
in Smilno-1 (ca. 3 km W of window) well in Slovakia (Leško et
al. 1987). This suggests that the Smilno Tectonic Window, like
the Świątkowa Wielka one, is probably detached from its base-
ment and embedded into the Magura thrust-sheets.

Conclusions

1. The studied section of the Świątkowa Wielka Tectonic

Window is composed of the Dukla and Grybów Nappes. The
Dukla  Nappe  is  represented  by  shaly  facies  of  the  Krosno
Beds, while the Sub-Grybów Beds and Grybów Marl Forma-
tion belong to the Grybów  Sub-Nappe. We found the same
tectonic sequence in the Mszana Dolna Tectonic Window.

2.  In  the  Mszana  Dolna  and  Świątkowa  Wielka  Tectonic

Windows  the  age  of  the  Krosno  Beds  of  the  Dukla  Nappe
has been determined as NP24.

3.  The  typical  Oligocene  sequence  of  the  Grybów  Sub-

Nappe is composed of Sub-Grybów Beds, Grybów Marl For-
mation  and  Krosno  Beds  with  the  exception  of  the
Świątkowa Wielka Tectonic Window.

4. The youngest deposits of the Grybów Sub-Nappe succes-

sion in the Świątkowa Wielka Tectonic Window belong to the
Grybów  Marl  Formation  and  represent  Zones  NP23—NP24.
The same results were obtained from the same deposits in the
Mszana  Dolna  Tectonic  Window.  In  the  Grybów  and  Ropa
Tectonic Windows the youngest age (Zone NP25) was deter-
mined in the Krosno Beds.

5. The abundance pattern and the species diversity of nan-

noplankton assemblages reflect temperate to coldish temper-
atures in the surface water of the Grybów Basin.

6. At the base of the Magura Nappe in the Mszana Dolna

and Świątkowa Wielka Tectonic Windows the chaotic rocks
of the breccia type were recognized.

7. In the case of the Świątkowa Wielka Tectonic Window

these  brecciated  rocks  probably  represent  a  detached  frag-
ment  of  the  Dukla  Nappe,  exhumed  during  the  retro-thrust
movement of the Magura Nappe towards the south. The am-
plitude of this ovethrust is at least 1.5 km.

Acknowledgments: The authors express their thanks to Drs.
M.C.  Melinte,  M.  Cieszkowski  and  J.  Soták  for  their  con-
structive comments, which improved this paper. Thanks are
extended to Drs. W. Ryłko and W. Rączkowski who gave us
access to archival drilling data. Special thanks to Dr. David
Clowes for English editing of our manuscript. The research
was financed by Jagiellonian University – DS/ING 808.

References

Baldi  T.  1980:  The  early  history  of  Paratethys.  Foldt  Közl.,  Bull.

Hung. Geol. Soc. 110, 3—4, 456—472.

Berggren W.A., Kent D.V., Swisher C.C. & Aubry M.P. 1995: A re-

vised  Cenozoic  geochronology  and  chronostratigraphy.  SEPM
Spec. Publ
. 54, 129—212.

Bieda  F.,  Groch  S.,  Koszarski  L.,  Książkiewicz  M.  &  Żytko  K.

1963:  Stratigraphie  des  Carpathes  Externes  Polonaises.  Biul.
Inst. Geol.
 181, 5—174.

Bojanowski  M.  2007a:  Oligocene  cold-seep  carbonates  from  the

Carpathians  and  their  relation  to  gas  hydrates.  Facies  53,  3,
347—360.

Bojanowski  M.  2007b:  The  onset  of  orogenic  activity  recorded  in

the  Krosno  shales  from  the  Grybów  unit  (Polish  Outer  Car-
pathians). Acta Geol. Pol. 4, 509—522.

Böhm  B.  1933:  Report  from  the  1932  geological  reseach  in  the

background image

153

STRATIGRAPHY AND TECTONICS OF THE ŚWIĄTKOWA WIELKA TECTONIC WINDOW (POLAND)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 2, 139—154

south-east part of the Jasło sheet. Państw. Inst. Geol. Posiedze-
nia  Naukowe
,  Warszawa  36,  40—43  (in  Polish  with  French
summary).

