background image

GEOLOGICA CARPATHICA

, FEBRUARY 2018, 69, 1, 71–88

doi: 10.1515/geoca-2018-0005

www.geologicacarpathica.com

Sedimentary processes and architecture of  

Upper Cretaceous deep-sea channel deposits:  

a case from the Skole Nappe, Polish Outer Carpathians

PIOTR ŁAPCIK 

Institute of Geological Sciences, Jagiellonian University, Gronostajowa 3a, 30-063 Kraków, Poland; piotr.lapcik@doctoral.uj.edu.pl

(Manuscript received July 4, 2017; accepted in revised form December 12, 2017)

Abstract:  Deep-sea  channels  are  one  of  the  architectonic  elements,  forming  the  main  conduits  for  sand  and  gravel 

 material  in  the  turbidite  depositional  systems.  Deep-sea  channel  facies  are  mostly  represented  by  stacking  of  thick- 

bedded  massive  sandstones  with  abundant  coarse-grained  material,  ripped-up  clasts,  amalgamation  and  large  scale 

 erosional structures. The Manasterz Quarry of the Ropianka Formation (Upper Cretaceous, Skole Nappe, Carpathians) 

contains a succession of at least 31 m of thick-bedded high-density turbidites alternated with clast-rich sandy debrites, 

which are interpreted as axial deposits of a deep-sea channel. The section studied includes 5 or 6 storeys with debrite 

basal lag deposits covered by amalgamated turbidite fills. The thickness of particular storeys varies from 2.5 to 13 m. 

Vertical stacking of similar facies through the whole thickness of the section suggest a hierarchically higher channel-fill 

or a channel complex set, with an 

aggradation rate higher than its lateral migration. Such channel axis facies cannot 

 aggrade without simultaneous aggradation of levee confinement, which was distinguished in an associated section  located 

to the NW from the Manasterz Quarry. 

L

ateral offset of channel axis facies into channel margin or channel levee facies

 

is estimated at less than 800 m. The Manasterz Quarry section represents mostly the filling and amalgamation stage of 

channel  formation.  The 

described  channel  architectural  elements  of  the  Ropianka  Formation  are  located  within   

the so-called Łańcut Channel Zone, which was previously thought to be Oligocene but may have been present already in 

the Late Cretaceous.

Keywords: Carpathians, sedimentary processes, architectural elements, deep-sea channel, massive sandstone, turbidite, 

debrite.                                                                                                                                                                                  

Introduction

The  architectural  elements  concept  is  widely  accepted  for 

analysis  of  deep-sea  depositional  environments  (Mutti  & 

 Normark  1987).  According  to  this  concept,  sedimentary 

 bodies are distinguished as parts of a hierarchically organized 

deep-sea fan model. A high variety of architectural elements 

are  conditioned  by  material  deposited,  size  and  latitudinal 

 position  of  depositional  system,  sea  level  changes,  tectonic 

 regime and sedimentary processes (e.g., Stow & Mayall 2000; 

Mulder 2011; Cossu et al. 2015; Shanmugam 2016). Architec-

tural elements are usually distinguished in very well exposed 

depositional  systems  through  analysis  of  facies  associations 

(e.g., Gardner et al. 2003; Prélat et al. 2009; Hubbard et al. 

2014; Bayliss & Pickering 2015a, b; Pickering et al. 2015). 

However,  this  concept  was  so  far  not  applied  to  numerous 

 formations,  including  the  Ropianka  Formation  (Turonian– 

Paleocene) in the Skole Nappe (Polish Carpathians). This for-

mation, up to 1.6 km thick, contains a succession of deep-sea 

deposits with numerous facies associations suggesting occur-

rence  of  different  architectural  elements  (e.g.,  Bromowicz 

1974; Kotlarczyk 1978, 1988; Łapcik in press), which remain 

almost  undetermined.  Tectonic  deformation  and  poor  expo-

sure of the Ropianka Formation make difficulties in correla-

tions of facies and architectural elements over longer  distances. 

Nonetheless,  large  outcrops  with  high  contribution  of 

thick-bedded  sandstones  give  a  chance  to  distinguish  such 

bodies  in  some  places,  for  example,  in  the  Słonne  section, 

where Łapcik (in press) distinguished over 140 m thick lobe 

complex. 

In this paper, deep-sea channel-fill and its internal architec-

ture  are  presented  in  structureless  and  graded  thick-bedded 

sandstones from the Manasterz Quarry, in references to asso-

ciated  sections.  Moreover,  depositional  processes  are  inter-

preted on the basis of sedimentary structures and the internal 

architecture of the channel-fill.

Geological setting

This  study  is  focused  on  the  Ropianka  Formation  (after 

Kotlarczyk 1978), also known as the Inoceramian Beds (Uhlig 

1888), which is referred to sand-rich deposits in the northern 

part  of  the  Skole  Nappe  (also  known  as  the  Skyba  Nappe).  

The  formation  comprises  a  succession  of  turbidity  current, 

debris flow, slump, pelagic and hemipelagic deposits of the 

Turonian–Palaeocene  age  up  to  about  1.6  km  thick  (e.g., 

Kotlarczyk 1978, 1988). The Skole Nappe is the most external 

major  tectonic  unit  in  the  Polish  Carpathians  (Fig.  1A). 

Deposits  of  the  Skole  Nappe  accumulated  in  a  separate 

background image

72

ŁAPCIK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

sub-basin  (e.g.,  Kotlarczyk  1988),  however,  some  authors 

regard part of the Skole Basin as the Carpathian marginal zone 

which corresponds to the basin slope (e.g., Jankowski et al. 

2012). Sedimentation in the Outer Flysch Carpathians started 

in the Late Jurassic. The Carpathians evolved from a rift basin 

(since  the  Late  Jurassic)  to  a  remnant  foreland  basin  in  the 

Oligocene (Golonka et al. 2006; Nemčok et al. 2006; Ślączka 

et al. 2006, 2012; Gągała et al. 2012) and ultimately during the 

Miocene  the  basin  was  folded  and  thrusted  upon  the  Car-

pathians Foredeep. During the Turonian–Paleocene times, the 

sediments of the Skole Basin are thought to have been derived 

from the southern part of the Upper Silesia and Małopolska 

blocks  to  the  north  (Książkiewicz  1962;  Bromowicz  1974; 

Salata & Uchman 2013) and from the side of the Subsilesian 

Ridge (Węglówka Ridge) to the south (Książkiewicz 1962). 

The  petrographic  variety  of  the  source  area  was  repeatedly 

mentioned  in  the  literature  (e.g.,  Salata  &  Uchman  2013; 

Salata 2014; Łapcik et al. 2016 and references therein).

Four lithostratigraphic members of the Ropianka Formation 

were  distinguished  based  on  repeated  carbonate-siliciclastic 

deposits (Fig. 1B; Kotlarczyk 1978). 

Each member (excluding 

the  Wola  Korzeniecka  Member)  contains  carbonate-rich 

 succession which passes into siliciclastic dominated deposits 

towards the top. Moreover, a decreasing contribution of car-

bonate material from the proximal area to the north to the dis-

tal area to the south of the Skole Basin is observed (Kotlarczyk 

Fig. 1. Geographical and stratigraphic location of studied area. A — location map of the studied area in the Skole Nappe. Based on Kotlarczyk 

(1988)  and  modifications  by  Gasiński  &  Uchman  (2009  and  references  therein);  B  —  location  of  the  Manasterz-Rzeki,  Manasterz  and 

Manasterz Quarry sections with some indicators of the orientation of beds as measured in the field and prediction of spatial distribution of 

facies; C — stratigraphic column of the Skole Nappe. Based on Kotlarczyk (1988), Rajchel (1990), Rajchel & Uchman (1998), Ślączka & 

Kaminski (1998), with further corrections based on further data by Gedl (1999) and Kotlarczyk et al. (2007). The investigated interval indicated 

by „!”. The time scale is after Gradstein et al. (2012). TRSh Mb — Trójca Red Shale Member, VSh — Variegated Shale, ChS Mb — Chmielnik 

Striped Sandstone Member.

background image

73

UPPER CRETACEOUS DEEP-SEA CHANNEL DEPOSITS (SKOLE NAPPE, POLISH OUTER CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

1978). Some areas show domination of mass transport depo-

sits typical of slope areas (Burzewski 1966; Bromowicz 1974; 

Kotlarczyk 1978, 1988; Dżułyński et al. 1979; 

Geroch et al. 

1979; 

Malata 2001; Jankowski et al. 2012; Łapcik et al. 2016). 

Foraminiferid assemblages point to deposition of the Ropianka 

Formation in bathyal depths below and above the calcite com-

pensation depth (Uchman et al. 2006). The lithostratigraphy of 

the  Ropianka  Formation  is  still  debated  (e.g.,  Malata  1996; 

Jankowski et al. 2012).

Methodology

The  fieldwork  was  based  on  sedimentological  and  facies 

analysis of sandy dominated thick-bedded deposits. The tex-

ture  and  primary  structure  of  these  deposits  were  described 

during detailed profiling. Grain-size analysis was conducted 

in  order  to  determine  the  depositional  processes  of  the 

thick-bedded sandstones and estimate the thickness of amal-

gamated  beds.  Fifty  samples  were  taken  for  grain-size  and 

petrographic  analysis  which  was  conducted  as  described  in 

Łapcik  (

in  press

). The  samples  for  grain-size  analysis  were 

collected  from  4–5  cm  thick  layers  with  different  distance 

intervals described further in the text. The orientation of the 

longer axis of 103 mudstone and marlstone clasts, orientation 

of grains and pebbles imbrication and orientation of the axis of 

flute casts from the MQ section were measured by mean of 

a geological compass in order to determine direction of palaeo-

transport.  The  last  stage  of  the  sedimentological  and  facies 

analysis of the thick-bedded sandstones was distinguishing the 

channel elements.

The sections studied

The  studied  deposits  belong  to  the  internally  deformed 

Husów Thrust Sheet (Wdowiarz 1949), which is the second 

thrust  sheet  from  the  northern  margin  of  the  Carpathians.  

The majority of research was focused on sandy deposits in the 

well exposed Manasterz Quarry (MQ). Additional sedimento-

logical study was conducted in two associated sections. 

Description of the whole Manasterz section is presented below 

in the stratigraphic order. 

The Manasterz-Rzeki section 

The oldest part of the section studied is located in a small 

gorge  of  an  unnamed  stream,  a  tributary  of  the  Husówka 

Stream  at  Manasterz-Rzeki  (Fig.  1C).  The  section  is  repre-

sented  by  five  isolated  outcrops  containing  thin-  to  thick- 

bedded  sandstones,  siltstones,  mudstones  and  marlstones  

(Fig.  2).  Beds  are  dipping  to  the  SW  at  angles  of  40°–50°  

(Fig. 1C). The contribution of each facies class in particular 

outcrops is presented in Figure 3. Sandstones are quartz-domi-

nated, very fine- to medium-grained, with abundant parallel, 

convolute  and  cross-laminations  underlined  by  carbonized 

plant  detritus.  Medium-  and  thick-bedded  sandstones  are 

graded or structureless at the basal part. Sole marks are nume-

rous with a high contribution of the trace fossils Ophiomorpha 

and  Thalassinoides.  Some  thin-bedded  sandstones  rich  in 

plant detritus show chaotic structure, which probably resulted 

from  bioturbation  (the  trace  fossil  Scolicia  is  present). 

