background image

www.geologicacarpathica.com

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA

, FEBRUARY 2016, 67, 1, 41—68                                                      doi: 10.1515/geoca-2016

-0003

Evolution of the passive margin of the peripheral foreland

basin: an example from the 

Lower

 Miocene Carpathian

Foredeep (Czech Republic)

MICHAL FRANCÍREK and SLAVOMÍR NEHYBA

Institute of Geological Sciences, Faculty of Science, Masaryk University, Kotlářská 2, CZ- 611 37 Brno, Czech Republic;

francirekmichal@seznam.cz, slavek@sci.muni.cz

(Manuscript received April 17, 2015; accepted in revised form December 8, 2015)

Abstract: The Karpatian deposits of the central part of the Carpathian Foredeep in Moravia, which are deeply buried
under the Outer Western Carpathians, provide a unique opportunity to reconstruct the former evolutionary stages of this
peripheral foreland basin and its paleogeography. A succession of three depositional units characterized by a distinct
depositional environment, provenance, and partly also foreland basin depozone, have been identified. The first deposi-
tional  unit  represents  a  proximal  forebulge  depozone  and  consists  of  lagoon-estuary  and  barred  coastline  deposits.
The source from the “local” crystalline basement played here an important role. The second depositional unit consists
of coastline to shallow marine deposits and is interpreted as a forebulge depozone. Tidalites recognized within this unit
represent the only described tide-generated deposits of the Neogene infill of the Carpathian Foredeep basin in Moravia.
The source from the basin passive margin (the Bohemian Massif) has been proved. The third depositional unit is formed
by offshore deposits and represents a foredeep depozone. The provenance from both passive and active basin margin
(Silesian Unit of the Western Carpathian Flysch Zone) has been proved. Thus, both a stepwise migration of the foredeep
basin  axis  and  shift  of  basin  depozones  outwards/cratonwards  were  documented,  together  with  forebulge  retreat.
The shift of the foreland basin depozones more than 50 km cratonward can be assumed. The renewed thrusting along
the basin’s active margin finally completely changed the basin shape and paleogeography. The upper part of the infill
was deformed outside the prograding thrust front of flysch nappes and the flysch rocks together with a strip of Miocene
sediments were superposed onto the inner part of the basin. The width and bathymetric gradient of the entire basin was
changed/reduced and the deposition continued toward the platform. The basin evolution and changes in its geometry are
interpreted as a consequence of the phases of the thrust-sheet stacking and sediment loading in combination with sea-
level change.

Key  words:  Carpathian  Foredeep,  Late  Burdigalian—Karpatian,  peripheral  foreland  basin,  Flysch  Thrust  Wedge,
provenance.

Introduction

The  geometry  of  a  peripheral  foreland  basin  is  mainly
a  product  of  a  complex  dynamic  balance  between  the  oro-
genic loading, erosion and sedimentation, lithospheric flexu-
ral  response  to  these  processes,  and  sea-level  changes
(eustatic).  DeCelles  and  Giles  (1996)  subdivided  foreland
basins  into  four  distinct  depozones:  wedge-top,  foredeep,
forebulge, and backbulge. Several models were suggested to
explain  the  relations  between  thrust  loading,  sediment  sup-
ply,  and  basin  shape  (Flemings  &  Jordan  1989;  Jordan  &
Flemings  1991),  basin  character  and  depozone  migration
(Heller  et  al.  1988;  Catuneanu  et  al.  1998;  Yang  &  Miall
2010).  The  principal  data  about  the  alternating  phases  of
thrusting activity (orogenic loading) and tectonic quiescence
(sediment  loading)  are  provided  by  the  study  of  either  the
proximal foredeep or the forebulge depozones (Flemings &
Jordan 1989; Jordan & Flemings 1991; Sinclair et al. 1991;
Crampton & Allen 1995; Plint 2000; Plint et al. 2001; Yang
&  Miall  2010;  Leszczyński  &  Nemec  2014).  However,  as
thrust  movement  propagates  further  and  further  onto  the
foreland, the foreland basin structure is “continually” modi-

fied  as  inner  parts  of  the  basin  (proximal  to  active  margin)
are incorporated into the anticlinal thrust stack, and basin de-
pozones are shifted further onto the foreland. This situation
also means that foreland basins are continuously rearranged,
and  especially  the  most  proximal  parts  of  the  basin’s  pre-
vious  stages  are  poorly  preserved.  However  such  deposits
have  a  potential  to  provide  exclusive  information  about  the
basin’s evolution and paleogeography. The results of subsur-
face  exploration  in  eastern  Moravia,  where  several  deep
wells penetrated the deposits of the Outer Carpathian Flysch
Zone  into  the  submerged  part  of  the  Carpathian  Foredeep
basin,  offered  such  an  opportunity.  The  proposed  article
aims  to  improve  our  understanding  of  the  paleogeography
and  evolution  of  the  Carpathian  Foredeep  basin  during  the
Karpatian  (Lower  Miocene)  based  on  detailed  sedimentolo-
gical and sedimentary-petrographical studies using data from
16  deep  boreholes  and  31  cores.  “Alternative”  lithological,
sedimentological  and  paleontological  results  from  the  Car-
pathian  Foredeep  forebulge  depozone  have  been  published
(Cogan et al. 1993; Hladilová et al. 1999; Nehyba & Šikula
2007; Zágoršek et al. 2012; Hladilová et al. 2014; Holcová et
al. 2015).

background image

42

FRANCÍREK and NEHYBA

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

Fig. 1. A – Schematic map of the area under study and its position within the Carpatho-Pannonian region (modified after Kováč 2000),
B – Geological cross-section (A—A’) across the area under study.

background image

43

EARLY MIOCENE PASSIVE MARGIN EVOLUTION OF THE CARPATHIAN FOREDEEP

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

Geological setting

The  studied  Neogene  deposits  belong  to  the  western  part

of  the  Carpathian  Foredeep,  a  peripheral  foreland  basin
formed due to the tectonic emplacement and crustal loading

of  the  Western  Carpathian  Thrust  Front  onto  the  passive
margin  of  the  Bohemian  Massif  (Nehyba  &  Šikula  2007)
(Fig. 1A). The infill and basin architecture varies throughout
the  Carpathian  Foredeep,  local  and  regional  unconformities
are  developed  due  to  varying  intensity  and  orientation  of
flexural loading and different geological and tectonic histo-
ries of the basement, along with a polyphase nature of the ac-
tive  basin  margin  and  gradual  change  of  its  position
(Brzobohatý & Cicha 1993; Eliáš & Pálenský 1998; Nehyba
2000; Nehyba & Petrová 2000; Krzywiec 2001; Kováč et al.
2003; 2004; Oszczypko et al. 2006; Nehyba & Šikula 2007).

The Moravian part of the Carpathian Foredeep was subdi-

vided into three segments (i.e. southern, central, and northern
ones),  with  partly  different  lithological  and  stratigraphical
contents  and  depositional  histories  (Brzobohatý  &  Cicha
1993). The sedimentary infill of the basin is composed of de-
posits  of  Egerian  to  Badenian  age;  however  only  the
Karpatian  deposits  (up  to  1200 m  thick)  were  identified  in
the  studied  area.  The  Karpatian  depositional  cycle  is  con-
nected with a shift of the basin axis to the northwest due to
continued  thrusting  of  the  Outer  Carpathian  Flysch  Wedge
(Brzobohatý & Cicha 1993), which also led to the overriding
of  the  significant  part  of  the  Carpathian  Foredeep  by  the
flysch nappes (Fig. 1B) and partial incorporation of the basin
infill into the nappes.

Seismic  and  borehole  data  showed  that  the  pre-Miocene

basement  of  the  studied  area  is  formed  by  crystalline  rocks
of the Brunovistulicum, limestones of the Moravian-Silesian
Paleozoic  and  occasional  Carboniferous  clastic  deposits  of
Drahany Highland unit (Kalvoda et al. 2003, 2008; Zágoršek
et  al.  2012;  Hladilová  et  al.  2014).  The  basement  generally
dips southeastward, however the relief is very irregular. The
basement is covered by Karpatian deposits, which were sub-
divided  into  the  Mušov  Member,  the  Nový  Přerov  Member
and the Kroměříž Formation (Fig. 2). The Mušov Member is
represented by grey marine mudstones with rich microfauna
content  (called  “Schliers”).  The  Nový  Přerov  Member  is
formed of siltstones to mudstones with thin interbeds of fine-

to medium-grained sandstones (the so-called “Sandy Schlier
Formation”)  (Brzobohatý  &  Cicha  1993;  Adámek  et  al.
2003).  Mostly  chaotic  deposits  of  the  Kroměříž  Formation
represent the final phase of the Karpatian depositional cycle
(Benada & Kokolusová 1987; Adámek et al. 2003). Zádrapa
(1979), described five facies of these Karpatian deposits (i.e.
clastic,  psammitic-pelitic,  pelitic,  pelitic-psammitic,  and
variegated  ones).  Thonová  et  al.  (1987)  divided  them  into
three sections and Šikula & Nehyba (2006) described 6 well-
log  facies  of  these  deposits.  Detailed  paleontological  study
of the Karpatian deposits in the area under study is missing.

The  studied  deposits  are  superposed  by  up  to  4 km  thick

pile  of  the  Western  Carpathian  Flysch  Zone.  In  the  Polish
Carpathian  Foredeep,  this  part  located  beneath  the  Car-
pathian nappes is described as inner foredeep (Oszczypko &
Oszczypko-Clowes 2012, Waśkowska et al. 2014).

Methods

The presented results are based on the study of the data from

16 boreholes. These boreholes are Bařice 1 (Bar 1), Gottwal-
dov 1, 2, and 3 (G 1, 2, 3), Holešov 1 (Hol 1), Hulín 1, 2, and
3 (Hul 1, 2, 3), Jarohněvice 1 (Jar 1), Kroměříž 1 and 2 (Kro 1,
2), Rataje 1 and 2 (Rat 1, 2), Roštín 1 and 2 (Ros 1, 2), Slušo-
vice 1 (Slu 1), Tlumačov 1 and 2 (Tl 1, 2), and Vrbka 1 (Vr 1).
The positions of the wells are presented in Fig. 3.

The  lithofacies  analysis  is  based  on  the  sedimentological

study  of  borehole  cores,  following  the  common  rules  of
Miall  (1989),  Walker  &  James  (1992),  Readi

ng  (1996)  and

Nemec  (2005).  The  quality  and  extent  of  the  cores  greatly
varies, however they were mostly about 1 m long, exceptio-
nally  reaching  up  to  3 m.  Therefore,  further  data  provided
evaluation  of  the  available  wire-line  logs;  “standard”  wire-
line  techniques  –  spontaneous  potential  (SP),  resistivity
(Rag 2,12) and gamma-ray (gamma-API) (Rider 1986).

Maps  of  the  thicknesses  of  deposits  were  created  in  the

software Surfer 7 (gridding method). For the compilation of
maps,  the  data  from  a  slightly  broader  area  (boreholes
Kožušice 1, 4, Lubná 2, 4, Morkovice 1, 2, 4, Nítkovice 2, 4, 6,
Rusava 1, 3, 5, 6 and Stupava 1, 2) have been used.

Provenance analysis is based on the petrographical studies

of  core  samples.  The  framework  grains  were  point  counted
in  27  thin  sections  according  to  the  standard  method
(Dickinson & Suczek 1979; Dickinson et al. 1983; Ingersoll
1990; Zuffa 1980; 1985). The entire rock geochemistry was
evaluated  at  ACME  Laboratories  in  Vancouver,  Canada
(57 analyses).

The  chemical  index  of  alteration  (CIA)  is  commonly

used (Nesbitt & Young 1982; Nesbitt & Young 1989; Fedo
et al. 1995; Nesbitt et al. 1996; von Eynatten et al. 2003; Li
& Yang 2010). Due to the absence of CO

2

 data and different

contents of carbonate, a precise correction for the carbonate
CaO*  was  difficult.  The  correction  is  based  on  the  indirect
method, in that it is necessary to deduct the mole fraction of
P

2

O

5

 (apatite) from the mole fraction of CaO*. The value of

CaO*  is  accepted  if  the  remaining  mole  fraction  of
CaO<Na

2

O. However, if CaO>Na

2

O then CaO* corresponds

to CaO=Na

2

O (McLennan 1993).

Fig. 2.  Regional  stratigraphic  scheme  of  the  Neogene  of  the
Carpathian Foredeep in central Moravia (after Adámek et al. 2003).

background image

44

FRANCÍREK and NEHYBA

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

Heavy  minerals  were  studied  in  the  0.063—0.125  mm

grain-size  fraction  in  33  samples.  The  data  of  the  heavy
minerals assemblages were obtained from the archives of the
MND  Group.  The  electron  microprobe  analysis  of  garnet
(336  grains  of  Karpatian  deposits  and  15  grains  of  the
crystalline basement) and rutile (103 grains) was performed
with  a  CAMECA  SX  electron  microprobe  analyser  in  the
Faculty  of  Science,  Masaryk  University,  Brno,  Czech  Re-
public.  The  following  analytical  conditions  were  used:
15 kV  accelerating  voltage,  20 nA  beam  current,  beam  dia-
meter  2—5 

µm.  Garnet  and  rutile  grains  were  analysed  in

their centres. Fe

2

O

3

 and FeO were calculated from stoichio-

metry.  The  formula  was  standardized  to  12  oxygens  and
8 cations. Garnets and rutiles were studied in the sandstones
and siltstones of the boreholes G 1, G 2, Hol 1, Hul 2, Kro 1,
Kro 2, Ros 1, Ros 2, Slu 1, Tlu 1 and Tlu 2.

Results

Facies analysis

I

ndividual lithofacies were identified according to grain size

and sedimentary structures. Recognized lithofacies are briefly
described in Table 1 and can be followed in Fig. 4. Lithofacies
can be grouped into fine-grained, heterolithic, sands

tone, and

coarse-grained  categories  based  on  the  dominant  grain  size.
Lithofacies  have  been  combined,  based  on  their  spatial
grouping in cores into five facies associations (FA).

The  FA1  is  formed  by  the  dominant  lithofacies  M1  and

less  frequent  M2.  The  FA1  is  located  on  the  base  of  the
depositional  succession  and  is  situated  on  the  western  and
central part of the studied area.

The FA2 is composed mostly of lithofacies S3, S1, and S4

and  less  commonly  S2,  S6,  H3,  and  G1.  Sandstone  facies
strongly  dominates  (forming  95.4 %),  whereas  gravel  and
heterolithic facies form only a few percent of the succession.
The  FA2  is  substituted  for  FA1  and  is  therefore  located  on
the  base  of  succession  or  above  FA1;  it  is  situated  in  the
western part of the area.

The  FA3  is  formed  dominantly  by  sandstone  lithofacies

S4, S2, S1, and S5, while fine-grained M1 and M2 and he-
terolithic H1 and H3 ones are less common. The occurrence
of individual lithofacies categories varies in individual wells
(sandstone  lithofacies  represent  47.1—51.1 %,  heterolithic
ones 20.4—39.0 %, and fine-grained ones 12.9—28.4 %). The
occurrence  of  herringbone  cross-lamination  (facies  H3)
within  the  upper  part  of  FA3  has  been  recognized  in  some
wells (G 1, G 2). The FA3 is superimposed on FA1 and FA2
and is located in the western part of the area.

The  FA4  is  represented  dominantly  by  heterolithic  litho-

facies H1, H2, and H3 (forming 46.1—66.2 %), whereas sand-
stone  lithofacies  S1,  S2  and  S5  (17.6—29.8 %)  and  fine-
grained lithofacies M1 and M2 (4.1—36.4 %) are less common.
The FA4 is situated above FA1 in the central part of the area.

The  FA5  is  formed  predominantly  by  fine-grained  litho-

facies M1 (50—87 %); heterolithic lithofacies H1 and H2 are
less common (13—38.8 %) and facies M2 is only occasional.
The FA5 is situated above FA1 or FA4 in the central part of

Fig. 3. Location of the studied boreholes and log cross-section (Fig. 5A-D).

background image

45

EARLY MIOCENE PASSIVE MARGIN EVOLUTION OF THE CARPATHIAN FOREDEEP

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

Table 1: Description and interpretation of lithofacies.

Symbol Description 

Interpretation 

M1 

Dark grey silty mudstone, massive to planar laminated with a occasional occurrence  
of milimeters thick (max. 3 mm) mostly discontinuous laminas of very fine-grained 
sand (with glauconite). Silt admixture is irregularly distributed. Abbundant content of 
coalified plant detritus, which can be grouped into thin laminas. The bed thickness is 
over 20 cm, sharp erosional base. Varied occurrence of light mica and pyrite. 
Exceptional presence of foraminifera tests. 

