Sedymentologiczna i geochemiczna charakterystyka dolnych warstw krośnieńskich fałdu Gorlic i łuski Stróż (jednostka śląska, Karpaty zewnętrzne)

• Autorzy: Drozd Arkadiusz , Bieleń Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2020.12.01

Warianty tytułu

EN

Sedimentological and geochemical characteristics of the Lower Krosno Beds from the Gorlice fold and the Stróże Thrust Sheet (Silesian Unit, Polish Outer Carpathians)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca prezentuje sedymentologiczną i geochemiczną charakterystykę warstw krośnieńskich z fałdu Gorlic oraz łuski Stróż. Na podstawie prac terenowych wykonano dwa profile: Stróże o miąższości rzeczywistej 300 m oraz Lipinki o miąższości rzeczywistej 227 m. W ich obrębie rozpoznano 9 facji osadowych, które zostały w pracy opisane i zinterpretowane pod kątem mechanizmów depozycji. Zidentyfikowano i opisano występujące w profilach struktury sedymentacyjne, w tym ważne dla określania środowiska sedymentacji: kopułowe warstwowanie przekątne (HCS) oraz rynnowe warstwowanie przekątne. Zestawiono razem profile terenowe oraz krzywe geofizyki wiertniczej z otworów Gorlice-12 oraz L-OU1. Dane te poddano wzajemnej korelacji, co pozwoliło na wskazanie podobieństw w wykształceniu litologicznym w profilach z fałdu Gorlic oraz różnic w stosunku do profilu z łuski Stróż. Do badań geochemicznych pobrano 8 prób skał mułowcowo-ilastych (profil Stróże – 3 próbki: S5–S7, profil Lipinki – 5 próbek: L3–L8), które poddano analizie geochemicznej opartej na biomarkerach. Badania biomarkerów pozwoliły na uszczegółowienie typu materii organicznej, pośrednio na wskazanie warunków, w jakich dochodziło do jej akumulacji, oraz na potwierdzenie bakteryjnego pochodzenia związków. Zidentyfikowano arylowe izoprenoidy (krótko- i średniołańcuchowe), wyższe diarylowe izoprenoidy oraz wyższe aromatyczne karotenoidy C40, takie jak: izorenieratan, β-paleorenieratan, β-izorenieratan, β-renierapurpuran, chlorobaktan czy okenan. Obliczono wskaźniki arylowo-izoprenoidowy AIR oraz izorenieratan/fenantren, które pozwalają na określenie środowiska sedymentacji. Przebadano próbki pod kątem: charakteru środowiska sedymentacji, w tym fotycznej strefy anoksycznej (PZA) i czasu jej trwania, głębokości chemokliny i zbiornika, działalności bakteryjnej podczas sedymentacji. Wyniki analiz próbek wykorzystanych w niniejszej pracy porównano z archiwalnymi wynikami analiz próbek z obszaru fałdu Gorlic.

EN

The main goal of this paper is to present the sedimentological and geochemical character of Krosno Beds from the Gorlice fold and the Stróże Thrust Sheet. Based on field work, two measured sections were made: western Stróże with true thickness of 300 m and eastern Lipinki with true thickness of 227 m. Within them, six sedimentary facies described in the Gorlice profile were identified and three newly recognized facies were distinguished. These facies have been interpreted in the framework of depositional mechanisms. Sedimentary structures were identified and described, including those important for reconstruct the sedimentation environment: hummocky-cross stratification (HCS) and trough cross stratification. Another element of the analysis is compilation of the measured field sections and their correlation with well logs from the Gorlice-12 and L-OU1 wells. The correlation enabled to show similarities of lithological development within the Gorlice fold and differences in relation to the Stróże Thrust Sheet profile. Eight samples of mudstone (Stróże profile 3 samples: S5–S7, Lipinki profile 5 samples: L3–L8) were collected and subjected to geochemical biomarkers analysis. The aim of the biomarkers study was to specify the character of the sedimentation environment and to confirm the biological/bacterial origin of compounds from the aryl isoprenoids group. Fifteen samples of bitumen extracts derived from two sections: Stróże in the Biała riverbed in the western part and Lipinka in the Libuszanka stream bed in the eastern part were selected for sample collection and testing. Aryl isoprenoids (short and medium chain) and higher diaryl isoprenoids have been identified. In addition, higher aromatic C40 carotenoids have been identified such as: isorenieratane, β-paleorenieratane, β-isorenieratane, β-renierapurpurane, chlorobactane and okenane. These are considered as a further evidence of the bacterial origin of aryl isoprenoids. The indices specifying the sedimentation environment were calculated: AIR, and isorenieratan/phenanthrene index. Samples were tested for: the character of the sedimentary environment, including photic zone anoxia (PZA) and its duration, depth of chemocline and bacterial activity during sedimentation. The results of the samples analysis used in this work were compared with the archival results of samples analysis (the Gorlice fold area).