Sandstones are alternated with grey mudstones, which often 

include thin layers of parallel and cross-laminated siltstones. 

The latest lithology is represented by bluish-white marlstones 

with  sandstone  alternations,  which  are  0.2–1  cm  thick. 

Abundant bioturbation structures within marlstones are domi-

nated by Planolites and Chondrites.

The Manasterz-Rzeki section begins as thin-bedded flysch 

with abundant alternation of marlstones (Fig. 2). Contribution 

of marlstones decreases in the middle part of the section with 

simultaneous significant increase in medium- and thick-bedded 

sandstones (Fig. 3). The top of the section is again represented 

by thin-bedded flysch with abundant alternation of marlstones 

similar  looking  to  the  bottom  part  of  the  section.  The  total 

thickness  of  the  Manasterz-Rzeki  section  is  116  m  with  

a  28  m-thick  middle  part  showing  numerous  medium  and 

thick sandstone beds. The Manasterz-Rzeki section belongs to 

the Campanian Wiar Member (Fig. 1B; Kotlarczyk 1978).

The Manasterz section 

Higher part of the section crops out in gorges of unnamed 

tributaries of the Mleczka River, south of Manasterz-Rzeki, 

where beds dip to the W and SW (Fig. 1C). The lower part of 

the section is represented by thin-bedded flysch with alterna-

tion of marlstones showing similar appearance to the top and 

bottom part of the Manasterz-Rzeki section (Fig. 2). To the top 

of the section, the contribution of marlstones decreases with 

simultaneous  increasing  of  mudstones  (Fig.  2).  The  higher 

part of the section contains a medium- and thick-bedded sand-

stone interval. These sandstones are dominated by fractionally 

graded and parallel laminated parts with abundant, clasts of 

coal. However, some of the medium- and thick-bedded sand-

stones are structureless at their base. Above the sandy interval, 

packages  of  fine-grained,  structureless,  muddy  sandstones 

with clasts of mudstone and marlstone are alternated with up 

to tens of centimetres thick, silty and sandy calcareous, struc-

tureless mudstones with dispersed quartz pebbles. This type of 

deposit is abundant in the external (northern) part of the Skole 

Nappe and they are known as the Węgierka Marl (Baculites 

Marl). This unit is included in the Leszczyny Member (upper 

Maastrichtian–lower  Palaeocene).  The  Manasterz  section  is 

375 m thick (Fig. 2). Tectonic deformations leave uncertainty 

if the thick-bedded sandstone interval in the Manasterz section 

corresponds to the similar one in the Manasterz-Rzeki section 

(Fig. 1C).

The Manasterz Quarry section 

The highest part of the section studied 

is exposed in a small 

quarry at Manasterz

 where beds are inclined to the south-west 

background image

74

ŁAPCIK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

Convolute lamination
Cross-lamination
Parallel lamination
Very thin-bedded
siltstone or sandstone

31

32

33

34

35

36

37

38

39

0

9

cs v.f f

70

71

72

73

75

88

89

91

90

92

93

94

95

96

97

cs v.f f

Manasterz-Rzeki section

111

110

112

113

114

115

10

11

12

13

14

15

16

[m]

116

[m]

[m]

[m]

[m]

2

0

7

8

39

55

61

102

103

104

105

106

142

149

150

151

152

157

158

159

160

173

174

175

331

334

335

336

337

339

370

374

176

cs v.f f

cs v.f f m

cs v.f f m

Sandstone

Marlstone

Sandy/silty mudstone

Mudstone

Manasterz section

Site 1

Site 2

Site 4

Site 3

Site 5

Site 2

[m]

m

Fig. 2. Lithological columns of the Ropianka Formation at the Manasterz. Logs refer to the Manasterz-Rzeki and the Manasterz sections.

background image

75

UPPER CRETACEOUS DEEP-SEA CHANNEL DEPOSITS (SKOLE NAPPE, POLISH OUTER CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

at angles of 30–40°. The quarry is 85 m long and up to 12 m 

high. The outcrop consists of 31 m of fully sandstone section 

where  yellowish-orange,  graded  and  structureless,  amalga-

mated  sandstones  are  fine-  to  coarse-grained  with  locally 

abundant  dispersed  quartz  gravel,  mudstone  and  marlstone 

cobbles  and  boulders  (Fig.  4).  Mudstone  clasts  are  usually 

very  poor  in  microfauna,  however,  some  contain  abundant 

bryozoans. The sandstones are quartz arenites, which contain 

minor admixture of siliceous grains, muscovite, sericite, glau-

conite, biotite, feldspar, mica schists, pyrite concretions, gra-

nite, gneiss and coal. A minor contribution of biogenic material 

is  represented  by  abraded  bivalve  shells,  siliceous  sponge 

spicules and agglutinated benthic foraminifer tests. The con-

tribution of accessory components never exceeds a few per-

cent in total. Quartz grains are almost always well rounded. 

Polymineralic  grains  are  limited  to  the  largest  fractions  of 

0.25–2 mm. The sandstone contains variable amounts of car-

bonate, silica and clay minerals cement and passes from hard 

lithified to almost loose sand. The MQ sandstone facies sig-

nificantly  differ  from  the  thick-bedded  sandstone  intervals 

from the Manasterz-Rzeki and Manasterz sections. A detailed 

description  of  the  MQ  section  is  presented  in  “Material 

studied”. 

In a similar stratigraphic position, to the NW of the quarry, 

thin-  to  medium-bedded  sandstones  alternated  with  grey 

 mudstones are present (Figs. 1C, 2). These deposits are very 

similar to these in the lower part of the Manasterz section and 

they  represent  a  lateral  facies  equivalent  of  the  Manasterz 

section. 

Material studied

The Manasterz Quarry facies

The majority of research was focused on the well exposed 

MQ sandy deposits. Sedimentological and facies analyses of 

the structureless and graded sandstones allowed to distinguish 

two or optionally three facies, descriptions and interpretations 

of which are presented below. 

Facies 1

The majority of deposits in the MQ section are represented 

by fine- to coarse-grained, graded or macroscopically struc-

tureless sandstones with quartz gravel and clasts of mudstone 

and marlstone. Their bedding is poorly expressed because of 

abundant  amalgamation  and  paucity  of  sedimentary  struc-

tures. The amalgamation surfaces are uneven and marked by 

abrupt  grain-size  changes  (Fig.  5A),  which  tend  to  decline 

laterally in the scale of metres. Some of the sandstones show 

crude lamination, which is underlined by parallel orientation 

of coarse grains and pebbles and very rare imbrication. Clasts 

are similar to mudstones and marlstones from the Manasterz 

and Manasterz-Rzeki sections and are mostly oriented parallel 

to  the  bedding  (Fig.  5B).  Clasts  of  mudstone  are  usually 

 several tens of centimetres long and a few centimetres thick, 

whereas,  clasts  of  marlstone  are  mostly  rounded  to  sub-

rounded  and  do  not  exceed  20  cm  in  diameter.  Marlstones 

contain  abundant  Chondrites,  Planolites  and  some 

10

0

20

30

40

50

60

Frequency (%

)

Total thickness Number of beds Total thickness Number of beds Total thickness

Marlstone

Mudstone

Siltstone

Thin-bedded

sandstone

Thick-bedded

sandstone

Medium-bedded

sandstone

10

0

20

30

40

50

60

Frequency (%

)

Number of beds

Site 1

Site 2

Site 3

Site 4

Site 5

Total

Fig. 3. Facies class abundance in the Manasterz-Rzeki section.

background image

76

ŁAPCIK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

MAN1 1-18

?

MA

1 1-6

MA

2 1-8

?

?

0

1

m

2

3

4

?

?

?

?

?

Area mostly covered

?

?

Debrites basal lag deposits #2

Debrites basal lag deposits #3?

Debrites basal lag deposits #5

N

N

Debris basal lag

deposits 2 only

Sample statistics:

Mean vector 1.31

V

ector magnitue (length) 9.14%

n = 69

Debrite

T

urbidite

Amalgamation zones and scours

Thalassinoides

Ophiomorpha

and

Inverse and normal grading

Mudstone and marlstone cobbles and boulders

T

otal

n = 103

Statistical data of

measured clasts orientation:

SW

Debrites basal lag deposits #4

Debrites basal lag deposits #6?

NE

Fig. 4. 

Interpretation of the

 Manasterz Quarry section with distinguishing of the channel elements and statistical data of measured clast orientation.

background image

77

UPPER CRETACEOUS DEEP-SEA CHANNEL DEPOSITS (SKOLE NAPPE, POLISH OUTER CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

unidentified  bioturbation  structures.  Several  erosional  inci-

sions  up  to  1.5  m  deep  and  2.5–6.5  m  wide,  with  margins 

inclined  at  angles  from  30°  to  almost  90°  occur  within  the 

massive sandstones. They are filled with sandstone with quartz 

pebbles and shell debris. These structures are considered as 

mega-flutes. Some of them are filled exclusively with coarse-

grained  material,  whereas  others  contain  coarse-grained 

deposits  in  the  lower  part  which  is  covered  by  medium-  to 

fine-grained macroscopically structureless sandstone (Fig. 5C). 

However, coarse-grained layers can occur in multiple levels in 

one  mega-flute.  Particular  coarse-grained  layers  may  show 

normal or inverse to normal grading. Most of the mega-flutes 

are partly covered by recent debris or they are partly truncated 

by recent erosion. Therefore, their total width was impossible 

to  estimate.  Moreover,  smaller,  several  centimetres  thick 

scours are abundant within the macroscopically structureless 

and graded sandstone (Fig. 5A). The measured mean axis of 

the  scours  and  grain  imbrication  indicate  N–S  and  NW–SE 

orientations.

In order to determine the depositional process of facies 1 

sandstones, two series of samples for grain-size analysis were 

collected  (Fig.  6).  Series  MAN1  1–16  was  collected  in 

20–30 cm intervals from 3.8 m thick bottom part of the section 

(Fig. 4). This sandstone interval rarely contains small mu d -

stone  clasts  and  amalgamation  surfaces,  which  disappear  at 

the distance of 1–3 m. Clasts are oriented parallel to the bed-

ding in a discrete horizons. Grain-size analysis showed that 

sampled  interval  contains  three  fractionally  graded  amalga-

mated beds with mud content never exceeding 15 % by weight 

(Fig. 6). Estimated beds thickness decreases from 180 cm at 

the bottom, 80 cm in the middle to 40 cm at the top of the 

sampled interval (Fig. 6).

