Paleomagnetic analyses on Badenian–Sarmatian drill cores from the North Carpathian Foredeep (Middle Miocene, Poland)

• Autorzy: Sant K. , Leeuw A. de , Chang L. , Czapowski G. , Gąsiewicz A. , Krijgsman W.

Warianty tytułu

PL

Analizy paleomagnetyczne rdzeni wiertniczych z utworów badenu–sarmatu z północnej części zapadliska przedkarpackiego (środkowy miocen, Polska)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Accurate dating of the Badenian–Sarmatian transition, a boundary between two regional Middle Miocene stages of the semi-isolated Paratethys Sea, is crucial to understand what event caused the corresponding major turnover in faunal assemblage at that point in time. The general opinion is that this event resulted from a sudden isolation of the Eastern Paratethys from ocean water, due to the closure of the Eastern Anatolian seaway to the Indian Ocean, but it remains debated if the final isolation had a tectonic or climatic cause. This pilot study presents paleomagnetic analyses of two drill cores from the North Carpathian Foredeep in Poland that straddle the Badenian–Sarmatian transition. Rock magnetic experiments, including thermomagnetic runs in air on a Curie balance, and hysteresis measurements on a MicroMag, indicate that the dominant magnetic carrier is the iron sulphide greigite. This is in agreement with the observed gyroremanence obtained during alternating field demagnetization above 40 mT. Alternating field and thermal demagnetization results are in good agreement and show a weak, mixed-polarity, signal for most of the Badenian, rapidly shifting to a much stronger and dominantly normal polarity signal in the Sarmatian part of the cores. First order reversal curves diagrams indicate that the greigite in the Sarmatian part is clearly of diagenetic origin, it thus most likely concerns a secondary overprint by the present-day field that cannot be used for magnetostratigraphic correlations. We conclude that the Paratethys-wide paleoenvironmental change that occurred at the Badenian–Sarmatian transition had probably also created different conditions for the formation and/or preservation of magnetic minerals.

PL

Dokładne datowanie przejścia baden–sarmat, granicy dwóch regionalnych pięter środkowego miocenu na terenie częściowo izolowanego morza Paratetydy, jest istotne dla zrozumienia przyczyny wyraźnej zmiany zespołów faunistycznych, która towarzyszyła temu wydarzeniu. Według powszechnie akceptowanych poglądów wydarzenie to było wynikiem nagłego odcięcia obszaru Paratetydy Wschodniej od otwartego oceanu wskutek zamknięcia cieśnin na terenie wschodniej Anatolii, które stanowiły łącznik z Oceanem Indyjskim. Obecnie przedmiotem dyskusji jest tektoniczna lub klimatyczna przyczyna tego wydarzenia. Paleomagnetyczne badania pilotowe rdzeni z dwóch otworów wiertniczych, położonych w północnej części zapadliska przedkarpackiego na terenie Polski, dotyczą przejściowej, badeńsko-sarmackiej sukcesji osadowej. Badania petromagnetyczne (w tym analizy termomagnetyczne na wadze Curie oraz histerezy na instrumencie MicroMag) wskazują, że dominującym minerałem magnetycznym jest siarczek żelaza – greigit, co potwierdza obecność składowej giromagnetycznej podczas rozmagnesowywania próbek zmiennym polem magnetycznym powyżej 40 mT. Wyniki polowej i termicznej demagnetyzacji są zgodne i wskazują na słaby sygnał, o mieszanej polarności, dla większości sukcesji badeńskiej, wzmocniony i zmieniający charakter na normalny dla części sarmackiej profilu. Odwrócone krzywe pierwszego rzędu dowodzą, że greigit w osadach sarmackich jest minerałem diagenetycznym, co bardziej wskazuje na wtórne nałożenie oddziaływania współczesnego pola magnetycznego i tym samym nie pozwala na przeprowadzenie korelacji magnetostratygraficznych. Autorzy stwierdzają, że zmiana paleośrodowiskowa w Paratetydzie na pograniczu badenu i sarmatu wpłynęła na powstanie i/lub dalsze przemiany minerałów o właściwościach magnetycznych.

Słowa kluczowe

EN

Badenian-Sarmatian boundary; paleomagnetic dating; Northern Carpathian Foredeep

PL

granica baden-sarmat; datowania paleomagnetyczne; zapadlisko przedkarpackie

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 461
• Strony: 179--192
• Opis fizyczny: Bibliogr. 51 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Sant K.

• Paleomagnetic Laboratory ‘Fort Hoofddijk’, Faculty of Geosciences, Utrecht University, Budapestlaan 17, 3584 CD, Utrecht, The Netherlands

autor

Leeuw A. de

• Paleomagnetic Laboratory ‘Fort Hoofddijk’, Faculty of Geosciences, Utrecht University, Budapestlaan 17, 3584 CD, Utrecht, The Netherlands

autor

Chang L.