Dominant deposition from suspension, 
occasionally disturbed by rapid 
sediment delivery (upper flow regime, 
storm activity, mass flows). The absence 
of infauna, high content of plant debris 
point to rapid deposition and/or oxygen 
deficiency. 

M2 

Dark grey massive to poorly visible planar laminated silty mudstone, bioturbated (the 
bioturbation index varies). Typical is an occurrence of small (Ø max. 1cm) 
subhorizontal tunnels with rounded or elliptical shape, filled with light grey very fine 
sandstone. Admixture of coalified plant detritus and shell debris (molluscs, 
foraminifera) is typical, similarly presence like presence of glauconite, white mica and 
pyrite. The bed thickness ranges from 16 to 30 cm. The tops are sharp and erosional. 

Deposition mostly from suspension, 
suitable conditions (oxygen content, 
sediment delivery, etc.) for the bottom 
colonization, basinal environment. 

H1 

Dark grey or dark brownish grey silty mudstone with occasional occurrence of laminas 
(mostly discontinuous) or irregular thin lenses of light grey very fine to fine-grained 
sandstone (max. about 1 cm thick) – lenticular bedding. The variable content of plant 
debris, fine mica and shell fragments. The bed thickness ranges from 5 cm to 1 m. The 
bases and tops are both flat/sharp. 

The dominant deposition from 
suspension occasionally alternates with 
traction current deposition. Inner shelf 
deposits (storm activity). 

H2 

More or less regular alternation of laminas to thin beds (up to 2 cm thick) of dark grey 
silty mudstone and beds (mostly 2–5 cm, max. 10 cm thick) of light grey very fine- to 
fine-grained sandstone. Ripple cross lamination or planar lamination preserved in 
thicker beds of sandstone. Thinner beds are typical by planar lamination. Wavy 
bedding to rhytmites. Parting lineation. Very rare occurrence of foramineferal tests, 
fish remnants, glauconite and plant fragments Abundant occurrence of synsedimentary 
deformations (loading, pillow and flame structures, casps) and sole marks. Occurrence 
of plant debris. Erosional bases and tops. Low bioturbation index. 

The rapid (rhytmic) alternation of 
deposition from traction currents and 
deposition from suspension. Rapid 
deposition, water escape deformation to 
fluidization. Inner shelf deposits (storm 
activity) and/or tidalites.  

 

H3 

Light grey, micaceous, fine- to medium-grained sandstone with laminas and flasers of 
dark silty mudstones (0.3 to 1.5 cm thick) – flasser bedding. Well preserved ripple 
cross lamination in sandstones, sometime evident herringbone cross-lamination. 
Mudstone laminas are often deformed (undulated, continuous lamina). The thickness 
of beds ranges from 7–27 cm. The bases are flat and erosional. The tops are commonly 
sharp and erosional. Parting lineation of whitish mica, rare occurrence of foraminefera 
tests, spongies and glauconite. 

Rapid alternation of sandstone 
deposition from traction current and 
mudstone deposition from suspension. 
In some cases documented alternation of 
flow directions (tidal activity), rapid 
deposition. 

S1 

Light grey, whitish grey, fine- or fine to medium grained sandstone, micaceous with 
plane paralel lamination, well sorted. Bed thickness up to 20 cm. Sharp erosive base 
(especially if superposed to fine grained M facies). Varied occurrence of plant 
fragments (exceptionally up to 0.5 cm in diameter). Locally strings of small (about    
2 cm) quartz pebbles (one grain thick).  

Upper flow regime – upper shoreface 
deposits, pebble strings point to storm 
activity. 

S2 

Light grey to whitish grey, fine to medium grained sandstone, micaceous. Structureless 
due to intense bioturbation which complitely obliterated the primary structures. Rare 
occurrence of small plant debris and fragments of organic rich mudstone. 
Exceptionally 3 cm lense of quartzose gravellite (matrix supported – sand matrix). 

Lower shoreface deposits – admixture of 
coarser clasts points to storm activity. 

S3 

Light grey locally green-grey, micaceous, fine or  medium-grained sandstone, cross 
stratified (ripple cross lamination), relative well sorted, exceptional occurrence of 
small rounded quartz pebbles (up to 2 cm). The set thickness range between 15–20 cm, 
thickness of cosets is about 40 cm. Sharp bases and tops. Sometime relative low degree 
of bioturbation. 

Traction current, lower flow regime, 
unidirectional(?) flow, high energy 
conditions, foreshore to upper shoreface 
deposits. 

S4 

Light grey locally green grey, fine grained sandstone, micaceous, ripple cross 
laminated. Generally well sorted, but locally “nests” or scattered granules to small 
pebbles (1–2 cm in diameter) of well rounded whitish quartzes. Sharp base locally (if 
superimposed to M or H facies) loading structures. Varied occurrence of shell debris 
and plant debris. 

Lower flow regime, traction currents, 
shoreface deposits. 

S5 

Light grey localy green grey, micaceous, fine or medium-grained sandstone, undulated 
lamination to hummocky cross-stratification (HCS) or its variations. Typically planar 
lamination along the base, transition to undulated inclined/ripple lamination and finally 
planar lamination. Upper interval of planar lamination is typical with alternation of 
relative coarser and finer laminas. Irregularly inclined bases of sets. Relative common 
was fining upward trend (both reduction of the grain size and admixture of silt towards 
the top of sets). Irregular fragments (up to 2 mm) of mudstone sometime along the 
base. Occurrence of light mica. The bed thickness usually several cm up to 15 cm. 
Both the bases and tops are sharp and erosional. Varied but mostly low presence of 
shell debris, pyrite, glauconite and plant fragments.  

Combined action of current and wave, 
result of storm activity. Deposition 
below the fairweather wave base - lower 
shoreace to inner shelf. Relative low 
thickness and preservation of limited 
part of the storm succession (Dott, 
Bourgeois 1982) point to inner shelf 
conditions. 

S6 

Dark grey, fine to medium grained micaceous sandstone with abundant presence 
several mm thick continuous laminas of coalified plant detritus or coal and mudstone 
intraclasts. Typical is occurrence of pyrite. Facies recognized very exceptionally. 

Intense and periodic delivery of plant 
material – prohibited deposition 
(backshore, lagoon, floodplain). 

G1 

Light grey very coarse grained pebbly sandstone,  gravellite or fine pebble 
conglomerate. Subagular to angular clasts of deeply weathered and kaolinized 
granitoids dominate within the pebbles. Well rounded quartzes (3 cm in diameter) are 
less common. Only fragments of core preserved.  

Partly short transport from adjacent 
crystalline basement, proximity to 
terrestrial conditions. 

 

background image

46

FRANCÍREK and NEHYBA

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

Fig. 4. Selected examples of lithofacies. A – facies M1, B – facies M2, C – facies H1, D – facies H2, E – facies H3, F – facies S1,
G – facies S2, H – facies S3, I – facies S6, J – facies G1.

background image

47

EARLY MIOCENE PASSIVE MARGIN EVOLUTION OF THE CARPATHIAN FOREDEEP

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

the area or on the base of the basin succession at the eastern
margin of the basin.

The  lithofacies  content  of  the  FA1—5  can  be  compared

with the shape of well logs and combined with their areal po-
sition. Thus three depositional units (DU) can be identified.
Log cross-sections with spatial arrangement of these DU are
presented in Fig. 5A—D.

The  DU  I  is  located  along  the  base  of  the  basin  fill.  The

thickness  ranges  from  3  to  57  m  (Fig. 6)  and  is  greatest
around the borehole Vr 1. The whole unit reveals a broadly
lenticular shape, extended predominantly in the SW—NE di-
rection.  Two  subunits  (DSU)  with  different  facies  content
and  areal  position  can  be  recognized.  The  more  common
subunit IA is represented by the FA1 and is developed in the
central  part  of  the  studied  area.  The  subunit  IA  reveals
a  curved  funnel  shape  prolonged  in  the  NW—SE  direction
(Fig. 7A)  with  thickness  ranging  between  3  and  40 m.  The
subunit  IA  was  recognized  in  boreholes  Bar 1,  G 1,  2,  3,
Hul 1, Jar 1, Kro 1, 2, Rat 2, and Tl 1, 2 with a typical bell-
shape of the gamma and Sp logs (fining-upward trend).

The less common subunit IB was recognized in boreholes

Hol 1, Hul 2, 3, Ros 2, Slu 1, and Vr 1 and is represented by
the FA2. A generally blocky shape of gamma and Sp logs is
typical. However, the lower part of this subunit seems to be
less  monotonous  (slightly  irregular  and  funnel  shaped  of
logs), pointing to a coarsening-upward trend and alternation
of  sandstone  and  mudstone  beds.  The  upper  part  reveals
a  more  monotonous  blocky  shape  and  monotonous  litho-
logy. The subunit IB occurs along the southwest and north-
east  margins  of  subunit  IA  (Fig. 7B)  with  a  maximum
thickness of 54 m. The interfingering of subunits IA and IB
was recognized in wells G 3, Ros 2.

The  DU  II  is  situated  in  the  southeast  part  of  the  area

(recognized  in  boreholes  G 1,  2,  3,  Ros 1,  2,  Slu 1,  Tl 1,  2,
and  Vr 1),  where  it  covers  either  subunit  IA  or  subunit  IB.
The  total  thickness  of  DU  II  ranges  from  20  to  426 m
(Fig. 8)  with  the  maximum  around  the  borehole  G 1.  The
unit  is  extended  in  the  SW—NE  direction,  parallel  with  the
thrust  front.  The  DU II  mostly  consists  of  FA3,  FA4,  and
FA5 and generally reveals a multiple repetition of a funnel-
shape (coarsening-upward trend) of well logs. Up to four of
such trends/cycles were recognized within the succession of
the  DU  II  with  thicknesses  of  each  one  ranging  from  12  to
55 m. Commonly a succession of FA5—FA4—FA3, were ob-
served from the base to the top of the cycle; however an in-
complete  succession  is  commonly  preserved.  The  lower
fine-grained  part  (FA5  and  FA4)  is  significantly  thicker
(about 15 m) than the sandier part (FA3). The lowermost cy-
cle usually reaches the greatest thickness.

The DU III is either superposed to DU II (southeast part of

the area) or directly overlaps the deposits of DU I (northwest
part). The DU III is described in all studied boreholes except
for borehole G 1. The unit occurred as a continuous tabular
belt prolonged in the SW—NE direction (parallel to the thrust
front) and inclined towards the southeast (where tectonic re-
moval  of  the  unit  is  supposed).  The  thickness  of  DU  III
ranges  between  200  and  1000 m  (Fig. 9)  and  incr

eases  to-

wards  the  fronts  of  nappes.  The  log  curves  mostly  have
a monotonous flat or slightly irregular shape, which, together

with  values  of  Rag,  Sp,  and  gamma,  indicates  dominantly
fine-grained content, while sandstone interbeds are rare and
thin.  The  interpretation  is  confirmed  by  cores,  where  FA5
was  recognized.  Strongly  tectonically  deformed  (cracks,
slickenslides,  etc.)  deposits  of  DU III  have  been  identified
mainly within the borehole Vr 1.

Interpretation

The  FA1  is  interpreted  as  lagoonal/estuarine  deposits

which are faunistically poor and lacking the presence of fea-
tures  of  the  open  sea  (Dalrymple  et  al.  1992;  Sacchi  et  al.
2014).  The  FA2  is  determined  as  backshore-shoreline
(strandplain?)  deposits  (Wright  et  al.  1979;  Walker  &  Plint
1992).  The  FA3  is  interpreted  as  foreshore  to  lower  shore-
face deposits. Herringbone cross-lamination points to tidally
influenced deposition (tidal flats – Reineck & Singh 1973).
A  mudflat  and  mixed-flat  depositional  environment  is  sup-
posed for a part of the FA3 (FitzGerald et al. 2012; Reynand
&  Dalrymple  2012).  The  FA4  is  interpreted  as  deposits  of
the  lower  shoreface  and  the  transitional  zone  to  the  inner
shelf (Duke 1985; Duke et al. 1991). The FA5 is interpreted
as deposits of the inner and outer shelf.

The  lithological  infill  of  DU I  can  be  compared  to  the

Mušov Mb. (Adámek et al. 2003). The DU I deposits are pa-
leontologically depleted. The remains of Teleostei and frag-
ments  of  skeletons  and  teeth  of  epipelagic  species
(Lepidopus) were described (Thonová et al. 1987).

The  areal  extent  and  sedimentary  infill  of  the  subunit  IA

point  to  the  important  role  of  basement  morphology  on  its
formation,  probably  due  to  reactivation  of  the  basement
faults in the compressive regime of the early stages of fore-
land  basin  evolution  (similarly  see  Gupta  1999;  Krzywiec
2001; Oszczypko et al. 2006; Nehyba & Roetzel 2010). Ma-
jor  faults  trend  NW—SE,  downthrowing  mainly  to  the  SW.
We  can  speculate  about  the  existence  of  a  paleovalley,
trending in the NW—SE direction. The role of basement tec-
tonics is also supported by the preservation of the Paleozoic
deposits  within  this  paleovalley  surrounded  by  crystalline
rocks on its margins. The depositional subunit IA could rep-
resent  an  “Early  transgressive  systems  tract”  (Koss  et  al.
1994;  Shanley  &  McCabe  1994)  due  to  localized  preserva-
tion, dominant vertical accretion, and its position below the
major transgressive surface.

The subunit IB is connected with the marine transgression

on the distal northwest margins of the basins. The sedimen-
tary infill might be connected with the distal part of a valley
(Cattaneo & Steel 2003) adjacent to the marine basin (to the
southeast) with a proximity to the terrestrial environment (to
the northwest?). A highly varied morphology of the coastal
area with a steep and irregular relief along the margins of the
paleovalley  and  the  flatter  and  more  depressed  relief  in  its
central part of valley is supposed. Such a situation could lead
to more rapid and further ingression of the marine flooding
into  the  foreland  through  the  valley.  Numerous  small  base-
ment  elevations  (forming  shoals,  small  islands  or  intrabasi-
nal highs) and a highly irregular pattern of the shore favour
significant differences in the slope and width of the coastline

background image

48

FRANCÍREK and NEHYBA

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

Fig. 

5A.

 Representative 

log 

cross-section 

situated 

in 

SE—NW 

direction, 

in 

line 

of 

paleovalley.

background image

49

EARLY MIOCENE PASSIVE MARGIN EVOLUTION OF THE CARPATHIAN FOREDEEP

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

Fig. 

5B.

 Representative 

log 

cross-section 

situated 

in 

SW—NE 

direction, 

across 

paleovalley.

background image

50

FRANCÍREK and NEHYBA

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

Fig. 

5C.

 Representative 

log 

cross-section 

situated 

in 

SW—NE 

direction 

in 

south-eastern 

part 

of 

the 

area 

under 

study.

background image

51

EARLY MIOCENE PASSIVE MARGIN EVOLUTION OF THE CARPATHIAN FOREDEEP

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

Fig. 

5D.

 Representative 

log 

cross-section 

situated 

in 

W—E 

direction 

in 

south-western 

part 

area 

under 

study.

background image

52

FRANCÍREK and NEHYBA

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

and shelf. Such conditions are also prone to a high variety of
shallow  marine  processes  (wave  action,  tidal  processes,
storm  action,  etc.)  and  environments.  Relic  and  only  local
preservation of facies G compared to sandstone facies within
the subunit IB points to localized positions of the steeper and
shorter coast (Wright et al. 1979). Preservation of the deposi-

tional subunit IB can reflect a “stepped transgression” (Berg-
man  &  Walker  1988;  Walker  &  Plint  1992).  The  relatively
large thickness of subunit IB together with the important  role
of the foreshore and upper shoreface deposits points to a high-
energy  coast  (Clifton  1976;  Galloway  &  Hobday  1996),  but
a possible amalgamation to DU II cannot be excluded.

Fig. 7A. Thickness map of the depositional subunit IA.

Fig. 6. Thickness map of the depositional unit I.

background image

53

EARLY MIOCENE PASSIVE MARGIN EVOLUTION OF THE CARPATHIAN FOREDEEP

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

The deposits of the DU II can be compared to the Mušov

Mb. (Adámek et al. 2003) and are faunistically characterized
by  globigerinas  and  Uvigerina  bononiensis  (Thonová  et  al.
1987). The basal contact of DU II and subunit IB represents
a significant lithological boundary, which is interpreted as a
lower shoreface/offshore boundary. Such a boundary is com-

monly  located  at  depths  of  40  to  90 m  (see  Drake  &  Cac-
chione 1985; Nittrouer et al. 1986). Recognized coarsening-
upward  cycles  are  interpreted  as  parasequences  and  their
repetition  points  to  a  deeper  intervention  of  sand  into  the
shallow  marine  condition.  Facies  analysis  reveals  a  signi-
ficant role of storms, which are probably mostly responsible

Fig. 8. Thickness map of the depositional unit II.