The  second  series  of  samples  MA1  1–6  was  collected  in 

10 cm intervals, from the middle part of the section, which 

include  coarse-grained  amalgamated  sandstone  (Fig. 4).  

The series starts at the bottom of an abrupt coarsening surface 

and includes two such surfaces. The analysis shows presence 

of the normal grading at the bottom amalgamation surface and 

the  inverse  to  normal  grading  in  the  upper  one  (Fig.  6).  

The contribution of mud does not exceed 12 % by weight in 

the whole sample series (Fig. 6).

Interpretation:  Facies  1  sandstones  are  interpreted  as 

deposits of high-density turbidity currents mostly formed by 

layer-by-layer  incremental  deposition  (e.g.,  Lowe  1982; 

Talling et al. 2012). Rapid fallout of grains from turbulent sus-

pension  suppressed  the  formation  of  sedimentary  structures 

(Lowe 1982), however, grading was preserved. Mathematical 

modelling  studies  of  Baas  (2004)  showed  that  lack  of  T

bc

 

Bouma intervals in the top of structureless sandstones cannot 

be  explained  by  abrupt  deceleration  of  density  flow  only. 

Macroscopically  structureless  and  graded  sandstone  beds  at 

the MQ have no sign of water escape structures and lamination 

in  the  upper  part,  they  are  within  grain-size  limit for  ripple 

lamination  (< 0.7  mm),  show  wide  grain-size  distribution  

(Fig.  6),  and  they  do  not  have  bioturbation  structures. 

Therefore, the laminated top of structureless beds was eroded 

or bedforms are too thin to be recognized if duration of flow 

was too short within plane bed and ripple stability fields (Baas 

2004). Occurrence of amalgamation surfaces, clasts of mud-

stone and marlstone and scours directly indicate strong ero-

sional  forces  of  the  flows.  Moreover,  grain-size  analysis 

showed that amalgamation surfaces are not restricted only to 

macroscopically abrupt grain-size coarsening but also occur 

within  the  structureless  part.  Therefore,  amalgamation  sur-

faces are more abundant than Figure 4 shows. 

Isolated  and  laterally  discontinuous  mega-flutes  reflect 

complex internal structure of the concentrated density flows 

(sensu Mulder & Alexander 2001) responsible for their origin. 

Such flows are featured by abrupt lateral transition from ero-

sional through bypass to depositional conditions near the bot-

tom. Fillings of the mega-flutes record a variety of depositional 

conditions which are expressed by lateral changes in the tex-

ture  and  primary  structure  of  sediments  (e.g.,  Leszczyński 

1989 and references therein). Coarse-grained flute filling and 

coarse-grained  amalgamation  zones  are  basal  lag  deposits, 

which represent the thickest material carried by traction near 

the  bottom  (e.g.,  Dżułyński  &  Sanders  1962;  Lowe  1982; 

Postma  et  al.  1988;  Sohn  1997;  Strzeboński  2015). Vertical 

multiple  grain-size  coarsening  surfaces  within  some  mega-

flutes indicate deposition from an unsteady fluctuating flow or 

multiple filling of the flute by different events. Origin from 

multistage  filling  from  independent  flows  is  more  probable 

because particular events would erode the top of the previous 

filling and leave lag deposits to underline amalgamation sur-

face.  Moreover,  particular  coarse-grained  layers  within  the 

mega-flute fills show normal grading and inverse to normal 

grading from one coarse layer to another (Fig. 5C). Inversely 

graded coarse-grained amalgamation zones like the one from 

the M1 1–6 sampled interval imply deposition from high con-

centrated frictional traction where inversely grading is formed 

in  the  basal  layer  by  shearing  and  kinematic  sieving  (Sohn 

1997; Cartigny et al. 2013). Sediments deposited from traction 

are  also  confirmed  by  rare  occurrence  of  coarse  grains  and 

imbrication of pebbles.

One of the features of the high-density turbidites is c

oncen-

tration of clasts in discrete horizons like in some structureless 

and graded sandstones in the MQ (Talling et al. 2012). 

Clast 

t

ransportation  within  the  high-density  turbidity  current  is 

mostly  on  the  rheological  boundary  between  the  turbulent 

damped bottom part of the flow and the more turbulent top or 

highly  concentrated,  turbulent  damped,  near  bottom  layer 

driven by turbulence from a more diluted top (e.g., Postma et 

al.  1988).  M

ost  of  the  elongated  mudstone  clasts  suggest 

transportation on top of the highly concentrated bottom part of 

the  high-density  turbidity  current,  which  prevented  their 

 further  erosion  and  allowed  them  to  keep  their  longitudinal 

shape.  However,  s

ome  authors  suggest  that  preservation  of 

mudstone clasts and their planar concentration to the top of 

bed is rather typical of sandy debrites (e.g., Shanmugam 2006; 

Strzeboński 2015). 

The well-rounded marlstone clasts imply 

relatively long traction transportation. Therefore, two impor-

tantly different shapes of clasts of lithologies which are easily 

background image

78

ŁAPCIK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

Fig. 5. 

Sediment

ological 

features 

of 

facies 

from 

the 

Manasterz 

Quarry 

section. 

A

 — 

coarse-grained 

amalgamation 

surface 

with 

small 

scale 

scours 

within 

the 

structureless 

sandstone 

of 

facies 

1

;  

B

 — 

well-rounded 

clasts 

of 

bluish-white 

marlstone 

oriented 

parallel 

to 

the 

bedding 

in 

discrete 

horizon; 

C

 — 

lar

ge 

scour 

within 

the 

massive 

sandstone 

of 

facies 

filled 

with 

multiple 

levels

 of 

c

oarse-grained layers. Particular coarse-grained layers show normal grading or inverse to normal grading

 which correspond to multistage filling of the scour

.

background image

79

UPPER CRETACEOUS DEEP-SEA CHANNEL DEPOSITS (SKOLE NAPPE, POLISH OUTER CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

abraded suggest two different sources of the material and dif-

ferent distance  of  transportation. The  marlstones clasts  sug-

gest  erosion  in  a  more  proximal  slope  setting  and  longer 

transportation, whereas, elongated mudstones probably origi-

nated from undercutting of local overbanks. 

The relatively small contribution of mud (Fig. 6) probably 

corresponds to flow stripping, which caused grain segregation 

in  the  long  run  confined  flows  and  bypass  of  muddy  dilute 

upper part of the stratified density flow (e.g., Piper & Normark 

1983;  Peakall  et  al.  2000;  Posamentier  &  Walker  2006; 

0.9

0.5

0.6

0.7

0.8

MA 1

6

1

2

3

4

5

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

0

0

10

20

10

20

30

40

50

cm

Mean grain size (φ)

Grains <0.054 mm
by weight (%)

0

10

20

30

40

50

cm

60

0

MA 2

1

2

3

4

5

6

7

8

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

4

3

2

v.c

c

m

f

v.f

s

0

10

20

30

40

50

60

70

0

20

40

60

80

100

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

4

3

2

1

0

10

30

20

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

200

220

240

120

140

160

180

260

280

300

320

340

360

380

400

420

cm

Debrites basal

lag deposits 

2

MAN1 1-18

Channel element turbidite fill 

1

Mean grain size (mm)

Mean grain size (φ)

Mean grain size (mm)

Grains <0.054 mm
by weight (%)

v.c

c

m

f

v.f

s

Mean grain size (φ)

Mean grain size (mm)

Grains <0.054 mm
by weight (%)

v.c

c

m

f

v.f

s

Fig. 6. Grain-size trends and mud content in MAN1 1–18, MA 1 1–6 and MA 2 1–8 sample series from the Manasterz Quarry section.

background image

80

ŁAPCIK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

McHargue et al. 2011). In such a case, sediments of the MQ 

should be deposited in the relatively distal area to have enough 

time for grain segregation during transportation.

Facies 2

The  MQ  section  contains  a  few  layers  of  very  fine-  to 

coarse-grained sandstones with abundant large clasts of grey 

and  reddish-brown  mudstone  and  bluish-white  marlstones 

(Fig. 7A). The layers are 1–2 m thick and can be traced over 

distance up to tens of metres. The boundary between facies 1 

and facies 2 is usually reflected by a change in grain-size and 

mud content. Nevertheless, some beds of facies 1 seem to pass 

into structureless clast-rich sandstone of facies 2 with no sharp 

boundary. Angular to sub-rounded clasts represent the same 

lithology  as  in  the  facies  1.  However,  marlstones  in  some 

clasts, which are much thicker and poorly bioturbated, litho-

logically resemble the Węgierka Marl (e.g., Burzewski 1966; 

Geroch et al. 1979; Fig. 7B). Clasts are mostly oriented with 

their longer axis parallel to the bedding with maximum size up 

to 150x60 cm. However, those with size up to tens of centi-

metres  in  diameter  dominate.  Some  clasts  contain  incised 

sand- and gravel-size grains chaotically distributed within the 

clasts or filling clastic veins. Matrix is represented by fine- to 

coarse-grained sandstone with slightly higher contribution of 

mud than in facies 1, which laterally may pass into fine- to 

 medium-grained, dark, muddy sandstone with abundant small 

mudstone clasts and veins and lenses of clean sandstone simi-

lar to facies 1. Chaotic distribution of coarse grains within the 

matrix  is  reflected  by  their  nest  or  patchy  distribution  and 

 lateral changes in their density (Fig. 7C). Fine-grained matrix 

contains Thalassinoides and Ophiomorpha preserved as endich-

nial full reliefs. Moreover, some of the trace fossils cross-cut 

marlstone clasts and are filled by the matrix (Fig. 7D). 

Grain-size  analysis  of  clast-rich  layers  includes  samples 

MAN1 17–18 from the bottom part and MA2 1–8, which were 

collected in 5–10 cm intervals from the middle part of the sec-

tion (Fig. 5). Samples MAN1 17–18 show relatively muddy 

(> 25 % of mud content by weight) fine-grained sandstones. 

There is an important decrease in mean grain-size and mud 

content  from  facies  1  to  facies  2  in  the  sample  series  

MAN1 1–18. 

Samples MA2 1–8 show alternations of fine- to medium- 

grained, graded, clean sandstone and muddy sandstone. Layers 

of muddy fine-grained sandstone are discontinuous laterally 

and change their thickness from a few to tens of centimetres. 

They  correspond  to  matrix  with  veins  and  lenses  of  clean 

sandstone  described  above.  Amalgamation  surfaces  are 

 present  at  the  bottom  of  the  lower  structureless  clean  sand-

stone  and  above  the  fine-grained  sandstone  and  stand  as 

boundaries between facies 1 and facies 2. Similarly to MAN1 

1–18, muddy layers are much finer-grained than in facies 1 

clean sandstones. 

Orientation of the longer axes of 103 clasts was measured in 

different clast-rich layers (Fig. 4). Most of the clasts, which 

were accessible for measurement, are concentrated within the 

lowermost clast-rich layer. These data do not correlate with 

orientation  of  erosional  structures  and  grain  imbrication, 

which  indicate  NW-SE  and  N-S  palaeotransport  direction. 

