background image

GEOLOGICA CARPATHICA

, AUGUST 2018, 69, 4, 347–364

doi: 10.1515/geoca-2018-0021

www.geologicacarpathica.com

Depositional architecture of marginal multiple-source 

ramp of the Magura Basin (Eocene Flysch formation, 

Outer Western Carpathians)

EWA WÓJCIK 

, MAGDALENA ZIELIŃSKA, RYSZARD CHYBIORZ and JERZY ŻABA

Faculty of Earth Sciences, University of Silesia in Katowice, Będzińska St. 60, Sosnowiec 41-200, Poland; 

 

ewa.wojcik@us.edu.pl

(Manuscript received July 13, 2017; accepted in revised form May 31, 2018)

Abstract: The Zembrzyce Beds were studied to interpret the environments and facies in the western part of the Siary 

Subunit.  New  sedimentological  data  were  obtained  for  the  reconstruction  of  the  depositional  architecture  of   

the Zembrzyce Beds. Based on detailed facies analysis, 9 facies and 4 facies associations were recognized. The facies 

associations represent different architectural elements of a submarine fan, such as: termination of distributary channel 

with transition to depositional lobe (distal part of mid-fan /outer fan sub-deposystem), lobes and distal lobes (outer fan 

sub-deposystem). According to the classification of Reading & Richards (1994) the fan deposystem can be classified as 

mud /sand-rich ramp. This system consists of several elongated lobes that formed synchronously, migrated laterally, and 

then  retreated  or  decayed.  The  depositional  system  was  supplied  from  the  north  and  north-east.  The  inner-fan  sub- 

deposystem was not detected. The sediments were deposited by high- and low-density turbidity currents and hyper- 

concentrated density flows sensu Mulder & Alexander (2001) with participation of the depositional background processes 

(pelagic settling). The sedimentary conditions of the Zembrzyce Beds during the Late Eocene were controlled by tectonic 

movements, the progress of the subduction and the global sea level changes. 

Keywords: Outer Carpathians, Siary Subunit, Zembrzyce Beds, depositional architectural elements, Eocene, turbidites.

Introduction

The Zembrzyce Beds occurring in the Magura Unit are typical 

member of the Siary Subunit. In the Polish part of the Magura 

Unit, the Zembrzyce Beds outcrop in many localities and were 

described by: Książkiewicz 1935, 1970, 1974; Burtan et al. 

1959; Golonka & Wójcik 1978a, b; Oszczypko & Wójcik 1989; 

Ryłko et al. 1992; Paul 1993; Wójcik & Rączkowski 1994; 

Oszczypko-Clowes  2001;  Chodyń  2002;  Leszczyński  & 

Malata 2002; Gdel & Leszczyński 2005; Cieszkowski et al. 

2006; Kopciowski 2007, 2014, 2015; Warchoł 2007; Ryłko & 

Paul 2013; Jankowski & Kopciowski 2014; Kopciowski et al. 

2014a, b; Nescieruk & Wójcik 2014.

The Zembrzyce Beds (Middle–Late Eocene), also known as 

the  Zembrzyce  Shale  Member  (Cieszkowski  et  al.  2006; 

Golonka & Waśkowska-Oliwa 2007; Golonka & Waśkowska 

2011), consist mostly of massive, marly shales (seldom clayey 

shales),  mudstones,  and  marls  interbedded  by  glauconitic 

sandstones.  The  thickness  of  the  Zembrzyce  Beds  is  up  to  

500 metres (Cieszkowski et al. 2006; Golonka & Waśkowska-

Oliwa 2007). In literature the Zembrzyce Beds are also called 

as the Sub-Magura Beds (Paul 1980, 1993; Oszczypko et al. 

1999; Chodyń 2002; Oszczypko-Clowes 2001; Ryłko & Paul 

2013;  Jankowski  &  Kopciowski  2014;  Kopciowski  et  al. 

2014a, b) and this term is used in older publications. What is 

more, sedimentological research carried out by various authors 

including  Golonka  &  Wójcik  1978a, b;  Golonka  1981; 

Cieszkowski  et.  al.  1985,  2006;  Oszczypko  et  al.  2005  in  

the area of the Siary Subunit identified its lithological discre-

pancy between the western and eastern part. Initially 3 separate 

lithostratigraphic  units  were  distinguished:  the  Sub-Magura 

Beds (Książkiewicz 1935), Magura Sandstones (Paul 1868) or 

Magura  Beds  (Książkiewicz  1966)  and  Supra-Magura  Beds 

(Książkiewicz 1966) in the western part. Next Książkiewicz 

(1974)  included  all  these  3  units  in  the  Magura  Beds  and 

 proposed  to  change  the  name:  Sub-Magura  Beds  into  

the  Zembrzyce  Shales  and  Supra-Magura  Beds  to  Budzów 

Shales. In the eastern part of the Siary Subunit, all these sedi-

ments were classified as Magura Beds (Leszczyński & Malata 

2002).  Koszarski  &  Koszarski  (1985)  applied  the  name  of 

Wątkowa  Sandstones  for  the  Magura  Sandstones,  and 

Bromowicz  (1992)  for  the  shaly  upper  part  of  the  Magura 

Beds applied the name of Małastów Shales in the eastern part 

of  the  Siary  zone.  What  is  more,  Oszczypko  et  al.  (1999), 

Oszczypko-Clowes  (1999,  2000,  2001)  and  Malata  (2001) 

mentioned  the  units  included  by  Książkiewicz  (1974)  to  

the Magura Beds as the Zembrzyce Beds, the Wątkowa Sand-

stones  and  the  Budzów  Beds  respectively.  Consequently,  

the  designation  of  the  Zembrzyce  Beds  is  currently  used 

because  of  the  presence  of  greyish-green  shales  for  which  

the stratotype profile is located near Zembrzyce village.

Opinions and information on the depositional system that 

produced  the  Zembrzyce  Beds  are  still  inconsistent  and 

incomprehensive.  Leszczyński  &  Malata  (2002)  interpret  

the Magura Beds as a ramp deposit that gradually developed 

towards  the  SE  and  E  along  the  base  of  the  basin  slope. 

background image

348

WÓJCIK, ZIELIŃSKA, CHYBIORZ and ŻABA

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

Kopciowski  (2007)  in  the  eastern  part  of  the  Siary  Subunit 

attributes  the  Zembrzyce  Beds  to  a  point  source,  mud-rich 

submarine fan, which is a continuation of hemipelagic varie-

gated  shales  sedimentation,  but  above  the  calcite  compen-

sation depth (CCD) zone. Warchoł (2007) in the same area, 

describes the Magura Beds as a system of linearly supplied 

ramps. The author also suggests not to divide the Magura Beds 

into  Zembrzyce  Shales  (Szymbark  Shales), Wątkowa  Sand-

stones and Budzów Shales (Małastów Shales), and the exis-

ting tripartite division should be to apply only in exceptional 

cases.

The common feature of the theories about the deposition of 

the Zembrzyce Beds is that these sediments were deposited by 

different mass gravity transport processes and indicate sedi-

mentation in a deep-marine environment.

Up to now research on the Zembrzyce Beds was concerned 

primarily with lithology, stratigraphy and tectonics. The lack 

of comprehensive sedimentological research on the Zembrzyce 

Beds  and  the  ambiguity  about  the  Zembrzyce  Beds  deposi-

tional system have become the basis for analysis of the facies 

and depositional architecture of the Zembrzyce Beds. 

This paper presents a depositional model for the Zembrzyce 

Beds  in  the  marginal  part  of  the  Magura  Unit  (the  Siary 

Subunit). Developing the model required the lithological ana-

lysis  of  the  Zembrzyce  Beds,  bed  by  bed,  and  the  recon-

struction of the sedimentary basin. The sedimentary material 

of the Zembrzyce Beds and the geological history of the Magura 

sedimentary basin were the main subjects of the study. 

 Sedi ment properties, such as lithology, sedimentary structures 

and textures, were used to recognize the sedimentation pro-

cesses. Palaeotransport measurements were used to determine 

the  direc tion  of  currents  transporting  clastic  material  within 

the  Magura  Basin  (the  Siary  Subunit)  and  to  reconstruct  

the source areas for the Zembrzyce Beds. Modelling the ele-

ments of the depositional architecture of the Zembrzyce Beds 

depended on correlating the lithological features of the sedi-

ments with the deposition mechanisms, palaeotransport direc-

tions and stratigraphy.

The study area is located in the western segment of the Siary 

Subunit, to the south of Żywiec, in Jeleśnia village (Fig. 1).

Geological background

The Outer Western Carpathians are composed of sediments 

of marine origin. These are mainly alternating sediments of 

conglomerates, sandstones, mudstones, and claystones, with 

subordinate beds of marls and limestones, which were folded 

in the Palaeogene and Neogene and overthrust as nappes to  

the north. The Outer Carpathians are made up of a stack of 

nappes  and  thrust  sheets  showing  different  lithostratigraphy 

and  tectonic  structures.  Generally  each  Outer  Carpathian 

nappe represented separate or partly separate sedimentary sub-

basins (e.g., Oszczypko & Ślączka 1985; Nemčok et al. 1989, 

2001; Vašíček et al. 1994; Golonka & Krobicki 2001; Golonka 

2004; Ślączka et al. 2006; Golonka et al. 2008; Kováč et al. 

2017). Within the Outer Carpathian sedimentary basin, there 

were ridges, which recorded periods of sinking and uplifting 

corresponding to the tectono-stratigraphic stages of the Car-

pathians orogenic regime. Ridges formed the primary source 

of clastic material for the Outer Carpathian depositional sys-

tem, and in the inversion phases, the ridges divided the Outer 

Carpathian basin into a number of sub-basins (e.g., Oszczypko 

1999, 2004). The Zembrzyce Beds were deposited in the Siary 

Subunit  (northernmost  subunit  of  the  Magura  Unit),  and  

the source of the clastic material was the Silesian Cordillera, 

situated to the north (Leszczyński & Malata 2002; Oszczypko 

et al. 2006; Kopciowski 2007; Warchoł 2007).

The Magura Unit is the largest and the southernmost tec-

tonic unit in the Outer Carpathians. Within the Magura Unit, 

the subunits were distinguished based on the differences in 

sediments and facies succession. Starting from the south,  

the subunits are as follows: the Krynica Subunit, the Bystrica 

Subunit,  the  Rača  Subunit,  and  the  Siary  Subunit  (e.g., 

Książkiewicz 1958; Świdziński 1958; Sikora 1970; Oszczypko 

1973;  Koszarski  et  al.  1974;  Żelaźniewicz  et  al.  2011)  

(Fig. 1B). However, it must be emphasized that the boundaries 

between the subunits are tectonic (faults, overthrusts) and that 

they have not been precisely located and defined throughout 

the  full  extent  of  the  Magura  Unit  (Oszczypko  1973; 

Książkiewicz 1977).

Siary Subunit lithostratigraphy

The Siary Subunit consists mostly of Palaeogene sediments 

with subordinate Cretaceous deposits (Fig. 1C, D). In the area 

of the Polish Outer Carpathians, the Siary Subunit reveals its 

facial  differentiation  between  the  eastern  and  western  parts 

with the border at the Dunajec river. The eastern part’s profile 

is dominated by thick-bedded glauconite Magura sandstones 

— Wątkowa Member, and the equivalent of the Zembrzyce 

Beds  are  the  Szymbark  Beds  (Kopciowski  1996,  2007; 

Leszczński & Malata 2002; Leszczyński et al. 2008; Warchoł 

2007). The marly shales and cross-bedded sandstones belon-

ging to the upper part of Magura Beds was called by Bromowicz 

(1992)  the  Małastów  Shales  and  they  are  the  equivalent  of  

the Budzów Beds characteristic of the western part of the Siary 

Subunit. In the western part the Zembrzyce Beds and Budzów 

Beds  predominate,  interbedded  by  the  glauconite  Magura 

sandstones (Cieszkowski et al. 2006; Warchoł 2007). Further 

west, in the territory of Slovakia, the Outer Rača  Subunit is  

a synonym of Siary Subunit and the equivalent of Zembrzyce, 

Magura and Budzów Beds is the Zlín Formation (Middle/Late 

Eocene) (Cieszkowski et al. 2006; Teťák 2010; Teťák et al. 