Fig. 7B. Thickness map of the depositional subunit IB.

background image

54

FRANCÍREK and NEHYBA

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

for offshore sand delivery. The DU II is mostly interpreted as
a retrograding parasequence set, when general transgressive
trends  and  shifts  of  the  shoreline  to  the  foreland  are  inter-
rupted  by  short-term  regressions  (undulating  “zig-zag”
shoreline trajectory, Helland-Hansen & Gjelbeg 1994). Con-
tinuous  shoreline  migration  led  to  the  enlargement  of  the
shallow  marine  belt  and  a  “gradual”  reduction  of  the  sedi-
ment input into the basin, sediment reworking, and redeposi-
tion. We can partly speculate about “expanded backstepping
parasequences”  (Swift  et  al.  1991),  which  point  to  greater
formation of accommodation space than  sediment delivery.

Significant  variations  in  the  thickness  of  parasequences

and parasequence sets were recognized in the central part of
the  proposed  paleovalley  compared  to  its  marginal  parts
(similarly  see  Dalrymple  et  al.  1992;  Zaitlin  et  al.  1994),
and, similarly, differences in the thickness of the sandy beds
were recognized. Although variations in the shoreline trajec-
tory could reflect variations in sediment delivery, they most
probably  reflect  variation  in  the  basement  relief,  slope,  and
character  of  the  underlying  rocks  in  the  area  under  study.
A relatively slow shoreline retreat with a large role of wave
erosion and sediment reworking and so thicker and less ex-
tended transgressive deposits could be expected in the areas
with  higher  shoreline  slope.  However  in  the  flat  area,  very
rapid shoreline retreat and thinner and more extended trans-
gressive deposits can be supposed. Local structural elevation
could  also  serve  as  the  source  for  the  material  in  the  basin
and  further  affect  the  lateral  variability  of  the  transgressive
deposits.

The  sedimentary  infill  of  the  DU III  corresponds  to  the

Nový  Přerov  Mb.  with  almost  faunistically  sterile  deposits,
where  individual  specimens  of  Haplophragmoides  cf.

vasiceki  were  described  (Thonová  et  al.  1987).  The  DU III
represents  the  shallow  marine  deposits  of  the  inner  shelf,
where relatively quiet deposition was rarely disrupted by storm
activity (similarly Dott & Bourgeois 1982; Duke 1985). The
great  thickness  and  monotonous  character  of  deposits  point
to  an  aggrading  stacking  pattern  with  a  large  and  balanced
formation  of  accommodation  space  and  sediment  delivery.
However,  both  the  shape  and  the  thickness  of  the  DU III
were  probably  significantly  affected  by  later  thrusting.
Occurrence  of  both  deformed  and  undeformed  deposits  of
the DU III confirmed that the unit is partly composed of du-
plicated  sediment  packages  formed  by  deformation  or  en-
trainment of pre-existing basin sediments during the thrusting.

Provenance analyses

A  wide  spectrum  of  methods  of  provenance  analysis

(petrography  of  sandstones,  heavy  mineral  assemblages,
chemistry  of  garnet,  rutile,  major  and  trace  elements)  has
been used for better determination of source area and 

its

 evo-

lution.

Petrography of sandstones

The studied sandstones are in general very fine- to medium-

grained.  The  sandy  grains  have  angular  and  sub-angular
shapes.  The  sandstones  are  moderately  sorted  and  contain
a  large  amount  of  monomineral  quartz.  Aggregate  quartz
was detected less frequently. The subhedral grains of K-feld-
spars and plagioclases represent the common component and
probably originated from cataclased granitoids. The content

Fig. 9. Thickness map of the depositional unit III.

background image

55

EARLY MIOCENE PASSIVE MARGIN EVOLUTION OF THE CARPATHIAN FOREDEEP

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

of  micas  (both  biotite  and  muscovite)  varied  slightly  and
they  were  probably  derived  from  mylonites  or  cataclased
granitoids.  Clasts  of  gneisses,  granulites,  and  feldspar  phe-
nocrysts were also identified. Accessory minerals are repre-
sented  by  garnet,  zircon,  and  rutile.  The  presence  of
authigenic glauconite was common. Matrix is mainly of the
coating  type.  Cement  is  formed  by  carbonates  and  Fe  oxy-
hydroxides.

The samples of the DU II are predominantly spread within

the  arkoses  field,  whereas  the  samples  of  the  DU  III  are
situated  in  the  wack

e  field  (Fig. 10A  –  P

etránek  1963;

Kukal  1986).  Some  differences  in  the  provenance  of  sand-
stones of the DU II and the DU III are also detected from the
results of the discrimination diagram Qm—F—Lt (Fig. 10B –
Dickinson  &  Suczek  1979;  Dickinson  1985).  While  the
majority  of  the  samples  from  the  DU III  occupies  the  recy-
cled orogen field, the samples from the DU II are more wide-
spread and are located in the magmatic arc fields. Although
in  the  Q—F—L  diagram  (Fig. 10C  –  Dickinson  &  Suczek
1979; Dickinson 1985) the samples from both the DU II and

the DU III fall into the recycled field, the samples from the
DU II reveal a closer relation to the magmatic arc fields.

Studies of heavy minerals

Heavy minerals associations

The dominance of garnet is typical for the heavy minerals

association of the studied deposits. Garnet occurrence ranges
between  27.1  and  95.4 %  (average/AVG  70.4 %).  Further
commonly  identified  heavy  minerals  were  apatite  (0.9—
40.3 %, AVG 10 %), zircon (1.2—24.8 %, AVG 4.5 %), tour-
maline  (5.1—22.1 %,  AVG  4.5 %),  and  rutile  (0.7—41.3 %,
AVG 6.2 %). The occurrence of kyanite, sillimanite, stauro-
lite, monazite, anatase, titanite, epidote, amphibole, and py-
roxene  varies  greatly  and  reaches  a  maximum  of  1 %.  The
value of the ZTR (zircon+tourmaline+rutile index – Hubert
1962;  Morton  &  Hallsworth  1994)  varies  greatly,  ranging
between 8.4 and 64.9 (AVG 12.3 %). Any significant trends
were recognized in the heavy mineral assemblages or value
of the ZTR index within the studied succession.

The important occurrence of ultrastable heavy minerals is

generally  typical  for  deeply  buried  deposits  and  can  be  ex-
pressed  by  the  garnet/zircon  (GZi)  index  (Morton  &
Hallsworth  1994;  1999).  According  to  Morton  (1984),  gar-
nets underwent dissolution when buried at depths exceeding
3 km.  Milliken  (1988)  placed  this  dissolution  at  a  depth  of
4 km. However, the average values of the GZi index for G 2
(samples  from  depths  of  4297—4484 m)  and  Slu 1  (samples
from  depths  of  3203—3697 m)  vary  between  88  and  95 %,
which do not indicate such a burial effect.

Garnet

Garnet,  as  the  most  common  heavy  mineral,  was  further

evaluated by analysis of its chemistry, which is widely used
for  the  determination  of  provenance  (Morton  1991;  Morton
et al. 2004; Salata 2004, 2013a; b; Nehyba et al. 2012; Sug-
gate & Hall 2013). The composition of garnets was diverse,
and 10 garnet types (T1—T10) were determined. T1 is com-
posed  of  almandine  garnets  with  low  contents  of  pyrope,
grossular, and spessartine components and the usual compo-
sition is in the range of Alm

76—93

Prp

5—9

Grs

0—9

Sps

0—7

. T2 con-

sists  of  pyrope-almandine  garnets  with  the  composition
Alm

67—86

Prp

11—19

Grs

0—9

Sps

2—8

.  T3  is  composed  of  pyrope-

almandine  garnets  with  an  enriched  pyrope  component
and  the  typical  composition  is  in  the  range  of
Alm

45—77

Prp

21—46

Grs

0—6

Sps

0—3

.  T4  is  represented  by  grossu-

lar-almandine  garnets  with  a  composition  in  the  range  of
Alm

59—78

Grs

11—20

Prp

6—9

Sps

1—7

.  T5  consists  of  grossular-

almandine garnets with increased content of grossular and the
composition  Alm

53—68

Grs

21—32

Prp

5—9

Sps

1—9

.  T6  is  represented

by pyrope-almandine garnets with increased contents of gros-
sular and the composition Alm

55—75

Prp

12—27

Grs

11—18

Sps

0—3

. T7 is

formed by grossular-almandine garnets with increased contents
of pyrope and the composition Alm

40—76

Grs

12—28

Prp

11—26

Sps

1—6

.

T8 consists of spessartine-almandine garnets and a composi-
tion in the range of Alm

47—72

Sps

11—38

Prp

3—9

Grs

0—9

. T9 is com-

posed of almandine-spessartine garnets with the composition

Fig. 10. A – Classification ternary diagram (according to Petránek
1963;  Kukal  1986)  of  the  studied  sandstones.  M  =  matrix  (%),
F = plagioclase + K-feldspar (%), U = unstable rock fragments (%),
Q = quartz (%), S = stable rock fragments (%). B, C – Discrimi-
nation  ternary  diagrams  (according  to  Dickinson  1985)  of  the  stu-
died  sandstones.  (Q  =  Q

m

  +  Q

p

,  Q

m

  –  monocrystalline  quartz,

Q

p

  –  polycrystalline  quartz;  F  =  plagioclase  +  K-feldspar;

L = L

v

 + L

s

 + L

m

L

v

 – volcanic lithic fragments, L

s

 – sedimen-

tary  lithic  fragments,  L

m

  –  metamorphic  lithic  fragments;

L

t

 = L + Q

p

).

background image

56

FRANCÍREK and NEHYBA

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

Sps

46—53

Alm

31—36

Prp

5—10

Grs

0—5

.  Lastly,  T10  is  represented

by  garnets  with  varied  compositions  and    individual
occurrences.  The  representatives  of  this  group  are
Sps

41—45

Alm

36—39

Prp

13—16

  (3 grains),  Alm

55—61

Grs

17—18

Sps

11—15

(3 grains), Alm

37—59

Sps

17—37

Grs

13

 (3 grains) Sps

50

Alm

32

Grs

12

,

Grs

4

0

Sps

28

Alm

24

,  Grs

46

Alm

36

Sps

14

,  and  Prp

49

Alm

31

Grs

18

(one  grain).  Table 2  shows  the  relative  abundance  of  these
garnet types in the studied samples.

The  distribution  of  recognized  garnet  types  T1—10  varies

within the identified DU. The subunit IB is characterized by
dominance  of  T1  (20.3 %),  T4  (16.9 %),  and  T2  (15.3 %).
The  most  comon  garnets  in  the  DU II  are  T1  (25.8 %),
T4  (21.1 %),  and  T2  (18.3 %).  The  DU III  is  characterized
by T2 (22.5 %), T4 (17.8 %), and T3 (14.6 %). The subunit
IB  is  characterized  by  a  significantly  higher  proportion
(10.2 %) of spessartine-almandine garnets (T8) compared to
the DU II (3.3 %) and the DU III (4.2 %). The detrital garnet
assemblages  of  the  DU II  contain  significantly  higher  num-
ber  of  (25.8 %)  of  almandine  garnets  (T1)  than  the  DU III
(8.0 %). The representation of specific types of garnets in the
individual DU is illustrated in Fig. 11.

The  composition  of  the  garnets  of  the  studied  Karpatian

deposits could be compared with the results of garnet analy-
ses from some potential source rocks, that is, the underlying
crystalline  rocks  of  the  Brunovistulicum,  sandstones  and
greywackes of the Moravo-Silesian Paleozoic deposits (Dra-
hany  and  Nízký  Jeseník  Culmian  facies),  sandstones  of  the
Magura Group (Rača Unit), sandstones of the Krosno-Meni-
lite  Group  (Silesian  Unit),  and  older  Eggenburgian-Ottnan-
gian infill of the Carpathian Foredeep Basin.

The  pyrope-almandine-spessartine  and  pyrope-spessartine-

almandine garnets with compositions in the range of Sps

39—47

Alm

35—42

Prp

13—16

Grs

0—4

  and  Alm

38—46

Sps

35—40

Prp

13—15

Grs

0—2

are typical of the underlying crystalline rocks.

The  detrital  garnets  of  the  older  parts  of  the  Moravian-

Silesian     Paleozoic deposits (Protivanov and the lower part
of  the  Myslejovice  Formation)  are
clustered in the field of   spessartine
in the ternary diagram Grs—Prp—Sps
(Fig.  12A).  The  upper  part  of  the
Myslejovice  Formation  contains
predominantly 

pyrope-almandine

garnets  (Otava  et  al.  2000;  Čopja-
ková  et  al.  2002;  2005;  Čopjaková
2007)  clustered  in  the  field  of  py-
rope (see Fig. 12B).

The  pyrope-almandine  garnets

dominate in the Rača Unit (Otava et
al.  1997;  1998)  with  a  trend  of
Prp—Sps  in  the  ternary  diagram
Grs—Prp—Sps  (see  Fig.  12C).  The
pyrope-almandine  and  grossular—
almandine  garnets  predominate  in
the  Silesian  Unit  (Stráník  et  al.
2007)  and  form  a  linear  trend
Prp—Grs  in  the  ternary  diagram
Grs—Prp—Sps (see Fig. 12D).

Similarly,  the  pyrope-almandines

are  the  predominant  garnets  of

Table  2:  Garnet  types  of  the  studied  deposits  (Alm  –  almandine,  Grs  –  grossular,
Prp – pyrope, Sps – spessartine).

 

DEPOSITIONAL 

SUBUNIT IB 

[51 grains] 

DEPOSITIONAL 

UNIT II 

[126 grains] 

DEPOSITIONAL 

UNIT III 

[159 grains] 

Alm

76–93

 

20.3% 25.8%  

 

8.0% 

Alm

67–86

Prp

11–19

 

15.3% 18.3% 22.5% 

Alm

45–77

Prp

21–46

 

13.6% 

  6.6% 

14.6% 

Alm

59–78

Grs

11–20

 

16.9% 21.1% 17.8% 

Alm

53–68

Grs

21–32

 

  3.4% 

  4.2% 

11.3% 

Alm

55–75

Prp

12–27

Grs

11–18

 

  6.8% 

  5.2% 

  6.1% 

Alm

40–76

Grs

12–28

Prp

11–26

 

  5.1% 

12.2% 

10.3% 

Alm

41–72

Sps

11–42

 

10.2% 

  3.3% 

  4.2% 

Sps

46–53

Alm

31–36

 

  3.4% 

  1.4% 

– 

Sps

41–45

Alm

36–39

Prp

13–16

 

– 

– 

  1.4% 

Alm

55–61

Grs

17–18

Sps

11–15

 

  3.4% 

  0.5% 

  0.9% 

Alm

37–59

Sps

17–37

Grs

 13

 

  1.6% 

  1.4% 

  0.9% 

Sps

50

Alm

32

Grs

12

 

– 

– 

  0.5% 

Grs

40

Sps

28

Alm

24

 

– 

– 

  0.5% 

Grs

46

Alm

36

Sps

14

 

– 

– 

  0.5% 

Prp

49

Alm

31

Grs

18

 

– 

– 

  0.5% 

 

the  Eggenburgian  and  Ottnangian  deposits  (Nehyba  &
Buriánek 2004).

Rutile

The  concentration  of  the  main  diagnostic  elements  of

rutile (Fe, Nb, Cr, and Zr) varies significantly in the studied
samples.  The  concentration  of  Fe  ranges  between  450  and
9390  ppm  (average  3184  ppm),  the  concentration  of  Nb
ranges  between  70  and  9630  ppm  (average  2636  ppm),  the
concentration  of  Cr  ranges  between  0  and  2680  ppm
(average  643  ppm),  and  the  concentration  of  Zr  varies  be-
tween 20 and 5390 ppm (average 438 ppm).