Collected data show that majority of clasts are oriented ran-

domly without any specific trend which may indicate palaeo-

flow direction (Fig. 4).

Interpretation: Fine- to coarse-grained, clast-rich, muddy 

structureless sandstones of facies 2 are interpreted as debrites. 

Numerous,  chaotically  oriented  huge  clasts  could  be  trans-

ported only by matrix supported debris flows (e.g., Shanmugam 

2006; Strzeboński 2015). Moreover, patchy and nest distribu-

tion of coarse-grains imply poor conditions for grain segre-

gation,  which  is  the  feature  typical  of  laminar  flow.  Each 

clast-rich layer represents one or more debrites, which in some 

cases  tend  to  abruptly  pinch  out  laterally. Abrupt  change  in 

thickness  and  pinch-out  of  clast  layers  over  a  distance  of 

 several metres agrees with the spatial shape typical of debrites 

(e.g., Amy & Talling 2006). In some case laterally disconti-

nuous muddy type of matrix with veins and lenses of clean 

sandstone may represent large eroded muddy boulders, which 

were poorly mixed during transportation with sandy matrix of 

the  previous  flow.  Moreover,  the  poor  roundness  of  larger 

clasts confirms weak interactions between components during 

transportation. Parallel orientation of clasts to the bedding and 

occurrence  of  veins  filled  by  sand-  and  gravel-size  grains 

imply matrix internal shear stress during debris flows move-

ment. The occurrence of huge boulders of marlstone typical of 

the Węgierka Marl suggests shelf origin of some debrites and 

therefore, relatively long distance of transportation. However, 

rare  occurrence  of  thin,  tens  of  centimetres  long,  unfolded 

mudstone clasts imply that there were also short-lived slides 

with internal shear low enough to prevent clast deformation 

and  folding.  Similarly  to  facies  1,  they  may  derived  from 

undercutting  of  local  overbank  deposits.  The  erosional 

 potential of some debris flows is reflected by uneven bottom 

surfaces and incision of debrites into turbiditic sandstone of 

facies 1. 

Particle-size analysis shows important change in grain-size 

and mud contribution from deposits of turbidity currents and 

debris flows in both MAN1 and MA2 samples series (Fig. 6). 

Some  of  the  debris  flows  were  probably  transformed  from 

concentrated to hyperconcentrated density flows by increasing 

contributions of cohesive mud from disintegration of eroded 

clasts  (Mulder  &  Alexander  2001),  which  agrees  with  the 

abundance of clasts and poor boundary between some beds of 

facies 1 and 2. 

Occurrence of clasts of marlstone cross-cut by bioturbation 

structures filled with surrounding matrix implies bioturbation 

after  deposition  of  debrites  (Fig.  7C).  This  indicates  good 

post-depositional  environmental  oxic  conditions  for  benthic 

life. Preferential occurrence of bioturbation structures within 

the debrites may result from higher contributions of supplied 

nutrients  or  from  periods  of  decreased  sedimentation  rate  

after  deposition  of  debrites.  Nevertheless,  lack  of  biotur-

bation structures at the top of facies 1 beds may result from 

erosion. 

background image

81

UPPER CRETACEOUS DEEP-SEA CHANNEL DEPOSITS (SKOLE NAPPE, POLISH OUTER CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

Fig. 7. 

Sediment

ological 

feature 

of 

facies 

from 

the 

Manasterz 

Quarry 

section. 

A

 — 

clast-rich 

sandy 

debrite; 

B

 — 

a huge 

boulder 

of 

bluish-white 

marlstone 

similar 

to 

the 

Węgierka 

Marl 

in 

the 

sandy 

debrite 

of 

facies 

2; 

C

 — 

sandy 

debrite

 with 

clast 

of 

marlstone 

cross-cut 

by 

bioturbation 

structures 

filled 

with 

surrounded 

matrix. 

White 

arrows 

show 

bioturbation 

structures; 

D

 — 

clast-rich 

(c) 

sandy 

debrite with sharp boundary between coarse-grained (c.m) and fine-grained matrix (f.m).

background image

82

ŁAPCIK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

Facies 3 or large boulder?

In the lower part of the MQ section, a 1.8 m thick layer of 

grey to bluish-white, calcareous mudstone with rare alterna-

tion of < 0.6 cm thick siltstone is present. To the top and bot-

tom, sharp boundary with sandstone of facies 1 is observed. 

Laterally, mudstone layer is continuous over a distance of at 

least 3 m. Nevertheless, incomplete exposition does not allow 

determination of its true lateral size and continuity. The mud-

stone  is  structureless  and  it  shows  no  sign  of  bioturbation.  

The siltstone is laminated and rich in plant detritus. It shows 

sharp bottom boundaries. 

Interpretation:  Grey,  calcareous  mudstones  are  hemipe-

lagic to pelagic facies typical of basin slope. Laminated silt-

stones  are  interpreted  as  deposits  of  dilute  low-density 

turbidity currents and correspond to the T

d

 Bouma division, 

but  their  origin  from  bottom  currents  cannot  be  totally 

excluded.  Uncertain  lateral  continuation  and  exceptional 

thickness  suggest  that  this  mudstone-dominated  layer  may 

represent  a  large  boulder  within  a  debris  flow  rather  than 

a cape of thick sandstones from below. Moreover, some tran-

sition from very thick-bedded sandstone to very thick mud-

stones might be expected, but it is absent in the section studied. 

Nevertheless, such a mudstone layer may also originate from 

an abrupt decrease of activity in the source area, which resulted 

in vanishing of sand deposition in the study area. 

Manasterz Quarry section as a channel-fill

Deep-sea  channels  are  often  thought  as  prolongation  of 

deep-sea canyons or gullies, which distribute boulder to clay 

size material from upper and middle slope to abyssal plain. 

Deep-sea channels show many different forms with two end 

members  where  dominating  processes  are  erosion  (incising 

channels) or aggradation (constructive channels) respectively 

(e.g., Normark 1970; Flood et al. 1991; Hübsher et al. 1997; 

Babonneau et al. 2002). 

Deep-sea channels are distinguished 

as one of the hierarchical elements within deep-water deposi-

tional systems. Stacking of storeys or channel elements form 

channel  complexes,  channel  complex  sets  and  channel  sys-

tems (Sprague et al. 2002, 2005; Abreu et al. 2003). Channels 

are relatively temporary structures, which migrate laterally by 

avulsion and lateral accretion. In this paper the MQ section 

facies are interpreted as deep-sea channel deposits with fea-

tures and characteristics that are discussed below. 

Channel characteristics of the Manasterz Quarry section

The  MQ  section  shows  the  following  features  typical  of 

deep-sea channel facies: high sand-to-mud ratio, occurrence 

of thick structureless and graded sandstones with paucity of 

sedimentary structures, a relatively high contribution of coarse 

material, numerous amalgamation surfaces, abundant scours 

and rip-up clasts and basal lag deposits (e.g., Mutti & Normark 

1987;  Shanmugam  &  Moiola  1988; 

Mayall  et  al.  2006; 

McHargue  et  al.  2011;  Hubbard  et  al.  2014).  Facies 

comparison in the same basin is a useful tool for distin guishing 

between particular facies of deep-sea channels (McHargue et 

al. 2011). The MQ section shows an extremely high sand-to-

mud  ratio  in  comparison  to  other  outcrops  of  the  Ropianka 

Formation (e.g., Bromowicz 1974; Kotlarczyk 1978). In the 

close vicinity of the study area, only a few small isolated out-

crops  with  facies  similar  to  the  MQ  section  are  available 

(Salata & Uchman 2013; Łapcik et al. 2016). This may sug-

gest that deposits in the MQ section are related to a channel 

axis depositional environment. 

An important feature of deep-sea channels is the lateral tran-

sition from channel axis to channel margin and channel-levee 

facies (e.g., Campion et al. 2000; Sprague et al. 2002, 2005; 

Gardner et al. 2003; 

Mayall et al. 2006; 

McHargue et al. 2011; 

Hubbard et al. 2014).

 

Usually, the transition from channel axis 

to channel margin facies occurs at a distance of a few hundreds 

of metres (e.g., Shanmugam & Moiola 1988; Bruhn & Walker 

1997; Campion et al. 2000; McHargue et al. 2011; Hubbard et 

al. 2014). The MQ thick-bedded sandstones are estimated to 

totally  pinch-out  to  the  NW  at  a  distance  of  no  more  than 

800 m (Fig. 1C). The outcrops which occupy similar strati-

graphic positions to the MQ sandstones are dominated by thin- 

and  medium-bedded  sandstones  alternated  with  mudstones 

and siltstones (Fig. 2). This facies change suggests a lateral 

offset of channel facies, which passes into channel margin or 

channel  levee  facies.  In  the  close  vicinity  to  the  SE,  facies 

 similar to the MQ section are unknown (Gucik et al. 1980). 

Therefore, thick-bedded sandstones probably pinch-out late-

rally  at  a  distance  of  tens  to  hundreds  of  metres.  The  total 

width  of  the  Manasterz  Quarry  channel  should  not  exceed 

a few hundreds of metres.

Formation and filling of the Manasterz Quarry channel

Deep-sea  c

hannels  can  be  filled  by  turbidites,  debrites, 

slumps and hemipelagic deposits with different contributions 

of these components but with a generally decreasing quantity 

of mass transport deposits downcurrent (e.g., Shanmugam & 

Moiola 1988; Dakin et al. 2013; Bayliss & Pickering 2015a). 

Channel incision is mostly attributed to erosion by previous 

high-density turbidity currents or the current responsible for 

channel filling. However, some of them can be created during 

bypass of debris flows when erosion can reach tens of metres 

(e.g., Dakin et al. 2013). 

The MQ channel is filled with mixed 

deposits of high-density turbidity currents and debris flows. 

Numerous  amalgamation  surfaces  and  alternations  of  turbi-

dites and debrites imply a multistage process of filling charac-

terized by repetitive transitions from deposition with a basal 

lag through erosion of the lag and to channel filling with domi-

nation of structureless and graded sandstones (e.g., Clark & 

Pickering 1996; Gardner et al. 2003). Thickness of the MQ 

channel reaches at least 31 m and is in range of channel-fill 

thickness  (e.g.,  Sprague  et  al.  2005; 

Mayall  et  al.  2006; 

McHargue  et  al.  2011;  Hubbard  et  al.  2014).  The  lowest 

 hierarchical  architectural  element  in  channel  settings  are 

 storeys or channel elements with thicknesses usually does not 

background image

83

UPPER CRETACEOUS DEEP-SEA CHANNEL DEPOSITS (SKOLE NAPPE, POLISH OUTER CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

exceeding 5 m (Sprague et al. 2002). The internal architecture 

of  the  MQ  section  allowed  to  distinguish  storeys  with  two 

basic  elements,  which  repeatedly  occur  within  the  section.  