• Paleomagnetic Laboratory ‘Fort Hoofddijk’, Faculty of Geosciences, Utrecht University, Budapestlaan 17, 3584 CD, Utrecht, The Netherlands

autor

Czapowski G.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

autor

Gąsiewicz A.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

autor

Krijgsman W.

• Paleomagnetic Laboratory ‘Fort Hoofddijk’, Faculty of Geosciences, Utrecht University, Budapestlaan 17, 3584 CD, Utrecht, The Netherlands

Bibliografia

• 1. BUTLER R.F, 1992 — Paleomagnetism: Magnetic Domains to Geologic Terranes. Blackwell Scientific Publications, London.
• 2. CRIHAN I.M., 2002 — Sarmatian foraminifera assemblages from the Melicesti Syncline (Subcarpathians of Muntenia) and their paleoecological significance. A case study. Geol., Sp. Issue, 1: 153–164.
• 3. CRIHAN I.M., MARUNTEANU M., 2006 — The Badenian-Sarmatian transition in the Melicesti Syncline (Subcarpathians of Muntenia, Romania). XVIII Congress of the Carpathian-Balkan Geological Association. Belgrade, Serbia, September 3–6, 2006: 83–86.
• 4. CZAPOWSKI G., 1984 — Osady barierowe w górnym miocenie południowego obrzeżenia Gór Świętokrzyskich. Prz. Geol., 32, 4: 185–194.
• 5. CZAPOWSKI G., GĄSIEWICZ A., 2015 — Wykształcenie, stratygrafia i środowiska depozycji utworów pogranicza Badenu i sarmatu z SW otoczenia Gór Świętokrzyskich – profile otworów badawczych Busko (Młyny) PIG-1 i Kazimierza Wielka (Donosy) PIG-1. Biul. Państw. Inst. Geol., 461: 9–52.
• 6. CZAPOWSKI G., STUDENCKA B., 1990 — Studium sedymentologiczno paleontologiczne osadów barierowych dolnego sarmatu w rejonie Chmielnika (południowe obrzeżenie Gór Świętokrzyskich). Prz. Geol., 38, 3: 117–127.
• 7. DANKERS P.H.M., ZIJDERVELD J.D.A. 1981 — Alternating field demagnetization of rocks, and the problem of gyromagnetic remanence. Earth Planet. Sci. Lett., 53: 89–92.
• 8. FILIPESCU S., SILYE L., 2008 — New Paratethyan biozones of planktonic foraminifera described from the Middle Miocene of the Transylvanian Basin (Romania). Geol. Carpath., 59: 537–544.
• 9. GĄSIEWICZ A., 2000 — Sedymentologia i diageneza wapieni poselenitowych a model genetyczny polskich złóż siarki rodzimej. Pr. Państw. Inst. Geol., 172.
• 10. GĄSIEWICZ A., CZAPOWSKI G., Paruch -Kulczycka J., 2004 — Granica baden–sarmat w zapisie geochemicznym osadów w północnej części zapadliska przedkarpackiego – implikacje stratygraficzne. Prz. Geol., 52: 413–420.
• 11. GEDL P., 1999 — Palaeoenvironmental and sedimentological interpretation of the palynofacial analysis of the Miocene desposits from the Jamnica S-119 borehole (Carpathian Foredeep, Poland). Geol. Quart., 43, 4: 479–492.
• 12. HARZHAUSER M., PILLER W.E., 2007 — Benchmark data of a changing sea – Palaeogeography, Palaeobiogeography and events in the Central Paratethys during the Miocene. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol., 253: 8–31.
• 13. HARZHAUSER M., PILLER W.E., STEININGER F.F., 2002 — Circum-Mediterranean Oligo-Miocene biogeographic evolution – The gastropods’ point of view. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol., 183: 103–133.
• 14. JASIONOWSKI M., 1997 — Zarys litostratygrafii osadów mioceńskich wschodniej części zapadliska przedkarpackiego. Biul. Państw. Inst. Geol., 375: 43–60.
• 15. KIRSCHVINK J.L., 1980 — The least-squares line and plane and the analysis of palaeomagnetic data. Geophys. J. Royal Astronomical Society, 62: 699–718.
• 16. KRIJGSMAN W., STOICA M., VASILIEV I., POPOV V.V., 2010 — Rise and fall of the Paratethys Sea during the Messinian salinity crisis. Earth Planet. Sci. Lett., 290: 183–191.
• 17. KRÓL E., JELEŃSKA M., 1999 — The local magnetostratigraphic scale for the supra-evaporitic Miocene deposits in the northern part of Carpathian Foredeep and its stratigraphic implications (drill-core Jamnica S-119). Geol. Quart., 43, 4: 509–518.