2016).  Glauconitic  sandstones  are  typical  for  the  Vsetín 

Member (Zlín Formation). Intercalations of glauconitic sand-

stones and greywacke Magura type sandstones are typical for 

the Babiše Member (Zlín Formation) (Teťák 2010).

The typical Siary Subunit’s lithostratigraphic succession in 

the study area starts with the Ropianka Formation (Senonian/

Palaeocene)  (Fig.  1D),  with  medium  and  thin  beds  of  fine-

grained calcareous sandstones. The sandstones are overlain by 

background image

349

EOCENE MARGINAL MULTIPLE-SOURCE RAMP OF THE MAGURA BASIN (OUTER WESTERN CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

PL

UA

MD

RO

BG

SRB

BIH

HR

H

SK

CZ

A

1

2

3

4

5

6

7

8

1. Outer Western Carpathians
2. Inner Western Carpathians
3. Outer Eastern Carpathians
4. Inner Eastern Carpathians
5. Southern Carpathians
6. Western Romanian

Carpathians

7. Transylvanian Plateau
8. Serbian Carpathians

A

B

Su

Ru

Bu

Ku

Zakopane

Żywiec

Kraków

Miocene of the Carpathian

Foredeep

Carpathian  Foreland

Outer

Western

Carpathians

Western

Inner

Carpathians

CZECHIA

POLAND

SLOVAKIA

B

C

6

Fa

ult

Koszar

aw

a

Sopotnia 

W

ielka

Fig. 1. Location of the study area. Explanations: A — Divisions of the Carpathians (after Kováč et al. 1998, simplified); B — Schematic 

 tectonic map of the Outer Western Carpathians (after Żytko et al. 1988-1989; Oszczypko et al. 2008; Żelaźniewicz et al. 2011; simplified);  

C — Geological map of Jeleśnia (after Golonka & Wójcik 1978a; Golonka et al. 1979; modified): 1 — Krosno Beds, 2 — Barutka Marls,  

3 — Supra-Magura Beds (Budzów Member — after Golonka 1981; Cieszkowski et al. 2006), 4 — Magura Sandstones (Wątkowa Member 

— after Golonka 1981; Cieszkowski et al. 2006), 5 — Sub-Magura Beds (Zembrzyce Beds — after Cieszkowski et al. 2006), 6 — Hieroglyphic 

Beds,  7  —  Łabowa  Shale  Formation,  8  —  Ciężkowice  Sandstones  (Skawce  Member  —  after  Cieszkowski  et  al.  2006),  9  —  Pasierbiec 

Sandstones, 10 — Beloveža Beds (Beloveža Formation — after Oszczypko 1991; Pivko 2002; Oszczypko et al. 2005), 11 — Łącko Formation, 

12 — Mutne Member, 13 — Krzyżowa Member, 14 — Jaworzynka Formation — after Oszczypko et al. 2005; Cieszkowski et al. 2006,  

15 — Ropianka Formation — after Oszczypko 1991; Pivko 2002, 16 — Cebula Formation — after Pivko 2002, 17 — Cisownica Shales; 

Detailed Geological Map on the scale 1:50,000, sheet: a — Nescieruk & Wójcik 2014; b — Ryłko & Paul 1997; c — Burtan et al. 1959;  

d — Golonka & Wójcik 1978a; D — Lithostratigraphic profile of the Siary Unit in the Jeleśnia area: number from 3 to 8 and from 12 to 15 see 

Fig. 1C (after Burtan et al. 1959; Golonka & Wójcik 1978a; Ryłko & Paul 1997).

background image

350

WÓJCIK, ZIELIŃSKA, CHYBIORZ and ŻABA

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

marly and sandy-muddy shales (Sikora & Żytko 1959; Golonka 

&  Wójcik  1978a, b;  Golonka  1981).  Within  the  Ropianka 

Formation, there are lithosomes of thick-bedded coarse-grained 

sandstones  from  Krzyżowa  (Krzyżowa  Member,  Senonian/

Palaeocene) (Golonka & Wójcik 1978a, b). In the north- western 

part of the Siary Subunit, the Ropianka Formation becomes 

interfingered  with  the  Jaworzynka  Formation  of  medium 

 bedded sandstones with interbeds of shale. In the upper part  

of the Jaworzynka formation, there are thick-bedded coarse-

grained and gravelly sandstones from Mutne (Mutne Member, 

Palaeocene) (Sikora & Żytko 1959; Golonka & Wójcik 1978a, b; 

Golonka  1981;  Chodyń  2002).  Next,  the  profile  consists  of 

Eocene  variegated  shales  (Łabowa  Shale  Formation),  with 

occurrences  of  coarse  or  gravelly  sandstones  (Ciężkowice 

Sandstones,  Skawce  Member,  Cieszkowski  et  al.  2006) 

belonging to the early Eocene (e.g., Książkiewicz 1966, 1974).

Stratigraphically, above the Łabowa Formation are the Hiero-

glyphic  Beds  (Middle/Upper  Eocene  according  to  Książ-

kiewicz 1974; Beloveža Beds according to Cieszkowski et al. 

2006), composed predominantly of medium and thin bedded 

shales  with  thin-bedded  sandstones. The  Hieroglyphic  Beds 

are covered by the Zembrzyce Beds of Middle Eocene–Upper 

Eocene age (Cieszkowski et al. 2006). Within the Zembrzyce 

Beds,  grey  and  green  marly  shales  and  greyish-blue  marls 

dominate (Książkiewicz 1974; Oszczypko-Clowes 1999, 2001). 

The  thickness  of  the  shale  beds  is  from  0.5  to  2.5  metres. 

Between shales and marls packages, there are medium-bedded 

to thick-bedded glauconite sandstones from 20 centimetres to 

1 metre thick. The ratio between shales and sandstones is 3:1 

in  average  and  it  decreases  up  the  profile.  The  Zembrzyce 

Beds are covered by the Magura Sandstones (Late Eocene–

Oligocene, Wątkowa Member, Golonka 1981; Cieszkowski et 

al. 2006).

The Siary Subunit profile ends with the Supra-Magura Beds 

(Budzów Member by Golonka 1981; Cieszkowski et al. 2006) 

of Oligocene age. These are mainly marly shales, sandy-muddy 

shales, and spongiolites, with subordinate medium and fine-

grained  mica  sandstones  (Kopciowski  1996;  Oszczypko-

Clowes 2001).

The Zembrzyce Beds (Zembrzyce Shale Member), Magura 

Sandstones (Wątkowa Sandstone Member), and Supra-Magura 

Beds  (Budzów  Shale  Member)  belong  to  the  Makowska 

Formation according to Cieszkowski et al. (2006).

Tectonics of the study area

Within the study area, the main structural element is the Bystra-

Pewel Wielka anticline (Fig. 1C), which borders the Kiczory-

Bąkowa syncline to the north and the Zagrodzki Groń syncline 

to  the  south  (Golonka  &  Wójcik  1978a, b).  The  axes  of  

the anticlines and synclines run in the SW–NE direction.

Transverse  dislocations  play  a  major  role  (Golonka  & 

Wójcik 1978a, b; Golonka 1981). These are dip-slip and strike-

slip faults. In the study areas the large dip-slip type Głucha–

Jeleśnia  fault  runs  from  the  north  to  Slovakia  (Golonka  & 

Wójcik 1978a).

Methods

During the field studies, which were carried out in the natural 

exposures of the Sopotnia stream, 11 (in total ca. 76 metres 

long,  bed  by  bed)  detailed  sedimentological  logs  of  the 

Zembrzyce  Beds  were  made  (Appendix  1  and  2).  Logging 

included  the  description  of  sedimentary  structures  and  tex-

tures, description of colour and thickness of rock layers, HCl 

response, dip and strike measurements, and where possible, 

palaeotransport  direction.  The  succession  sections  where 

overthrusts were observed were omitted in the interpretation 

of the Zembrzyce Beds depositional architecture.

The next step was to distinguish facies based on lithological 

features such as: grain size, thickness of beds, character of bed 

boundaries, and the average sandstone to mudstone ratio 

within the succession. Names of facies were based on facies 

codes in classifications of Mutti & Ricci Lucchi (1972, 1975); 

Walker & Mutti (1973); Mutti (1979); Pickering et al. (1989); 

Ghibaudo  (1992)  and  Słomka  (1995).  Afterwards,  within 

facies, subfacies were distinguished based on sedimentary 

structures (Table 1). Facies were grouped into facies associa-

tions (Table 2) using the textural and structural differences in 

the facies’ vertical distribution.

The  samples  from  Pewel  Mała  (sample  no.  1),  Jeleśnia 

(sample  no.  2)  and  Pewel  Ślemieńska  (  samples  no.  3a, b)  

were  collected  for  micropalaeontological  (nannoplankton) 

investigations  (Fig.  1C).  The  samples  were  derived  from  

olive or olivish-grey, grey and brown mudstones belonging to 

the Zembrzyce Beds. The micropalaeontological analysis of 

the  samples  was  carried  out  by  Prof.  dr.  hab.  Barbara 

Olszewska and Dr. Małgorzata Garecka (2011) from the Polish 

Geological Institute — National Research Institute in Cracow.  

For the nannoplankton examination all the samples were pre-

pared by the standard smear slide method for light microspore 

observations.  In  addition,  published  results  of  microfauna 

studies were used (Golonka & Wójcik 1978a; Golonka 1981; 

Olszewska 1981; Leszczyński & Malata 2002).

The  research  permitted  reconstruction  of  the  depositional 

environment of the Zembrzyce Beds south of the Żywiec and 

the creation of a sedimentation model for these sediments.

Results

Facies of Zembrzyce Beds in the study area

Facies 1

Sediments belonging to Facies 1 represent medium to very 

thick-bedded  gravelly  sandstones.  Sandstone  beds  usually 

show irregular basal surfaces covered with groove marks and 

flute marks (Figs. 2 and 3A). Planar surfaces occur rarely as 

well. The beds of this facies show: graded bedding and convo-

lute lamination. Horizontal lamination and wavy lamination 

are  less  common.  Facies  1  corresponds  to  subfacies  A2.5, 

A2.7, A2.8 of Pickering et al. (1989), facies GyS of Ghibaudo 

background image

351

EOCENE MARGINAL MULTIPLE-SOURCE RAMP OF THE MAGURA BASIN (OUTER WESTERN CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

ASSOCIATIONS

FACIES

ENVIROMENT OF SEDIMENTATION

I

1, 2, 3, 4, 5, 6

termination of distributary channel passing upward into depositional lobe  distal part of mid-fan/outer fan subdeposystem

II

2, 3, 4, 5, 6

muddy-sandy depositional lobe

outer fan subdeposystem

III

8, 9

distal part of depositional lobe (fan fringe lobes)

IV

7, 9

lower fan (fan fringe/basin plain)

(1992),  and  facies  SC  of  Słomka  (1995).  Within  Facies  1, 

three  subfacies  were  distinguished  (Table  1).  Sediments  of 

Facies  1  are  interpreted  as  the  results  of  rapid  gravel-sand 

deposition of high-density turbidity currents from suspension 

with transition to traction (Ghibaudo 1992; Słomka 1995), or 

from hyperconcentrated density flows (Pickering et al. 1989; 

Mulder  &  Alexander  2001;  Lowey  2007),  which  are 

inter mediate  between  Newtonian  fluid  flow  and  Bingham 

plastic flow (Nemec 2009).

