Precambrian and Palaeozoic basement of the Carpathian Foredeep and the adjacent Outer Carpathians (SE Poland and western Ukraine)

In south-eastern Poland and western Ukraine, the Outer Carpathian orogen and the Carpathian Foredeep developed in the foreland of the East-European Platform (Baltica). The area consists of a number of tectonic units included in the Trans-European Suture Zone (TESZ): the Łysogóry–Radom and Małopolska blocks in the territory of Poland, and the Rava Rus’ka Zone, Kokhanivka Zone and Leżajsk Massif in the Ukraine. The development of the TESZ began in the (?Middle) Late Neoproterozoic and was associated with rifting processes taking place along the western edge of the East-European Craton (Baltica) during the break-up of the Rodinia/ Pannotia supercontinent. The passive margin of Baltica evolved into the TESZ during collisional and/or strike-slip movements. In the TESZ (Małopolska Block and Leżajsk Massif), Ediacaran flysch-type siliciclastics were affected by weak metamorphism and folding during the Cadomian orogeny. The development of Cambrian deposits in the East-European Craton, Łysogóry–Radom Block, northeastern part of the Małopolska Block (Kielce Fold Belt) and in the Rava Rus’ka and Kokhanivka zones was associated with the post-rift thermal subsidence. Tectonic movements (so-called Sandomierz phase), which occurred probably due to an oblique collision of the Małopolska Block (included into the passive margin of Baltica) and the East-European Craton during late Middle Cambrian to Late Cambrian (possibly also Early Ordovician) times, resulted in the following: (1) development of stratigraphical (?erosional) gaps in the Middle and Upper Cambrian sections of the Lublin–Podlasie slope of the East-European Craton and the Kielce Fold Belt in the Małopolska Block; (2) intense tectonic subsidence of the Łysogóry–Radom Block during the deposition of Middle and Upper Cambrian sediments; (3) development of compressional folds in the Lower Cambrian to lower Middle Cambrian deposits of the Kielce Fold Belt on the Małopolska Block. Ordovician–Silurian series were deposited in a typical flexural foredeep basin, in which subsidence and deposition rates accelerated during Late Silurian (Ludlow–Pridoli) and Early Devonian (Lochkovian) times. It is postulated that the present position of the Małopolska Block relative to the Łysogóry–Radom Block and East-European Craton resulted from post-Silurian dextral movements between the Małopolska Block and the East-European Craton. Devonian–Carboniferous deposits occur only in the Małopolska Block located in the Variscan foreland. The Middle-Late Devonian and Early Carboniferous shallow-marine carbonate platforms developed under an extensional regime. The siliciclastic Upper Visean–Lower Namurian A Culm series were deposited in the flexural Variscan foreland basin. During the Late Namurian A, the Małopolska Block was uplifted in response to the build-up of compressional foreland stresses. During post-Carboniferous times, the Precambrian and Palaeozoic deposits were subject to erosion and restructuring during the Alpine orogeny

Geochemical investigations of ore mineralization in the Pieniny region

Geochemical prospecting was conducted in three areas of the Pieniny Mountains: Wżar, Jarmuta and Bryjarka regions. Rock samples were collected in the regular grid of 100 x 100 m. A total number of 786 samples were collected from these areas (449 samples near Wżar Mt., 256 samples from Jarmuta, and 81 samples from Bryjarka). Forty-one samples were taken from the Wżar and Jarmuta quarries. Thirty samples of aqueous sediments and pan concentrates were collected from streams of the study areas. The geochemical studies show elevated concentrations of Pb, As, Bi, Cd, Zn, Sn, Tl and K (Rb) in the south-western part of the Wżar Mt., and elevated concentrations of Pb, Bi, Cd, Cu, Ni, Sb, Zn, Fe, Hg and Mn in the vicinity of Jarmuta. Stream sediment samples from the Bryjarka area contain 0.358 and 0.291 ppm Hg (Ścigocki stream) and 0.037ppm Au (Szczawny stream). These anomalies suggest the presence of weak ore mineralization associated with hydrothermal processes due to andesite magmatism. Based on analytical data, it may be concluded that investigated areas of the Wżar, Bryjarka and Jarmuta Mt. are not prospective for ore deposits. The only zone that requires detailed studies is the northern part of Jarmuta, where increased concentrations of Ag within the limits of 7.0-88.0 ppm were found in slope-wash clays in 12 neighbouring samples. The studies of pan concentrates show the presence of detrital gold in the Szczawny stream (1 grain) and the Grajcarek stream (3 grains in 2 samples)