• 18. KRZYWIEC P., 2001 — Contrasting tectonic and sedimentary history of the central and eastern parts of the Polish Carpathian Foredeep basin – results of seismic data interpretation. Marine and Petroleum Geology, 18: 13–38.
• 19. de LEEUW A., BUKOWSKI K., KRIJGSMAN W., KUIPER K.F., 2010 — Age of the Badenian salinity crisis; impact of Miocene climate variability on the circum – Mediterranean region. Geology, 38: 715–718.
• 20. de LEEUW A., FILIPESCU S., MAŢENCO L., KRIJGSMAN W., KUIPER K., STOICA M., 2013 — Paleomagnetic and chronostratigraphic constraints on the Middle to Late Miocene evolution of the Transylvanian Basin (Romania): Implications for Central Paratethys stratigraphy and emplacement of the Tisza-Dacia plate. Global and Planetary Change, 103: 82–98.
• 21. ŁUCZKOWSKA E., 1967 — Remarks on Foraminifers described from the Miocene of Wieliczka by A.E. Reuss in 1867. Bull.Inst. Geol., 5: 328–336.
• 22. MATENCO L., BERTOTTI G., 2000 — Tertiary tectonic evolution of the external East Carpathians (Romania). Tectonophysics, 316: 255–286.
• 23. NEJBERT K., ŚLIWIŃSKI M. G., BENOWITZ J., LAYER P., YATSYSHYN A., TOMENIUK O., OLSZEWSKA-NEJBERT D., BABEL M., 2012 — 40Ar/39Ar dating of late Badenian pyroclastic deposits from Schyrets’ (near Lviv, Ukraine) and its stratigraphic significance. In: Environmental, Structural and Stratigraphical Evolution of the Western Carpathians (eds. Š. Jósa et al.). 8th Conference 2012, Abstract Book, 6–7 December, Bratislava: 33.
• 24. NEY R., BURZEWSKI W., BACHLEDA T., GÓRECKI W., JAKÓBCZAK K., SŁUPCZYŃSKI K., 1974 — Zarys paleogeografii i rozwoju litologiczno facjalnego utworów miocenu zapadliska przedkarpackiego. Pr. Geol. PAN, 82: 1–65.
• 25. OSZCZYPKO N., OSZCZYPKO–Clowes M., 2012 — Stages of development in the Polish Carpathian Foredeep Basin. Cent. Eur. J. Geosc., 4: 138–162.
• 26. OSZCZYPKO N., ŚLĄCZKA A. 1989 — The evolution of the Miocene basin in the Polish Outer Carpathians and their foreland. Geol. Zbor. Geol. Carpath., 40: 23–36.
• 27. PARUCH-KULCZYCKA J., 1999 – Genus Silicoplacentina (Class Amoebina) from the Miocene Machów Formation (Krakowiec Clays) of the northern Carpathian Foredeep. Geol. Quart., 43, 4: 499–508.
• 28. PARUCH-KULCZYCKA J., 2015 — Biostratygrafia osadów miocenu z otworów wiertniczych Busko (Młyny) PIG-1 I Kazimierza Wielka (Donosy) PIG-1 na podstawie otwornic (północna część zapadliska przedkarpackiego) Biul. Państw. Inst. Geol., 461: 115–132.
• 29. PASSIER H.F., DE LANGE G.J., DEKKERS M.J., 2001 — Magnetic properties and geochemistry of the active oxidation front and the youngest sapropel in the eastern Mediterranean Sea. Geophys. J. Int., 145: 604–614.
• 30. PAULISSEN W., LUTHI S.M., GRUNERT P., ĆORIĆ S., HARZHAUSER M., 2011 — Integrated high-resolution stratigra phy of a Middle to Late Miocene sedimentary sequence in the central part of the Vienna Basin. Geol. Carpath., 62: 155–169.
• 31. PAWŁOWSKI S., PAWŁOWSKA K., KUBICA B., 1979 — Geology and genesis of the Polish sulphur deposits. Economic Geology, 74: 475–483.
• 32. PAWŁOWSKI S., PAWŁOWSKA K., KUBICA B., 1985 — Budowa geologiczna tarnobrzeskiego złoża siarki rodzimej. Pr. Inst. Geol., 114: 1–109.
• 33. PISERA A., 1996 — Miocene reefs of the Paratethys: a review. Concepts in Sedimentology and Paleontology, 5: 97–104.
• 34. PILLER W.E., HARZHAUSER M., MANDIC O., 2007 — Miocene Central Paratethys stratigraphy – current status and future directions. Stratigraphy, 4: 151–168.