Facies 2

Facies 2 consists mainly of medium to very thick-bedded 

fine-grained sandstones. Within sandstone beds, there are mud 

intraclasts as well as coalified plant detritus. The bottom sur-

faces of sandstone beds are planar or irregular (Figs. 2 and 3B). 

The sandstones display horizontal lamination, cross lamina-

tion, convolute lamination and sometimes wavy lamination. 

Sediments  of  this  facies  also  display  massive  structure.  

Table 1: Facies and subfacies description of the Zembrzyce Beds.

Table 2: Facies associations of the Zembrzyce Beds.

Facies

Subfacies

FACIES 1

GRAVELLY SANDSTONES
A2.5, A2.7, A2.8 (Pickering et al.1989); GyS (Ghibaudo 1992); SC (Słomka 1995)

1.1 normally graded gravelly sandstones to convolute-laminated sandstones 

1.2 normally graded gravelly sandstones to horizontal and/or wavy-laminated and 

convolute-laminated sandstones

1.3 normally graded gravelly sandstones

FACIES 2

SANDSTONES
B (Walker & Mutti 1973; Mutti & Ricci Lucchi 1975; Pickering et al. 1989);  

C (Mutti 1979); S (Ghibaudo 1992; Słomka 1995)

2.1 massive sandstones
2.2 convolute-laminated sandstones
2.3 cross-laminated sandstones
2.4 horizontal-laminated sandstones
2.5 wavy-laminated sandstones

2.6 massive to horizontal-laminated and/or wavy-laminated and convolute-

laminated sandstones

FACIES 3

THICK-BEDDED TO VERY THICK-BEDDED SANDSTONE-MUDSTONE 

COUPLETS

C and D (Walker & Mutti 1973; Mutti & Ricci Lucchi 1975); C2.1 (Pickering et al. 

1989); SM (Ghibaudo 1992; Słomka 1995)

3.1 horizontal to wavy-laminated and cross-laminated sandstone-mudstone couplets

3.2 very thick-bedded massive to wavy-laminated and convolute-laminated 

sandstone-mudstone couplets

3.3 convolute-laminated sandstone-mudstone couplets

3.4 thick-bedded massive to wavy-laminated and convolute-laminated sandstone-

mudstone couplets

FACIES 4

THIN-BEDDED TO MEDIUM-BEDDED SANDSTONE-MUDSTONE 

COUPLETS

C and D (Walker & Mutti 1973; Mutti & Ricci Lucchi 1975); D1 (Mutti 1979); 

C2.2 and C2.3 (Pickering et al. 1989); SM (Ghibaudo 1992; Słomka 1995) 

4.1 massive to cross-laminated sandstone-mudstone couplets
4.2 massive sandstone-mudstone couplets
4.3 horizontal-laminated to convolute-laminated sandstone-mudstone couplets
4.4 convolute-laminated sandstone-mudstone couplets
4.5 wavy-laminated to convolute laminated sandstone-mudstone couplets
4.6 massive to convolute- laminated sandstone-mudstone couplets
4.7 horizontal-laminated sandstone-mudstone couplets
4.8 cross-laminated sandstone-mudstone couplets
4.9 wavy-laminated sandstone-mudstone couplets
4.10 massive to horizontal-laminated sandstone-mudstone couplets

FACIES 5

MUDSTONE-SANDSTONE COUPLETS

D (Walker & Mutti 1973); D2 (Mutti & Ricci Lucchi 1975; Mutti 1979);  

C2.4 (Pickering et al. 1989); MS (Ghibaudo 1992; Słomka 1995). 

5.1 cross-laminated mudstone-sandstone couplets

5.2 massive to horizontal-laminated and wavy-laminated mudstone-sandstone 

couplets

5.3 convolute-laminated mudstone-sandstone couplets
5.4 massive to convolute-laminated mudstone-sandstone couplets 
5.5 massive mudstone-sandstone couplets
5.6 cross-laminated to convolute-laminated mudstone-sandstone couplets
5.7 horizontal-laminated mudstone-sandstone couplets

FACIES 6 

MUDSTONES AND SANDY MUDSTONES WITH MARLS

D2.3 (Pickering et al. 1986, 1989); MT (Ghibaudo 1992; Słomka 1995)
FACIES 7 

MUDSTONES AND SANDY MUDSTONES WITH THIN-BEDDED SANDSTONES
FACIES 8 

MUDSTONES AND SANDY MUDSTONES  WITH IRREGULAR SANDSTONE LAYERS

E (Mutti 1979)
FACIES 9 

MUDSTONES AND SANDY MUDSTONES

E2.2 (Pickering et al. 1986, 1989); TM and MT (Ghibaudo 1992); MT (Słomka 1995)

background image

352

WÓJCIK, ZIELIŃSKA, CHYBIORZ and ŻABA

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

Facies 2 corresponds to facies B of Walker & Mutti (1973) and 

Mutti  &  Ricci  Lucchi  (1975);  facies  B  of  Pickering  et  al. 

(1989); facies C of Mutti (1979); facies S of Ghibaudo (1992), 

and facies S of Słomka (1995) (Table 1). These sediments are 

characteristic for the rapid deposition of sandy high-density 

turbidity currents with transition to traction (Ghibaudo 1992; 

Słomka 1995) or they result from hyperconcentrated density 

flows (Pickering et al. 1989; Mulder & Alexander 2001). 

Facies 3

Facies  3  consists  of  sandstone-mudstone  couplets,  with 

sandstones dominating. This facies forms bipartite beds that 

comprise a lower sandy division and an upper muddy division. 

The sandstone beds are 30–120 cm thick, whereas the thick-

ness of the mudstone beds ranges 15–20 cm. The thick-bedded 

and very thick-bedded sandstones are fine-grained and show 

planar or sometimes irregular basal surfaces (Figs. 2 and 3C). 

Within sandstone beds, there are mud intraclasts as well as 

coalified plant detritus. Beds of sandstones are characterized 

predominantly by horizontal lamination, cross lamination and 

convolute lamination. Some beds are wavy-laminated or 

non-laminated. The interbeds of mudstones and sandy mud-

stones  are  characterized  by  parallel  and  wavy  laminations. 

Facies  3  corresponds  to  facies  C  and  D  of Walker  &  Mutti 

(1973) and Mutti & Ricci Lucchi (1975); subfacies C2.1 of 

Pickering et al. (1989); facies SM of Ghibaudo (1992), and 

facies SM of Słomka (1995) (Table 1). These sediments are  

a result of concentrated density flows (Pickering et al. 1989). 

Facies 4

Facies  4  consists  of  sandstone–mudstone  couplets,  with 

sandstones  dominating  (Figs.  2  and  3D).  The  medium  and 

thin-bedded sandstones are fine-grained. Sandstone beds show 

planar  or  sometimes  irregular  basal  surface.  Coalified  plant 

detritus  is  observed  within  sandstones  beds.  Beds  of  sand-

stones usually show convolute lamination, cross lamination 

and  horizontal  lamination.  Massive  structure  and  horizontal 

lamination usually occur in the lower part of beds. Interbeds of 

mudstones  and  sandy  mudstones  reveal  parallel  and  wavy 

laminations. Facies 4 corresponds to facies C and D of Walker 

& Mutti (1973) and Mutti & Ricci Lucchi (1975); facies D1 of 

Mutti  (1979);  subfacies  C.2.2  and  C.2.3  of  Pickering  et  al. 

(1989);  facies  SM  of  Ghibaudo  (1992);  and  facies  SM  of 

Słomka  (1995).  Within  Facies  4,  ten  subfacies  were  distin-

guished  (Table  1).  Sediments  of  Facies  4  are  interpreted  as  

a  result  of  deposition  of  different-density  turbidity  currents 

with rapid transition to traction of very fine-grained material 

(Ghibaudo 1992; Słomka1995).

Facies 5

Sediments belonging to Facies 5 represent mudstone–sand-

stone couplets with mudstones dominating (Figs. 2 and 3E). 

Beds show irregular or planar basal surfaces. The mudstone 

layers are up to about 15–20 cm thick, whereas the thickness 

of sandstone beds ranges from 6–12 cm. Mudstones and sandy 

mudstones  reveal  parallel  lamination.  Sandstones  are  fine-

grained, with evidence of coalified plant detritus. The com-

monest subfacies are: cross-laminated mudstone–sandstone 

couplets, convolute-laminated mudstone–sandstone couplets, 

massive mudstone–sandstone couplets, massive to convolute- 

laminated  mudstone–sandstone  couplets,  massive  to  hori-

zontal-laminated  and  wavy-laminated  mudstone–sandstone 

couplets, cross-laminated to convolute-laminated mudstone–

sandstone couplets, horizontal-laminated mudstone–sandstone 

couplets (Table 1). Facies 5 corresponds to facies D of Walker 

& Mutti (1973); subfacies D2 of Mutti & Ricci Lucchi (1975); 

subfacies  C2.4  of  Pickering  et  al.  (1989);  subfacies  D2  of 

Mutti (1979); facies MS of Ghibaudo (1992); and facies MS of 

Słomka (1995). Within Facies 5, seven subfacies were distin-

guished (Table 1). Sediments of Facies 5 were formed by rapid 

deposition of dilute turbidity currents with transition to trac-

tion, sometimes with reworking of very-fine detrital material 

by bottom currents (Słomka 1995), or from low-density tur-

bidity currents (Ghibaudo 1992).

Facies 6

Facies 6 represents grey, greyish-olive, and brownish sandy 

mudstones and mudstones with parallel lamination and occa-

sional interbeds of marls (Figs. 2 and 3F). Interbeds of mud-

stones  and  sandy  mudstones  reveal  parallel  laminations. 

Facies 6 corresponds to facies D2.3 of Pickering et al. (1986, 

1989);  facies  MT  of  Ghibaudo  (1992);  and  facies  MT  of 

Słomka (1995) (Table 1). The sediments of Facies 6 are inter-

preted as a result of fine-grained deposition laid down by sus-

pension or by low-density turbidity currents (Ghibaudo 1992; 

Słomka 1995).

Facies 7

In facies 7, olive and grey mudstones with parallel lamina-

tion dominate over sandy mudstones. There are also thin-bed-

ded horizontal laminated and massive sandstones (Figs. 2 and 

4A). Thin  layers  of  cross-laminated  sandstones  occur  occa-

sionally within facies 7. The mudstones are sandy to different 

degrees. The sediments of Facies 7 are interpreted as a result 

of  deposition  from  suspension  of  fine-grained  deposits 

(Słomka  1995).    This  sedimentation  was  sometimes  inter-

rupted by deposition from low-density turbidity currents. 

Facies 8

Facies 8 consists of grey and rarely brown mudstones and 

thin-bedded sandy mudstones. Within facies 8, there are very 

thin bedded sandstones with wavy and cross lamination. 

Sandstone  beds  show  irregular  surfaces  (Figs.  2  and  4B).  