Burtan J., Cieszkowski M., Jawor E. & Ślączka A. 1992: Geological

structure  of  the  Klęczany-Limanowa  tectonic  window.  In:
Zuchiewicz W. & Oszczypko N. (Eds.): Guide book of the 63
Annual  Meeting  of  Polish  Geological  Society  (Koninki,  Sep-
tember 17
19, 1992), Kraków, 171—179 (in Polish only).

CGA PIG: Central Geological Archive of the Polish Geological In-

stitute.  http://baza.pgi.gov.pl/pi_wiercenia

Cicha I., Rögl F., Rupp Ch. & Čtyroká J. 1998: Oligocene-Miocene

foraminifera  of  the  Central  Paratethys.  Abh.  Senckenberg.
Naturförsch. Gesell
. 549, 1—325.

Cieszkowki M. 1992: Michalczowa zone: a new unit of fore-Magu-

ra  zone,  Outer  Carpathians,  South  Poland.  Zesz.  Nauk.  AGH,
Kwart. Geol.
 18, 1—2, 125 (in Polish).

Cieszkowski M. 2001: Fore-Magura Zone of the Outer Carpathians

in Poland. Biul. Państw. Inst. Geol. 369, 32—33.

Garecka M. 2008: Oligocene/Miocene boundary in the Polish Outer

Carpathians  based  on  calcareous  nannoplanton.  Biul.  Państw.
Inst. Geol
. 432, 1—45 (in Polish with English summary).

Geroch S., Jednorowska A., Książkiewicz M. & Liszkowa J. 1967:

Stratigraphy  based  upon  microfauna  in  the  Western  Polish
Carpathians. Biul. Inst. Geol. 211, 2, 185—282.

Gierat-Nawrocka D. & Wdowiarz S. 1975: Catalogue of the oil and

gas boreholes of the Carpathians-eastern part. Inst. Geol., Wy-
daw. Geol
., Warszawa, 1—509.

Haq B.U., Hardenbol J. & Vail P.R. 1988: Mesozoic and Cenozoic

chronostratigraphy and cycles of sea-level changes. In: Wilgus
C.K. et al. (Eds.): Sea-level changes – an integral approach.
SEPM Spec. Publ. 42, 71—108.

Hauer F. 1859: Bericht über die geologische Übersichts-Aufnahme

in nordostlichen Ungarn. In: Hauer F. & Richthhoffen F. 1859.
Jb. Geol. Reichsanst., Wien, 10.

Kopciowski  R.  2007:  Paleogeography  and  facies  development  of  the

Siary Subunit in the Magura Unit, south of Gorlice. Biul. Państw.
Inst. Geol.
 426, 91—114 (in Polish with English summary).

Koráb T. & Ďurkovič T. 1978: Geology of Dukla Unit (East-Slova-

kian Flysch). Geologický Ústav D. Štúra, Bratislava, 1—194 (in
Slovak, English summary).

Koszarski  L.  &  Koszarski  A.  1985:  Marginal  zone  of  the  Magura

Nappe  and  its  relation  to  lower  units.  In:  Koszarski  L.  (Ed.):
Geology of the Middle Carpathians and Carpathian Foredeep.
Guide to Exc. 3, 13

th

 Congress Carpatho-Balkan Geol. Assoc.,

Cracow, Poland, Geol. Inst., Warszawa, 216—224.

Koszarski L. & Tokarski A. 1968: Detail Geological Map of the Po-

land:  Outer  Carpathians,  1 : 50,000,  Osiek  sheet.  Provisional
edition. Inst. Geol., Warszawa (in Polish only).

Kozikowski  H.  1956:  Ropa-Pisarzowa  unit,  a  new  tectonit  unit  of

the Polish flysch Carpathians. Inst. Geol. Biul. 110, 93—137 (in
Polish, English summary).