The  first  basic  element  includes  debrites  of  facies  2,  which 

correspond to basal lag deposits at the bottom of a particular 

storey (e.g., Mayall et al. 2006). Occurrence of these deposits 

determines the boundary between different storeys located at 

their base. Facies 1 represents storey-fill, deposited after sedi-

mentation of debrite basal lag deposits. The MQ section con-

sists of five storey-fills alternating with three debrite basal lag 

deposits  (Figs.  4,  8).  It  is  uncertain  if  the  channel  element 

 turbidite fill 5 represents two different elements separated by 

poorly exposed debrite or one very thick storey-fill (Figs. 4, 8). 

Thickness of particular storey varies from 2.5 m to 8 m or up 

to  13  m  if  the  channel  element  5  represents  one  channel 

 element (Fig. 4). The thickness of particular debrite basal lag 

deposits is much thinner and reaches 1–2 m. The cover of the 

bottom part of the section does not allow us to distinguish the 

basal  lag  deposits  of  the  first  storey. Alternatively,  debrites 

may  represent  event  deposits,  which  randomly  interrupted 

 turbidite sedimentation during formation of the channel-fill. 

However, multiple repetition of 1) deposition of debrite lag 

deposits, 2) erosion of debrite lag deposits and 3) deposition of 

high-density turbidites supports the first alternative. 

Thick-bedded structureless and graded sandstone facies and 

their vertical stacking suggest that the MQ section may repre-

sent an area near the thickest part of the channel where the 

coarsest  material  is  stacked.  Moreover,  vertical  stacking  of 

couplets of facies 1 and facies 2 suggests affiliation to a larger 

channel-fill or a channel complex set with an aggradation rate 

higher than its lateral migration. Such channel facies cannot 

aggrade without simultaneous aggradation of levee confine-

ment (McHargue et al. 2011). Hence, interpretation of the out-

crops in the similar stratigraphic position to the NW as channel 

margin or channel levee is most probable (Figs. 1C, 2).

Channel formation can be subdivided into three stages: 1) 

erosion and bypass when large scale erosional surfaces up to 

tens of metres are formed and capped by lag deposits, 2) chan-

nel fill when the coarsest material is repeatedly deposited and 

eroded with simultaneous sediment spill outside the channel, 

and 3) abandonment when the finest material caps and sepa-

rates  two  channel  elements  (e.g.,  Clark  &  Pickering  1996; 

Gardner  et  al.  2003;  Mayall  et  al.  2006;  Labourdette  et  al. 

2008;  Dakin  et  al.  2013;  Bayliss  &  Pickering  2015a, b). 

Abundant  amalgamation  and  small  scale  erosion,  relatively 

low contribution of lag deposits and domination of deposits of 

collapsing  flows  imply  that  the  MQ  deposits  represent  the 

channel fill stage. According to McHargue et al. (2011), early 

filling and amalgamation of a channel begins after stabiliza-

tion of the equilibrium profile by the previous erosional stage. 

Despite  lower  energy  of  the  flows  during  the  filling  stage, 

 erosion  is  still  prominent,  especially  near  the  channel  axis. 

Moreover, occurrence of clast-rich debrites is common during 

the early amalgamation stage (McHargue et al. 2011).

 Most of 

the models assume that the last stage of the channel formation 

is  abandonment  recorded  by  sedimentation  of  thin-bedded 

deposits. Lack of fining and thinning upward trend in the MQ 

section  may  derive  from  poor  exposure  where  all  deposits 

 represent only a small part of a larger channel complex set. 

Alternatively,  the  presence  of  a  nearby  strongly  developed 

levee, may also preclude development of fining and thinning 

upward  trends  (Shanmugam  &  Moiola  1988).  Such  a  levee 

may  be  represented  by  previously  mentioned  facies  in  the 

 similar stratigraphic position to the NW of the MQ. It is pos-

sible to speculate that highly amalgamated deposits forming 

architecture of the MQ channel correspond probably to abun-

dant avulsion and low aggradation of secondary (inner) over-

bank on the scale of channel elements (Deptuck et al. 2003; 

Posamentier & Kolla 2003; McHargue et al. 2011). 

Location of the Manasterz channel in the Skole Basin

Abundance of mass movement and sediment gravity flow 

deposits with extrabasinal material and distribution of marl-

stone facies suggest that sedimentation of the most external 

part of the Ropianka Formation took place on the middle or 

lower  basin  slope  or  close  to  the  base  of  the  slope  (e.g., 

Burzewski 1966; Bromowicz 1974; Kotlarczyk 1978, 1988; 

Jankowski et al. 2012; Łapcik et al. 2016). 

Analysis of heavy 

minerals from the Ropianka Formation showed that its depo-

sits derive from an immature passive margin setting (Salata & 

Uchman 2013). 

The MQ section represents an area of abun-

dant erosion and abrupt waning flows, which correspond to 

hydraulic jump of the flow. The channel-lobe transitional zone 

is considered as a site of abundant hydraulic jump with com-

mon scouring and erosional structures (e.g., Mutti & Normark 

1987; Wynn et al. 2002, Gardner et al. 2003). However, the 

channel-lobe transitional zone usually includes traction struc-

tures  (often  large  scale),  which  are  absent  at  the  MQ  (e.g., 

Mutti & Normark 1987; Wynn et al. 2002). High contribution 

of large intrabasinal rip-up clasts in the MQ section suggests 

strong erosional forces in the previous flow stage. Hence, the 

MQ  channel  is  probably  incised  into  mudstone-  and  marl-

stone-rich  deposits  of  the  Skole  Basin  slope  or  such  clasts 

derived from undercutting of the channel levees. The 

occur-

rence  of  extrabasinal,  shallow  water  material  in  the  MQ 

deposits suggests a strong relationship with the Skole Basin 

shelf. Carbonate mud and shell debris were redeposited into 

offshore and afterwards slope areas probably by lowering of 

the  storm  wave  base.  Such  material  suggests  a  relationship 

with canyons or gullies which captured it after redeposition by 

storm events from more proximal areas.

Previously  postulated  simultaneous  aggradation  of  over-

bank deposits and channel-fill is strongly related to contribu-

tion  of  overspilled  mud  from  turbidity  currents  and  with 

proximal-to-distal  position  of  the  channel.  The  height  of 

levees can reach hundreds of metres and decreases downcur-

rent  with  decreasing  amounts  of  the  fine-grained  cohesive 

material which stabilize levee banks (Damuth & Flood 1985). 

The 

low contribution of mud within deposits of high-density 

turbidity  current  in  the  MQ  section  suggests  spillover  and 

bypass of more muddy parts of the flow. Further evidence for 

background image

84

ŁAPCIK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

strong  bypass  is  the  almost  complete 

lack of o

rganic detritus and coal debris 

in  the  MQ  section.  Such  material  is 

often  an  important  component  of 

thick-bedded  sandstones  in  the 

Ropianka  Formation  (e.g.,  Kotlarczyk 

&  Śliwowa  1963;  Łapcik  et  al.  2016; 

Łapcik in press). It is unlikely that these 

deposits  are  related  to  another  source 

area  than  sandstones  from  the  lower 

part  of  the  section  (Manasterz-Rzeki) 

because  such  material  is  known  from 

even younger deposits (e.g., Kotlarczyk 

& Śliwowa 1963). Therefore, the most 

probable scenario is bypass of organic 

detritus and coal, which was deposited 

in  a  more  distal  area,  for  example,  in 

the  lobe-like  deposition  of  the  Słonne 

section  (Łapcik  in  press). 

Hence,  the 

MQ channel should be situated in rela-

tively proximal area on the lower slope 

or near base of the slope. According to 

Gardner et al. (2003), the MQ section 

shows  features  of  the  fill  stage  of 

a channel situated in the lower slope or 

base  of  the  slope.  This  also  stands  in 

agreement  with  the  proximal  location 

of  the  MQ  section  within  the  second 

thrust  sheet  from  the  northern 

Carpathian margin.

Palaeotransport directions and 

sinuo sity of the Manasterz Channel

Deposits of the Ropianka Formation 

show directions of the palaeotransport 

from NW, N and NE with dominance of 

the  NW  direction  in  the  vicinity  of  

the  study  area  (Książkiewicz  1962; 

Bromowicz 1974). The palaeotransport 

data  from  the  MQ  include  only  mea-

surements  of  scour  orientation  and 

grain imbrication within the structure-

less and graded sandstones, which indi-

cate  transportation  from  the  NW. 

Nevertheless, directions of transport in 

a deep-sea channel may be variable and 

are rarely unidirectional. Spatial distri-

bution and orientation of long belts of 

thick-bedded  sandstone  facies  in  the 

external part of the Ropianka Formation 

is  consistent  with  the  presented  data 

and  also  point  to  the  NW–SE  axis 

(Gucik et al. 1980). All these data are 

premises  for  deposition  of  thick-bed-

ded sandstone facies in the vicinity of 

Fig. 8. 

The 

Manasterz 

Quarry 

section 

with 

distinguished 

channel 

elements.

 A

 — 

the 

Manasterz 

Quarry 

with 

distinguished 

channel 

elements. 

B

 — 

top 

of 

the 

Manasterz 

Quarry 

with 

distinguished 

channel elements.

background image

85

UPPER CRETACEOUS DEEP-SEA CHANNEL DEPOSITS (SKOLE NAPPE, POLISH OUTER CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

the  study  area  longitudinal  to  the  slope  of  the  Skole  Basin. 

Most  of  these  facies  suggest  a  strong  relationship  with  the 

Łańcut  Channel  Zone  proposed  by  Kotlarczyk  &  Leśniak 

(1990) for the Oligocene deposits (see also Salata & Uchman 

2012, 2013). It seems that this channel zone was already active 

during the Late Cretaceous.

The previously mentioned lateral offset of the facies from 

the channel axis to the channel margin or channel levee from 

the MQ section to the Manasterz section allows speculation 

about  sinuosity  of  the  studied  channel.  Otherwise,  axial  or 

off-axial channel facies would be continued to the NW in the 

Manasterz section. Hence, the channel facies outcropping in 

the MQ should change their orientation to the N or the W to 

evade the Manasterz channel levee facies. Nevertheless, the 

MQ section does not appear to have lateral accretion packages 

that  have  been  described  in 

other  meandering  channel-fill 

deposits  (e.g.,  Bouma  &  Coleman  1985;  Mutti  &  Normark 

1991; Abreu et al. 2003; Janocko et al. 2013). Unfortunately, 

covering of the area, tectonic def

ormations and inclination of 

beds does not allow tracking of the channel facies. 

Interpetation of the Manasterz-Rzeki and Manasterz facies

Bottom and top parts of the Manasterz-Rzeki and the 

 Manasterz  section

The  bottom  and  top  parts  of  the  Manasterz-Rzeki  section 

show many similarities to the bottom part of the Manasterz 

section  (Fig.  2).  Thin-  to  medium-bedded  sandstones  and 

marlstones with abundant parallel, cross and convolute lami-

nations probably correspond to channel levee or inter-channel 

deposits.