The sediments of this facies correspond to facies E of Mutti 

(1979) and they are interpreted as a result of deposition from 

suspension  of  fine-grained  deposits  (Słomka  1995).  This 

background image

353

EOCENE MARGINAL MULTIPLE-SOURCE RAMP OF THE MAGURA BASIN (OUTER WESTERN CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

FACIES 1

1.1

1.2

1.3

2.1

2.2

2.3

2.4

3.1

M SFSMSC GF

M SF

2.5

2.6

FACIES 2

M SF

3.2

3.3

3.4

FACIES 3

FACIES 4

M SF

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

4.8

4.9

4.10

FACIES 5

M SF

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

5.7

FACIES 6

FACIES 7

FACIES 8

FACIES 9

M SF

M SF

M SF

M SF

Bedding plane:

Rock color:

sharp, planar

sharp, irregular

Marls

Wavy lamination

Cross lamination

Massive

Parallel lamination

yellow

brown

olive

greyish-blue

dark-grey

grey

light-grey

Facies examples

see fig. 3 and 4

Convolute lamination

Plant detritus

Flute marks

Groove marks

Intraclasts

of mudstones/shales

Small biogenic

structures

3A

oliveish-grey

0.5 

m

4B

4C

3F

4A

3E

3D

3C

3B

3A

Fig. 2. Facies of the Zembrzyce Beds in the study area: numbers from 1.1 to 5.7 — subfacies (see Table 1).

background image

354

WÓJCIK, ZIELIŃSKA, CHYBIORZ and ŻABA

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

sedimentation was sometimes interrupted by deposition from 

different-density turbidity currents.

Facies 9 

Facies 9 consists of grey, dark grey, greyish-blue and rarely 

brown mudstones with thin-bedded sandy mudstones (Figs. 2 

and 4C). Interbeds of mudstones and sandy mudstones reveal 

parallel  laminations.  Facies  9  corresponds  to  facies  E2.2  of 

Pickering et al. (1986, 1989); facies TM and MT of Ghibaudo 

(1992); and facies MT of Słomka (1995). The sediments of 

this facies are interpreted as a result of fine-grained deposits 

laid down by suspension, or by low-density turbidity currents 

(Ghibaoudo 1992; Słomka, 1995). 

Fig. 3. Facies examples of the Zembrzyce Beds; A — facies 1 (gravelly sandstones); B — facies 2 (sandstones); C — facies 3 (thick-bedded 

to  very  thick-bedded  sandstone-mudstone  couplets);  D  —  facies  4  (thin-bedded  to  medium-bedded  sandstone-mudstone  couplets);  

E — facies 5 (mudstone-sandstone couplets); F — facies 6 (mudstones and sandy mudstones with marls).

background image

355

EOCENE MARGINAL MULTIPLE-SOURCE RAMP OF THE MAGURA BASIN (OUTER WESTERN CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

Facies associations of the Zembrzyce Beds in the study area

Based on facies features, four facies associations of the Zem -

brzyce Beds in the Siary Subunit were distinguished (Fig. 5).

The beds of gravelly sandstones and sandstones are deposits 

of high-concentrated turbidity currents sensu Lowe (1982), or 

concentrated density flows sensu Mulder & Alexander (2001). 

The  medium  and  thin-bedded  sandstone–mudstone  couplets 

as well as the mudstone–shale couplets and the beds of graded 

shales  are  deposits  of  low-concentrated  turbidity  currents 

sensu  Lowe  (1982),  or  turbidity  currents  sensu  Mulder  & 

Alexander (2001), whereas the varicoloured shales and muddy 

shales that occur in the top part of the massive shale layers and 

which underline sandstone beds are hemipelagites and back-

ground sediments in the entire succession. 

Association I — termination of distributary channels/ 

depositional lobes 

This facies association is composed of gravelly sandstones, 

sandstone–mudstone  couplets,  mudstone–sandstone  couplets 

and occasionally mudstones and sandy mudstones with marl 

facies  (Facies  1,  2,  3,  4,  5  and  occasionally  6)  (Table  2).   

The estimated proportion of sandstones is from 57 to 71 %, 

whereas mudstones make up 29 to 43 %. Deposition of these 

sediments  took  place  in  the  mid  part  of  a  sub-marine  fan 

 depositional system. Negative facies sequences (i.e., decrea sing 

upward thickness of beds and grain size) occur in the lower part 

of the sedimentary succession. However, in the upper part of 

the sedimentary succession, the low number of positive facies 

sequences  (i.e.,  increasing  upward  thickness  of  layers  and 

grain  size)  suggest  that  these  sediments  represent  the  distal 

part of the mid fan, probably near the final part of distributary 

channels passing upward into depositional lobes. 

Association II — depositional lobe

In this facies association, mudstone and mudstone–sand-

stone couplets and thin-bedded to medium-bedded sandstone–

mudstone couplets dominate (Facies 4, 5 and 6), with a small 

share of thick-bedded sandstone–mudstone couplets and sand-

stones (Facies 2 and 3) (Fig. 5 and Table 2). The estimated 

proportion of sandstones is from 40 to 47 %, whereas mud-

stones make up 53 to 60 %. This type of sediment was depo-

sited  in  the  distal  (outer)  part  of  the  depositional  system, 

probably within depositional lobes (in their distal part), which 

are responsible for the positive facies sequences within the sedi -

mentary succession. Most likely, these are outer fan deposits 

passing  upward  into  deposits  of  muddy  or  muddy–sandy 

depo sitional lobes.

Association III — distal lobes (fan fringe lobes)

Association  III  comprises  mudstones  and  sandy  mud-

stones with intercalations of sandstone bodies with lenti cular 

geo metry (Facies 8 and 9) (Fig. 5 and Table 2). The percentage 

of sand-size grains ranges from 9 to 20 %, and the percentage 

of mud-size grains ranges from 56 to 77 %. Deposition of this 

sediment type is typical for the distal (outer) part of a sub- 

marine fan depositional system — the fringe lobes.

Association IV — lower fan/basin plain (fan fringe/basin 

plain)

Association IV consists of mudstones and sandy mudstones 

with intercalations of thin-bedded sandstones (Facies 7 and 9) 

(Fig. 5 and Table 2). The estimated proportion of mudstones  

Fig. 4.  Facies  examples  of  the  Zembrzyce  Beds;  A — facies 7 

 (mudstones  and  sandy  mudstones  with  thin-bedded  sandstones);  

B  —  facies  8  (mudstones  and  sandy  mudstones  with  irregular  

sandstone layers); C — facies 9 (mudstones and sandy mudstones).

background image

356

WÓJCIK, ZIELIŃSKA, CHYBIORZ and ŻABA

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

A

ASSOCIATION IV

M SF

1

2

6

7

8

9

10

[m]

ASSOCIATION III

1

2

5

6

7

8

9

10

11

[m]

ASSOCIATION I

M SF SMSC GF

ASSOCIATION II

[m]

0.5

2

3

4

5

8

9

10

11

12

13

[m]

M SF

M SF

1

2

3

4

7

8

9

10

n = 82

n = 41

0

o

0

o

90

o

90

o

180

o

180

o

270

o

270

o

15

15

25%

25%

5

5

B

a

b

Fig. 5. The synthetic characteristic patterns of facies associations based on sedimentological study of the Zembrzyce Beds (A) and palaeo-

transport directions in the Zembrzyce Beds (B): a — based on literature data (Sikora & Żytko 1959), b — measured during field studies and 

based on literature data (Wójcik 2013); legend for facies association see Appendix 1 and 2.

background image

357

EOCENE MARGINAL MULTIPLE-SOURCE RAMP OF THE MAGURA BASIN (OUTER WESTERN CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

is 69–89 %, whereas sandstones do not exceed 10 %. Depo-

sition of this type of sediment is characteristic for the distal 

(outer) part of a sub-marine fan depositional system — the fan 

fringe.

Biostratigraphy

In the western part of the Siary Subunit the age of the Zem-

brzyce Beds was determined as Middle–Late Eocene and even 

as  Middle  Eocene–Early  Oligocene  (Sikora  &  Żytko  1959; 

Golonka & Wójcik 1978a; Chodyń 2002).

Based  on  our  micropalaeontological  investigations  in  

the Jeleśnia area, the age of the Zembrzyce Beds in the study 

area  was  determined  as  the  Late  Eocene  (zones  NP19–20) 

(Tables 3 and 4) (Garecka 2011).

Discussion

The main depositional architectural elements of 

 

the Zembrzyce Beds

The submarine fan deposystem comprises three sub-depo-

systems: inner-fan, mid-fan and outer-fan. The mid-fan 

sub-deposystem is the transitional part between the inner-fan 

and  outer  fan.  It  is  characterized  by  numerous  distributary 

channels.  The  outer-fan  sub-deposystem  is  formed  beyond  

the  channel-featured  mid-fan  sub-deposystem  (Zhang  et  al. 

2015).

In the study area only the mid-fan and outer-fan sub-depo-

systems are present. We classified three architectural elements 

as  terminations  of  distributary  channel-depositional  lobes 

(distal part of mid-fan/outer fan), depositional lobes and distal 

lobes (outer fan). 

Termination of distributary channel / lobes 

Association I occurs in the lower part of the channel succes-

sion. Association I is an example of sediments belonging to 

the termination of a distributary channel with transition to 

depositional lobe succession. This association is represented 

by gravelly sandstones, sandstones and sandstone–mudstone 

couplets  or  mudstone–sandstone  couplets.  Association  I  is 

characterized by vertical sediment differentiation. Sediments 

that are characterized by the presence of: muddy clasts and 

coalified plant detritus, negative facies sequences in the lower 

part of sedimentary succession and positive facies sequence in 

the upper part of the sedimentary succession. In association I, 

in the lower part of the sedimentary succession, thick-bedded 

to very thick-bedded channel sandstones and gravelly sand-

stones  occur,  whereas,  in  the  upper  part  of  the  sedimentary 

succession usually thin-bedded to medium-bedded sandstones 

occur. Sandstone beds are massive, parallel-laminated, cross- 

laminated and convolute-laminated. Basal surfaces of beds are 

sharp  and  flat,  or  locally  irregular.  Mudstones  are  parallel- 

laminated. Erosional structures at the base of sandstones are 

attributed to the erosion by heads of high-velocity turbidity 

currents. Mudstone beds of laminated intervals were formed 

when  distributary  channels  kept  changing  their  positions 

(Zhang et al. 2015).

Lobes

Association II represents muddy-sandy depositional lobes. 

Sediments are characterized by the presence of positive facies 

sequences.  This  association  mostly  consists  of  sandstone–

mudstone  couplets  or  mudstone–sandstone  couplets,  but 

some times  between  sandstone–mudstone  couplets  and 

mudstone– sandstone  couplets,  sandstones  and  episodically 

gravelly sandstones occur. The difference of association I 

from  association  II  is  that  association  I  is  characterized  by  

the  prevalence  of  sandstone-size  grains  in  relation  to  mud-

stone-size grains, whereas association II is characterized by 

the reverse ratio of the above fractions. Sandstone beds mostly 

show parallel surfaces. In laminated intervals, cross lamina-

tion, convolute lamination, horizontal lamination are common. 

Sometimes sandstone beds show erosional basal surfaces with 

flute  casts  or  tool  marks  on  the  base.  Sandstones  beds  are 

rarely massive with muddy clasts or with deformation of  

the  lamina. The  occurrence  of  thick-bedded  sandstones  and 

gravelly sandstones together with the great thickness of beds 

of sandstone–mudstone couplets, mudstone–sandstone couplets 

and mudstones can represent the residue after channel migra-

tion  or  fill  end  distributary  channel  on  depositional  lobes. 

Association II is characterized by vertical sediment differen-

tiation which can be explained by cutting off and lobe migra-

tion within the sub-marine fan. There were probably elongated 

depositional lobes that laterally migrated.

Distal lobes

Association  III  represents  sediments  from  the  fan  fringe 

lobes. In this facies association, mudstones dominate with  

a low percentage of sandstones. The occurrence of sandstone 

bodies with lenticular geometry is associated with the migra-

tion of lobes during the Zembrzyce Beds deposition.