Krhovský  J.  1981a:  Stratigraphy  and  paleontology  of  the  Menilite

Beds  of  the  Ždánice  Unit  and  diatomites  of  the  Pouzdřany
Unit. Zemní Plyn Nafta 26, 1, 45—62.

Krhovský J. 1981b: Microbiostratigraphic correlations in the Outer

Flysch  Units  of  the  southern  Moravia  and  influence  of  the
eustasy on their palaeogeographical development. Zemní Plyn
Nafta
 26, 4, 665—688 and 955—975.

Krhovský J., Adamová J., Hladíková J. & Maslowská H. 1992: Pa-

leoenviromental changes across the Eocene/Oligocene bound-
ary in the Ždánice and Pouzdřany Units (Western Carpathians,
Chechoslovakia):  The  long-term  trend  and  orbitally  forced
changes in calcareous nannofossil assemblages. In: Hamršmid
B. & Young J. (Eds.): Nannoplankton research. Proc. Fourth
INA Conf
., Prague 1991, 2, 105—187.

Książkiewicz  M.  (Ed.)  1962:  Geological  Atlas  of  Poland.  Strati-

graphic  and  facial  problems.  Fasc. 13.  Cretaceous  and  early
Tertiary in Polish Carpathians. Geol. Inst., Warsaw.

Leszczyński  S.  1996:  Origin  of  lithological  variation  in  the  se-

quence  of  the  Sub-Menilite  Globigerina  Marl  Znamirowice
(Eocene-Oligocene transition, Polish Outer Carpathians). Ann.
Soc. Geol. Pol.
 66, 245—267.

Leszczyński S. 1997: Origin of the Sub-Menilite Globigerina Marl

(Eocene-Oligocene transition) in the Polish Outer Carpathians.
Ann. Soc. Geol. Pol. 67, 4, 367—427.

Leško B., Samuel O.,  Ďurkovič T., Snopková P., Smetana J., Losik

L.,  Wünder  D.,  Pichova  E.,  Karkoška  F.  &  Filkova  V.

 

1987:

Smilno-1 Deep Borehole (5700 m). Region. Geol. Západ. Kar-
pát
GÚDŠ, Bratislava, 1988, 1—133 (in Slovak).

Martini E. 1971: Standard Tertiary and Quaternary calcareous nan-

noplankton  zonation  (pls. 1—4).  In:  Farinacci  A.  (Ed.):  Pro-
ceed.  of  II  Planktonic  Conference,  Roma  1970,
  Edizioni
Tecnoscienza
, Roma 2, 739—785.

Martini E. & Műller C. 1986: Current Tertiary and Quaternary cal-

careous nannoplankton stratigraphy and correlations. Newslet.
Stratigr
. 16, 2, 99—112.

Mastella L. & Rubinkiewicz J. 1998: Duplex structures within the

Światkowa Wielka tectonic winow (Beskid Niski Mts., West-
ern  Carpathians,  Poland):  structural  analysis  and  photointer-
pretation. Geol. Quart. 42, 2, 173—182.

Melinte M.C. 2005: Oligocene palaeoenvironmental changes in the

Romanian  Carpathians,  revealed  by  calcareous  nannofossils.
In: Tyszka J., Oliwkiewicz-Miklasinska M., Gedl P. & Kamin-
ski M. (Eds.): Methods and applications in micropalaeontolo-
gy. Stud. Geol. Pol. 124, 341—352.

Nagymarosy A. & Voronina A. 1992: Calcareous nannoplankton from

the Lower Maykopian beds (early Oligocene, Union of Indepen-
dent States). In: Hamršmid B. & Young J. (Eds.): Nannoplankton
research. Proc. Fourth INA Conf., Prague 1991, 187—221.

Nemčok J. 1990: Geological map of the Pieniny,  ubovnianska vr-

chovina Highland and Čergov Mts in the scale 1 : 50,000. Geo-
logický Ústav D. Štúra
, Bratislava.

Nemčok J., Zakovič M., Gašpariková V., Ďurkovič T., Snopková P.,

Vrana  K.  & Hanzel  V.  1990:  Explanation  to  the  geological
map of the Pieniny, Čergov,  ubovnianska and Ondavská vr-
chovina Mts. Geologický Ústav D. Štúra, Bratislava, 1—132 (in
Slovak with English summary).