Słowa kluczowe

PL

fałd Gorlic; łuska Stróż; warstwy krośnieńskie; facje; karotenoidy; arylowe izoprenoidy; izorenieratan; paleorenieratan; fotyczna strefa anoksyczna

EN

Gorlice fold; Stróże Thrust Sheet; Krosno Beds; facies; carotenoids; aryl isoprenoids; isorenieratane; paleorenieratane; photic zone anoxia

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 76, nr 12
• Strony: 877--894
• Opis fizyczny: Bibliogr. 70 poz.

Twórcy

autor

Drozd Arkadiusz

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Bieleń Wojciech

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Abadi M.S., Da Silva A.C., Amini A., Aliabadi A.A., Boulvain F., Abadi M.H.S., 2014. Tectonically controlled sedimentation: impact on sediment supply and basin evolution of the Kashafrud Formation (Middle Jurassic, Kopeh-Dagh Basin, northeast Iran). International Journal of Earth Sciences, 103(8), 2233–2254. DOI: 10.1007/s00531-014-1041-6.
• Aderoju T., Bend S., 2018. Reconstructing the palaeoecosystem and palaeodepositional environment within the Upper Devonian-Lower Mississippian Bakken Formation: A biomarker approach. Organic Geochemistry, 119: 91–100. DOI.org/10.1016/j.orggeochem.2018.03.003.
• Basilici G., de Luca P.H.V., Poiré D.G., 2012. Hummocky cross-stratification-like structures and combined-flow ripples in the Punta Negra Formation (Lower-Middle Devonian, Argentine Precordillera): a turbiditic deep-water or storm-dominated prodelta inner-shelf system? Sedimentary Geology, 267: 73–92. DOI: 10.1016/j.sedgeo.2012.05.012.
• Bąk K., 2005. Foraminiferal biostratigraphy of the egerian flysch sediments in the Silesian Nappe, Outer Carpathians, Polish part of the Bieszczady Mountains. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 75: 71–93.
• Bieda F., 1969. Flysch formation of the Tertiary of the Polish Carpathians. Annales de la Societé géologique de Pologne, 39: 488–514.
• Bieleń W., 2018. Związki aryloizoprenoidowe oraz siarka elementarna jako wskaźniki charakteru środowiska sedymentacji. Praca statutowa INiG – PIB, nr zlec. 0049/SG/2018, Archiwum Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, Kraków.
• Bieleń W., 2019. Związki arylowoizoprenoidowe jako wskaźniki charakteru środowiska sedymentacji. Nafta-Gaz, 9: 546–554. DOI: 10.18668/NG.2019.09.03.
• Brocks J.J., Love G.D., Summons R.E., Knoll A.H., Logan G.A., Bowden S.A., 2005. Biomarker evidence for green and purple sulphur bacteria in a stratified Paleoproterozoic sea. Nature, 437: 866–870. DOI: 10.1038/nature04068.
• Ciurej A., Haczewski G., 2012. The Tylawa Limestones – a regional marker horizon in the Lower Oligocene of the Paratethys: diagnostic characteristics from the type area. Geological Quarterly, 56(4), 833–844. DOI: 10.7306/gq.1058.
• Collins D.S., Johnson H.D., Allison P.A., Guilpain P., Damit A.R., 2017. Coupled ‘storm‐flood’ depositional model: Application to the Miocene–Modern Baram Delta Province, north‐west Borneo. Sedimentology, 64(5): 1203–1235. DOI: 10.1111/sed.12316.
• Collinson J.D., 1996. Alluvial sediments. Sedimentary environments: processes, facies, and stratigraphy. Wiley-Blackwell: 37–82.