Association IV is related to sedimentation located far from a 

source area. In this association, mudstones dominate. The 

presence of this sediment type is typical of sedimentation in 

the most distal part of lobes with the transition to sediments of 

fan fringe. In contrast to association III, the greater share of 

mudstones represents the transition to more stable sediments 

of  low-density  turbidity  currents,  and  the  presence  of  thin-

layer (thin-bedded) sandstones which represent interfingering 

of sediments from the hemipelagic environment with those of 

the fan fringe lobes. 

Depositional system of the Zembrzyce Beds

Based  on  the  characteristics  of  the  distinguished  associa-

tions, it was determined that the Zembrzyce Beds in the study 

area  were  formed  within  the  distal  part  of  the  depositional 

background image

358

WÓJCIK, ZIELIŃSKA, CHYBIORZ and ŻABA

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

system as result of lateral migration of distributary channels 

and lobes stacked on top of each other. Also, in the eastern part 

of the Siary Subunit (near Gorlice) Kopciowski (2007) defined 

the Zembrzyce Beds as sediments that were accumulated as a 

result of turbidity currents within the distal part of a mud-rich 

submarine fan and the abyssal plain. According to the author, 

the following features confirm this statement: sandy low-den-

sity turbidites and muddy turbidites within hemipelagic sedi-

ments;  the  increase  and  decrease  in  layer  thickness  within  

the sedimentary complex, and the extensive distribution and 

presence of manganese ores within green shales in the sedi-

mentary basin. 

In total, sediment features indicate that the Zembrzyce Beds 

were accumulated by different gravity flows in a deep-marine 

environment (multiple source, mud/sand-rich ramp according 

to  Reading  &  Richards’  1994  classification). The  following 

features  of  the  Zembrzyce  Beds  provide  evidence  for  this 

statement: the constant transport direction of clastic sediments 

from NE; the simultaneous distribution of high- and low-den-

sity  turbidity  currents  and  hyperconcentrated  density  flows; 

the asymmetrical increase and decrease of layer thickness and 

well-sorted thick- and very thick-bedded sandstones; the con-

tinuous distribution of the Zembrzyce Beds in the Siary zone. 

Similar statements were made by Warchoł (2007), though, his 

interpretation refers not only to the Zembrzyce Beds but also 

to the overlying deposits considered in common as the Magura 

Beds  (Zembrzyce  Beds  and  Wątkowa  Sand stones  —  sedi-

ments of distributary channels and depositional lobes domi-

nated by sand and Budzów Shales — sediments of depositional 

lobes dominated by mud with the participation of sedimenta-

tion in smaller channels). The continuous cover of sediments 

and the linear layout of source area indicate that 

 

the  depositional  system  has  common  features  with  those  of  

a  deep-sea  ramp  and  a  drape  at  the  base  of  the  slope. 

Leszczyński  &  Malata  (2002)  were  the  first  to  interprete  

the whole succession called by them Magura Beds in glauconitic 

facies as a submarine ramp deposits. Noteworthy, the almost 

exclusively  shaly  deposits  distinguished  as  the  Szymbark 

Shales, coeval with the Zembrzyce Beds (Sub-Magura Beds), 

described by Leszczyński & Malata (2002), Leszczyński et al. 

(2008) near Gorlice, were interpreted mostly as sediments of 

muddy  turbidity  currents  (hemiturbidite)  and  hemipelagites 

which were deposited in the form of a cover, in the marginal 

part of the Magura Basin.

According to Leszczyński & Malata (2002) the Siary zone 

was a basin surrounded by the margins of the Magura basin in 

the north and by the northward sloping bottom of the Rača 

zone in the south. Its bottom formed a ramp. This ramp may 

have extended along the margins of the Magura basin, and on 

the west encroached on the Rača zone. Intensive resedimen-

tation of clastic material by different mass gravity flows  

took  place  during  sedimentation  of  the  entire  succession  in  

the western part of the Siary zone and points to intensive ero-

sion of the source area. Sedimentary conditions and sedimen-

tation  development  in  the  Siary  zone,  as  well  as  remaining 

parts of the Magura Basin were controlled by subduction roll-

back.  What  is  more,  the  authors  claim  that  diachronism  of  

the  Magura  Beds  between  the  western  and  eastern  part  of  

the  Siary  Subunit  and  palaeotransport  directions  indicated 

 sedimentation controlling by basin subsidence and migration 

of the subsidence centre obliquely to the Siary Subunit from 

the  west  to  the  east.  It  drove  transpression  in  the  Magura 

Basin,  which  resulted  there  in  accretionary  wedge  progress 

and expanded subsidence in front of the accretionary wedge. 

At the same time, the margins of the Magura Basin underwent 

uplifting (Leszczyński & Malata 2002).

In  the  study  area  during  sedimentation  of  the  Zembrzyce 

Beds the depositional conditions were controlled by the tecto-

nics as well as the global sea level changes. Tectonic develop-

ment (flexural subsidence) during the Late Eocene influenced 

the topography of the basin floor, uplift of source areas and 

northward migration of depocentres. Many faults, horst and 

grabens have been formed and primary elements of tectonics 

have been reactivated. The basin floor was very varied. There 

species / samples

Braarudosphaera bigelowii Braarudosphaera 

sp.

Chiasmolithus oamaruensis Chiasmolithus 

sp.

Clausicoccus subdistichus Coccolithus eopelagicus Coccolithus pelagicus Corannulus germanicus Cribr

ocentrum r

eticulatum

Cyclicar

golithus floridanus

Cribr

ocentrum coenurum

Cribr

ocentrum 

sp.

Dictyococcites callidus Discoaster saipanensis Dictyococcites bisectus Discoaster barbadiensis Dictyococcites scrippsae Dictyococcites 

sp.

Discoaster tanii Discoaster 

sp.

Ericsonia cava Ericsonia formosa Helicosphaera compacta Isthmolithus r

ecurvus

Lanternithus minutus Markalius inversus Neococcolithes minutus Neococcolithes 

sp.

Pontosphaera latelliptica Pontosphaera multipora Pontosphaera 

sp.

Reticulofenestra hillae Reticulofenestra umbilica Reticulofenestra dictyoda Reticulofenestra 

sp.

"small r

eticulofenestrids"

Rhabdosphaera 

sp.

Rhabdosphaera tenuis Sphenolithus moriformis Sphenolithus spiniger Sphenolithus moriformis Sphenolithus 

sp.

Transversopontis pulcher Thoracosphaera oper

culata

Thoracosphaera heimii Thoracosphaera oper

culata

Thoracosphaera saxea Thoracosphaera 

sp.

Zygr

hablithus bijugatus

fragments of cocoliths

Pewel 

Mała

1

×

× × × ×

× ×

× × ×

×

×

× × ×

× ×

× × × × ×

× × × ×

× × ×

×

×

Jeleśnia

2

×

×

×

×

× × ×

× × × ×

×

×

× ×

× × × ×

×

× ×

Pewel

Ślemieńska

3a

×

×

×

× × ×

×

×

×

× × ×

×

×

3b × × × ×

× ×

× ×

× × × ×

×

× ×

×

× ×

× ×

× × ×

×

×

× × × ×

Table 3: Distribution of calcareous nannoplankton recorded in the investigated samples (Garecka 2011).

background image

359

EOCENE MARGINAL MULTIPLE-SOURCE RAMP OF THE MAGURA BASIN (OUTER WESTERN CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

Braarudosphaera bigelowii

Chiasmolithus oamaruensis

Coccolithus pelagicus

Discoaster barbadiensis

Ericsonia formosa

Dictyococcites callidus

Discoaster saipane

nsis

Lanternithus minutus

Reticulofenestra umbilica

Cribrocentrum reticulatum

Cribrocentrum coenurum

Cyclicargolithus floridanus

Dictyococcites bisectus

Helicosphaera bramlettei

Reticulofenestra hillae

Discoaster tanii

Helicosphaera compacta

Corannulus germanicus

Isthmolithus recurvus

Clausicoccus subdistichus

BIOSTRA

TIGRAPHIC

POSITION OF SAMPLES

NANO ZONES

Varol

(1998)

Martini

(1971)

AGE

TIME

NNTo9-12

NNTo4-6

NNTo1-2

NNTe13-14

NNTe12

NNTe11

NNTe10

NNTe9

NNTe8

NNTe7
NNTe6

NNTe1

NP11

Np16

Np22

Np12

Np17

Np23

Np14

Np13

Np19-20

Np18

Np24

Np15

Np21

Np25

NNTe2-5

NNTo3

NNTo8
NNTo7

CHATTIAN

RUPELIAN

PRIABONIAN

BARTONIAN

LUTETIAN

YPRESIAN

LATE

LATE

EARLY

EARLY

MIDDLE

OLIGOCENE

EOCENE

Table 4:  Stratigraphic  range  of  selected  species  of  the  calcareous  nannoplankton  and  biostratigraphic  position  of  analysed  samples  

(Garecka 2011).

were ridges, which were source areas and provided material to 

the basin. The ridges were underwater, as well as emerged on 

the surface. The features of sediments indicate that the fan 

deposystem can be classified as a mud/sand-rich ramp sensu 

Reading & Richards (1994). The fan deposystem is characte-

rized by moderate size, 5–75 km long, lobate shape, the slope 

gradient 7–35 m/km, moderate and moderate/small size source 

area, channel system: multiple leveed channels with meande-

ring to straight platform. 

Palaeogeography of Magura Basin during the Zembrzyce 

Beds sedimentation

The opening time of the Magura Basin is still under discu s-

sion  (Oszczypko  1992;  Oszczypko  et  al.  2015).  The  Early– 

 Middle Jurassic opening of the Magura Basin was probably 

coeval  with  the  South-Penninic–Piedmont–Ligurian  Ocean 

opening (Schmid et al. 2005; Oszczypko et al. 2015). The Magura 

Basin domain was divided by the Czorsztyn Ridge into the NE 

and SE parts. The NE part was occupied by the Magura Basin, 

an equivalent of the north-Penninic (Valais) domain, whereas 

the SE arm was occupied by the Pieniny Basin, also known as 

the Vahicum Oceanic Rift (south Penninic domain) (Oszczypko 

1992, 2004). The Magura Basin was limited by the European 

shelf to the north and it passed into the Ceahlau–Severin Ocean 

towards the SE (Oszczypko et al. 2015).

During the Late Cretaceous–Palaeocene time, the Magura 

Basin  was  modified  probably  by  folding  and  thrusting  pro-

cesses taking place in the Central Carpathians and the Pieniny 

Klippen  Belt  (Plašienka  2014a, b;  Oszczypko  et  al.  2015).  

The  Magura  Basin  was  transformed  into  several  sub-basins 

with different size, bathymetry, floor morphology and tectonic 

activity. Particular sub-basins were supplied with clastic mate-

rials derived from intrabasinal source areas and marginal land 

parts (Plašienka 2014a, b; Oszczypko et al. 2015). To the north, 

the  Magura  Basin  was  limited  by  the  Silesian  Cordillera.  

The  problem  of  the  southern  margin  of  the  Magura  Basin  

is still under consideration. In general, it is designated as  

the northern boundary of the Pieniny Klippen Belt (Oszczypko 

et al. 2015).

During  the  Palaeocene,  the  Inner  Western  Carpathian 

Orogenic Wedge reached the southern margin of the Magura 

Basin, which caused the subsidence and collapse of the Pieniny 

Klippen  Belt  and  southwards  shift  of  the  Magura  Basin.  