Olszewska B. 1981: On some assemblages of small foraminifers of

the Windows series of Sopotnia Mała, Mszana Dolna, Szczawa
and Klęczany. Biul. Inst. Geol. 331, 141—163 (in Polish).

Olszewska  B.  1983:  A  contribution  of  the  knowledge  of  planctonic

foraminifers of the Globigerina Submenilite Marls of the Polish
Outer Carpathians. Kwart. Geol. 27, 546—570 (in Polish).

Olszewska B. & Smagowicz 1977: Comparison of biostratigraphic

subdivisions  of  the  Upper  Cretaceous  and  Paleogene  of  the
Dukla  Unit  on  the  basis  of  plankton  foraminifers  and  nanno-
plankton. Przegl. Geol. 7, 359—363.

Oszczypko N. 2006: Late Jurassic—Miocene evolution of the Outer

Carpathian  fold-and-thrust  belt  and  its  foredeep  basin  (West-
ern Carpathians, Poland). Geol. Quart. 50, 1, 169—194.

Oszczypko  N.,  Oszczypko-Clowes  M.,  Golonka  J.  &  Krobicki  M.

2005: Position of the Marmarosh Flysch (Eastern Carpathians)
and its relation to Magura Nappe (Western Carpathians). Acta
Geol. Hung. 
48, 27—280.

Oszczypko N., Ślączka A. & Żytko K. 2008: Tectonic subdivision

of  Poland:  Polish  Outer  Carpathians  and  their  fore-deep.
Przegl. Geol. 10, 927—935 (in Polish with English summary).

Oszczypko  (Clowes)  M.  1996:  Calcareous  nannoplankton  of  the

Globigerina Marls (Leluchów Marls Member), Magura Nappe,
West Carpathians. Ann. Soc. Geol. Pol. 66, 1—15.

Oszczypko-Clowes M. 1998: Late Eocene—Early Oligocene calcare-

ous nannoplankton and stable isotopes (

13

C, 

18

O) of the Glo-

background image

154

OSZCZYPKO-CLOWES and OSZCZYPKO

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 2, 139—154

bigerina Marls in the Magura Nappe (West Carpathians). Slo-
vak Geol. Mag. 
4, 2, 95—107.

Oszczypko-Clowes M. 2001: The nannofossil biostratigraphy of the

youngest  deposits  of  the  Magura  Nappe  (east  of  the  Skawa
River, Polish Flysch Carpathians) and their palaeoenviromen-
tal conditios. Ann. Soc. Geol. Pol. 71, 139—188.

Oszczypko-Clowes M. 2008: The stratigraphy of the Oligocene de-

posits from the Ropa tectonic window (Grybów Nappe, West-
ern Carpathians, Poland). Geol. Quart. 52, 2, 127—142.

Oszczypko-Clowes M. & Oszczypko N. 2004: The position and age

of the youngest deposits in the Mszana Dolna and Szczawa tec-
tonic windows (Magura Nappe, Western Carpathians, Poland).
Acta Geol. Pol. 54, 3, 339—367.

Oszczypko-Clowes M. & Ślączka A. 2006: Nannofossil biostratigra-

phy  of  the  Oligocene  deposits  in  the  Grybów  tectonic  window
(Grybów Unit, Western Carpathians, Poland). Geol. Carpathica
57, 6, 473—482.

Oszczypko-Clowes M., Oszczypko N. & Wójcik A. 2009: New data

on the late Badenian—Sarmatian deposits of the Nowy Sacz Ba-
sin (Magura Nappe, Polish Outer Carpathians) and their palaeo-
geographical implications. Geol. Quart. 53, 3, 273—292.

Perch-Nielsen K. 1985: Cenozoic calcareous nannofossils. In: Bolli

H., Saunders J.S. & Perch-Nielsen K. (Eds.): Plankton stratig-
raphy. Cambridge University Press 11, 427—554.