The content of Fe is used an as indicator to distinguish the

igneous  and  metamorphic  origin  of  rutiles  (Zack  et  al.
2004a;  b).  Provenance  from  igneous  rocks  was  very  minor
and such rutiles represent about 9.7 % of the studied spectra.
The  absolute  majority  of  the  investigated  rutiles  originated
from  metamorphic  rocks.  Rutiles  derived  from  metapelitic
rocks  dominate  in  the  DU  III  (87.5  %)  over  rutiles  from
metamafites  (12.5  %).  Similarly,  in  the  DU  II  metapelitic
(75.6 %) rutile predominates over metamafic (24.4 %) ones
(see Fig. 13). The rutiles from the DU III (47 grains) reveal
higher  contents  of  Nb  and  Cr  compared  to  the  rutiles  from
the  DU  II  (43  grains).  It  is  supposed  that  felsic  granulites
and  paragneisses  dominate  and  garnet  amphibolites,  and
eclogites  have  a  subordinate  role  in  the  source  area  (see
Meinhold  et  al.  2008).  The  contents  of  Zr  in  rutile  can
be  used  as  a  thermometer  (Zack  et  al.  2004a;  Watson
et al. 2006; Meinhold et al. 2008; Meinhold 2010). The cal-
culated  temperatures  range  between  372—1088  °C  (equation
Zack  et  al.  2004)  and  464—958  °C  (equation  Watson  et  al.
2006) respectively (Fig. 14). The Figure 15 shows the possible
relative  abundance  of  different  metamorphic  facies  in
the  source 

area  of  the  studied  deposits  with  dominance  of

medium-  to  high-temperature  amphibolite/eclogite  facies.

background image

57

EARLY MIOCENE PASSIVE MARGIN EVOLUTION OF THE CARPATHIAN FOREDEEP

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

The  temperatures  were  calculated  for  40  grains  of  rutile
where Zr was  detected.

Major element geochemistry

The major element composition is presented in Appendix 1

*

.

The TiO

2

 content is relatively low and stable in the studied

samples,  whereas  the  Al

2

O

3

  content  is  significantly  more

variable. The Al

2

O

3

 versus TiO

diagram (Nesbitt & Young

1998;  Andersson  et  al.  2004)  is  presented  in  Fig. 16A.
A relatively low content of TiO

and  high  content

  of  Al

2

O

3

was  recognized  for  the  DU  I.  Two  clusters  according  to
sample  grain  size  can  be  folloved  for  the  DU  II.  Relatively
low contents of both Al

2

O

3

 and TiO

2

 are typical for the first

Fig. 11. Distribution plot of the recognized garnet types.

Fig. 12. Ternary diagram of the chemistry of the detrital garnets. A – comparison with the chemistry of detrital garnets from older part of
Moravian-Silesian Paleozoic (Culmian) (Otava et al. 2000; Čopjaková et al. 2002; 2005; Čopjaková 2007). B – comparison with the che-
mistry of detrital garnets from younger part of Moravian-Silesian Paleozoic (Culmian) (Otava et al. 2000; Čopjaková et al. 2002; 2005;
Čopjaková 2007). C – comparison with the chemistry of detrital garnets from Rača Unit (Otava et al. 1997; 1998). D – comparison with
the chemistry of detrital garnets from Silesian Unit (Stráník et al. 2007). (ALM — almandine, GRS — grossular, PRP — pyrope, SPS — spes-
sartine).

*  

Appendix—1 – only in an electronical version on www.geologicacarpathica.com

background image

58

FRANCÍREK and NEHYBA

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

Fig. 13.  Discrimination  plot  Cr  vs.  Nb  of  investigated  rutiles
(according to Meinhold et al. 2008).

Fig.  14.  Histogram  of  calculated  temperatures  for  rutiles  from
DU II and DU III. Temperatures were calculated based on the equa-
tion of Zack et al. (2004a) and equation of Watson et al. (2006).

Fig. 15. Diagrams showing the percentage of the different metamor-
phic facies for the source rocks according to calculated temperatures.

cluster  (sandstones),  whereas  higher  values  of  Al

2

O

3

  and

TiO

are typical for the second one (mudstones). While posi-

tive correlation of Al

2

O

3

 and TiO

is typical for the data from

the DU I and the DU II, the results for the DU III shows sig-
nificant  differences  in  the  Al

2

O

3

  content  and  a  relatively

stable content of TiO

2

. Such a horizontal distribution reflects

the different weathering and sorting of the sand fraction.

The  TiO

2

/Zr  versus  Zr/Al

2

O

3

  diagram  (Fig.  16B)  reveals

an  almost  linear  distribution  and  negative  correlation.
Generally  similar  arrangements  for  results  from  individual
depositional units can be followed in this diagram as in the
Al

2

O

3

 versus TiO

diagram.

Distinct trends in the Al

2

O

3

 versus TiO

2

 and TiO

2

/Zr ver-

sus Zr/Al

2

O

3

 diagrams are significantly influenced by grain-

size  sorting.  The  main  TiO

2

  origin  probably  come  from

minerals such as biotite, amphibole, and pyroxene or olivine
(Nesbitt  1979;  Taylor  &  McLennan  1985).  The  low  Al

2

O

3

and  TiO

2

  contents  of  the  studied  deposits  could  point  to

a source from granulites and granitoids (Passchier & White-
head 2006), and the position of all samples in an almost curvi-
linear  line  suggests  a  uniform/similar  source  (Fralick  &
Kronberg 1997; Passchier & Whitehead 2006).

The studied samples are sedimentary rocks from heteroge-

neous  source  rocks  which  might  have  undergone  different
weathering  processes  and  intensities.  The  values  of  CIA
range from 56.84 to 80.89 for the studied samples. The CIA
of sediments is, in general, about 50 in the case of first cycle
sediments  and  tends  to  increase  as  chemical  weathering  in-
tensifies (Nesbitt & Young 1982). The obtained values cor-
respond  to  intermediate  chemical  weathering  and  an
important source from recycled material (Fedo et al. 1995).
The variations in CIA reflect differences in the proportion of
the  content  of  weathered/recycled  material.  The  data  were
plotted  in  the  A—CN—K  (Al

2

O

3

—(CaO+Na

2

O)—K

2

O  diagram

(Fig. 16C). All the studied samples are distributed parallel to
the A—CN axis and follow a trend of increasing Al

2

O

3

 with

decreasing  CaO+Na

2

O.  The  elongated  distribution  reflects

the varied role of the weathering trend/clay minerals and can
be  associated  with  grain-size  variations  (Corcoran  2005).
The A—CN—K triangle is also used to determine the composi-
tion of the parent rocks (Fedo et al. 1995) and the results in-
dicate a similar source.

SiO

2

/Al

2

O

3

 is known as the index of chemical maturity of

sediments  (Roser  et  al.  1996;  Roser  &  Korsch  1999).  The
SiO

2

/Al

2

O

3

 ratio ranges from 2.54 to 13.82 (AVG 5.10). Ac-

cording to Zhang (2004), the low SiO

2

/Al

2

O

3

 ratios indicate

a  low  sediment  recycling  and  deposition  from  a  nearby
source. Negative correlation between SiO

2

 and Al

2

O

3

 for the

studied samples can be followed in the Fig. 16D and is a re-
sult of the varied presence of mud material. A similar distri-
bution of samples in Fig. 16A—E points to the principal role
of grain size (Ross & Bustin 2009; Adegoke et al. 2014).

The  degree  of  chemical  maturity  of  sediments  is  also  ex-

pressed  by  the  diagram  of  Al

2

O

3

+K

2

O+Na

2

O  versus  SiO

2

(Suttner & Dutta 1986; Sen et al. 2012). The studied samples
have  values  of  chemical  maturity  in  the  range  from  0.10  to
0.51 (AVG 0.3). The results in the arid field are derived from
mudstones  while  the  results  in  the  humid  field  are  derived
from sandstones (Fig. 16E).

background image

59

EARLY MIOCENE PASSIVE MARGIN EVOLUTION OF THE CARPATHIAN FOREDEEP

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

With no extra input of detritus, the sediment recycling re-

sults  in  a  negative  correlation  of  SiO

2

  and  TiO

2

  (Gu  et  al.

2002). Such a trend can generally be followed for the studied
samples  (Fig.  16F).  In  the  ideal  case  (Cox  &  Lowe  1995;
Corcoran  2005)  the  overlying  sequence/formation  should

contain  more  quartz  (i.e.  SiO

2

)  and  less  feldspar  and  clays

(lower  contents  of  TiO

2

,  Al

2

O

3

,  and  MgO).  The  studied

cases  show  the  increase  of  the  sediment  recycling  for  the
succession of the DU, but the results are also influenced by
grain-size sorting.

Fig.  16.  Discrimination  plots  of  major  element  geochemistry.  A  –  TiO

2

  vs.  Al

2

O

3

,  B  –  TiO

2

/Zr  vs.  Zr/Al

2

O

3

,  C  –  ternary  diagram

Al

2

O

3

—(CaO+Na

2

O)—K

2

O, D – Al

2

O

3

 vs. SiO

2

E – SiO

2

 vs. Al

2

O

3

+K

2

O+Na

2

O, F – SiO

2

 vs. TiO

2

.

background image

60

FRANCÍREK and NEHYBA

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

Trace element geochemistry

The trace element composition is presented in Appendix 2

*

.

For  the  determin

ation  of  the  tectonic  setting,  the  samples

were  plotted  on  Th—Zr/10—Sc  (Fig. 17A)  and

  La—Th—Sc

(Fig. 17B)  ternary  diagrams  (Bhatia  &  Crook  1986).  The
samples from all depositional units lie mostly inside the dis-
crimination field of the continental island arc (McLennan et al.
1993;  Bahlburg  1998).  The  results  are  arranged  in  a  line
(Fig.  17A)  or  a  cluster  (Fig.  17B)  and  point  to  a  similar
source  of  the  studied  deposits.  Different  maturities  of  sedi-
ments  are  observable  in  the  ternary  diagram  Th—Zr/10—Sc.
Zr  contents  in  the  deposits  are  increased  depending  on  the
maturity of sediments.

Obtained Th/Sc and Zr/Sc values are distributed along the

trend  from  the  mantle  to  upper  continental  crust  composi-
tions (McLennan et al. 1993). A relatively low role of sedi-
ment recycling and compositional variations is visible in the
plot diagram (Fig. 17C). The samples from the DU I reveal

the  smallest  role  of  recycling  and  a  relatively  uniform
source, whereas the role of recycling and source rock hetero-
geneity is pronounced for the DU III.

The degree of recycling can also be determined using the

Zr/Th  ratio  (Zimmermann  &  Bahlburg  2003).  The  studied
samples display Zr/Th ratios between 9.30 and 37.79. Such
relatively low values indicate the relatively small role of re-
working. The lowest values of the Zr/Th ratio are in the DU
I; by contrast, the highest ones were recognized for the sandy
samples of the DU II.

The values of the Cr/Ni ratios of the studied deposits vary

from 1.04 to 2.85 and the sources of the studied deposits cor-
respond to felsic rocks. A diagram of Cr/V and Y/Ni ratios
(Fig. 17D) is used for determination of the provenance. The
Cr/V ratios are used as an index of the enrichment of Cr over
the ferromagnesian trace elements. The Y/Ni ratios monitor
the content of ferromagnesian trace elements compared with
a  proxy  for  HREE.  The  ultramafic  rocks  have  higher  Cr/V
and lower Y/Ni ratios (Hiscott 1984; McLennan et al. 1993;

Fig.  17.  Discrimination  plots  of  trace  element  geochemistry.  A  –  Th-Zr/10-Sc  ternary  diagram,  B  –  La-Th-Sc  ternary  diagram;
(A)  Oceanic  Island  Arc,  (B)  Continental  Island  Arc,  (C)  Active  Continental  Margin,  (D)  Passive  Margin,  C  –  Th/Sc  vs.  Zr/Sc,
D – Cr/V vs. Y/Ni.

*  

Appendix—2 – only in an electronical version on www.geologicacarpathica.com

background image

61

EARLY MIOCENE PASSIVE MARGIN EVOLUTION OF THE CARPATHIAN FOREDEEP

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

Ali et al. 2014). The studied samples have an extremely low
Cr/V ratio and low Y/Ni ratios, indicating predominantly fel-
sic source rocks.

Interpretation

The poor development of the burial effect on the associa-

tion of the heavy minerals and garnet chemistry could be ex-
plained  by  the  relatively  short  duration  of  diagenetic
processes.  These  results  signify  that  the  studied  heavy  mi-
nerals associations were dominantly influenced by the com-
position of the source rocks.

The  rutile  analyses  proved  that  the  primary  source  was

crystalline rocks of the Bohemian Massif (Moldanubian and
Moravian  Zones).  The  rocks  of  the  Bohemian  Massif  were
recognized  in  the  Račice  and  Luleč  conglomerates  of  the
Moravo-Silesian  Paleozoic  deposits  (Čopjaková  2007)  and
these conglomerates are probably supposed to represent the
source of the studied deposits.

Although  similar  heavy  mineral  associations  are  known

from both the Rača Unit (Gilíková et al. 2002) and Myslejov-
ice  Formation  (Otava  1998;  Čopjaková  2007),  the  chemistry
of garnets discriminates between the sources more precisely.

Occurrence  of  spessartine-almandine  garnets  (T8)  proved

that  the  crystalline  rocks  of  the  local  basement  can  be  con-
sidered as an important source for the subunit IB. The source
of  almandine  garnets  (T1)  can  be  traced  well  to  the  Luleč
conglomerates  (the  young  part  of  Myslejovice  Formation)
(Čopjaková  2007).  These  garnets  are  missing  in  the  Rača
Unit  and  the  Silesian  Unit  that  contain  pyrope-almandine
(T2, 3) and grossular-almandine garnets (T4, 5). It can be as-
sumed that the early phases of the sedimentation (DU I and II
—  the  forebulge  depozone)  were  supplied  from  the  passive/
foreland  margin  of  the  basin,  that  is,  from  the  Bohemian
Massif.  The  slight  differences  in  provenance  between  units
I  and  II  (the  variations  in  the  role  of  the  local  crystalline
basement  and  the  more  distant  Moravo-Silesian  Paleozoic
deposits)  can  be  explained  by  the  basin  and  source  area
enlargement.

Both the small content of garnet T1 and the abundance of

T3 point to a change of the source area for the later phases of
deposition (i.e. the DU III). The significant role of the source
from  the  Silesian  Unit  (active  margin  —  the  Western  Car-
pathian  Flych  Zone)  and  its  mixing  with  material  from  the
Bohemian Massif is proposed. This points to shift of the de-
pozones towards the orogenic wedge, that is, to the foredeep
depozone.

The cannibalization of the older basin infill (Eggenburgian

and Ottnangian deposits) and its role as a partial source for
the studied Karpatian deposits cannot be excluded.

The results of garnets are partly supported by petrography

(see Fig. 10B).

Discussion

The  stacking  pattern  of  facies  associations  of  the  Karpa-

tian  basin  infill  in  the  studied  well  cores,  the  temporal  and

spatial  evolution  of  the  depozones,  and  the  results  of  the
provenance  analyses  can  all  be  summarized  and  evaluated
according to the principles of the sequence stratigraphy and
proposed  models  of  peripheral  foreland  basin  evolution
(Flemings  &  Jordan  1990;  Jordan  &  Flemings  1991;  Beau-
mont et al. 1993; Crampton & Allen 1995; DeCelles & Giles
1996). The recognized paleo-environmental changes and pa-
leogeographic  evolution  of  the  area  point  to  significant  re-
construction  of  the  basin  shape  and  geometry,  lateral  shifts
of

  the  depozones  and  an  important  role  of  basement  mor-

phology.  A  model  of  the  evolution  of  the  basin  in  the  area
under study with several depositional stages can be proposed
(see Fig. 18):

Stage 1: Increased crustal loading by a thickened orogenic

wedge results in subsidence of the inner part of the basin and
a coeval uplift of the forebulge (Fig. 18A). The fault reacti-
vation (Holešov

 faults) facilitated the varied/predisposed cre-

ation of an accommodation space in the forebulge depozone.
Eastward to southeastward flexural dip of the passive basin
margin  is  supposed,  with  an  irregular,  generally  SW—NE,
prolonged  shoreline  disturbed  by  a  perpendicular  paleoval-
ley  oriented  in  the  NW—SE  direction  (along  the  basement
faults,  see  Fig. 5A,  B)  where  started  sedimentation  of  the
depositional subunit IA (Pre- to Early transgressive deposits).
The basin depozones continued towards the E-SE.

The stage corresponds to a major pulse of the Carpathian

nappe-pile  contraction  by  the  Early  Styrian  phase  of
thrusting  (Ottnangian—Early  Karpatian).  The  stage  can  be
compared with sequence II of Nehyba & Šikula (2007).