 The 

decreasing contribution of marlstones in the bot-

tom part of the Manasterz section suggests that this interval is 

situated  above  the  second  marlstone-rich  interval  of  the 

Manasterz-Rzeki  section  (Figs.  1C,  2). 

Such  marlstones  are 

widely  distributed  in  the  Ropianka  Formation  in  the  whole 

marginal  part  of  the  Skole  Nappe  (e.g.,  Kotlarczyk  1978, 

1988; Leszczyński et al. 1995). The marlstones are considered 

as calciturbidites with their source area situated in the shelf 

surrounding the Skole Basin. They were deposited by low-den-

sity turbidity currents in the marginal part of the Skole Basin, 

which probably corresponds to the basin slope and base of the 

slope.  However,  marlstone  clasts  from  the  MQ  derive  from 

erosion  of  marlstones  form  the  older  part  of  the  Ropianka 

Formation. After partly lithification they, were ripped up by 

high-density  turbidity  currents  and  redeposited  into  a  more 

distal area. 

Thick-bedded sandstones occur in the Manasterz-Rzeki and 

Manasterz  sections.  Stacking  of  thick-bedded,  structureless 

and graded sandstones often with parallel laminated top alter-

nating  with  thin-  and  medium-bedded  laminated  sandstones 

suggest  channel  or  depositional  lobe  facies.  However,  the 

thickness  and  sand-to-mud  ratio  of  these  intervals  together 

with sparse amalgamation and scours suggest some distance 

from the axis of such bodies in comparison to the MQ section. 

Both sections represent progradation and aggradation of some 

sand-rich  body.  Decreasing  contribution  of  marlstones  with 

simultaneous  increase  in  thick-bedded  sandstones  (Fig.  3) 

may imply: 1) decreasing activity in the carbonate source area, 

2)  progradation  of  a  sand  body  which  temporarily  became 

an obstacle for calciturbidites, or 3) increasing activity in the 

siliciclastic source area, sediments from which diluted the car-

bonate sedimentation. The relative proximity of these deposits 

can be referred to the marginal position of the study area in the 

Skole Nappe (second thrust sheet from the Carpathians mar-

gin).  Tectonic  deformations  of  the  study  area  do  not  allow 

certain correlation between the sections studied. It is not clear 

whether  the  two  thick-bedded  intervals  of  the  Manasterz-

Rzeki and Manasterz sections represent the same sand body or 

two different sand bodies. The main difference between these 

thick-bedded  sandstones  is  abundance  of  coal  debris  in  the 

Manasterz  section.  However,  this  is  too  weak  a  premise  to 

exclude any alternative. If the two intervals represent different 

bodies, the interval with decreasing contribution of marlstones 

at the bottom of the Manasterz section may correspond to the 

lateral offset of channel or lobe facies of the Manasterz-Rzeki 

section,  and  the  upper  part  of  the  Manasterz-Rzeki  section 

may  correspond  to  channel  abandonment  facies  or  channel 

levee facies.

 These speculations also imply on 

lateral migra-

tion  of  sandy  bodies  at  the  distance  of  hundreds  of  metres 

derived probably from avulsion (Fig. 1C). 

The Węgierka Marl

The  Węgierka  Marl  is  widely  known  from  the  Ropianka 

Formation  in  the  external  part  of  the  Skole  Nappe  and  is 

mostly represented by packages of fine-grained, muddy sand-

stones with mudstone and marlstone clasts, up to tens of centi-

metres thick, and sandy calcareous mudstones with dispersed 

quartz pebbles and clasts of marlstone. Moreover, huge marl-

stone olistoliths are also known (Burzewski 1966; Kotlarczyk 

1978, 1988; Geroch et al. 1979). Such deposits mostly repre-

sent  slumps  and  debris  flows  originating  in  the  middle  to 

lower slope setting. Their abundance and spatial distribution 

suggest  their  classification  as  mass  transport  deposits  com-

plex,  which  influenced  the  basin  floor  morphology.  Mass 

transport deposits often occur at the bottom of channels and 

channel  complexes  (Clark  &  Pickering  1996;  Mayall  et  al. 

2006;  Bayliss  &  Pickering  2015a).  In  the  study  area,  the 

Węgierka  Marl  facies  are  located  at  the  bottom  of  the  MQ 

channel facies. Hence, the Manasterz Quarry channel complex 

was formed on its floor with abundant debrites which could 

stand  as  confinement  of  the  initial  channel  zone.  In  the 

Leszczyny  Member,  the  Węgierka  Marl  and  thick-bedded 

sandstones often alternate (e.g., Burzewski 1966; Bromowicz 

1974; Kotlarczyk 1978, 1988; Geroch et al. 1979) but it is not 

clear if massive sandstones of the MQ section are situated only 

at the top of the Węgierka Marl, or if they also border with 

them laterally and/or are capped by them. Some of the debrites 

in the MQ section contain huge boulders of marlstone very 

similar to the Węgierka Marl. This suggests that mass trans-

port of the Węgierka Marl deposits also filled some channels 

background image

86

ŁAPCIK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

and that the channel filling is influenced by sea-level changes 

or short tectonic activities, which may trigger deposition of the 

Węgierka Marl mass transport deposits complex (Burzewski 

1966;  Geroch  et  al.  1979).  Incision  of  the  channels  reflects 

direct  changes  in  the  slope  equilibrium  profile  and  may 

 additionally  suggest  sea-level  changes  (e.g.,  Kneller  2003). 

The whole composite Manasterz section represents transition 

from lobe or channel off-axis facies alternating with inter-channel 

or overbank deposits of the Wiar Member to the MQ channel 

axis  facies  incised  into  the  Węgierka  Marl  mass  transport 

deposits complex of the Leszczyny Member. 

Conclusions

1. Sandstones of the Manasterz Quarry represent channel axial 

or near axial facies with abundant amalgamation, coarse lag 

deposits,  intra-  and  extrabasinal  material.  The  studied 

 section is dominated by deposits of high density turbidity 

currents  (facies  1)  with  a  smaller  contribution  of  debrites 

(facies 2).

2. The Manasterz Quarry section represents channel-fill with 

total thickness of 31 m and width up to several hundreds of 

metres. The channel includes 5–6 storeys with debrite basal 

lag deposits at the bottom of storeys capped by channel tur-

bidite fill. The basal lag deposits are 1–2 m thick, whereas 

the turbidite channel are 1.5–11.5 m thick. The channel-fill 

was  formed  by  repeated  deposition  and  amalgamation  of 

turbidites and debrites.

3. Strong  bypass,  occurrence  of  lag  deposits  with  material 

deri ving from shallower zones and location relatively close 

to the northern margin of the Skole Basin suggest slope or 

base  of  slope  setting  of  the  Manasterz  Quarry  channel.  

The Manasterz Quarry deposits correspond to channel fill 

and amalgamation stage (Gardner et al. 2003; McHargue et 

al. 2011).

4. The section to the NE of the Manasterz Quarry represents 

levee  or  inter-channel  deposits  related  to  the  Manasterz 

Quarry  channel-fill.  Its  similar  stratigraphic  position  and 

occurrence on the path of the palaeoflow direction of the 

Manasterz  Quarry  section  are  premises  for  sinuosity  of  

the Manasterz Quarry channel.

5. The whole composite Manasterz section represents a transi-

tion from lobe off-axis or channel off-axis facies alternated 

with inter-channel or overbank deposits of the Wiar Member 

(lower Campanian–lower Maastrichtian) to the Manasterz 

Quarry channel axis facies incised into the Węgierka Marl 

mass transport deposits complex of the Leszczyny Member 

(lower Maastrichtian–lower Palaeocene).

6. The 

described channel architectural elements of the Ropianka 

Formation are located within the so-called Łańcut Channel 

Zone,  which  was  previously  proposed  for  the  Oligocene 

sediments but may already be present in the Late Cretaceous.

Acknowledgements: This study was supported by the Jagiel-

lonian University DS funds. Thanks to W. Nemec (Bergen) for 

discussion. Special thanks to A. Uchman (Kraków) for discus-

sion and improvements of the paper and for sharing of photo-

graphs of the Manasterz Quarry section from the period before 

this  study  began.  The  author  is  greatful  to  reviewers  Piotr 

 Strzeboński  and  unknown  reviewer  for  their  constructive 

 comments.

References

Abreu V., Sullivan M., Pirmez C. & Mohrig D. 2003: Lateral accre-

tion packages (LAPs): an important reservoir element in deep 

water sinuous channels. Mar. Petrol. Geol. 20, 631–648.

Amy  L.A.  &  Talling  P.J.  2006:  Anatomy  of  turbidites  and  linked 

 debrites based on long distance (120 x 30 km) bed correlation, 

Marnoso  Arenacea  Formation,  Northern  Apennines,  Italy. 

 Sedimentology 53, 161–212.

Baas J.H. 2004: Conditions for formation of massive turbiditic sand-

stones by primary depositional processes. Sediment. Geol. 166, 

293–310.

Babonneau N., Savoye B., Cremer M. & Klein B. 2002: Morphology 

and architecture of the present canyon and channel system of the 

Zaire deep-sea fan. Mar. Petrol. Geol. 19, 445–467.

Bayliss N.J. & Pickering K.T. 2015a: Transition from deep-marine 

lower-slope erosional channels to proximal basin-floor stacked 

channel-levée-overbank  deposits,  and  syn-sedimentary  growth 

structures,  Middle  Eocene  Banastón  System,  Ainsa  Basin, 

 Spanish Pyrenees. Earth-Sci. Rev. 144, 23–46.

Bayliss  N.J.  &  Pickering  K.T.  2015b:  Deep-marine  structurally 

 confined channelized sandy fans: Middle Eocene Morillo System, 

Ainsa Basin, Spanish Pyrenees. Earth-Sci. Rev. 144,  82–106.

Bouma A.H. & Coleman J.M. 1985: Mississippi fan, Leg 96 program 

and principal results. In: Bouma A.H., Normark W.R. & Barnes 

N.E.  (Eds.):  Submarine  Fans  and  Related  Turbidite  Systems. 

Springer Verlag, New York, 247–252. 

Bromowicz J. 1974: Facial variability and lithological character of 

Inoceramian  Beds  of  the  Skole-Nappe  between  Rzeszów  and 

Przemyśl. Prace Geologiczne, Polska Akademia Nauk, Oddział 

w Krakowie, Komisja Nauk Geologicznych 84, 1–83 (in Polish 

with English summary). 

Bruhn C.H.L. & Walker R.G. 1997: Internal architecture and sedi-

mentary  evolution  of  coarse-grained,  turbidite  channel-levee 

complexes,  Early  Eocene  Regência  Canyon,  Espírito  Santo 

 Basin, Brazil. Sedimentology 44, 17–46.