The  migrating  load  of  the  Magura  and  the  Pieniny  Klippen 

Belt accretionary wedge caused further subsidence and a shift 

of depocentres to the north (Oszczypko 2004). In the Middle 

Eocene–Late Eocene, the sedimentation in the Magura Basin 

was  controlled  by  many  processes:  (i)  tectonic  movements, 

(ii) the progress of the subduction within the southern margin 

of the Magura Basin, (iii) by local sediment supply and (iv) by 

the  global  glacioeustatic  fall  of  sea  level  (Oszczypko  2004; 

background image

360

WÓJCIK, ZIELIŃSKA, CHYBIORZ and ŻABA

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

Teťák  2008).  The  Magura  Basin  floor  was  segmented  by 

 longitudinal  synsedimentary  depressions  and  lifted  plains 

(Teťák 2008, 2010).

Palaeotransport  directions  (literature  data  and  data  mea-

sured during field studies) as well as the distribution of facies 

indicate the Silesian Cordillera as a source of clastic material 

from the NE for the Zembrzyce Beds (Figs. 5 and 6). The Siary 

sub-basin was limited by slopes of the Silesian Cordillera to 

the north (Leszczyński & Malata 2002; Warchoł 2007) (Fig. 6). 

The  southern  margin  of  the  Siary  sub-basin  was  probably 

 limited by synsedimentary faults separating the Siary domain 

from the Rača sub-basin (Teťák 2008, 2010).

In the western part of the Siary sub-basin, increasing thick-

ness  of  the  Zembrzyce  Beds  sediments  was  observed,  in 

 contrast to the eastern area. Such diversity was related to  

the inclination of the whole Magura Basin axis towards the west 

(Fig.  6).  The  depositional  area  belonging  to  the  Siary  sub- 

basin was controlled by the influence of eustatic sea level 

Fig. 6. Simplifed model of deposition system of the Zembrzyce Beds (multiple mud/sand-rich ramp) (A) and simplified palaeogeographical 

sketch  of  Magura  Basin  during  Zembrzyce  Beds  deposition  (B)  (Late  Eocene):  FMB(DB?)  —  Fore-Magura  Basin  (Dukla  Basin?);  

SB — Silesian Basin; MB — Magura Basin; M–DB — Magura–Dukla Basin; DB — Dukla Basin; KK — Kuman Ridge (after Książkiewicz 

1962; Kopciowski 2007; Warchoł 2007; Teťák 2010; Jankowski et al. 2012; modified)

background image

361

EOCENE MARGINAL MULTIPLE-SOURCE RAMP OF THE MAGURA BASIN (OUTER WESTERN CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

changes.  During  sedimentation  of  the  Zembrzyce  Beds,  

the  rela tive  sea  level  was  high  (highstand  systems  tract  — 

maximum  transgression),  and  the  CCD  was  lowered. 

Kopciowski (2007) indicates that high similarity of sediments 

in the Siary Subunit and Dukla Subunit allow us to suppose 

that the sedimentation of depositional systems was related to 

the  same  sub-basin  occurring  within  the  Carpathian  Basin. 

Both areas were subjected to the same source areas controlled 

by  relative  sea-level  changes  (Kopciowski  2007).  Similar 

statements  were  written  by  Oszczypko  et  al.  (2015),  since  

the Late Cretaceous to the Late Eocene, both the Dukla and 

Magura  sub-basins  were  characterized  by  the  same  deposi-

tional  pattern  (Inoceramian  facies,  Beloveža  and  Zlín 

formations).

Conclusions

1.  In the study area, four main facies associations and nine 

lithofacies were identified and interpreted. The submarine 

fan deposystem comprises two subdeposystems of mid-fan 

and outer-fan. We classified three architectural elements: 

termination of distributary channel-depositional lobe  (distal 

part  of  mid-fan/outer  fan),  depositional  lobe  and  distal 

lobes (outer fan).

2.  The sediments of the studied succession were deposited by 

high- and low-density turbidity currents and hyperconcen-

trated density flows sensu Mulder & Alexander (2001) with 

trace participation of sediments of depositional background 

(pelagites and hemipelagites).

3.  The western part of the Siary Subunit is characterized by  

a  multiple  source,  mud/sand  rich  ramp  sensu  Reading  & 

Richards (1994).

4.  The  Zembrzyce  Beds  are  sediments  of  the  distal  (outer) 

part of the depositional system: sediments of distributary 

channel terminations with transition to depositional lobes, 

sediments  of  migrating  muddy-sandy  depositional  lobes, 

sediments of the fan fringe lobes and sediments from  

the fan fringe/basin plain. This system consisted of several 

elongated  lobes  stacked  on  top  of  each  other  that  were 

active at the same time. The lobes migrated laterally and 

retreated or decayed. The massive and coarse-grained, 

thick-bedded sediments were formed in the central part of 

the lobe, whereas thin-bedded sediments represent the retreat 

of the lobes. The hemipelagic sediments represent the far 

distal  part  of  the  lobes  and  sediments  that  mixed  with  

the abyssal plain sediments.

5.  The  Zembrzyce  Beds  were  deposited  above  the  CCD 

(Uchman et al. 2006).

6.  The sediments of the Zembrzyce Beds were related proba-

bly to a high-stand system tract (Kopciowski 2007).

7.  The  sedimentary  conditions  and  sedimentation  develop-

ment of the Zembrzyce Beds were controlled by tectonic 

movements, the progress of the subduction to the south and 

by the global sea level changes (cf. Leszczyński & Malata 

2002; Oszczypko 2004; Teťák 2008).

8.  The  examined  samples  from  the  Zembrzyce  Beds  have 

shown  that  the  sampled  beds  are  of  Late  Eocene  (zones 

NP19–20).

Acknowledgements:  Our  thanks  go  to  the  Reviewers  and 

 Editor of the Geologica Carpathica for comments. This research 

was  supported  by  Statutory  Funds,  University  of  Silesia, 

 Poland no. ZFIN00000040, el. PSP 1S-0416-001-1-01-05 and 

PSP 1S-0416-001-1-01-01 “Study of geological processes and 

structures as well as natural resources and geoenvironmental 

risks”.  The  microfauna  studies  were  supported  by  a  grant  

from the Ministry of Science and Higher Education, Poland 

no. MNiSW 0689/B/P01/2010/39 “Siliciclastic sedimentation 

of the Palaeogene of the Magura Nappe south of the Żywiec” 

under the management of Prof. dr hab. Antoni Wójcik from 

the Polish Geological Institute — National Research Institute 

in  Cracow.  Thanks  are  due  to  Prof.  dr  hab. Antoni  Wójcik  

(Polish  Geological  Institute-National  Research  Institute  in 

Cracow) for his support and to Prof. dr hab. Barbara Olszewska 

(Polish Geological Institute — National Research Institute in 

Cracow) and Dr Małgorzata Garecka (Polish Geological Insti-

tute — National Research Institute in Cracow) for microfauna 

work.

References

Bromowicz  J.  1992:  The  sedimentary  basin  and  source  areas  of  

the Magura Sandstones. Zeszyty Naukowe AGH, Geologia 54, 

1–116 (in Polish with English summary).

Burtan J., Sokołowski S., Sikora W. & Żytko K. 1959: Detailed Geo-

logical Map of Poland in scale1:50,000. Sheet Milówka (1029). 

Wyd. Geol., Warszawa (in Polish).

Chodyń R. 2002: The geological structure of the Siary zone in the 

Mutne area based on the lithostratigraphic profile of the Magura 

nappe  between  Zwardoń  and  Sucha  Beskidzka  (Flysch  Car-

pathians, southern Poland). Przegl. Geol. 50, 2, 139–147 (in Polish 

with English summary).

Cieszkowski M., Malata E. & Wieser T. 1985: Stratigraphic position 

of the Submagura beds and tuff horizons in Pewel Mała (Beskid 

Żywiecki Mts.). Guide to excursion 1, 13. Congress Carpatho–

Balkan Geol. Ass., Cracow, Poland. Geol. Inst. Pol., 49–57.

Cieszkowski M., Golonka J., Waśkowska-Oliwa A. & Chrustek M. 

2006:  Geology  of  the  Sucha  Beskidzka–Świnna  Poręba  area 

(Polish Flysch Carpathians). Kwartalnik AGH Geologia 32, 2, 

155–201 (in Polish with English summary).

Garecka M. 2011: Micropaleontological study of samples from the 

western part of Outer Polish Carpathians. No. 45-2909-1158-10-1. 

Polish Geological Institute — National Research Institute in 

Cracow, 1–32 (in Polish).

Gdel P. & Leszczyński S. 2005: Palynology of the Eocene–Oligocene 

transition in the marginal zone of the Magura Nappe at Folusz 

(Western Carpathians Poland). Geol. Carpath. 56, 2, 155–167. 

Ghibaudo  G.  1992:  Subaqueous  sediment  gravity  flow  deposits: 

 practical  criteria  for  their  field  description  and  classification. 

Sedimentology 39, 3, 423–454.

Golonka  J.  1981:  Description  to  the  Geological  Map  of  Poland  in 

scale  1:200,000.  Sheet  Bielsko-Biała  (1012).  Pol. Inst. Geol., 

Warszawa, 1–63 (in Polish).

Golonka  J.  2004:  Carpathian  orogen  evolution  at  the  global  plate 

 tectonics  setting.  LXXV Zjazd Naukowy PTG,  Kraków,17–29  

(in Polish).

background image

362

WÓJCIK, ZIELIŃSKA, CHYBIORZ and ŻABA

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

Golonka J. & Krobicki M. 2001: Upwelling regime in the Carpathian 

Tethys:  a  Jurassic,  Cretaceous  palaeogeographic  and  palaeo-

climatic perspective. Geol. Quarterly 45, 15–32.

Golonka J. & Waśkowska A. 2011: The Zembrzyce Shale Member of 

the Beskid Makowski Formation in the Babica area (Siary Zone 

of  the  Magura  Nappe,  Polish  Outer  Carpathians);  the  Haplo-

phragmoides  prvulus  Blaicher  type  locality.  In:  Bąk  M., 

 Kaminski M.A. & Waśkowska A. (Eds.): Integrating Microfossil 

Records from the Oceans and Epicontinental Seas. Grzybowski 

Foundation Special Publication 17, 27–35.

Golonka J. & Waśkowska-Oliwa A. 2007: Stratigraphy of the Polish 

Flysch  Carpathians  between  Bielsko-Biała  and  Nowy  Targ. 

Kwartalnik AGH Geologia 33, 4/1, 5–28 (in Polish with English 

summary).

Golonka J. & Wójcik A. 1978a: Detailed Geological Map of Poland 

in scale 1:50,000. Sheet Jeleśnia (1030). Wyd. Geol., Warszawa 

(in Polish).

Golonka J. & Wójcik A. 1978b: Description to the Detailed Geolo-

gical Map of Poland in scale 1:50,000. Sheet Jeleśnia (1030). 

Wyd. Geol., Warszawa, 1–40 (in Polish).

Golonka J., Borysławski A., Paul Z. & Ryłko W. 1979: Geological 

Map of Poland in scale 1:200,000 (edition B, without Quaternary 

deposits). Sheet Bielsko-Biała. Wyd. Geol., Warszawa (in Polish).

Golonka J., Krobicki M., Waśkowska-Oliwa A., Vašíček Z. &  Skupien P. 

2008:  Main  palaeographical  elements  of  the  West  Outer  Car-

pathians  during  Late  Jurassic  and  Early  Cretaceous  times. 

 Kwartalnik AGH Geologia  34,  3/1,  61–72  (in  Polish  with 

 English summary).

Jankowski  L.  &  Kopciowski  R.  2014:  Description  to  the  Detailed 

Geological  Map  of  Poland  in  scale  1:50,000.  Sheet  Nowy 

 Żmigród (1039). Wyd. Geol., Warszawa, 1–39 (in Polish).