Stage 2:  The  subsequent  major  marine  transgression

drowned  the  embayed  margins  of  the  basin.  This  transgres-
sion  can  most  probably  be  correlated  with  the  Karpatian
TB  2.2.  sea-level  cycle  (Haq  et  al.  1988;  Nehyba  &  Šikula
2007; Hohenegger et al. 2009; 2014). Basin facies belts had
been  shifted  cratonward  (i.e.  generally  towards  the  north-
west)  and  the  adjacent  pre-Neogene  basement  had  been
drowned. The position of the shoreline (peripheral bulge de-
pozone) was located in the area under study and is represen-
ted by the depositional subunit IB. The lagoonal depositional
environment,  represented  by  depositional  subunit  IA,  was
developed behind the barred coast. This situation is reflected
by  the  NE—SW  distribution  of  depositional  subunit  IA  de-
posits  northwestward  to  the  depositional  subunit  IB  (see
Fig. 7A). The continued cratonward shift of the facies belts
led  to  the  transition  of  the  shoreline  condition  to  a  shallow
marine one (transition of depositional subunit IB to the DU II)
with more rapid shift towards the northwest within the paleo-
valley (Fig. 18B). This situation probably mainly reflects the
gradual sea-level rise, although early phases of the forebulge
retreat might also play a role (Plint et al., 1993; Lesczyński
&  Nemec  2014).  The  interplay  between  sediment  supply,
basement  relief,  eustatic  sea-level  changes,  and  tectonics
affected the frequent bathymetric changes and shoreline tra-
jectory (dynamic stratigraphy of foredeep peripheral uncon-
formity - see Lesczyński & Nemec 2014).

The  Neogene  tidalites  within  the  Central  Paratethys  sedi-

mentary  basins  are  known  from  the  Pannonian  Basin
(Eggenburgian) (Sztanó & de Boer 1995), the North Alpine
Foreland  Basin  (Ottnangian)  (Bieg  et  al.  2007,  2008),

background image

62

FRANCÍREK and NEHYBA

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

Fig.  18.  Schematic  evolution  of  the  Carpathian  Foredeep.  A  –  Increased  crustal  loading  by  a  thickened  orogenic  wedge  (Carpathian
nappes) results in subsidence of the inner part of the foredeep and uplift of the forebulge and sedimentation of DU I. The sediment delivery
from passive margin. B – The major marine transgression drowned the passive margin and led to the sedimentation of DU II. Decreased
crustal loading by orogenic wedge results in cratonward shift of forebulge and sedimentation of DU III. The derivation of the material from
both passive and active margin of the basin. C – Continued thrusting led to tectonic deformation of the basin infill and shift of the basin
subsidence axis northwestward of the area under study. The older basin infill was partly buried under the nappes and the basin geometry
was changed. D – The deposition in the basin continued outside of the Carpathian thrust front. The basin axis shifted cratonward. Signifi-
cant sediment delivery from active margin as mass flow deposits (Kroměříž Fm.).

background image

63

EARLY MIOCENE PASSIVE MARGIN EVOLUTION OF THE CARPATHIAN FOREDEEP

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

the Korneuburg Basin (Karpatian) (Zuschin et al. 2014), and
the  Polish  and  Ukrainian  parts  of  the  Carpathian  Foredeep
(Badenian)  (Lis  &  Wysocka  2012).  The  tidal  flat  deposits
were  not  recognized  in  the  sedimentary  succession  of  the
Moravian  part  of  the  Carpathian  Foredeep  and  their  excep-
tional  occurrence  is  described  here  only  from  the  spatially
restricted area. Such a situation points to an embayed coast.
A  typical  environment  for  the  development  of  the  tidal  flat
deposits is a tide-dominated estuary (Dalrymple et al. 1992),
where  its  funnel  shape  tends  to  increase  the  tidal  current
strength  (Dalrymple  &  Choi  2007).  The  tidal  flat    deposits
probably originated in micro- to meso-tidal conditions.

Stage 3: The rapid forebulge flexural retreat and sediment

delivery  from  the  active  margin  are  both  reflected  by  the
DU III (Fig. 18B), which was deposited within the foredeep
depozone (i.e. the inner part of the foreland basin). The fore-
bulge  disconformity/shoreline  was  rapidly  shifted  craton-
ward (northwestward) out of the area under study (Fig. 5A).
The  position  of  the  coastline/peripheral  bulge  depozone
was probably located more than 50 km northwest. The closest
recognized  coastline  deposits  of  Karpatian  age  were  docu-
mented  in  the  northwest  of  Prostějov  in  the  borehole
Slatinky  MH-10  (Bubík  &  Dvořák  1996).  The  basin  was
significantly enlarged and its bathymetry changed. A similar
cratonward  shift  of  the  foreland  basin  depozones  was
described  in  the  North  Alpine  Foreland  Basin  in  Switzer-
land,  where  the  forebulge  was  shifted  100  km  towards
the  northwest  (Kempf  &  Pfiffner  2004).  This  stage  is  con-
nected  with  orogenic  quiescence  and  increased  sediment
supply  from  the  active  margin  (Flemings  &  Jordan  1989;
Johnson  &  Beaumont  1995).  Stages  2  and  3  represent  the
time  period  between  the  Early  and  Late  Styrian  phases  of
thrusting and are compared with Sequence III of Nehyba &
Šikula (2007).

Stage  4:  Renewed  loading  by  orogenic  wedge  results  in

subsidence of the inner part of the basin and a coeval uplift
of the forebulge. Continuous thrusting led to tectonic defor-
mation of the basin infill and its partial incorporation in the
thrust  belt  in  the  most  proximal/inner  part  of  the  basin.
Generally westward advance of the nappes led to shift of the
lithosphere flexure cratonward and the basin subsidence axis
northwestward of the area under study. The inner part of the
basin  was  buried  under  the  nappes  or  destroyed.  Here  the
original  thickness  of  individual  depositional  units  was  tec-
tonically  reduced  on  one  side  and  enlarged  on  the  other
(Fig. 18C).  The  thicknesses  of  the  DU  II  and  the  DU  III
in  the  studied  area  are  relatively  large.  These  thicknesses
are  explained  by  the  duplicated  sediment  packages  by  so-
called overlap of the allochthonous and para-autochthonous
Karpatian deposits before the front of nappes. The southeast
part of the area under study (around the boreholes G 1, G 2,
and G 3) is characterized by complete removal of the DU III
and the replacement of the DU II (para-autochthon). The tec-
tonically  removed  deposits  of  the  DU  III  were  shifted  to-
wards  the  northwest.  Benada  (1986)  recognized  the
Eggenburgian  deposits  (Ždánice  Unit)  between  the  Karpa-
tian  deposits  in  the  borehole  Rat  1  and  determined  the
spreading of allochthonous deposits of the Carpathian Fore-
deep  mainly  in  the  northern  part  of  the  studied  area  (bore-

holes Bar 1, Kro 1, 2, and Rat 1, 2). The basin was limited on
its  cratonward  margin  by  the  uplifted  forebulge,  which  fur-
ther  affected  basin  extent  and  bathymetry,  so  the  resulting
foreland basin was narrower and deeper. In short, the basin
underwent  a  complete  reconstruction  of  its  shape,  position,
and lateral extent. This stage can be connected with the Late
Styrian phase of thrusting (Late Karpatian) and is compared
with Sequence IV of Nehyba & Šikula (2007).

Stage  5:  The  most  northwestern  part  of  the  area  under

study  belonged  to  the  proximal  part  of  the  foreland  basin
along  its  active  margin.  Sediment  delivery  was  from  the
stacked  thrust  zone  and  was  highly  sensitive  to  individual
tectonic  events.  This  situation  is  connected  with  mass  flow
deposits. The position of the active margin of the basin was
probably generally similar to the present state. Further depo-
sitional zones of the basin were located more to the W-NW,
where they are also preserved (Fig. 18D).

More  precise  timing  of  these  stages  by  biostratigraphic

data are of little help, because the whole Karpatian is within
a single nannoplankton zone NN 4.

Similarly, the inner part of the Polish Carpathians, located

beneath the Carpathian nappes, is more than 50 km wide and
is  composed  of  Early  to  Middle  Miocene  deposits,  up  to
1500 m  thick.  However,  these  Lower  Miocene  strata  are
mainly terrestrial in origin (coarse grained alluvial deposits)
with a significant portion of material derived from the Car-
pathian  nappes  (Oszczypko  &  Oszczypko-Clowes  2012).
Differences in the depositional environments along the basin
active  margin  and  in  the  recognized  role  of  the  Carpathian
nappes  in  the  provenance  (Moravian  vs.  Polish  part  of  the
basin)  point  to  significant  variation  in  the  basin  geometry,
paleobathymetry  and  sedimentary  budget  (underfilled  stage
vs. overfilled conditions).

Conclusions

The  Karpatian  deposits  of  the  central  part  of  the  Car-

pathian Foredeep in Moravia, are known only from the deep
boreholes  since  they  are  deeply  buried  under  the  Flysch
Thrust  Wedge  of  the  Outer  Western  Carpathians.  These
rocks  have  been  studied  by  a  complex  of  sedimentological
and sedimentary-petrographical methods with the aim of im-
proving our understanding of the paleogeography and evolu-
tion of the Carpathian Foredeep basin and reconstructing the
former  evolutionary  stages  of  this  peripheral  foreland  basin
and its paleogeography. The chemistry of detrital garnets has
proved to be an important indicator of changes in the prove-
nance of the deposits.

Three  depositional  units  were  determined.  They  differ  in

their  depositional  environment,  basin  depozones  and  reflect
successive  stages  of  the  basin’s  evolution.  Depositional
unit I  is  represented  by  lagoon-estuary  and  barred  coastline
deposits  (backbulge  and  forebulge  depozones)  and  reflects
the Pre- to Early transgressive phase over the pre-Cenozoic
bedrock.  The  deposition  was  influenced  by  reactivation  of
the basement faults due to the Early Styrian phase of thrusting
(Ottnangian—Early  Karpatian).  The  source  from  the  “local”
crystalline  basement  formed  by  crystalline  rocks  of  the

background image

64

FRANCÍREK and NEHYBA

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

Brunovistulicum played an important role here. The second
depositional  unit  is  represented  by  the  coastline  to  shallow
marine deposits (forebulge depozone), reflecting the Karpa-
tian transgression (TB 2.2. sea-level cycle), which drowned
the embayed passive margins of the basin. Continued craton-
ward shift of the facies belts is typical for this unit. Tidalites
(tidal flat deposits) recognized within this unit represent the
only  described  tide-generated  deposits  of  the  Carpathian
Foredeep  basin  in  Moravia.  The  source  from  the  basin  pas-
sive margin (especially from greywackes and conglomerates
of the Moravian—Silesian Paleozoic deposits/Culm unit) has
been  proved.  The  third  depositional  unit  is  formed  by  off-
shore  deposits  and  represents  a  foredeep  depozone.  The
provenance from both passive and active basin margin (Sile-
sian Unit of the Western Carpathian Flysch Zone) has been
proved. The cratonward forebulge flexural retreat continued.
The succession of depositional units reflects both a stepwise
migration of the foredeep basin axis and shift of basin depo-
zones  outwards/cratonwards,  together  with  the  forebulge
retreat. The shift of the foreland basin depozones more than
50  km  cratonward  can  be  assumed.  The  basin  was  signifi-
cantly enlarged and its bathymetry changed.

Renewed  thrusting  (Late  Styrian  phase  of  thrusting—Late

Karpatian) led, in the most proximal/inner part of the basin,
to tectonic deformation of the basin infill and its partial in-
corporation into the thrusts. Generally westward advance of
the nappes led to shift of the lithosphere flexure cratonward
and  the  basin  subsidence  axis  northwestward  of  the  area
under study. The inner part of the basin was buried under the
nappes  or  destroyed.  The  deposition  in  the  foreland  basin
continued only in the flexed periphery in front of the nappes,
so the basin was narrower and deeper.

The complete reconstruction of the basin’s shape, position,

and lateral extent are all interpreted as a consequence of the
phases  of  the  thrust-sheet  stacking  and  sediment  loading  in
combination with eustatic sea-level change.

Acknowledgements:  The  study  is  the  result  of  specific
research  at  Institute  of  Geological  Sciences  of  Masaryk
University.  The  authors  thank  Moravian  Oil  Mines  Inc.
which  provided  the  primary  data.  Proof-Reading-Service
kindly  improved  the  written  English  of  the  manuscript.
We also give thanks to three anonymous reviewers and edi-
tor  Michal  Kováč  for  their  helpful  comments  and  sugges-
tions.

References

Adámek J., Brzobohatý R., Pálenský P. & Šikula J. 2003: The Kar-

patian  in  the  Carpathian  Foredeep  (Moravia).  In:  Brzobohatý
R.,  Cicha  I.,  Kováč  M.  &  Rögl  F.  (Eds.):  The  Karpatian,
a  Lower  Miocene  Stage  of  the  Central  Paratethys.  Masaryk
University, 
Brno 75—92.

Adegoke  A.K.,  Abdullah  W.H.,  Hakimi  M.H.  &  Yandoka  B.M.S.

2014:  Geochemical  characterisation  of  Fika  Formation  in  the
Chad  (Bornu)  Basin,  northeastern  Nigeria:  Implications  for
depositional environment and tectonic setting. Appl. Geochem.
43, 1—12.

Ali  S.,  Stattegger  K.,  Garbe-Schönberg  D.,  Frank  M.,  Kraft  S.  &

Kuhnt W. 2014: The provenance of Cretaceous to Quaternary
sediments  in  the  Tarfaya  basin,  SW  Moroco:  Evidence  from
trace  element  geochemistry  and  radiogenic  Nd-Sr  isotopes.
J. Afr. Earth Sci. 90, 64—76.

Andersson P.O.D., Worden R.H., Hodgson D.M. & Flint S. 2004:

Provenance  evolution  and  chemostratigraphy  of  a  Palaeozoic
submarine  fan-complex:  Tanqua  Karoo  Basin,  South  Africa.
Mar. Petrol. Geol. 21, 555—577.

Bahlburg H. 1998: The geochemistry and provenance of Ordovician

turbidites in the Argentinian Puna. In: Pankhurst R.J. & Rapela
C.W.  (Eds.):  The  Proto-Andean  Margin  of  Gondwana.  Geol.
Soc. London, Spec. Publ.
 142, 127—142.

Beaumont C., Quinlan G.M. & Stockmal G.S. 1993: The evolution

of  the  Western  Interior  Basin:  causes,  consequences  and  un-
solved  problems.  In:  Caldwell  W.G.E.  &  Kauffman  E.G.
(Eds.):  Evolution  of  the  Western  Interior  Basin.  Geol.  Assoc.
Can. Spec. Paper 
39, 97—117.

Benada S. 1986: New findings on the extension of the paraauthoch-

tonous  deposits  of  Karpatian  in  the  central  part  of  the  Car-
pathian Neogene Foredeep in Moravia. Zemní Plyn Nafta 31, 4,
485—492 (in Czech).

Benada  S.  &  Kokolusová  A.  1987:  The  new  knowledge  about  the

geological  positions  of  the  coarse-grained  clastic  deposits  of
the  Karpatian  in  the  Central  part  of  the  Carpathian  Foredeep.
Zemní Plyn Nafta 32, 1, 1—15 (in Czech).

Bergman  K.M.  &  Walker  R.G.  1988:  Formation  of  Cardium  Ero-

sion  surfaces  E5,  and  associated  deposition  of  conglomerate:
Carrot  Creek  field,  Cretaceous  Western  Interior  Seaway,  Al-
berta.  In:  James  D.P.&  Leckie  D.A.  (Eds.):  Sequences,  Sedi-
mentology, Surface and Subsurface. Canad. Soc. Petrol. Geol.,
Memoir
 15, 15—24.

Bhatia M.R. & Crook A.W. 1986: Trace element characteristics of

graywackes and tectonic setting discrimination of sedimentary
basins. Contr. Mineral. Petrology 92, 181—193.

Bieg U., Nebelsick J.H. & Rasser M. 2007: North Alpine Foreland

Basin  (Upper  Marine  Molasse)  of  Southwest  Germany:  Sedi-
mentology,  Stratigraphy  and  Palaeontology.  Geol.  Alp  4,
149—158.

Bieg U., Süss M.P. & Kuhlemann J. 2008: Simulation of tidal flow

and  circulation  patterns  in  the  Early  Miocene  (Upper  Marine
Molasse)  of  the  Alpine  foreland  basin.  Spec.  Publ.  Int.  Ass.
Sediment.
 40, 145—169.