Burzewski  J.  1966:  Baculites  marls  on  the  lithostratigraphy  back-

ground of the upper Inoceramian Beds of the Skiba Carpathians. 

Zeszyty Naukowe AGH, Geol. 7, 89–115 (in Polish with French 

summary).

Campion K.M., Sprague A.R.G., Mohrig D.C., Sullivan M.D., Ardill 

J.,  Jensen  G.N.,  Drzewiecki  P.A.,  Lovell  R.W.  &  Sickafoose 

D.K. 2000: Outcrop Expression of Confined Channel Comple-

xes. In: Weimer P., Slatt R.M., Bouma A.H., & Lawrence D.T. 

(Eds.):  Gulf  Coast  Section,  SEPM,  20th  Annual  Research 

 Conference.  Deep  Water  Reservoirs  of  the  World,  December 

3–6, 2000. Houston, 127–151.

Cartigny  M.J.B.,  Eggenhuisen  J.T.,  Hansen  E.W.M.  &  Postma  G. 

2013: Concentration-dependent flow stratification in experimen-

tal high-density turbidity currents and their relevance to turbidite 

facies models. J. Sediment. Res. 83, 1046–1064.

Clark J.D. & Pickering K.T. 1996: Architectural elements and growth 

patterns  of  submarine  channels:  application  to  hydrocarbon 

 exploration. AAPG Bull. 80, 194–220.

Cossu  R., Wells  M.G.  &  Peakall  J.  2015:  Latitudinal  variations  in 

submarine channel sedimentation patterns: the role of Coriolis 

forces. J. Geol. Soc. 172, 2, 161–174.

background image

87

UPPER CRETACEOUS DEEP-SEA CHANNEL DEPOSITS (SKOLE NAPPE, POLISH OUTER CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

Dakin  N.,  Pickering  K.T.,  Mohrig  D.  &  Bayliss  N.J.  2013:  Chan-

nel-like  features  created  by  erosive  submarine  debris  flows: 

Field  evidence  from  the  Middle  Eocene Ainsa  Basin,  Spanish 

Pyrenees. Mar. Petrol. Geol. 41, 62–71.

Damuth J.E. & Flood R.D. 1985: Amazon Fan, Atlantic Ocean. In: 

Bouma A.,  Normark W.  &  Barnes  N.  (Eds.):  Submarine  Fans 

and  Related  Turbidite  Systems.  Springer-Verlag,  New  York, 

97–106.

Deptuck M.E., Steffens G.S., Barton M. & Pirmez C. 2003: Architec-

ture and evolution of upper fan channel-belts on the Niger Delta 

slope  and  in  the  Arabian  Sea.  Mar. Petrol. Geol. 20, 6–8, 

 649–676.

Dżułyński  S.  &  Sanders  J.E.  1962:  On  some  current  markings  in 

Flysch. Ann. Soc. Geol. Pol. 32, 143–146.

Dżułyński  S.,  Kotlarczyk  J.  &  Ney  R.  1979:  Submarine  mass 

 movements in the Skole Basin. In: Kotlarczyk J. (Ed.): Poziomy 

z  olistostromami  w  Karpatach  przemyskich.  Materiały  Tere-

nowej  Naukowej  Konferencji  w  Przemyślu:  Stratygrafia  for-

macji  z   Ropianki  (fm).  Powielarnia AGH,  Przemyśl,  17–27  

(in Polish).

Flood R.D., Manley P.L., Kowsmann R.O., Appi C.J. & Pirmez C. 

1991:  Seismic  facies  and  late  Quaternary  growth  of Amazon 

submarine fan. In Weimer P. & Link M.H. (Eds.): Seismic Facies 

and Sedimentary Processes of Modern and Ancient Submarine 

Fans. Frontiers in sedimentary geology. Springer-Verlag, New 

York, 415–433.

Gardner M.H., Borer J.M., Melick J.J., Mavilla N., Dechesne M. & 

Wagerle  R.N.  2003:  Stratigraphic  process-response  model  for 

submarine channels and related features from studies of Permian 

Brushy  Canyon  outcrops,  West  Texas.  Mar. Petrol. Geol. 20, 

757–787.

Gasiński M.A. & Uchman A. 2009: Latest Maastrichtian foramini-

feral assemblages from the Husów region (Skole Nappe, Outer 

Carpathians, Poland). Geol. Carpath. 60, 283–294.

Gągała Ł., Vergés J., Saura E., Malata T., Ringenbach J., Werner P. & 

Krzywiec  P.  2012: Architecture  and  orogenic  evolution  of  the 

northeastern  Outer  Carpathians  from  cross-section  balancing 

and forward modelling. Tectonophysics 532–535, 223–241.

Gedl  E.  1999:  Lower  Cretaceous  palynomorphs  from  the  Skole 

Nappe (Outer Carpathians, Poland). Geol. Carpath. 50, 75–90.

Geroch S., Krysowska-Iwaszkiewicz M., Michalik M., Prochazka K., 

Radomski A., Radwański Z., Unrug Z., Unrug R. & Wieczorek 

J.  1979:  Sedimentation  of  Węgierka  Marls  (Late  Senonian, 

 Polish Flysch Carpathians). Ann. Soc. Geol. Pol. 49, 105–134 (in 

Polish with English summary). 

Golonka  J.,  Gahagan  L.,  Krobicki  M.,  Marko  F.,  Oszczypko  N.  & 

Ślączka A. 2006: Plate-tectonic evolution and paleogeography 

of  the  Circum-Carpathian  region.  In:  Golonka  J.  &  Picha  F.J. 

(Eds.): The Carpathians and their foreland: Geology and hydro-

carbon resources. AAPG Memoir, 84, 11–46.

Gradstein F., Ogg J., Schmitz M. & Ogg G. 2012: The Geological 

Time Scale 2012. Elsevier, Oxford, 1–1176.

Gucik S., Paul Z., Ślączka A. & Żytko K. 1980: Geological Map of 

Poland 1:200 000,  arkusz  Przemyśl,  Kalników.  Wydawnictwa 

Geologiczne Warszawa (in Polish). 

Hubbard S.T., Covault J.A., Fildani A. & Romans B.R. 2014: Sedi-

ment transfer and deposition in slope channels: Deciphering the 

record of enigmatic deep-sea processes from outcrop. GSA Bull. 

126, 857–871.

Hübsher C., Spiess V., Breitzke M. & Weber M.E. 1997: The youn-

gest channel-levee system of the Bengal Fan: results from digital 

sediment echosounder data. Mar. Geol. 141, 125–145.

Jankowski L., Kopciowski R. & Ryłko W. 2012: The state of know-

ledge of geological structures of the Outer Carpathians between 

Biała  and  Risca  rivers  –  discussion.  Biul.  Państw.  Inst.  Geol. 

446, 203–216.

Janocko M., Nemec W., Henriksen S. & Warchoł M. 2013: The diver-

sity of deep-water sinous channel belts and slope valley-fill com-

plexes. Mar. Petrol. Geol. 41, 7–34.

Kneller B. 2003: The influence of flow parameters on turbidite slope 

channel architecture. Mar. Petrol. Geol. 20, 901–910.

Kotlarczyk  J.  1978:  Stratigraphy  of  the  Ropianka  Formation  or  of 

 Inoceramian beds in the Skole Unit of the Flysch Carpathians. 

Prace Geol. Polska Akad. Nauk, Oddział w Krakowie, Komisja 

Nauk Geologicznych  108,  1–75.  (in  Polish  with  English  

summary).

Kotlarczyk J. 1988: A Guidebook of LIX PTG Congress in Przemyśl. 

Wydawnictwa AGH, Kraków, 1–298 (in Polish).

Kotlarczyk J. & Leśniak T. 1990: Lower Part of the Menilite Forma-

tion and Related Futoma Diatomite Member in the Skole Unit  

of the Polish Carpathians. Instytut Geologii i Surowców Mine-

ralnych  AGH,  Wydawnictwo  Akademii  Górniczo-Hutniczej

 Kraków, 1–74 (in Polish with English summary).

Kotlarczyk J. & Śliwowa M. 1963: On knowledge of the productive 

Carboniferous formations in the substratum of the eastern part of 

the  Polish  Carpathians.  Przegl. Geol.  11,  268–272  (in  Polish 

with English summary).

Kotlarczyk J., Jerzmańska A., Świdnicka E. & Wiszniowska T. 2007: 

A frame work of ichtyofaunal ecostratigraphy of the Oligocene–

Early Miocene strata of the Polish Outer Carpathian Basin. Ann. 

Soc. Geol. Pol. 76, 1–111.

Książkiewicz M. 1962: Geological Atlas of Poland. Stratigraphic and 

Facial  Problems.  Cretaceous  and  Early  Tertiary  in  the  Polish 

 External Carpathians, 13. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa 

(in Polish with English summary).

Labourdette R., Crumeyrolle P. & Remacha E. 2008: Characterisation 

of  dynamic  flow  patterns  in  turbidite  reservoirs  using  3D  

outcrop  analogues:  Example  of  the  Eocene  Morillo  turbidite 

 system (south-central Pyrenees, Spain). Mar. Petrol. Geol. 25, 

225–270.

Leszczyński  S.  1989:  Characteristics  and  origin  of  fluxoturbidites 

from  the  Carpathian  flysch  (Cretaceous–Palaeogene),  South 

 Poland.  Ann. Soc. Geol. Pol. 59, 351–390.

Leszczyński S., Malik K. & Kędzierski M. 1995: New data on litho-

facies and stratigraphy of the siliceous and fucoid marl of the 

Skole nappe (Cretaceous, Polish Carpathians). Ann. Soc. Geol. 

Pol. 65, 1–4, 43–62 (in Polish with English summary).

Lowe  D.R.  1982:  Sediment  gravity  flows,  II.  Depositional  models 

with special reference to the deposits of high-density turbidity 

currents. J. Sediment. Petrol. 52, 279–297.

Łapcik P. in press: Facies heterogeneity of a deep-sea depositional 

lobe  complex:  case  study  from  the  Słonne  Section  of  Skole 

Nappe, Polish Outer Carpathians. Ann. Soc. Geol. Pol. 

Łapcik P., Kowal-Kasprzyk J. & Uchman A. 2016: Deep-sea mass-

flow  sediments  and  their  exotic  blocks  from  the  Ropianka 

 Formation (Campanian–Paleocene) in the Skole Nappe: a case 

study  of  the  Wola  Rafałowska  section  (SE  Poland).  Geol. 

 Quarterly 60, 301–316.

Malata T. 1996: Analysis of standard lithostratigraphic nomenclature 

and  proposal  of  division  for  Skole  unit  in  the  Polish  Flysch 

 Carpathians. Geol. Quarterly 40, 4, 543–554.

Malata T. 2001: Jednostka skolska na E od Rzeszowa. Posiedzenia 

Naukowe  Państwowego  Instytutu  Geologii  57,  60–63  (in  

Polish).

Mayall M., Jones E. & Casey M. 2006: Turbidite channel reservoirs 

– Key elements in facies prediction and effective development. 