Perch-Nielsen  K.  1986:  Calcareous  nannofossil  events  at  the

Eocene-Oligocene boundary. In: Pomerol Ch. & Premoli-Silva
I. (Eds.): Terminal Eocene events. Elsevier, 275—287.

Popov S.V., Shcherba I.G. & Stolyarov A.S. 2003: Map 3: Late Oli-

gocene  (Chattian—Egerian—Kalmykian).  In:  Popov  S.V.,  Rögl
F., Rozanov A.Yu., Steininger F.F., Shcherba I.G. & Kováč M.
(Eds.):  Lithological-paleogeographic  maps  of  Paratethys.  Pa-
leontological Institute RAS
, Moscow, Forsch.-Inst. Naturmus.
Senckenberg
, Frankfurt am Main, 11—15.

Rögl F. 1999: Mediterranean and Paratethys. Facts and hypothese-

sof an Oligocene to Miocene paleogeography (short overview).
Geol. Carpathica 50, 4, 339—345.

Rusu A. 1988: Oligocene events in Transylvania (Romania) and the

first separation of Paratethys. Dari de Seama Institutului de Ge-
ologie si Geofizica
, Bucuresti 72—73 (1985, 1986), 5, 207—223.

Sikora  W.  1960:  On  the  stratigraphy  of  the  series  in  the  tectonic

window  at  Ropa  near  Gorlice  (Western  Carpathians).  Kwart.
Geol
. 4, 152—170 (in Polish, English summary).

Sikora W. 1970: Geology of the Magura Nappe between Szymark

Ruski and Nawojowa. Biul. Inst. Geol. 235, 5—121 (in Polish,
English summary).

Soták  J.,  Pereszlenyi  M.,  Marschalko  R.,  Milička  J.  &  Starek  D.

2001:  Sedimentology  and  hydrocarbon  habitat  of  the  subma-
rine-fan  deposits  of  the  Central  Carpathian  Paleogene  Basin
(NE Slovakia). Mar. Petrol. Geol. 18, 87—114.

Švábenická  L.,  Bubík  M.  &  Stráník  Z.  2007:  Biostratigraphy  and

paleoenvironmental  changes  on  the  transition  from  the  Meni-
lite to Krosno lithofacies (Western Carpathians, Czech Repub-
lic). Geol. Carpathica 58, 3, 237—262.

Świdziński  H.  1934:  Remarques  sur  la  structure  des  Karpates  fly-

schenses. Bull. Serv. Geol. Pol. 8, 1, 75—139.

Świdziński  H.  1947:  Stratigraphical  index  of  the  Northern  Flysch

Carpathians. Bull. Polish Geol. Inst. 37, 1—128.

Tokarski  A.  1965:  On  the  Sub-Magura  buried  geomorphology.

Raports of VII Congress Carpath. Balkan Geol. Assoc. 1—16

th

September 1965, Sofia. Part I, Geotectonics, 361—366.

Uhlig V. 1888: Ergebnisse geologischer Aufnahmen in den westgal-

izischen Karpathen. Jb. Geol. Reichsanst. Bd., Wien 38, 85—264.

Wei  W.  &  Wise  Jr.  S.W.  1990:  Biogeographic  gradients  of  Middle

Eocene—Oligocene calcareous nannoplankton in the South Atlan-
tic Ocean. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 79, 29—61.

Zuchiewicz W. & Oszczypko N. 2008: Topography of the Magura

floor  thrust  and  morphotec  tonics  of  the  Outer  West  Car-
pathians in Poland. Ann. Soc. Geol. Pol. 78, 135—149.

Żytko K., Gucik S., Ryłko W., Oszczypko N., Zając R., Garlicka I.,

Nemčok J., Eliás M., Menčík E. & Stráník Z. 1989: Map of the
tectonic  elements  of  the  Western  Outer  Carpathians  and  their
Foreland. In: Poprawa D. & Nemčok J. (Eds.): Geological At-
las of the Western Outer Carpathians and their Foreland. PIG,
Warszawa, GÚDŠ, Bratislava, UUG, Praha.