Borges  J.  &  Huh  Y.  2007:  Petrography  and  chemistry  of  the  bed

sediments of the Red River in China and Vietnam: Provenance
and chemical weathering. Sed. Geol. 194, 155—168.

Brzobohatý  R.  &  Cicha  I.  1993:  The  Carpathian  Foredeep.  In:

Přichystal  A.  et  al.  (Eds.):  The  Geology  of  the  Moravia  and
Silesia. MZM a PřF MU, Brno, 123—128 (in Czech).

Bubík  M.  &  Dvořák  J.  1996:  About  the  finding  of  the  Karpatian

(Miocene)  and  other  results  of  the  Slatinky  MH-10  borehole.
Zpr. geol. výzk. v r. 1995 20—21 (in Czech).

Cattaneo A. & Steel R.J. 2003. Transgressive deposits: a review of

their variability. Earth-Sci. Rev. 62, 187—228.

Catuneanu  O.,  WilliS  A.J.  &  Miall  A.D.  1998:  Temporal  signifi-

cance of sequence boundaries. Sed. Geol. 121, 157—178.

Clifton H.E. 1976: Wave-formed sedimentary structures - a concep-

tual model. In: Davis R.A. & Ethington R.L. (Eds.): Beach and
Nearshore processes. SEPM Spec. Publ. 24, 126—148.

Cogan J., Lerche I., Dorman J.T. & Kanes W. 1993: Flexural plate

inversion: application to the Carpathian Foredeep, Czechoslo-
vakia. Mod. Geol. 17, 355-392.

Corcoran P.L. 2005: Recycling and chemical weathering in tectoni-

cally  controlled  Mesozoic-Cenozoic  basins  of  New  Zealand.
Sedimentology 52, 757—774.

Cox R. & Lowe D.R. 1995: A conceptual review of regional-scale

background image

65

EARLY MIOCENE PASSIVE MARGIN EVOLUTION OF THE CARPATHIAN FOREDEEP

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

controls on the composition of clastic sediment and the co-evo-
lution  of  continental  blocks  and  their  sediment  cover.  J.  Sed.
Res.
 A65, 1, 1—12.

Crampton S.L. & Allen P.A. 1995: Recognition of forebulge uncon-

formities  associated  with  early  stag  foreland  basin  develop-
ment:  example  from  the  North  Alpine  foreland  basin.  AAPG
Bulletin
 79, 1495—1514.

Čopjaková  R.  2007:  The  reflection  of  provenance  changes  in  the

psefitic  and  psamitic  sedimentary  fraction  of  the  Myslejovice
Formation  (heavy  mineral  analysis).  PhD  thesis,  Masaryk
University, 
Brno, 1—137 (in Czech).

Čopjaková  R.,  Sulovský  P.  &  Otava  J.  2002:  Comparison  of  the

chemistry  of  detritic  pyrope-almandine  garnets  of  the  Luleč
Conglomerates  with  the  chemistry  of  granulite  garnets  from
the  Czech  Massif.  Geol.  výzk.  Mor.  Slez.  v r.  2001  44—47
(in Czech).

Čopjaková R., Sulovský P. & Paterson B.A. 2005: Major and trace

elements in pyrope—almandine garnets as sediment provenance
indicators  of  the  Lower  Carboniferous  Culm  sediments,
Drahany Uplands, Bohemian Massif. Lithos 82, 51—70.

Dalrymple  R.W.  &  Choi  K.  2007:  Morphologic  and  facies  trends

through the fluvial—marine transition in tide-dominated deposi-
tional systems: A schematic Framework for environmental and
sequence-stratigraphic  interpretation.  Earth  Sci.  Rev.  81,
135—174.

Dalrymple  R.W.,  Zaitlin  B.A.  &  Boyd  R.  1992:  Estuarine  facies

models: conceptual basis and stratigraphic implications. J. Sed.
Petrology
 62, 1130—1146.

DeCelles  P.G.  &  Giles  K.A.  1996:  Foreland  basin  systems.  Basin

Res. 8, 105—123.

Dickinson W.R. 1985: Interpreting provenance relations from detri-

tal modes of sandstones. In: Zuffa G.G. (Ed.): Provenance of
Arenites. D. Reidel Publication Co., 333—361.

Dickinson  W.R.,  Beard  L.S.,  Brakenridge  G.R.,  Erjavec  J.L.,

Ferguson  R.C.,  Inman  K.F.,  Knepp  R.A.,  Lindberg  F.A.  &
Ryberg P.T. 1983: Provenance of North American Phanerozoic
sandstones  in  relation  to  tectonic  setting.  Geol.  Soc.  Amer.
Bull.
 94, 222-235.

Dickinson W.R. & Suczek C.A 1979: Plate tectonics and sandstone

composition. Amer. Assoc. Petrol. Geol. Bull. 63, 2164—2182.

Dott R.H. & Bourgeois J. 1982: Hummocky stratification: Signifi-

cance of its variable bedding sequences. Geol. Soc. Amer. Bull.
93, 663—680.

Drake D.E. & Cacchione D.A. 1985: Seasonal variation in sediment

transport  on  the  Russian  River  shelf,  California.  Cont.  Shelf
Res
. 4, 495—514.

Duke  W.L.  1985:  Hummocky  cross-stratification,  tropical  hurri-

canes, and intense winter storms (palaeogeography). Sedimen-
tology
 32,167—194.

Duke  W.L.,  Arnott  R.W.C.  &  Cheel  R.J.  1991:  Shelf  sandstones

and  hummocky  cross-stratification:  new  insights  on  a  stormy
debate. Geology 19, 625—628.

Eliáš M. & Pálenský P. 1998: The model for the development of the

Miocene  foredeeps  in  the  Ostrava  area.  Zpr.  geol.  výzk.  v 
r. 1997
, 65—66 (in Czech).

Fedo  C.M.,  Nesbitt  H.W.  &  Young  G.M.  1995:  Unraveling  the

effects  of  potassium  metasomatism  in  sedimentary  rocks  and
paleosols,  with  implications  for  paleoweathering  conditions
and provenance. Geology 23, 921—924.

FitzGerald D., Buynevich I. & Hein C. 2012: Morphodynamics and

facies architecture of tidal inlets and tidal deltas. In: Davis J.A.
Jr.  &  Dalrymple  R.W.  (Eds.):  Priciples  of  Tidal  Sedimento-
logy. Springer, New York, 301—333.

Flemings P.B. & Jordan T.E. 1989: A synthetic stratigraphic model

of  foreland  basin  development.  J.  Geophys.  Res.  94,  B4,
3851—3866.

Flemings P.B. & Jordan T.E. 1990: Stratigraphic modelling of fore-

land  basins:  Interpreting  thrust  deformation  and  lithosphere
rheology. Geology 18, 430—434.

Fralick P.W. & Kronberg B.I. 1997: Geochemical discrimination of

clastic sedimentary rock sources. Sed. Geol. 113, 111—124.

Galloway W.E. & Hobday D.K. 1996: Terrigenous Clastic Deposi-

tional  Systems:  Applications  to  Fossil  Fuel  and  Groundwater
Resources, 2nd edition. New York, Springer, 1—489.

Gilíková  H.,  Otava  J.  &  Stráník  Z.  2002:  Petrological  characteris-

tics  of  sediments  of  the  Magura  Flysch  at  the  map-sheet
Holešov. Geol. výzk. Mor. Slez. v r. 2001, 26—29 (in Czech).

Gu  X.X,  Liu  J.M.,  Zheng  M.H.,  Tang  J.X.  &  Qi  L.  2002:  Prove-

nance  and  tectonic  setting  of  the  Proterozoic  turbidites  in
Hunan,  South  China:  geochemical  evidence.  J.  Sed.  Res.  72,
393—407.

Gupta  S.  1999:  Controls  on  sedimentation  in  distal  margin  pallaeo-

valleys  in  the  Early  Tertiary  Alpine  foreland  basin,  south-
eastern France. Sedimentology 46, 357—384.

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

chronostratigraphy and cycles of sea-level change. In: Wilgius
C.K. et al. (Eds.): Sea-Level Changes. SEMP Spec. Publ. 42,
71—108.

Helland-Hansen  W.  &  Gjelberg  J.G.  1994:  Conceptual  basis  and

variability  in  sequence  stratigraphy:  a  different  perspective.
Sed. Geol. 92, 31—52.

Heller P.L., Angevinw C.L., Winslow N.S. & Paola C. 1988: Two-

phases stratigraphic model of forelad-basin sequences. Geology
16, 501—504.

Hiscott  R.N.  1984:  Ophiolitic  Source  Rocks  for  Taconic-Age

Flysch:  Trace-Element  Evidence.  Geol.  Soc.  Amer.  Bull.  95,
1261—1267.

Hladilová S., Nehyba S., Dolákova N. & Hladíková J. 1999: Com-

parison  of  some  relics  of  Miocene  sediments  on  the  eastern
margin  of  the  Bohemian  Massif.  Geol.  Carpathica  50,  Spec.
Iss., 31—33.

Hladilová Š., Nehyba S., Zágoršek K., Tomanová Petrová P., Bitner

M.A. & Demeny A. 2014: Early Badenian transgression on the
outer  flank  of  Western  Carpathian  Foredeep,  Hluchov  area,
Czech Republic. Ann. Soc. Geol. Pol. 84, 259—279.

Hohenegger J., Ćorić S. & Wagreich M. 2014: Timing of the Mid-

dle  Miocene  Badenian  Stage  of  the  Central  Paratethys.  Geol.
Carpathica
 65, 1, 55—66.

Hohenegger J., Rögl F., Ćorić S., Pervesler P., Lirer F., Roetzel R.,

Scholger R. & Stingl K. 2009: The Styrian Basin: A key to the
Middle  Miocene  (Badenian/Langhian)  Central  Paratethys
transgressions. Austrian J. Earth Sci. 102, 103—132.

Holcová K., Brzobohatý R., Kopecká J. & Nehyba S. 2015: Recon-

struction of the unusual Middle Miocene (Badenian) palaeoen-
vironment  of  the  Carpathian  Foredeep  (Lomnice/Tišnov
denudational  relict,  Czech  Republic)  Geol.  Quarterly  59,
654—678.

Hubert  J.F.  1962:  A  zircon—tourmaline—rutile  maturity  index  and

the  interdependance  of  the  composition  of  heavy  mineral
assemblages  with  the  gross  composition  and  texture  of  sand-
stones. J. Sed. Petrol. 32, 440—450.

Ingersoll  R.V.  1990:  Actualistic  sandstones  petrofacies:  discrimi-

nating modern and ancient source rocks. Geology 18, 733—736.

Johnson  D.D.  &  Beaumont  C.  1995:  Preliminary  results  from

a planform kinematic model of orogen evolution, surface pro-
cesses  and  the  development  of  clastic  foreland  basin  strati-
graphy.  In:  Dorobek  S.L.  &  Ross  G.M.  (Eds.):  Stratigraphic
Evolution of Foreland Basins. Spec. Publ. Soc. Econ. Paleont.
Mineral.
 52, 3—24.

Jordan T.E. & Flemings P.B. 1991: Large-scale stratigraphic archi-

tecture, eustatic variation, and unsteady tectonism: a theoreti-
cal evaluation. J. Geophys. Res. 96, B4, 6681—6699.

background image

66

FRANCÍREK and NEHYBA

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

Kalvoda J., Bábek O., Fatka O., Leichmann J., Melichar R., Nehyba

S. & Špaček P. 2008: Brunovistulian terrane (Bohemian Mas-
sif,  Central  Europe)  from  late  Proterozoic  to  late  Paleozoic:
a review. Int. J. Earth Sci. 97, 3, 497—517.

Kalvoda J., Leichmann J., Bábek O. & Melichar R. 2003: Brunovis-

tulian  terrane  (Central  Europe)  and  Istanbul  zone  (NW  Tur-
key):  Late  proterozoic  and  paleozoic  tectonostratigraphic
development  and  paleogeography.  Geol.  Carpathica  54,  3,
139—152.

Kempf O. & Pfiffner A. 2004: Early Tertiary evolution of the North

Alpine Foreland Basin of the Swiss Alps and adjoining areas.
Basin Res. 16, 549—567.

Koss  J.E.,  Ethridge  F.G.  &  Schumm  S.A.  1994:  An  experimental

study of the effect of base-level change on fluvial, coastal and
shelf systems. J. Sed. Res. B64, 90—98.

Kováč M. 2000: Geodynamic, paleogeographical and structural de-

velopment  of  the  Miocene  Carpatho-Pannonian  region.  New
view  on  the  Slovak  Neogene  basins.  Veda,  Bratislava,  1—176
(in Slovak).

Kováč M., Sergeyevna A.-G., Brzobohatý R., Fodor L., Harzhauser

M., Oszczypko N., Pavelić D., Rögl F., Saftić B., Sliva  . &
Stráník  Z.  2003:  Karpatian  paleogeography,  tectonics  and
eustatic  changes.  In:  Brzobohatý  R.  et  al.  (Eds.):  The  Karpa-
tian,  A  Lower  Miocene  Stage  of  the  Central  Paratethys.
Masaryk University, Brno, 49—72.

Kováč  M.,  Grygorovich  A.A.,  Bajraktarević  Z.,  Brzobohatý  R.,

Filipescu S., Fodor L., Harzhauser M., Oszczypko N., Pavelić D.,
Rögl  F.,  Saftić  B.,  Sliva  .,  Kvaček  Z.,  Hudáčková  N.  &
Slamková  M.  2004:  Paleogeography  of  Central  Paratethys
during  the  Karpatian  and  Badenian.  Scripta  Fac.  Sci.  Nat.
Univ. Masaryk Brunensis
Geology 31—32, 7—17.

Krzywiec P. 2001: Contrasting tectonic and sedimentary history of

the central and eastern parts of the Polish Carpathian foredeep
basin  –  results  of  seismic  data  interpretation.  Mar.  Petrol.
Geol.
 18, 13—38.

Kukal  Z.  1986:  Manual  of  practical  sediment  nomenclature  and

classification. Czech Geol. Surv., Praha, 1—80 (in Czech).

Leszczyński S. & Nemec W. 2014: Dynamic stratigraphy of com-

posite  peripheral  unconformity  in  a  foredeep  basin.  Sedimen-
tology 
62, 3, 645—680.

Li C. & Yang S. 2010: Is chemical index of alteration (CIA) a reliable

proxy  for  chemical  weathering  in  global  drainage  basins?
Amer. J. Sci. 310, 111—127.

Lis P. & Wysocka A. 2012: Middle Miocene deposits in Carpathian

Foredeep:  facies  analysis  and  implications  for  hydrocarbon
reservoir prospecting. Ann. Soc. Geol. Pol. 82, 239—253.

McLennan S.M. 1993: Weathering and global denudation. J. Geology

101, 295—303.

McLennan  S.M.,  Heming  S.R.,  McDaniel  D.K.  &  Hanson  G.N.

1993: Geochemical approaches to sedimentation, provenance,
and tectonics. In: Johnsson M.J. & Basu A. (Eds.): Processes
controlling  the  composition  of  clastic  sediments.  Geol.  Soc.
Amer., Spec. Pap.
 284, 1—19.

Meinhold  G.,  Anders  B.,  Kostopoulos  D.  &  Reischmann  T.  2008:

Rutile  chemistry  and  thermometry  as  provenance  indicator:
An  example  from  Chios  Island,  Greece.  Sed.  Geol.  203,
98—111.

Meinhold  G.  2010:  Rutile  and  its  applications  in  earth  sciences.

Earth Sci Rev. 102, 1—28.

Miall A.D. 1989: Architectural elements and bounding surfaces in

channelized  clastics  deposits:  notes  on  comparisons  between
fluvial and turbidite systems. In: Taira A. & Masuda F. (Eds.):
Sedimentary  Facies  in  the  Active  Plate  Margin.  Terra  Sci.
Publ. Company 
3—15.

Milliken K.L. 1988: Loss of provenance information through sub-

surface  diagenesis  in  Plio-Pleistocene  sediments,  northern

Gulf of Mexico. J. Sed. Petrology 58, 992—1002.

Morton  A.C.  1984:  Stability  of  detrital  heavy  minerals  in  Tertiary

sandstones  from  the  North  Sea  Basin.  Clay  Miner.  19,
287—308.

Morton A.C. 1991: Geochemical studies of detrital heavy minerals

and their application to provenance studies. In: Morton A.C. et
al. (Eds.): Developments in Sedimentary Provenance Studies.
Geol. Soc. London, Spec. Publ. 57, 31—45.

Morton A.C. & Hallsworth C.R. 1994: Identifying provenance-spe-

cific  features  of  detrital  heavy  mineral  assemblages  in  sand-
stones. Sed. Geol. 90, 241—256.