Mar. Petrol. Geol. 23, 821–841.

McHargue  T.,  Prycz  M.J.,  Sullivan  M.D.,  Clark  J.D.,  Fildani  A., 

 Romans  B.W.,  Covault  J.A.,  Levy  M.,  Posamentier  H.W.  & 

Drinkwater N.J. 2011: Architecture of turbidite channel systems 

on the continental slope: Patterns and predictions. Mar. Petrol. 

Geol. 28, 728–743.

background image

88

ŁAPCIK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

Mulder T. 2011: Gravity processes and deposits on continental slope, 

rise  and  abyssal  plains.  In:  Hüeneke  H.  &  Mulder  T.  (Eds.): 

Deep-sea Sediments. Developments in Sedimentology, Vol. 63. 

Elsevier, Amsterdam, 25–148.

Mulder T. & Alexander J. 2001: The physical character of subaqueous 

sedimentary density flows and their deposits. Sedimentology 48, 

269–299.

Mutti E. & Normark W.R. 1987: Comparing examples of modern and 

ancient  turbidite  systems:  problems  and  concepts.  In:  Leggett 

J.K.  &  Zuffa  G.G.  (Eds.):  Marine  Clastic  Sedimentology. 

 Graham and Trotman, London, 1–38.

Mutti E. & Normark W.R. 1991: An Integrated Approach to the Study 

of Turbidite Systems. In: Weimer P. & Link M.H (Eds.): Seismic 

Faciesand Sedimentary Processes of Submarine Fans and Tur-

bidite Systems. Springer, New York, 75-106.

Nemčok M., Krzywiec P., Wojtaszek M., Ludhová L., Klecker R.A., 

Sercombe W.J. & Coward M.P. 2006: Tertiary development of 

the Polish and Eastern Slovak parts of the Carpathian accretionary 

wedge: insights from balanced cross-sections. Geol. Carpath. 57, 

5, 355–370.

Normark W.R. 1970: Growth patterns of deep sea fans. AAPG Bull. 

54, 2170–2195.

Peakall J., McCaffrey B. & Kneller B. 2000: A process model for the 

evolution,  morphology  and  architecture  of  sinuous  submarine 

channels. J. Sediment. Res. 70, 3, 434–448.

Pickering  K.T.,  Corregidor  J.  &  Clark  J.D.  2015: Architecture  and 

stacking patterns of lower-slope and proximal basin-floor chan-

nelised submarine fans, Middle Eocene Ainsa System, Spanish 

Pyrenees:  An  integrated  outcrop–subsurface  study.  Earth-Sci. 

Rev. 144, 47–81.

Piper D.J.W. & Normark W.R. 1983: Turbidite depositional patterns 

and  flow  characteristics,  Navy  Submarine  Fan,  California 

 Borderland.  Sedimentology 30, 681–694.

Posamentier  H.W.  &  Kolla  V.  2003:  Seismic  Geomorphology  and 

Stratigraphy of Depositional Elements in Deep-Water Settings. 

J. Sediment. Res. 73, 3, 367–388.

Posamentier  H.W.  &  Walker  R.  2006:  Deep-water  turbidites  and 

 submarine fans. SEPM Spec. Publ. 84, 397–520.

Postma G., Nemec W. & Kleinspehn K.L. 1988: Large floating clasts 

in  turbidites,  a  mechanism  for  their  emplacement.  Sediment. 

Geol. 58, 47–61.

Prélat A., Hodgson D.M. & Flint S.S. 2009: Evolution, architecture 

and hierarchy of distributary deep-water deposits: a high-resolu-

tion outcrop investigation from the Permian Karoo Basin, South 

Africa. Sedimentology 56, 2132–2154.

Rajchel  J.  1990:  Lithostratigraphy  of  the  Upper  Palaeocene  and 

 Eocene sediments from the Skole Units. Zeszyty Naukowe AGH, 

Geol. 48, 1–112 (in Polish with English summary).

Rajchel J. & Uchman A. 1998: Ichnological analysis of an Eocene 

mixed  marly-siliciclastic  flysch  deposits  in  the  Nienadowa 

Marls Member, Skole Unit, Polish Flysch Carpathian. Ann. Soc. 

Geol. Pol. 68, 61–74.

Salata  D.  2014:  Detrital  tourmaline  as  an  indicator  of  source  rock 

 lithology: an example from the Ropianka and Menilite forma-

tions (Skole Nappe, Polish Flysch Carpathians). Geol. Quarterly 

58, 1, 19–30.

Salata D. & Uchman A. 2012: Heavy minerals from Oligocene sand-

stones of the Menilite Formation of the Skole Nappe, SE Poland: 

a tool for the provenance specification. Geol. Quarterly 56, 4, 

803–820.

Salata  D.  &  Uchman  A.  2013:  Conventional  and  high-resolution 

heavy mineral analyses applied to flysch deposits: comparative 

provenance  studies  of  the  Ropianka  (Upper  Cretaceous–   

Paleo cene) and Menilite (Oligocene) formations (Skole Nappe, 

Polish Carpathians). Geol. Quarterly 57, 4, 649–664.

Shanmugam  G.  2006:  Deep-water  processes  and  facies  models: 

 Implications for sandstone petroleum reservoirs. Handbook of 

Petroleum Exploration and Production, 5. Elsevier, Amsterdam. 

Shanmugam G. 2016: Submarine fans: A critical retrospective (1950–

2015). J. Palaeogeography 5, 2–76.

Shanmugam G. & Moiola R.J. 1988: Submarine fans: characteristic, 

models, classification and reservoir potential. Earth-Sci. Rev. 24, 

383–428. 

Sprague A.R., Sullivan M.D., Campion K.M., Jensen G.N., Goulding 

D.K., Sickafoose D.K. & Jennette D.C. 2002: The physical stra-

tigraphy of deep-water strata: a hierarchical approach to the ana-

lysis of genetically related elements for improved reservoir pre-

diction. AAPG Annual Meeting abstracts, Houston, Texas, 10–13. 

Sprague A.R. Garfield T.R., Goulding F.J., Beaubouef R.T., Sullivan 

M.D.,  Rossen  C.,  Campion  K.M.,  Sickafoose  D.K., Abreu V., 

Schellpeper M.E., Jensen G.N., Jennette D.C., Pirmez C., Dixon 

B.T., Ying D., Ardill J., Mohrig D.C., Porter M.L., Farrell M.E. 

&  Mellere  D.  2005:  Integrated  slope  channel  depositional 

 models: the key to successful prediction of reservoir presence 

and  quality  in  offshore  West  Africa.  CIPM,  cuarto  E-Exitep 

2005, February 20–23, 2005, Veracruz, Mexico, 1–13.

Sohn Y.K. 1997: On traction-carpet sedimentation. J. Sediment. Res. 

67, 502–509. 

Stow D.A.V. & Mayall M. 2000: Deep-water sedimentary systems: 

new models for the 21st century. Mar. Petrol. Geol. 17, 125–135. 

Strzeboński  P.  2015:  Late  Cretaceous–Early  Paleogene  sandy-to- 

gravelly debris flows and their sediments in the Silesian Basin  

of  the  Alpine  Tethys  (Western  Outer  Carpathians,  Istebna 

 Formation). Geol. Quarterly 59, 195–214.

Ślączka A. & Kaminski M.A. 1998: A guide book to excursions in the 

Polish  Flysch  Carpathians.  Grzybowski Found. Spec. Publ. 6, 

11–71.

Ślączka A.,  Kruglov  S.,  Golonka  J.,  Oszczypko  N.  &  Popadyuk  I. 

2006:  Geology  and  hydrocarbon  resources  of  the  Outer  Car-

pathians,  Poland,  Slovakia,  and  Ukraine.  General  Geology.  

In:  Golonka  J.&  Picha  F.J.  (Eds.):  The  Carpathians  and  their 

fore-land: geology and hydrocarbon resources. AAPG Memoir 

84, 221–258.

Ślączka A., Renda P., Cieszkowski M., Golonka J. & Nigro F. 2012: 

Sedimentary basin evolution and olistolith formation: The case 

of  Carpathian  and  Sicilian  region.  Tectonophysics 568–569, 

306–319.

Talling P.J., Masson D.G., Sumner E.J. & Malgesini G. 2012: Sub-

aqueous  sediment  density  flows:  Depositional  processes  and 

 deposit types. Sedimentology 59, 1937–2003.

Uchman A., Malata E., Olszewska B. & Oszczypko N. 2006: Palaeo-

bathymetry of the Outer Carpathians Basins. In: Oszczypko N., 

Uchman A. & Malata E. (Eds.): Rozwój paleotektoniczny base-

nów  Karpat  zewnętrznych.  Institute  of  Geological  Sciences, 

 Jagiellonian  University, Kraków, 83–102 (in Polish with  English 

abstract).

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

galizischen Karpathen. I. Theil. Die Sandsteizone zwischen dem 

penninischen  Klippenzuge  und  dem  Nordrande.  Jb.  k.-kön. 

Geol. Reichsanst. 38, 83–264. 

Wdowiarz S. 1949: Structure géologique des Karpates marginales au 

sud-est de Rzeszów. Biul. Państw. Inst. Geol. 11, 1–39 (in Polish 

with French summary).

Wynn  R.B.,  Kenyon  N.H.,  Masson  D.G.,  Stow  D.A.V.  &  Weaver 

P.P.E.  2002:  Characterization  and  recognition  of  deep-water 

channel-lobe transition zones. AAPG Bull. 86, 8, 1441–1462.

background image

i

UPPER CRETACEOUS DEEP-SEA CHANNEL DEPOSITS (SKOLE NAPPE, POLISH OUTER CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 1, 71–88

The Manasterz-Rzeki section:

49°56’7” N, 22°19’17” E
49°56’8” N, 22°19’20” E
49°56’8” N, 22°19’20” E
49°56’9” N, 22°19’23” E
49°56’10” N, 22°19’24” E

The Manasterz section:

49°55’36” N, 22°19’35” E
49°55’37” N, 22°19’36” E
49°55’38” N, 22°19’36” E
49°55’38” N, 22°19’37” E
49°55’38” N, 22°19’38” E
49°55’40” N, 22°19’39” E
49°55’40” N, 22°19’39” E
49°55’41” N, 22°19’42” E
49°55’42” N, 22°19’41” E
49°55’43” N, 22°19’42” E
49°55’45” N, 22°19’43” E
49°55’45” N, 22°19’44” E
49°55’46” N, 22°19’44” E
49°55’40” N, 22°19’40” E
49°55’39” N, 22°19’40” E
49°55’39” N, 22°19’25” E
49°55’40” N, 22°19’22” E
49°55’40” N, 22°19’21” E
49°55’40” N, 22°19’21” E
49°55’40” N, 22°19’20” E
49°55’40” N, 22°19’24” E

The Manasterz Quarry section:

49°55’21” N, 22°19’53” E

Supplementum

Table S1: Localization of studied samples