• Connock G.T., Nguyen T.X., Philp R.P., 2018. The development and extent of photic-zone euxinia concominant with Woodford Shale deposition. AAPG Bulletin, 102(6): 959–986. DOI: 10.1306/0726171602017224.
• Drozd A., Dziadzio P.S., Stadtmüller M., 2019. Wykształcenie facjalne i korelacja profili warstw krośnieńskich z odsłonięć i otworów wiertniczych (fałd Gorlic, jednostka śląska, Karpaty). Nafta-Gaz, 11: 663–673. DOI: 10.18668/NG.2019.11.01.
• Dziadzio P.S., 2015. Śródmenilitowe piaskowce magdaleńskie jako przykład płytkowodnej sedymentacji deltowej w Karpatach. Nafta-Gaz, 9: 624–631.
• Dziadzio P.S., Matyasik I., 2018. Środowisko sedymentacji i korelacja geochemiczna dolnooligoceńskich utworów z obrębu jednostek dukielskiej i grybowskiej. Nafta-Gaz, 6: 423–434. DOI: 10.18668/NG.2018.06.02.
• Dziadzio P.S., Matyasik I., Garecka M., Szydło A., 2016. Lower Oligocene Menilite Beds, Polish Outer Carpathians: supposed deep-sea flysch locally reinterpreted as shelfal, based on new sedimentological, micropalaeontological and organic-geochemical data. Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu – PIB, 213: 1–120. DOI: 10.18668/PN2016.213
• Dżułyński S., Ślączka A., 1958. Sedymentacja i wskaźniki kierunkowe transportu w warstwach krośnieńskich. Roczn. Pol. Tow. Geol., 28(3): 205–256.
• Edwards D., Spaak G. Grosjean E., Boreham C.J., Zumberge A., Zumberge J., Rocher D., Summons R., Grice K., Mory A., 2018. Paleoreconstruction of the Canning Basin epicontinental seaway using carotenoid-derived biomarkers from crude oils and source rocks. AOGC Conference, Canberra.
• Einsele G., 1992. Sedimentary Basins, Evolution, Facies and Sediment Budget. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg.
• French K.L., Rocher D., Zumberge J.E., Summons R.E., 2015. Assessing the distribution of sedimentary C40 carotenoids through time. Geobiology, 13: 139–151. DOI: org/10.1111/gbi.12126.
• Frimmel A., Oschmann W., Schwark L., 2004. Chemostratigraphy of the Posidonia Black Shale, SW Germany: I. Influence of sea-level variation on organic facies evolution. Chemical Geology, 206: 199–230. DOI: org/10.1016/j.chemgeo.2003.12.007.
• Grba N., Šajnović A., Stojanović K., Simić V., Jovančićević B., Roglić G., Erić V., 2014. Preservation of diagenetic products of β-carotene in sedimentary rocks from the Lopare Basin (Bosnia and Herzegovina). Chemie der Erde, 74: 107–123. DOI:org/10.1016/j.chemer.2013.10.002.
• Haczewski G., 1989. Poziomy wapieni kokkolitowych w serii menilitowo-krośnieńskiej – rozróżnianie, korelacja i geneza. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 59(3–4): 435–523.
• Harms J.C., Southard J.B., Walker R.G., 1982. Structures and sequences in clastic rocks. Society of Economic Paleontologists and Mineralogists Short Course No. 9, Tulsa, USA.
• Higgs R., 2014. Shelf model for „deep-sea” flysch turbidites and implications for outcrop analogs. AAPG Search and Discovery Article, 70157, 16.
• Hu S., Wilkes H., Horsfield B., Chen H., Li S., 2016. On the origin, mixing and alteration of crude oils in the Tarim Basin. Org. Geochem., 97: 17–34. DOI: org/10.1016/j.orggeochem.2016.04.005.