Morton  A.C.  &  Hallsworth  C.R.  1999:  Processes  controlling  the

composition of heavy mineral assemblages in sandstones. Sed.
Geol.
 124, 3—29.

Morton A.C., Hallsworth C.R. & Chalton B. 2004: Garnet composi-

tions  in  Scottish  and  Norwegian  basement  terrains:  a  frame-
work  for  interpretation  of  North  Sea  sandstone  provenance.
Mar. Petrol. Geol. 21, 393—410.

Nehyba  S.  2000:  The  cyclicity  of  Lower  Miocene  deposits  of  the

SW  part  of  the  Carpathian  Foredeep  as  the  depositional
response  to  sediment  supply  and  sea-level  changes.  Geol.
Carpathica 
51, 1, 7—17.

Nehyba S. & Buriánek D. 2004: Chemistry of garnet and tourmaline

– contribution to provenance studies of fine grained Neogene
deposits of the Carpathian Foredeep. Acta Mus. Moraviae, Sci.
Geol.
 89, 149—159 (in Czech).

Nehyba  S.  &  Petrová  P.  2000:  Karpatian  sandy  deposits  in  the

southern part of the Carpathian Foredeep in Moravia. Věstník
Čes. Geol. Úst.
 75, 1, 53—66.

Nehyba S. & Roetzel R. 2010: Fluvial deposits of the St. Marein-

Freischling Formation – insights into initial depositional pro-
cesses  on  the  distal  external  margin  of  the  Alpine-Carpathian
Foredeep  in  Lower  Austria.  Austrian  J.  Earth  Sci.  103,  2,
50—80.

Nehyba  S.  &  Šikula  J.  2007:  Depositional  architecture,  sequence

stratigraphy  and  geodynamic  development  of  the  Carpathian
Foredeep (Czech Republic). Geol. Carpathica  58, 1, 53—69.

Nehyba S., Roetzel R. & Maštera L. 2012: Provenance analysis of

the Permo—Carboniferous fluvial sandstones of the southern part
of the Boskovice Basin and the Zöbing Area (Czech Republic,
Austria):  implications  for  paleogeographical  reconstructions  of
the  post-Variscan  collapse  basins.  Geol.  Carpathica  63,  5,
365—382.

Nemec W. 2005: Principles of lithostratigraphic logging and facies

analyses. Institut for geovitenskap, Univ. Bergen, 1—28.

Nesbitt  H.W.  1979:  Mobility  and  fractionation  of  rare  earth  ele-

ments  during  weathering  of  granodiorite.  Nature  279,
206—210.

Nesbitt H.W. & Young G.M. 1982: Early Proterozoic climates and

plate motions inferred from major element chemistry of lutites.
Nature 299, 715—717.

Nesbitt  H.W.  &  Young  G.M.  1989:  Formation  and  diagenesis  of

weathering profiles. J. Geology 97, 129—147.

Nesbitt H.W. & Young G.M. 1998: Processes controlling the distri-

bution  of  Ti  and  Al  in  weathering  profiles,  siliciclastic  sedi-
ments and sedimentary rocks. J. Sed. Res. 68, 3, 448—455.

Nesbitt  H.W.,  Young  G.M.,  McLennan  S.M.  &  Keays  R.R.  1996:

Effects of chemical weathering and sorting on the petrogenesis
of  siliciclastic  sediments,  with  implications  for  provenance
studies. J. Geology 104, 525—542.

Nittrouer  C.A.,  DeMaster  D.J.,  Kuehl  S.A.  &  McKee  B.A.  1986:

Association of sand with mud deposits accumulating on continen-
tal  shelves.  In:  Knight  R.J.  &  McLean  J.R.  (Eds.):  Shelf  Sands
and Sandstones. Canad. Soc. Petrol. Geol., Memoir 11, 17—25.

Oszczypko  N.,  Krzywiec  P.,  Popadyuk  I.  &  Peryt  T.  2006:  Car-

pathian Foredeep Basin (Polish and Ukraine): Its sedimentary,

background image

67

EARLY MIOCENE PASSIVE MARGIN EVOLUTION OF THE CARPATHIAN FOREDEEP

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

structural, and geodynamic evolution. In: Golonka J. & Picha
F.J. (Eds.): The Carpathians and Their Foreland: Geology and
Hydrocarbon Resources. AAPG Memoir 84, 293—350.

Oszczypko  N.  &  Oszczypko-Clowes  M.  2012:  Stages  of  develop-

ment in the Polish Carpathian Foredeep Basin. Central Eur. J.
Geosci
. 4, 1, 138—162.

Otava J. 1998: Trends of changes in the composition of siliciclastics

of the Lower Carboniferous at Drahany Upland (Moravia) and
their  geotectonic  interpretation.  Geol.  výzk.  Mor.  Slez.  v r.
1997
, 62—64 (in Czech).

Otava  J.,  Krejčí  O.  &  Sulovský  P.  1997:  First  results  of  electron

microprobe analyses of detrital garnets from the Rača Unit of
the  Magura  Group.  Geol.  výzk.  Mor.  Slez.  v r.  1996,  39—42
(in Czech).

Otava J., Sulovský P. & Kejčí O. 1998: The results of study of the

detrital  garnets  from  the  Cretaceous  sediments  of  the  Rača
Unit  of  the  Magura  Group  (Outer  Carpathians).  Geol.  výzk.
Mor. Slez. v r. 1997
, 29—31 (in Czech).

Otava J., Sulovský P. & Čopjaková O. 2000: Provenance changes of

the  Drahany  Culm  greywackes:  statistical  evaluation.  Geol.
výzk. Mor. Slez. v r. 1999
, 94—98 (in Czech).

Passchier  S.  &  Whitehead  J.M.  2006:  Anomalous  geochemical

provenance and weathering history of Plio—Pleistocene glacio-
marine fjord strata, Bardin Bluffs Formation, East Antarctica.
Sedimentology 53, 929—942.

Petránek J. 1963: Sedimentary rocks.  Czech Academy of Sciences,

Praha, 1—717 (in Czech).

Plint  A.G.  2000:  Sequence  stratigraphy  and  paleogeography  of

a  Cenomanian  deltaic  complex:  The  dunvegan  and  lower
kaskapau  formations  in  subsurface  and  outcrop,  Alberta  and
British Columbia, Canada. Bull. Canad. Petrol. Geol. 48, 43—79.

Plint  A.G.,  Hart  B.  &  Donaldson  W.S.  1993:  Lithospheric  flexure

as  a  control  on  stratal  geometry  and  facies  distribution  in
Upper Cretaceous rocks of the Alberta Foreland Basin. Basin
Res.
 5, 69—77.

Plint  A.G.,  McCarthy  P.J.  &  Faccini  U.F.  2001:  Nonmarine

sequence  stratigraphy:  Updid  expression  of  sequence  boun-
daries  and  systems  tracts  in  a  high-resolution  framework,
Cenomanian  Dunvegan  Formation,  Alberta  foreland  basin,
Canada. AAPG Bulletin 85, 1967—2001.

Posamentier  H.W.,  Allen  G.P.,  James  D.P.  &  Tesson  M.  1992:

Forced  regressions  in  a  sequence  stratigraphic  framework:
concept, examples, and exploration significance. AAPG Bulle-
tin
 76, 1687—1709.

Reading  H.G.  1996:  Sedimentary  environments:  processes,  facies

and stratigraphy. Blackwell Science, Oxford, 1—704.

Reineck H.E. & Singh I.B. 1973: Depositional sedimentary environ-

ments: with reference to terrigenous clastics. Springer-Verlag,
Berlin, 1—439.

Reynand  J.-Y.  &  Dalrymple  R.W.  2012:  Shallow-marine  tidal

deposits. In: Davis J.A. Jr. & Dalrymple R.W. (Eds.): Priciples
of Tidal Sedimentology. Springer, New York, 335—369.

Rider M.H. 1986: The geological interpretation of well logs.  John

Wiley & Sons, New York, 1—175.

Roser  B.P.  &  Korsch  R.J  1999:  Geochemical  characterization,

evolution  and  source  of  Mesozoic  accretionary  wedge:
the Torlesse terrane, New Zealand. Geol. Mag. 136, 493—512.

Roser  B.P.,  Cooper  R.A.,  Nathan  S.  &  Tulloch  A.J.  1996:  Recon-

naissance  sandstone  geochemistry,  provenance,  and  tectonic
setting of the lower Paleozoic terranes of the West Coast and
Nelson, New Zealand. New Zeal. J. Geol. Geop. 39, 1—16.

Ross D.J.K. & Bustin R.M. 2009: Investigating the use of sedimen-

tary  geochemical  proxies  for  paleoenvironment  interpretation
of  thermally  mature  organic-rich  strata:  Examples  from  the
Devonian—Mississippian shales, Western Canadian Sedimentary
Basin. Chem. Geol. 260, 1—19.

Sacchi  M.,  Molisso  F.,  Pacifico  A.,  Vigliotti  M.,  Sabbarese  C.  &

Ruberti  D.  2014:  Late-Holocene  to  recent  evolution  of  Lake
Patria,  South  Italy:  An  example  of  a  coastal  laggon  within
a  Mediterranean  delta  system.  Global  Planet  Change  117,
9—27.

Salata  D.  2004:  Garnet  provenance  in  mixed  first-cycle  and  poly-

cycle heavy-mineral assamblages of the Ropianka and Menilite
Formations  (Skole  Nappe,  Polish  Flysch  Carpathians):  con-
straints  from  chemical  composition  and  grain  morphology.
Ann. Soc. Geol. Pol. 83, 161—177.

Salata  D.  2013a:  Detrital  garnets  from  the  Upper  Cretaceous—

Palaeocene sandstones of the Polish part of the Magura nappe
and the Pieniny Klippen Belt: chemical constraints. Ann. Soc.
Geol. Pol.
 74, 351—364.

Salata D. 2013b: Source rocks for heavy minerals in lower part of

Menilite  Formation  of  Skole  Nappe  (Polish  Flysch  Car-
pathians),  based  on  study  of  detrital  garnet  and  tourmaline.
Ann. Soc. Geol. Pol. 83, 1—17.

Sen S., Das P.K., Bhagaboty B & Singha L.J.C. 2012: Geochemistry

of shales of Barail group occurring in and around Mandardisa,
North  Catchar  Hills,  Assam;  India:  Its  implications.  Int.  J.
Chem. Appl. (IJCA)
 4, 1, 25—37.

Shanley K.W. & McCabe P.J. 1994: Perspectives on the sequence

stratigraphy of continental strata. AAPG Bulletin 78, 544—568.

Sinclair H.D., Coakley B.J., Allen P.A. & Watts A.B. 1991: Simu-

lation of foreland basin stratigraphy using a diffusion model of
mountain belt uplift and erosion: an example from the central
Alps, Switzerland. Tectonics 10, 3, 599—620.

Stráník Z., Hrouda F., Otava J., Gilíková H. & Švábenická L. 2007:

The  Upper  Oligocene—Lower  Miocene  Krosno  lithofacies  in
the  Carpathian  Flysch  Belt  (Czech  Republic):  sedimentology,
provenance  and  magnetic  fabrics.  Geol.  Carpathica  58,  4,
321—332.

Suggate S.M. & Hall R. 2013: Using detrital garnet compositions to

determine provenance: a new compositional database and pro-
cedure.  In:  Scott.  R.A.  et  al.  (Eds.):  Sediment  Provenance
Studies  in  Hydrocarbon  Exploration  and  Production.  Geol.
Soc. London, Spec. Publ.
 386, 373—393.

Suttner L.J. & Dutta P.K. 1986: Alluvial sandstone composition and

paleoclimate,  I.  framework  mineralogy.  J.  Sed.  Petrology  56,
3, 329—345.

Swift  D.J.P.,  Philips  S.  &  Thorne  J.A.  (1991):  Sedimentation  on

continental  margins:  V.  Parasequences.  In:  Swift  D.J.P.  et  al.
(Eds.):  Shelf  Sand  and  Sandstone  Bodies:  Geometry,  Facies
and  Sequence  Stratigraphy.  Spec.  Publ.  Int.  Assoc.  Sediment.
14, 153—187.

Sztanó O. & de Boer P.L. 1995: Basin dimensions and morphology

as  controls  an  amplification  of  tidal  motions  (the  Early
Miocene North Hungarian Bay). Sedimentology 42, 665—682.

Šikula J. & Nehyba S. 2006: Interpretation of the Neogene deposits

from  the  area  Vizovice  Hills  according  the  subsurface  data.
Geol. výzk. Mor. Slez. v r. 2005, 54—57 (in Czech).

Taylor  S.R.  &  McLennan  S.M.  1985:  The  Continental  Crust:  Its

Composition and Evolution. Blackwell, London, 1—312.

Thonová  H.,  Holzknecht  M.,  Krystek  I.  &  Brzobohatý  R.  1987:

New  insights  into  the  development  of  Karpatian  under  flysch
nappes  in  the  section  „Center“.  Zemní  Plyn  Nafta  32,  3,
383—389 (in Czech).

Tomkins  H.S.,  Powell  R.  &  Ellis  D.J.  2007:  The  pressure  depen-

dence  of  the  zirkonium-in-rutile  thermometer.  J.  Metamorph.
Geology
 25, 703—713.

von  Eynatten  H.,  Barceló-Vidal  C.  &  Pawlowsky-Glahn  V.  2003:

Modelling  compositional  changes:  the  example  of  chemical
weathering of granitoid rocks. Math. Geology 35, 3, 231—251.

Walker  R.G.  &  James  N.P.  1992:  Facies  models:  Response  to  sea

level change. Geol. Assoc. Canada, 1—380.

background image

68

FRANCÍREK and NEHYBA

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 1, 41—68

Walker R.G. & Plint A.G. 1992: Wave- and storm-dominated shal-

low  marine  systems.  In:  Walker  R.G.  &  James  N.P.  (Eds.):
Facies  Models:  Response  to  Sea  Level  Change.  Geol.  Assoc.
Canada
, 219—238.

Waśkowska A., Cieszkowski M., Golonka J. & Kowal-Kasprzyk J.

2014:  Paleocene  sedimentary  record  of  ridge  geodynamics  in
Outer  Carpathian  basin  (Subsilesian  Unit).  Geol.  Carpathica
65, 1, 35—54.

Watson E.B., Wark D.A. & Thomas J.B. 2006: Crystallization ther-

mometers for zircon and rutile. Contrib. Mineral. Petrol. 151,
413—433.

Wright L.D., Chappel J., Bradshaw M.P. & Cowell P. 1979: Mor-

phodynamics of reflective and dissipative beach and nearshore
systems, southeastern Australia. Mar. Geol. 32, 105—140.

Yang Y. & Miall A.D. 2010: Migration and stratigraphic fill of an

underfilled  foreland  basin:  Middle—Late  Cenomanian  Belle
Fourche  Formation  in  southern  Alberta,  Canada.  Sed.  Geol.
227, 1—4, 51—64.

Zack T., Moraes R. & Kronz A. 2004a: Temperature dependence of

Zr  in  rutile:  empirical  calibration  of  rutile  thermometer.
Contrib. Mineral. Petrol. 148, 471—488.

Zack T., von Eynatten H. & Kronz A. 2004b: Rutile geochemistry

and  its  potential  use  in  quantitative  provenance  studies.  Sed.
Geol.
 171, 37—58.

Zádrapa M. 1979: Heavy minerals in the Karpatian deposits in the

Central and Southwestern parts of the Carpathian Foredeep in

the Moravia. Zemní Plyn Nafta 24, 3, 447—451 (in Czech).

Zágoršek  K.,  Nehyba  S.,  Tomanová  Petrová  P.,  Hladilová  Š.,

Bitner M.A., Doláková N., Hrabovský J. & Jašková V. 2012.
Local catastrophe near Přemyslovice (Moravia, Czech Republic)
during Middle Miocene due to the tephra input. Geol. Quarterly
56, 269—284.

Zaitlin  B.A.,  Dalrymple  R.W.  &  Boyd  R.  1994:  The  stratigraphic

organization of incised-valley systems associated with relative
sea-level  change.  In:  Dalrymple  R.W.  et  al.  (Eds.):  Icised-
Valley  Systems:  Origin  and  Sedimentary  Sequences.  SEPM
Spec. Publ.
 51, 45—60.

Zhang  K.-J.  2004:  Secular  geochemical  varitions  of  the  Lower

Cretaceous siliciclastic rocks from central Tibet (China) indi-
cate a tectonic transition from continental collision to back-arc
rifting. Earth Planet. Sci. Lett. 229, 73—89.