• 35. POPOV S. V., SHCHERBA I. G., ILYINA L. B., NEVESSKAYA L.A., PARAMONOVA N.P., KHONDKARIAN S.O., Magyar I., 2006 — Late Miocene to Pliocene palaeogeography of the Paratethys and its relation to the Mediterranean. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol., 238: 91–106.
• 36. RAMSTEIN G., FLUTEAU F., BESSE J., JOUSSAUME S., 1997 — Effect of orogeny, plate motion and land-sea distribution on Eurasian climate change over the past 30 million years. Nature, 386: 788–795.
• 37. ROBERTS A.P., 1995 — Magnetic properties of sedimentary greigite (Fe3S4). Earth Planet. Sci. Lett., 134: 227–236.
• 38. ROBERTS A.P., CHANG L., ROWAN C.J., HORNG C-S., FLORINDO F., 2011 — Magnetic properties of sedimentary greigite (Fe3S4): An update. Rev. Geoph., 49. RG1002, doi: 10.1029/2010RG000336.
• 39. ROBERTS A. P., LIU Q., ROWAN C. J., CHANG L., CARVALLO C., TORRENT J., HORNG C. S., 2006 — Characterization of hematite (α-Fe2O3), goethite (α-FeOOH), greigite (Fe3S4), and pyrrhotite (Fe7S8) using first-order reversal curve diagrams. J. Geoph. Res., 111. B12S35, doi:10.1029/2006JB004715.
• 40. RÖGL F., 1999 — Mediterranean and Paratethys. Facts and hypotheses of an Oligocene to Miocene Paleogeography (short overview). Geol. Carpath., 50: 339–349.
• 41. SADOWSKA A., 1999 — Sarmatian palynoflora from Jamnica near Tarnobrzeg (Carpathian Foredeep) – environmental and climatic implications. Geol. Quart., 43, 4: 493–498.
• 42. SNOWBALL , I. F., 1997 — Gyroremanent magnetization and the magnetic properties of greigite bearing clays in southern Sweden. Geophys. J. Int., 129: 624–636.
• 43. STUDENCKA B., JASIONOWSKI M., 2011 — Bivalves from the Middle Miocene reefs of Poland and Ukraine: A new approach to Badenian/Sarmatian boundary in the Paratethys. Acta Geol. Pol., 61: 79–114.
• 44. ŚLIWIŃSKI M., BĄBEL M., NEJBERT K., OLSZEWSKA-NEJBERT D., GĄSIEWICZ A., SCHREIBER B.C., BENOWITZ J.A., LAYER P., 2012 — Badenian-Sarmatian chronostratigraphy in the Polish Carpathian Foredeep. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol., 326–328: 12–29.
• 45. TER BORGH M., VASILIEV I., STOICA M., KNE ŽEVIĆ S., MATENCO L., KRIJGSMAN W., RUNDIĆ L., CLOETINGH S., 2013 — The isolation of the Pannonian basin (Central Paratethys): new constraints from magnetostratigraphy and biostratigraphy. Global and Planetary Change, 103: 99–118.
• 46. VASILIEV I., MAŢENCO L., KRIJGSMAN W., 2009 — The syn- and post-collisional evolution of the Romanian Carpathian Foredeep: New constraints from anisotropy of magnetic susceptibility and paleostress analyses. Tectonophysics, 473: 457–465.
• 47. VASILIEV I., DEKKERS M.J., KRIJGSMAN W., FRANKE C., LANGEREIS C.G., MULLENDER T.A.T., 2007 — Early diagenetic greigite as a recorder of the palaeomagnetic signal in Miocene-Pliocene sedimentary rocks of the Carpathian Foredeep (Romania). Geophys. J. Int., 171: 613–629.
• 48. VASILIEV I., FRANKE C., MEELDIJK J.D., DEKKERS M.J., LANGEREIS C.G., KRIJGSMAN W., 2008 — Putative greigite magnetofossils from the Pliocene epoch. Nature Geoscience, 11: 782–786.
• 49. VASILIEV I., KRIJGSMAN W., LANGEREIS C.G., PANATOIU C.E., MAŢENCO L., BERTOTTI G., 2004 — Towards an astrochronological framework for the eastern Paratethys Mio-Pliocene sedimentary sequences of the Focşani basin (Romania). Earth Planet. Sci. Lett., 227: 231–247.
• 50. VASILIEV I., DE LEEUW A., FILIPESCU S., KRIJGSMAN W., KUIPER K., STOICA M., BRICEAG A., 2010 — The age of the Sarmatian-Pannonian transition in the Transylvanian Basin (Central Paratethys). Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol., 297: 54–69.
• 51. ZIJDERVELD J.D.A., 1967 — A.C. demagnetization of rocks: analysis of results. In: Developments in solid Earth Geosciences Methods in palaeomagnetism (eds. D.W. Collison et al.): 254–286. Elsevier Publishing Company, Amsterdam.