• Jankowski L., 1997. Szczegółowa mapa geologiczna Polski 1:50 000. Arkusz Rzepiennik (1020). Państwowy Instytut Geologiczny – PIB, Warszawa.
• Jankowski L., 2007. Kompleksy chaotyczne w rejonie gorlickim (Polskie Karpaty Zewnętrzne). Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, 426: 27–52.
• Kaiho K., Saito R., Ito K., Miyaji T., Biswas R., Tian L., Sano H., Shi Z., Takahashi T., Tong J., Liang L., Oba M., Nara F.W., Tsuchiya N.,
• Chen Z.O., 2016. Effects of soil erosion and anoxic-euxinic ocean in the Permian-Triassic marine crisis. Heliyon, 10: 1–42. DOI:10.1016/j.heliyon.2016.e00137
• Konarski E., 1980. Wgłębna budowa karpackiej pokrywy fliszowej w rejonie gorlicko-krośnieńskim. Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa.
• Kopciowski R., Jankowski L., Zimnal Z., 2014a. Mapa geologiczna Polski w skali 1:50 000. Arkusz Osiek Jasielski (1038). Państwowy Instytut Geologiczny – PIB, Warszawa.
• Kopciowski R., Zimnal Z., Chrząstowski J., Jankowski L., Szymakowska F., 2014b. Szczegółowa mapa geologiczna Polski 1:50 000. Arkusz Gorlice (1037). Państwowy Instytut Geologiczny – PIB, Warszawa.
• Kotlarczyk J., Jerzmańska A., Świdnicka E., Wiszniowska T., 2006. A framework of ichthyofaunal ecostratigraphy of the Oligocene-Early Miocene strata of the Polish Outer Carpathian basin. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 76: 1–111.
• Kotlarczyk J., Uchman A., 2012. Integrated ichnology and ichthyology of the Oligocene Menilite Formation, Skole and Subsilesian nappes,
• Polish Carpathians: a proxy to oxygenation history. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 331–332: 104–118. DOI:10.1016/j.palaeo.2012.03.002
• Kozikowski H., 1966. Zarys geologii obszaru Krygu–Lipinek koło Gorlic. Kwartalnik Geologiczny, 10(2): 407–430.
• Książkiewicz M., 1954. Graded and laminated bedding in the Carpathian flysch. Rocz. Pol. Tow. Geol., 22: 399–449.
• Książkiewicz M., 1958. Sedimentation in the Carpathian Flysch sea. Geologische Rundschau, 47: 418–425.
• Lamb M.P., Myrow P.M., Lukens C., Houck K., Strauss J., 2008. Deposits from wave-influenced turbidity currents: Pennsylvanian Minturn Formation, Colorado, USA. Journal of Sedimentary Research, 78(7): 480–498. DOI: 10.2110/jsr.2008.052.
• Leszczyński S., Radomski A., 1994. Szczegółowa mapa geologiczna Polski 1:50 000. Arkusz Ciężkowice (1019). Państwowy Instytut Geologiczny – PIB, Warszawa.
• Lowe D.R., 1988. Suspended-load fallout rate as an independent variable in the analysis of current structures. Sedimentology, 35(5): 765–776.
• Lu H., Sun Y.G., Peng P.A., 2004. Occurrences and implications of aryl isoprenoids detected in the crude oils from Lunnan Oilfield, Tarim Basin, NW China (in Chinese). Geol. J. China Univ., 10: 283–289.
• Maravelis A.G., Catuneanu O., Nordsvan A., Landenberger B., Zelilidis A., 2018. Interplay of tectonism and eustasy during the Early Permian icehouse: Southern Sydney Basin, southeast Australia. Geological Journal, 53(4): 1372–1403. DOI: 10.1002/gj.2962.