Zimmermann U. & Bahlburg H. 2003: Provenance analysis and tec-

tonic  setting  of  the  Ordovician  clastic  deposits  in  the  southern
Puna Basin, NW Argentina. Sedimentology 50, 1079—1104.

Zuffa G.G. 1980: Hydrid arenites: Their composition and classifica-

tion. J. Sed. Petrology 50, 21—29.

Zuffa  G.G.  1985:  Optical  analyse  of  arenites:  influence  of

methodology  on  compositional  results.  In:  Zuffa  G.G.  (Ed.):
Provenance of Arenites. D. Reidel Publication Co., 165—189.

Zuschin  M.,  Harzhauser  M.,  Hengst  B.,  Mandic  O.  &  Roetzel  R.

2014:  Long-term  ecosystem  stability  in  an  Early  Miocene
estuary. Geology 42, 1—4.

background image

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67,1

Electronic supplement

i

Appendix 1: The major element composition (wt. %) of the studied samples.

Sample 
(borehole) 

SiO

2

 
 

Al

2

O

3

 
 

Fe

2

O

3

 
 

MgO 

 

CaO 

 

Na

2

 

K

2

 

TiO

2

 
 

P

2

O

5

 
 

MnO 

 

Cr

2

O

3

 
 

LOI 

 

BAR1 

53.05 

11.73 

4.56 

3.45 

8.12 

1.17 

2.61 

0.57 

0.13 

0.08 

0.014 

14.3 

BAR1 

51.77 

12.25 4.81 3.60 8.27 1.03 2.52 0.56 0.11 0.13 0.013 14.7 

BAR1 

54.16 

15.70 5.11 2.06 4.08 0.91 2.80 0.74 0.13 0.03 0.017 14.1 

BAR1 

53.27 

11.97 4.62 3.50 8.15 1.14 2.43 0.57 0.14 0.08 0.014 13.9 

G1 

70.88 5.13 2.15 2.53 6.96 0.90 1.11 0.27 0.09 0.05 

0.004  9.9 

G1 

52.61 

16.22 5.68 3.55 5.03 1.31 3.44 0.80 0.15 0.06 0.020 10.9 

G1 

68.16 

6.57 

2.71 

2.29 

8.23 

1.25 

1.16 

0.50 

0.09 

0.08 

0.007 

8.9 

G1 

65.85 5.62 2.78 2.82 8.87 1.25 0.86 0.50 0.09 0.09 

0.007 11.2 

G1 

54.44 

14.90 4.98 3.29 5.88 1.19 3.17 0.73 0.14 0.06 0.016 11.0 

G1 

74.03 5.51 2.01 2.20 6.00 1.18 1.04 0.38 0.09 0.06 

0.006  7.4 

G2 

49.97 

14.47 5.17 3.10 7.82 0.89 2.99 0.57 0.16 0.04 0.017 14.6 

G2 

45.08 

14.37 

4.84 

2.50 

10.81 

0.89 

2.93 

0.60 

0.21 

0.04 

0.016 

17.5 

G2 

50.88 

17.57 5.54 3.74 4.91 1.28 3.84 0.80 0.14 0.06 0.019 11.0 

G2 

52.71 

16.05 5.55 3.36 4.64 0.98 3.36 0.61 0.18 0.04 0.018 12.2 

G2 

48.87 

16.15 6.06 3.58 6.62 0.92 3.49 0.70 0.12 0.06 0.018 13.2 

G2 

44.27 

13.97 4.65 2.44 

11.88 0.75 2.79 0.59 0.18 0.04 0.015 18.2 

G2 

49.39 

19.39 5.67 4.09 3.21 1.06 4.85 0.85 0.18 0.04 0.022 11.0 

G2 

48.90 

15.46 

5.70 

3.20 

6.35 

0.90 

3.27 

0.64 

0.24 

0.04 

0.018 

15.0 

G3 

49.44 

16.56 5.99 3.68 5.55 1.07 3.82 0.77 0.12 0.06 0.020 12.7 

G3 

52.73 

14.99 5.62 3.43 6.19 1.32 3.30 0.74 0.15 0.06 0.017 11.3 

HOL1 

48.06 

15.05 5.19 2.41 8.22 0.88 2.82 0.64 0.15 0.04 0.018 16.3 

HOL1 

50.26 

14.02 5.32 3.75 6.96 1.02 2.84 0.62 0.12 0.08 0.016 14.8 

HOL1 

60.02 9.41 3.53 3.15 8.39 1.21 1.98 0.52 0.12 0.08 

0.010 11.4 

HOL1 

56.60 

11.69 4.52 2.85 7.30 1.07 2.45 0.57 0.11 0.07 0.011 12.6 

HOL1 

56.61 

12.10 4.36 2.62 7.20 1.00 2.51 0.57 0.09 0.06 0.012 12.7 

HOL1 

58.04 

11.72 4.22 2.67 6.88 1.06 2.49 0.57 0.11 0.06 0.009 12.0 

HOL1 

57.22 

14.33 5.32 2.95 3.59 1.08 2.76  065 0.10 0.06 0.013 11.8 

HOL1 

59.98 7.16 3.09 2.72 

11.05 1.14 1.59 0.41 0.12 0.14 

0.007 12.3 

HOL1 

63.32 

9.32 

3.34 

2.20 

6.89 

1.07 

2.26 

0.46 

0.12 

0.06 

0.006 

10.8 

HOL1 

56.30 

15.12 5.67 3.00 2.50 1.09 2.89 0.68 0.11 0.05 0.013 12.4 

HOL1 

59.84 9.25 3.72 3.08 8.40 1.20 1.93 0.53 0.16 0.11 

0.009 11.4 

HUL2 

57.31 

12.13 4.50 3.08 6.66 1.17 2.56 0.59 0.13 0.07 0.014 11.6 

HUL2 

45.34 

14.09 4.92 2.88 

10.04 0.84 2.88 0.60 0.12 0.04 0.017 18.0 

HUL2 

64.07 9.89 3.86 2.27 5.48 1.07 2.37 0.50 0.16 0.06 

0.011 10.1 

HUL2 

63.37 

10.17 

3.76 

2.25 

5.98 

1.06 

2.43 

0.46 

0.12 

0.06 

0.009 

10.2 

HUL3 

54.51 

14.35 5.17 2.92 4.51 1.03 2.76 0.63 0.13 0.05 0.015 13.8 

HUL3 

38.95 

11.06 3.98 6.53 

15.02 0.87 2.28 0.49 0.10 0.05 0.011 20.4 

JAR1 

51.71 

13.18 4.97 3.54 6.86 1.04 2.71 0.58 0.12 0.10 0.015 15.0 

JAR1 

50.71 

13.55 4.98 3.30 7.33 1.05 2.86 0.61 0.12 0.07 0.016 15.2 

KRO1 

54.44 

13.89 5.12 3.11 5.91 1.06 2.77 0.68 0.11 0.06 0.015 12.6 

KRO1 

65.51 

11.99 4.51 1.31 1.06 1.27 2.27 0.64 0.15 0.04 0.011 11.1 

KRO1 

50.07 

12.11 5.03 3.33 7.68 0.88 2.47 0.52 0.14 1.71 0.014 15.9 

KRO1 

60.32 9.76 3.64 3.11 7.43 1.27 2.04 0.62 0.15 0.07 

0.011 11.4 

KRO2 

50.16 

13.31 4.87 3.56 8.31 1.08 2.65 0.60 0.11 0.06 0.016 15.1 

KRO2 

53.27 

13.34 4.96 3.40 6.54 1.02 2.68 0.60 0.11 0.05 0.014 13.8 

KRO2 

66.89 

7.32 

2.56 

2.73 

7.15 

1.07 

1.68 

0.46 

0.10 

0.05 

0.009 

9.8 

KRO2 

60.45 

12.57 4.52 2.85 3.97 1.09 2.70 0.58 0.11 0.06 0.014 10.9 

SLU1 

52.45 

13.28 4.80 3.70 7.10 1.03 2.95 0.60 0.14 0.07 0.015 13.7 

SLU1 

53.34 

11.68 4.39 3.13 9.74 1.27 2.26 0.64 0.14 0.07 0.013 13.2 

SLU1 

61.20 9.59 3.78 2.38 8.85 1.34 1.76 0.50 0.14 0.07 

0.009 10.2 

SLU1 

50.03 

15.48 5.83 3.52 7.23 1.25 3.16 0.72 0.14 0.07 0.016 12.3 

TL1 

59.70 

7.54 

3.44 

3.40 

9.58 

1.16 

1.53 

0.58 

0.12 

0.07 

0.010 

12.7 

TL1 

61.80 6.87 3.13 3.21 9.43 1.14 1.47 0.46 0.11 0.06 

0.010 12.2 

TL1 

52.58 

12.91 4.78 3.65 7.40 1.13 2.69 0.58 0.14 0.07 0.013 13.9 

TL2 

52.09 

12.71 4.69 3.00 8.04 0.99 2.54 0.57 0.13 0.06 0.015 15.0 

TL2 

56.52 

10.97 4.14 3.12 7.36 1.13 2.26 0.53 0.13 0.07 0.013 13.6 

TL2 

53.61 

12.01 

4.60 

3.37 

8.36 

1.12 

2.45 

0.59 

0.11 

0.08 

0.015 

13.5 

 

EARLY MIOCENE PASSIVE MARGIN EVOLUTION OF THE CARPATHIAN FOREDEEP

background image

Electronic supplement

ii

Appendix 2: The trace element composition (ppm) of the studied samples.

Sample 
(borehole) 

Ni 

 

Sc 

 

Ba 

 

Co 

 

Nb 

 

Rb 

 

Th 

 

 

 

Zr 

 

 

La 

 

BAR1 

42 

11 

319 

9.2 

11 

107.2 

8.5 

2.5 

109 

133.1 

19 

27.1 

BAR1 

59  11 308 9.6 

10.6 

112.5 9.4 2.3 117 

107.2 

18.9  26 

BAR1 

69 14 449 

10.4 

10.2 

136.3 11 5.5 

185 

144.4 

24.3 31 

BAR1 

49  11 308 9.6 9.3 99.1 9.1 2.6 101 

124.5 

18.1 

26.5 

G1 

14.7  4 203 4.2  7  40 3.5 1.8  32 

68.9 

12.6 

11.3 

G1 

52.8  15  465 15.2 16.4 154.3 12.5  3.7  151 

187.2 26.1 34.6 

G1 

15.3  6 210 4.9 8.2 43.5 4.4 1.8  37 

123.3 

16.9 

17.2 

G1 

12.7  4 281 4.4 8.6 32.1 4.8 1.7  30 

148.7 

15.9 

17.8 

G1 

46.9  13  479 14.6 14.6 145.6 11.1  3.4  150 

164.9 24.6 35.5 

G1 

10.5  5 194 4.2 7.4 37.5 3.3 1.2  29 

124.7 

13.3 

12.5 

G2 

58  14  565 13.1 11.8 153.7 11.1  6.4  233 

103.2 22.9 33.1 

G2 

65  13  577 11.6 11.7 152.4 10.8 12.9  226 

108.4 23.3 33.9 

G2 

58  17  474 17.6 16.8 178.7 13.7  3.7  181 

164.6 26.8 43.5 

G2 

59 

15 

671 

15.8 

13.7 

169.2 

12.4 

6.7 

227 

117.5 

25.8 

36.8 

G2 

56  15  471 18.1 14.8 173.1 13.1  4.4  196 

136.1 26.7 40.2 

G2 

59  13  597 11.7 12.2 148.9 10.3 12.3  217 

111.5 24.2 35.3 

G2 

74  18  488 16.4 16.1 234.1 14.6  4.8  205 

151.2 29.7 46.2 

G2 

102  15  578 21.9 12.5 169.3 11.3 15.2  341 

110.2 25.3 36.2 

G3 

63  16  466 15.9 16.6 182.6 13.8  3.7  171 

144.5 27.4 38.9 

G3 

58 

14 

422 

14.8 

13.7 

144.8 

10.9 

2.9 

134 

169.3 

22.5 

31.9 

HOL1 

83  14  416 13.8 11.7 134.1 10.2  6.6  244 

104.3 19.9 27.6 

HOL1 

57  13  386 11.7 15.1 147.1 11.3  3.2  146 

120.7 22.8 32.1 

HOL1 

38  7 313 7.2 7.5 

178.3 6.1 1.8  69 

131.8 

18.6 

21.3 

HOL1 

44 10 354  9 8.4 

106.3 

10.2 2.8 

105 

172.7 

19.7 27 

HOL1 

48 10 374  9 7.8 109 9.6 2.9 

110 

160.1 

18.3 

27.8 

HOL1 

47 

10 

351 

8.6 

9.6 

101.5 

9.4 

3.1 

97 

182.9 

19.5 

27.3 

HOL1 

59 12 368 

10.9 9.8 

125.1 11 3.2 

123 

144.4 

20.9 

29.7 

HOL1 

25 6 

1505 

4.8 

4.8 55 4 

1.4 

47 

108 

16.7 

21.5 

HOL1 

35  7 362 8.1 6.5 78.3 8.5 2.9  71 

191.8 

24.1 

24.4 

HOL1 

62 13 355 

11.3 

11.9 

130.9 

10.3 3.1 

139 

120.7 19 28 

HOL1 

35 7 

2044 9 

6.3 70 

5.5 

2.0 

65 

134.7 

17.9 

20.5 

HUL2 

44  10 438 9.4 

11.2 113 9.3 2.9 100 186  21 

26.2 

HUL2 

74  13  422 10.4 11.4 137.9  9.5  6.3  296 93.9 18.4 25.7 

HUL2 

45  8 458 9.2 

10.4 95.1 

11.5 3.3  77 

262.1 

24.5 

33.7 

HUL2 

42 8 

458 9 

8.3 

94.1 

9.1 

2.7 

82 

174.4 

18.3 

24.9 

HUL3 

54  13  317 11.8 12.7 136.8 10.1  3.6  138 

116.7 18.7  28 

HUL3 

48  10 287 8.7 8.4 

107.1 9.4 3.7 106 

109.1 

18.8 

25.7 

JAR1 

48  12  324 11.9 10.8 131.5  9.5  2.9  128 

115.1 17.9 25.4 

JAR1 

53 

12 

333 

11.2 

12 

134.6 

9.3 

2.8 

138 

105 

19.5 

26.7 

KRO1 

56  12  396 11.4 12.5 136.5 10.7  3.3  138 

164.8 23.3 31.6 

KRO1 

54 10 387 

12.7 

10.7 

104.5 8.8 9.1 

114 

179.7 20 

24.7 

KRO1 

59 11 339 

20.3 9.5 

115.1 9.5 2.4 

124 

100.6 18 

26.5 

KRO1 

34  8 384 9.2 9.8 78.6 9.8 2.9  76 

265.3 

21.6 

28.1 

KRO2 

58  11  366 12.5 13.2 136.9 10.1 

3  127 

123.2 22.7 29.1 

KRO2 

92 

11 

361 

10.3 

11.2 

130.5 

10.6 

126 

132.5 

19.1 

29 

KRO2 

31 7 

289 

6.5 

8.1 

66.5 6 

1.9 

60 

194.1 

17.2 

19.5 

KRO2 

65  10  401 12.2 10.4 118.6 10.5  2.9  117 

159.5 21.9 28.2 

SLU1 

36 12 383 

11.8 

11.8 

143.2 10 3.2 

131 

113.4 

20.7 

31.7 

SLU1 

37  10  355  12 12.7 104.8 

9  2.8  105 

174.7 23.6 30.4 

SLU1 

24 8 

312 8 

9.6 

74.1 

6.9 

2.0 

81 

162.7 

24.5 

26.1 

SLU1 

53 

14 

468 

15.7 

15.6 

154.4 

12.9 

3.8 

173 

160.3 

25.8 

37.9 

TL1 

27 7 

312 7 

9.9 

61.1 

5.5 

1.9 

57 

144.3 

16.1 

18.4 

TL1 

24  6 309 6.4 8.1 56.9 4.6 1.5  50 

119.7 

13.7 

15.4 

TL1 

46 12 318 

11.1 11 127 8.8  3 

117 

111.8 

19.6 

25.5 

TL2 

59  12  311 10.9 11.7  126  9.2  3.9  154 

106.2 19.6 25.1 

TL2 

41 10 312 

3.12 

10.1 105  8 2.2 96 

113.9 

18.6 

23.5 

TL2 

51  11 314 9.1 

10.1 

102.6 8.6 2.3 101 124 

18.9 

24.3 

 

FRANCÍREK and NEHYBA

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67,1