Tectonic subdivision of Poland: southern Poland (Upper Silesian Block and Małopolska Block)

The attempt to divide the Upper Silesian Block and the Małopolska Block into tectonic units has been based on a general map at scale of 1:1000000, without Permian-Mesozoic and Cenozoic strata. Cartographic, general and monographic works regarding formation of Precambrian basement of both of the blocks have been discussed and presented, and data concerning development of sedimentation, tectonics, and structure of the Paleozoic cover of the blocks were the background for the suggested division. The Upper Silesian Block is a part of a larger unit determined as the Brunovistulicum, which together with the Brno Block are entirely located within the borders of the Czech Republic. The Brunovistulicum and the Małopolska Block vary in formation of Precambrian basement and covering Paleozoic formations, what proves different paleogeographical-facial and paleotectonic development. Current data do not allow determining their southern range, where both units are within the range of the orogeny of the Outer Carpathians and quite possibly in the range of the Inner Carpathians. The boundary of the Brunovistulicum and the Małopolska Block along the part between Lubliniec and Cracow and farther to the vicinity of Bochnia and Nowy Sącz is relatively well defined and documented. It is a narrow Cracow-Lubliniec fault zone, approximately 500 m wide, cutting and moving all rock series of the Precambrian and the Paleozoic. The fault zone of the Odra River probably forms its NW continuation. The following tectonic units have been distinguished in the Upper Silesian Block: 1) Moravian-Silesian Fold-and-Thrust Belt, 2) Upper Silesian Fold Zone, 3) Upper Silesian Trough, 4) Bielsko-Biała Dome, 5) Rzeszotary Horst, 6) Liplas Graben. There is only one tectonic unit distinguished in the Małopolska Block-Kielce Fold Belt, dipping towards NW-SE, along the NE boundary of the block. Paleozoic formations building the unit represent thrust fault structure. In this case, the Kielce Fold Belt significantly varies from the other parts of the Małopolska Block, where Paleozoic formations build numerous small block structures

The Kraków sector of the Kraków–Lubliniec tectonic zone in the light of data obtained from new boreholes of Trojanowice 2 and Cianowice 2