Jankowski L., Kopciowski R., Ryłko W., Danysh V., Tsarnenko P. & 

Hnylko O. 2012: Lithostratigraphic correlation of the Outer Car-

pathian borderlands of Poland, Ukraine, Slovakia and Romania. 

Biull. Pańt. Inst. Geol. 449, 87–98.

Kopciowski R. 1996: Geology of the Magura Nappe between Ropica 

and Banica. Biul. Państ. Inst. Geol. 374, 21–40 (in Polish).

Kopciowski R. 2007: Palaeogeography and facies development of the 

Siary Subunit in the Magura Unit, south of Gorlice. Biul. Państ. 

Inst. Geol. 426, 91–114 (in Polish with English summary).

Kopciowski R. 2014: Description to the Detailed Geological Map of 

Poland  in  scale  1:50,000.  Sheet  Zborów  (1054).  Wyd. Geol.

Warszawa, 1–29 (in Polish).

Kopciowski R. 2015: Description to the Detailed Geological Map of 

Poland  in  scale  1:50,000.  Sheet  Tylawa  (1055).  Wyd. Geol., 

Warszawa, 1–29 (in Polish).

Kopciowski R., Zimnal Z., Chrząstowski J., Jankowski L. & Szyma-

kowska F. 2014a: Description to the Detailed Geological Map of 

Poland  in  scale  1:50,000.  Sheet  Gorlice  (1037).  Wyd. Geol., 

Warszawa, 1–53 (in Polish).

Kopciowski  R.,  Zimnal  Z.  &  Jankowski  L.  2014b:  Description  to  

the  Detailed  Geological  Map  of  Poland  in  scale  1:50,000.  

Sheet Osiek Jasielski (1038). Wyd. Geol., Warszawa, 1–43 (in 

Polish).

Koszarski A. & Koszarski L. 1985: Structure of Magura nappe SW of 

Dukla. In: Koszarski L. (Ed.):Geology of the middle Carpathians 

and  the  Carpathian  Foredeep.  Carpatho-Balkan  Geological 

 Association  13

th

 Congress, Cracow, Poland, 1985, Guide to Ex-

cursion 3. Geological Institute, Warszawa, 210–212.

Koszarski L., Sikora W. & Wdowiarz S. 1974: The Flysch Carpathians. 

Polish Carpathians. In: Maheľ M. (Ed.): Tectonics of the Car-

pathian–Balkan  region.  Geologický Ústav Dionýza Štúra

 180–197.

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

Maruntenau  M.,  Matenco  L.  &  Márton  E.  1998:  Palinspastic 

 reconstruction  of  the  Pannonian–Carpathian  region  during  the 

Miocene. In: Rakús M. (Ed.): Geodynamic development of the 

Western  Carpathians.  Geological Survey of Slovak Republic

Bratislava, 189–217.

Kováč M., Márton E., Oszczypko N., Vojtko R., Hók J., Králiková S., 

Plašienka D., Klučiar T., Hudáčková N. & Oszczypko-Clowes M. 

2017:  Neogene  paleogeography  and  basin  evolution  of  the 

 Western Carpathians, Northern Pannonian domain and adjoining 

areas. Global Planet. Change 155, 133–154.

Książkiewicz M. 1935: Sur la structure des masses marginales de la 

nappe de Magura entre Sułkowice et Sucha. Ann. Soc. Geol. Pol

11, 104–125.

Książkiewicz  M.  1958:  Stratigraphy  of  the  Magura  Unit  deposits  

in  the  Beskid  Średni  region.  Biul. Inst. Geol. 135, 43–96  

(in Polish).

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

and facial problems. Fasc. 13. Cretaceous and early  Tertiary in 

Polish Carpathians. Geological Institute, Warsaw.

Książkiewicz M. 1966: Geology of the Babia Mountain region. Prze-

wodnik 39 Zjazdu Polskiego Towarzystwa Geologicznego. Wyd. 

Geol., Warszawa, 5–59 (in Polish).

Książkiewicz M. 1970: Contributions to the Geology of the  Wadowice 

Region Part II. Ann. Soc. Geol. Pol. 40, 3–4, 371–375.

Książkiewicz M. 1974: Description to the Detailed Geological Map 

of  Poland  in  scale  1:50,000.  Sheet  Sucha  Beskidzka  (1014). 

Wyd.Geol., Warszawa, 1–100 (in Polish).

Książkiewicz M. 1977: Tectonics of the Carpathians. In: Pożaryski W. 

(Ed.):  Geology  of  Poland,  Tectonics.  Wyd. Geol.,  Warszawa, 

476–604 (in Polish).

Leszczyński  S.  &  Malata  E.  2002:  Sedimentary  conditions  in  the 

Siary zone of the Magura basin (Carpathians) in the late Eocene–

early Oligocene. Ann. Soc. Geol. Polon. 72, 201–239.

Leszczyński S., Warchoł M. & Starzec K. 2008: A record of the evo-

lution  of  the  Polish  Carpathians  in  the  Upper  Eocene–Lower 

Oligocene sediments. In: The first Polish Geological Congress, 

Cracow 26–28 June 2008. Guide to the Field Session. Polish 

Geological Society, Cracow, 47–77 (in Polish).

Lowe D.R. 1982: Sedimentary gravity flows: II. Depositional models 

with special reference to the deposits of high-density turbidity 

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

Lowey G.W. 2007: Lithofacies analysis of the Dezadeash Formation 

(Jura–Creaceous), Yukon, Canada: The depositional architecture 

of a mud/sand-rich turbidite system. Sediment. Geol. 198, 

 273–291.

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

plankton  zonation.  In:  Farinacci A.  (Ed.):  Proceedings  of  the  

II Planktonic Conference, Roma, 1970. Edizioni Tecnoscienza

739–785. 

Malata E. 2001: Biostratigraphic interpretation of small foraminiferal 

assemblages  in  the  middle  part  of  the  Magura  Nappe  (Polish 

Outer  Carpathians).  PhD Thesis, Jagiellonian University

Kraków, 1–273 (in Polish).

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

sedimentary density flows and their deposits. Sedimentology 48, 

2, 269–299.

Mutti E. 1979: Turbidites et cones sous-marines profonds, 3me Cycle 

Romand Sciences de la Terre, Sedimentation detritique, Friourg, 

355–419.

Mutti E. & Ricci Lucchi F. 1972: The turbidites of the northern Apen-

nines: introduction to facies analysis. Mem. Soc. Geol. Ital. 

11,161–199 (in Italian).

Mutti E. & Ricci Lucchi F. 1975: Turbidite facies and facies associa-

tions.  In:  Mutti  E.,  Parea  G.C.,  Ricci  Lucchi  F.,  Sagri  M., 

Zanzucchi G., Ghibaudo G. & Iaccarino S. (Eds.): Examples of 

turbidite facies associations from selected formations of the 

Northern Apennines. Field Trip A11. IX Int. Sedimentol. Congr., 

Nice, France, 21–36.

background image

363

EOCENE MARGINAL MULTIPLE-SOURCE RAMP OF THE MAGURA BASIN (OUTER WESTERN CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

Nemec  W.  2009:  What  is  a  hyperconcentrated  flow?.  In:  Lecture 

 Abstracts, Annual Meeting of the International Association of 

Sedimentologist,  Alghero,  Sardinia  (20–23  September  2009). 

Conference IAS, Abstracts volume, 267.

Nemčok  J.,  Eliáŝ  M.,  Menčík  E.  &  Stránik  Z.  1989:  Map  of  the 

 tectonic  elements  of  the  Western  Outer  Carpathians  and  their 

foreland. In: Poprawa D. & Nemčok J. (Eds.): Geological atlas 

of the Western Outer Carpathians and their foreland. Wyd. Geol.

Warszawa.

Nemčok M., Nemčok J., Wojtaszek M., Ludhova L., Klecker R.A., 

Sercombe  W.J.,  Cieszkowski  M.,  Paul  Z.,  Coward  M.P.  & 

Ślączka A.  2001:  Reconstruction  of  Cretaceous  rifts  incorpo-

rated in the Outer West Carpathian wedge by balancing. Mar.  

Petrol. Geol. 18, 39–64.

Nescieruk P. & Wójcik A. 2014: Detailed Geological Map of Poland 

in  scale  1:50,000.  Sheet  Bielsko-Biała  (1012).  Ministerstwo 

 Środowiska, Warszawa (in Polish).

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

the window series of Sopotnia Mała, Mszana Dolna, Szczawa 

and Klęczany, Poland. Biul. Inst. Geol. 331, 141–163 (in Polish 

with English summary).

Oszczypko N. 1973: Geology of the Kotlina Sądecka region. Biul. 

Inst. Geol. 271, 101–179 (in Polish).

Oszczypko  N.  1991:  Stratigraphy  of  the  Paleogene  deposits  of  the 

Bystrica  Subunit  (Magura  Nappe,  Polish  Outer  Carpathians). 

Bull. Pol. Acad. Sc., Earth Sc. 39, 415–431.

Oszczypko N. 1992: Late Cretaceous through Paleogene evolution of 

Magura Basin. Geol. Carpath. 46, 333–338.

Oszczypko N. 1999: From remnant oceanic basin to collision-related 

foreland  basin  tentative  history  of  the  Western  Carpathians. 

Geol. Carpath. 50, 161–163.

Oszczypko N. 2004: The structural position and tectonosedimentary 

evolution of the Polish Outer Carpathians. Przegl. Geol. 52, 8/2, 

780–791.

Oszczypko N. & Ślączka A. 1985: An attempt to palinspastic recon-

struction  of  Neogene  basins  in  the  Carpathian  foredeep.  Ann. 

Soc. Geol. Pol. 55, 55–75.

Oszczypko N. & Wójcik A. 1989: Detailed Geological Map of Poland 

in scale 1:50,000. Sheet Nowy Sącz (1035). Wyd. Geol., Warszawa 

(in Polish).

Oszczypko N., Andreyeva-Grigorovich A., Malata E & Oszczypko- 

Clowes  M.  1999:  The  Lower  Miocene  deposits  of  the  Rača 

 Subunit  near  Nowy  Sącz  (Magura  Nappe,  Polish  Outer  Car-

pathians). Geol. Carpath. 50, 6, 419–433.

Oszczypko  N.,  Malata  E.,  Bąk  K.,  Kędzierski  M.  &  Oszczypko- 

Clowes  M.  2005:  Lithostratigraphy  and  biostratigraphy  of  the 

Upper  Albian–Lower/Middle  Eocene  flysch  deposits  in  the 

Bystrica and Rača subunits of the Magura nappe, Western  Flysch 

Carpathians (Beskid Wyspowy and Gorce Ranges,  Poland). Ann. 

Soc. Geol. Pol. 75, 27–69.

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

foredeep basin (Poland and Ukraine): its sedimentary, structural 

and geodynamic evolution. In: Golonka J. & Picha F.J. (Eds.): 

The Carpathians and their foreland: Geology and hydrocarbon 

resources. AAPG Memoirs 84, 293–350.

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

Poland: Polish Outer Carpathians and their foredeep. Prz. Geol. 

56, 927–935.

Oszczypko N., Ślączka A., Oszczypko-Clowes M. & Olszewska B. 

2015: Where  was  the  Magura  Ocean?.  Acta Geol. Pol. 65, 3, 

319–344.

Oszczypko-Clowes  M.  1999:  The  Late  Eocene  to  Early  Miocene 

Nannoplankton  Stratigraphy  of  the  Magura  Nappe  (Western 

Carpathians, Poland). Geol. Carpath. 50, Spec. Iss., 59–62.