• Melendez I., Grice K., Trinajstic K., Ladjavardi M., Greenwood P., Thompson K., 2013. Biomarkers reveal the role of photic zone euxinia in exceptional fossil preservation: an organic geochemical perspective. Geology, 41: 123–126. DOI: org/10.1130/G33492.1
• Meyer K.M., Macalady J.M., Fulton J.M., Kump L.R., Schaperdoth I., Freeman K.H., 2011. Carotenoid biomarkers as an imperfect reflection of the anoxygenic phototrophic community in meromectic Fayetteville Green Lake. Geobiology, 9: 321–329. DOI: 10.1111/j.1472-4669.2011.00285.x.
• Mulder T., Razin P., Faugeres J.C., 2009. Hummocky cross‐stratification‐like structures in deep‐sea turbidites: Upper Cretaceous Basque basins (Western Pyrenees, France). Sedimentology, 56(4): 997–1015. DOI: 10.1111/j.1365-3091.2008.01014.x.
• Mutti E., Tinterri R., Benevelli G., di Biase D., Cavanna G., 2003. Deltaic, mixed and turbidite sedimentation of ancient foreland basins. Marine and Petroleum Geology, 20(6–8): 733–755.DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2003.09.001.
• Mutti E., Tinterri R., Magalhaes P.M., Basta G., 2007. Deep-water turbidites and their equally important shallower water cousins. Search and Discovery Article, 50057. DOI: 10.13140/2.1.1208.9601.
• Myrow P.M., Lukens C., Lamb M.P., Houck K., Strauss J., 2008. Dynamics of a transgressive prodeltaic system: Implications for geography and climate within a Pennsylvanian intracratonic basin, Colorado, USA. Journal of Sedimentary Research, 78(8): 512–528. DOI:10.2110/jsr.2008.061.
• Narębski W., 1956. O diagenetycznych dolomitach żelazistych z Karpat fliszowych. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 26(1): 29–50.
• Olariu C., Steel R.J., Petter A.L., 2010. Delta-front hyperpycnal bed geometry and implications for reservoir modeling: Cretaceous Panther Tongue delta, Book Cliffs, Utah. AAPG Bulletin, 94(6): 819–845. DOI: 10.1306/11020909072.
• Olszewska B., 1985. Foraminifera of the Menilite Beds (Polish External Carpathians). Annales Societatis Geologorum Poloniae, 55: 201–250.
• Olszewska B., Malata E., 2006. Analiza paleośrodowiskowa i paleobatymetryczna zespołów mikroskamieniałości Polskich Karpat Zewnętrznych. [W:] Oszczypko N., Uchman A. i Malata E. (eds.). Rozwój paleotektoniczny basenów Karpat Zewnętrznych i Pienińskiego Pasa Skałkowego. Inst. Nauk Geol. UJ, Kraków: 61–84.
• Paul Z., 1993. Szczegółowa mapa geologiczna Polski w skali 1:50 000. Arkusz Grybów (1036). Polska Agencja Ekologiczna, Państwowy Instytut Geologiczny – PIB, Warszawa.
• Peng P.A., Sheng G.Y., Jiang J.G., Fu J.M., Bao J.P., Yu Z.Q., 2004. Hydrocarbon compositions of soluble organic matter and characteristics of biomarkers in source rocks in a hypersaline lacustrine basin. [W:] Jiang J.G., Peng P.A., Fu J.M., Sheng G.Y. (eds.). Generation, Migration and Accumulation of Oils and Gases in Hypersaline Lacustrine Basin, China. Guangdong Science and Technology Press: Guangzhou, China: 139–188.
• Poprawa D., Nemčok J., 1989. Geological Atlas of the Outer Carpathians and Their Foreland 1:500 000. Państwowy Instytut Geologiczny – PIB, Warszawa.
• Schwark L., Frimmel A., 2004. Chemostratigraphy of the Posidonia black shale, SW-Germany: II. Assessment of extent and persistence of photic-zone anoxia using aryl isoprenoid distributions. Chemical Geology, 206: 231−248. DOI: org/10.1016/j.chemgeo.2003.12.008.