Oszczypko-Clowes M. 2000: Lithostratigraphy and nannofossils bio-

stratigraphy  of  the  youngest  deposits  from  the  middle  part  of  

the  Magura  Nappe  (polish  Outer  Carpathians).  PhD Thesis, 

Jagiellonian University, Kraków, 1–180.

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

youngest deposits of the Magura nappe (East of the Skawa river, 

Polish flysch Carpathians) and their paleoenvironmental condi-

tions. Ann. Soc. Geol. Pol. 71, 139–188.

Paul  C.M.  1868:  Die  nördliche Arva.  Jahrb. Geol. Reichsanst. 18, 

201–208.

Paul Z. 1980: Description to the Detailed Geological Map of Poland 

in scale 1:50,000. Sheet Łącko (1034). Wyd. Geol., Warszawa, 

1–58 (in Polish).

Paul Z. 1993: Description to the Detailed Geological Map of Poland 

in scale 1:50,000. Sheet Grybów (1036). Wyd. Geol., Warszawa, 

1–30 (in Polish).

Pickering K.T., Stow D., Watson M. & Hiscott R. 1986: Deep-water 

facies,  processes  and  models:  a  review  and  classification  

scheme for modern and ancient sediments. Earth Sci. Rev. 23, 

75–174.

Pickering K.T., Hiscott R.N. & Hein F.J. 1989: Deep Marine Environ-

ments: Clastic Sedimentation and Tectonics. Unwin Hyman

London, 1–416.

Pivko D. 2002: Geology of Pilsko Mountain and surroundings  (Flysch 

belt on Northern Orava). Acta Geologica Universitatis Comeni-

anae 57, 67–94.

Plašienka D. 2014a: The Šariš Unit in the structure and evolution of 

the Pieniny Klippen Belt (Western Carpathians). In: Bučová J. & 

Puškelová Ľ. (Eds.): Conference of Environmental, Structu ral, 

and  Stratigraphic  Evolution  of  the  Western  Carpathians  

5–7.  11.2014  Abstract  Book  of  9th  ESSEWECA.  Prírodove-

decká fakulta Univerzity Komenskėho, Bratislava, 49–51.

Plašienka D. 2014b: Meso-Alpidic evolution of the Klippen Belt Area 

(Western Carpathians, Slovakia: tectonic controls over the cou-

pled  foredeep-wedge  basin  system.  In:  Proceedings  of  XX 

CBGA Congress, Tirana, Albania, 24–26 September 2014, Bule-

tini Shogërisë Shqiptare Gjeologjik 2, Spec. Iss., 26–29.

Reading H.G. & Richards M. 1994: Turbidite Systems in Deep- Water 

Basin  Margins  Classified  by  Grain  Size  and  Feeder   System. 

AAPG Bulletin 78, 5, 792–822.

Ryłko W. & Paul Z. 1997. Detailed Geological Map of Poland in scale 

1:50,000. Sheet Lachowice (1013). Polish Geological Institute

Warszawa (in Polish).

Ryłko W & Paul Z. 2013. Description to the Detailed Geological Map 

of  Poland  in  scale  1:50,000.  Sheet  Lachowice  (1013).  Wyd. 

Geol., Warszawa, 1–70 (in Polish).

Ryłko  W.,  Żytko  K.  &  Rączkowski  W.  1992:  Description  to  the 

 Detailed  Geological  Map  of  Poland  in  scale  1:50,000.  Sheet 

Czadca  (1045),  Sheet  Ujsoły  (1046).  Wyd. Geol.,  Warszawa, 

1–43 (in Polish).

Schmid  S.M.,  Fügenschuh  B.,  Kissling  E.  &  Schuster  R.  2005: 

 Tectonic  map  and  overall  architecture  of  the Alpine  orogeny. 

Eclogae Geologicae Helvetiae 97, 93–117.

Sikora W. 1970: Geology of the Magura nappe between Szymbarka 

Ruski  and  Nawojowa.  Biul. Inst. Geol.  235,  5–122  (in  Polish 

with English summary).

Sikora W. & Żytko K. 1959: Geology of the Beskid Wysoki in the 

south of Żywiec area. Biul. Inst. Geol. 141, 61–204 (in Polish 

with English summary).

Słomka  T.  1995:  Deep-marine  siliciclastic  sedimentation  of  the 

 Godula  Beds.  Prace Geologiczne 139, Wyd.  Oddziału  PAN

 Kraków, 1–128 (in Polish with English summary).

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

2006.  The  general  geology  of  the  Outer  Carpathians,  Poland, 

Slovakia,  and  Ukraine.  In:  Golonka  J.  &  Picha  F.  (Eds.): The 

Car pathians  and  their  foreland:  Geology  and  hydrocarbon 

 resources.  American Association of Petroleum Geologist. 

 Memoir 84, 221–258.

background image

364

WÓJCIK, ZIELIŃSKA, CHYBIORZ and ŻABA

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

Świdziński H. 1958: Geological map of Central Carpathians, eastern 

part. Inst. Geol., Warszawa (in Polish).

Teťák F. 2008: Paleogene depositional systems and paleogeography 

of the submarine fans in the western part of the Magura Basin 

(Javorníky Mountains, Slovakia). Geol. Carpath. 59, 4, 333–344.

Teťák  F.  2010.  The  gravity  flow  dynamics  of  submarine  fan  

sedi mentation in the Magura Basin of the Western Car pathians 

(Magura Nappe, Slovakia). Geol. Carpath. 61, 3, 201–209.

Teťák  F.,  Kováčik  M.,  Pešková  I.,  Nagy A.,  Buček  S.,  Maglay  J., 

Vlačiky  M.,  Laurinc  D.,  Žecová  K.,  Zlinská  A.,  Liščák  P.,   

Marcin  D.,  Žilka  A.,  Kucharič  L.,  Gluch  A.  &  Baláž  P.   

2016:  Description  to  the  Geological  Map  of  the  region  of  

Biela  Orava  in  scale  1:50,000.  State Geological Institute 

 

of Dionýz Štúr,  Bratislava,  1–183  (in  Slovak  with  English  

summary).

Uchman A., Malta E., Olszewska B. & Oszczypko N. 2006: Paleo-

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

Uchman A. & Malata E. (Eds.): Paleotectonic Evolution of the 

Outer Carpathian and Pieniny Klippen Belt Basin. Institute of 

Geological Sciences, Jagiellonian University, Cracow, 85–102 

(in Polish with English summary).

Varol O. 1998: Palaeogene. In. Bown P.R. (Ed.): Calcareous nanno-

plankton  biostratigraphy.  British Micropaleontological Soc. 

Publ. Sciences, chapter 7, 200–218. 

Vašíček Z., Michalík J. & Reháková D. 1994: Marly Cretaceous, stra-

tigraphy, palaeogeography and life in the Western Carpathians. 

Beringeria 10, 1–169.

Walker R.G. & Mutti E. 1973: Turbidite facies and facies associa-

tions: Turbidites and deep-water sedimentation. SEPM, Pacific 

Section, Los Angeles, 119–157.

Warchoł M. 2007: Depositional architecture of the Magura Beds from 

the Siary zone, south of Gorlice (Magura nappe, Polish Outer 

Carpathians). Przegl. Geol. 55, 601–610 (in Polish with English 

summary).

Wójcik E. 2013: Siliciclastic sedimentation of the Paleogene deposits 

of the Magura Nappe south of Żywiec. PhD Thesis. University of 

Silesia, Katowice, 1–130 (in Polish).

Wójcik A. & Rączkowski W. 1994: Description to the Detailed Geo-

logical Map of Poland in scale 1:50,000. Sheet Osielec (1015). 

Wyd. Geol., Warszawa, 1–69 (in Polish).

Zhang Ch., Xianghui L., Mattern F., Mao G., Zeng Q. & Xu W. 2015: 

Deposystem  architectures  and  lithofacies  of  a  submarine 

fan-dominated deep sea succession in an orogen: A case study 

from  the  Upper  Triassic  Langjiexue  Group  of  southern  Tibet.  

J. Asian Earth Sci. 111, 222–243.

Żelaźniewicz  A.,  Aleksandrowski  P.,  Buła  Z.,  Karnkowski  P.H., 

Konon A., Oszczypko N., Ślączka A., Żaba J. & Żytko K. 2011: 

Tectonic  subdivision  of  Poland.  Komitet Nauk Geologicznych 

PAN, Wrocław, 1–64 (in Polish).

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

Nemčok  J.,  Eliáš  M.,  Menčík  E.  &  Stráník  Z.  1988–1989:  

Map of the tectonic elements of the Western Outer Carpathians 

and their Foreland. PIG,  Warszawa,  GÚDŠ,  Bratislava,  ÚÚG 

Praha.

background image

i

EOCENE MARGINAL MULTIPLE-SOURCE RAMP OF THE MAGURA BASIN (OUTER WESTERN CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

def

SECTION 1

8

9

8.5

9.5

14

17

17.5

19

19.5

20

0.5

1

1.5

2

14.5

15

15.5

16

16.5

20.5

21

21.5

22

[m]

M SF SM SC GF

M SF SM SC GF

M SF SM SC GF

3A

23

23,5

24

3C

3E

brown

light-olive

light greyish-olive

Deformation

Bedding plane:

Rock color:

sharp, planar

sharp, irregular

Marls

Wavy lamination

Cross lamination

Massive

Parallel lamination

yellow

brownish-grey

olive

oliveish-grey

greyish-blue

dark-grey

grey

light-grey

Convolute lamination

Plant detritus

Positive (a) and negative (b)

facies sequence

Flute marks

Groove marks

Intraclasts

of mudstones/shales

Small biogenic structures

a

b

def

Facies examples

see

ig . 3 and 4

F

s

3A

Supplement

Appendix 1: Detailed sedimentological sections of the Zembrzyce Beds (see Appendix 2).

 

background image

ii

WÓJCIK, ZIELIŃSKA, CHYBIORZ and ŻABA

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

M SF SM SC GF

M SF SM SC GF

M SF SM SC GF

0.5

1

1.5

2

[m]

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

[m]

SECTION 4

SECTION 3

5

SECTION 2

2.5

3

3.5

4

7

7.5

8

8.5

[m]

0.5

1

1.5

2

4.5

5.5

6

6.5

M SF SM SC GF

M SF SM SC GF

3F

3D

Appendix 1 (continued)

 

background image

iii

EOCENE MARGINAL MULTIPLE-SOURCE RAMP OF THE MAGURA BASIN (OUTER WESTERN CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

2.5

3

3.5

4

4.5

3

3.5

4

4.5

5

0.5

1

1.5

2

5

5.5

6

6.5

[m]

SECTION 6

0.5

1

1.5

2.5

[m]

SECTION 7

M SF SM SC GF

M SF

M SF

M SF

M SF SM SC GF

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

SECTION 5

7.5
[m]

M SF SM SC

3B

Appendix 1 (continued)

 

background image

iv

WÓJCIK, ZIELIŃSKA, CHYBIORZ and ŻABA

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

SECTION 9

SECTION 10

SECTION 11

[m]

[m]

[m]

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

0.5

1

1.5

2

2.5

2.5

2

1.5

1

0.5

M SF

M SF

M SF

M SF

6

def

2.5

3

3.5

4

7

7.5

8

8.5

[m]

SECTION 8

0.5

1

1.5

2

4,5

5

5.5

6

6.5

M SF

M SF

4C

4B

4A

Appendix 1 (continued)

 

background image

v

EOCENE MARGINAL MULTIPLE-SOURCE RAMP OF THE MAGURA BASIN (OUTER WESTERN CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 4, 347–364

Appendix 2: Location of the detailed sedimentlogical sections and facies associations in the study area (source Orthophotomap 2009: License 

No. DIO.DFT.DSI.7211.18428.2014_PL_N for the University of Silesia in Katowice).