• Sousa Júnior G.R., Santos A.L.S., de Lima S.G., Lopes J.A.D., Reis F.A.M., Santos Neto E.V., Chang H.K., 2013. Evidence for euphotic zone anoxia during the deposition of Aptian source rocks based on aryl isoprenoids in petroleum, Sergipe – Alagoas Basin, northeastern Brazil. Org. Geochem., 63: 94–104. DOI: org/10.1016/j.orggeochem.2013.07.009.
• Spaak G., Edwards D.S., Allen H.J., Grotheer H., Summons R.E., Coolen M., Grice K., 2018. Extent and persistence of photic zone euxinia in Middle-Late Devonian seas – Insights from the Canning Basin and implications for petroleum source rock formation. Marine and Petroleum Geology, 93: 33−56. DOI: org/10.1016/j.marpetgeo.2018.02.033.
• Sugitani K., Yamamoto K., Adachi M., Kawabe I., Sugisaki R., 1998. Archean cherts derived from chemical, biogenic and clastic sedimentation in a shallow restricted basin: examples from the Gorge Creek Group in the Pilbara Block. Sedimentology, 45: 1045–1062.
• Summons R.E., Powell T.G., 1987. Identification of aryl isoprenoids in source rocks and crude oils: Biological markers for the green sulphur bacteria. Geochim. Cosmochim. Acta, 51: 557–566. DOI: org/10.1016/0016-7037(87)90069-X.
• Sun Y.G., Xu S.P., Lu H., Chai P.X., 2003. Source facies of the Paleozoic petroleum systems in the Tabei uplift, Tarim Basin, NW China: implications from aryl isoprenoids in crude oils. Org. Geochem., 34: 629–634. DOI: 10.1016/S0146-6380(03)00063-9
• Szymakowska F., 1979. Budowa geologiczna południowego skrzydła fałdu Gorlic między Gorlicami a Krygiem (Karpaty środkowe). Rocznik Polskiego Towarzystwa Geologicznego: 85–103.
• Ślączka A., Kaminski M.A., 1998. A Guidebook to Excursions in the Polish Flysch Carpathians. Field Trips for Geoscientists. Grzybowski Foundation Special Publications, 6: 1–173.
• Świdziński H., 1950. Łuska Stróż koło Grybowa. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, 59: 1–70.
• Tinterri R., 2011. Combined flow sedimentary structures and the genetic link between sigmoidal- and hummocky-cross stratification. GeoActa,10(4): 1–43.
• Wang L., Song Z.G., Yin Q., George S.C., 2011. Paleosalinity significance of occurrence and distribution of methyltrimethyltridecyl chromans in the Upper Cretaceous Nenjiang Formation, Songliao Basin, China. Org. Geochem., 42: 1411–1419. DOI:org/10.1016/j.orggeochem.2011.08.012.
• Wójcik A., Jasinowicz J., Szymakowska F., 1993. Szczegółowa mapa geologiczna Polski 1:50 000 (SMGP). Arkusz: Jasło. Państwowy Instytut Geologiczny – PIB, Warszawa.
• Zavala C., Pan S.X., 2018. Hyperpycnal flows and hyperpycnites: Origin and distinctive characteristics. Lithologic Reservoirs, 30(1): 1–27. DOI: 10.3969/j.issn.1673-8926.2018.01.001.
• Zavala C., Valiente L.B., Vallez Y., 2008. The origin of lofting rhythmites: Lessons from thin sections. AAPG Hedberg Conference: 3–7.
• Zuffa G.G., Cibin U., Di Giulio A., 1995. Arenite petrography in sequence stratigraphy. The Journal of Geology, 103(4): 451–459. DOI:10.1086/629763.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).