W artykule przedstawiono wyniki badań dwóch pełnordzeniowanych otworów badawczych – Trojanowice 2 i Cianowice 2 o docelowych głębokościach 600 m, wykonanych w 2007 roku na północ od Krakowa w miejscowościach Zielonki i Grębynice. Głównym celem tych wierceń było sprawdzenie koncepcji dotyczących rodzaju kontaktu bloku górnośląskiego i małopolskiego na północnych peryferiach Krakowa oraz wykartowanie na tym obszarze przebiegu strefy uskokowej Kraków–Lubliniec, stanowiącej granicę między wymienionymi regionalnymi jednostkami tektonicznymi. Otworem Trojanowice 2 osiągnięto pod dewonem dolnym fragment profilu osadów dolnokambryjskich (formacja z Borzęty (fm)), których zasięg występowania ogranicza się wyłącznie do południowo-wschodniej części bloku górnośląskiego; natomiast w otworze Cianowice 2 nawiercono pod utworami jury silikoklastyki ediakaru o charakterze fliszowym oraz podobnych cechach litologicznych i tektonicznych do równowiekowych skał rozpoznanych w zachodniej i południowej części bloku małopolskiego. W związku z powyższym przyjęto, że strefa uskokowa Kraków–Lubliniec oddzielająca blok górnośląski od małopolskiego jest usytuowana między wymienionymi otworami. Na podstawie danych z wiercenia Trojanowice 2 i innych, wykonanych w jego sąsiedztwie, wykazano, że Rów Krzeszowicki uwidaczniający się w strukturze utworów kenozoicznych (mioceńskich) i mezozoicznych w rejonie Krakowa ma waryscyjskie założenia tektoniczne, a ograniczające go uskoki zostały reaktywowane w trakcie ruchów alpejskich. Rozpoznanie otworem Cianowice 2 i udokumentowanie stratygraficznie skał ediakarskich pozwoliły przyporządkować ten sam wiek podobnym litologicznie utworom nawierconym w sąsiednich otworach: Jerzmanowice, Bębło i DB-4, zaliczanym dotychczas do sylurskiej formacji z Mrzygłodu (fm). W pracy omówiono także wyniki innych badań, które przeprowadzono w trakcie dokumentowania tych wierceń.The paper presents the results of two fully cored exploratory boreholes of Trojanowice 2 and Cianowice 2 that targeted a depth of 600 m. They were drilled north of Kraków in 2007, in the villages of Grębynice and Zielonki. The main objective of the boreholes was to test the concepts on the nature of the contact zone between the Upper Silesian Block and the Małopolska Block in the northern outskirts of Kraków, and to map the trend of the Kraków–Lubliniec fault zone in this area. The zone is a boundary between the above-mentioned regional tectonic units. The Trojanowice 2 borehole reached the Lower Devonian deposits and the underlying Lower Cambrian rocks (Borzęta Formation (Fm.)) whose range is limited to the south-eastern part of the Upper Silesian Block. The Cianowice 2 borehole drilled (under the Jurassic) Ediacaran flysch-like siliciclastics, lithologically and tectonically similar to the coeval rocks identified in the western and southern part of the Małopolska Block. Therefore, it has been assumed that the Kraków–Lubliniec fault zone, separating the Upper Silesian Block from the Małopolska Block, is located between these boreholes. Based on data from the Trojanowice 2 borehole and other wells drilled in this area, it has been proved that the Krzeszowice Graben, accentuated in the structure of the Cenozoic (Miocene) and Mesozoic succession in the Kraków region, is of Variscan age and the bounding faults were reactivated during the Alpine movements. The Cianowice 2 borehole has enabled the examination and stratigraphic documentation of the Ediacaran rocks and allowed assigning the same age to the lithologically similar deposits in the adjacent Jerzmanowice, Bębło and DB-4 boreholes. Previously, these deposits were included in the Silurian Mrzygłód Formation (Fm.). The paper also discusses the results of other studies that have been carried out during documenting of the boreholes

Structural pattern of sedimentary formations from the Upper Silesia and the western Małopolska in the light of remote sensing data

The utility of remote sensing data for unraveling the structural pattern of the Palaeozoic and Meso-Cenozoic formations in Upper Silesia and western Ma3opolska was evaluated. A comprehensive analysis of lineaments interpreted on satellite images, morphological lineaments and linear geophysical anomalies indicates significant mutual relationships with the structural elements shown in geological maps. The spatial distribution of debated lineaments demonstrates two distinctive maxima representing NW-SE and ENE-WSW-oriented structures. The former population of lineaments corresponds to the main structural trend in the study area. The latter system has less evident geological representation although it roughly parallels the strike of the Carpathian thrust front

Preliminary evaluation of the possibilities of drinking water extraction in the area of Zielonki, Kraków region

Węglanowe skały dewońskie w rejonie śląsko-krakowskim są brane pod uwagę jako perspektywiczne dla pozyskania wód pitnych m.in. dla ludności aglomeracji krakowskiej. Badania hydrogeologiczne tych utworów w rejonie Krakowa wykonano w tym celu w wywierconym otworze Trojanowice-2, zlokalizowanym w pobliżu północnej granicy zapadliska przedkarpackiego. Mimo warunków artezyjskich z ciśnieniem około 15 m nad powierzchnię terenu i miąższości wodonośnych utworów dewonu rzędu 150-250 m ich przewodność hydrauliczna, określona na podstawie wyników próbnych pompowań okazała się stosunkowo mała, od 2,3 x 10/-4 do 2,2 x 10/-3 m2/s. Takie rezultaty badań hydrogeologicznych świadczą, że zasoby eksploatacyjne wodonośnych utworów dewonu w otworze Trojanowice-2 są niewielkie i mogą zaspokoić jedynie potrzeby niewielkiej, lokalnej społeczności.Devonian carbonates in the Kraków-Silesian region are known as a relatively productive aquifer containing good quality water for drinking purposes. The lack of water resources in the Kraków metropolitan agglomeration is the reason for the beginning of reconnaisance study of the Devonian aquifer groundwater resources. The paper presents some details related to the hydrogeological research of the Devonian carbonate aquifer in the Trojanowice-2 borehole. Despite the occurrence of artesian conditions with 1.5 atm. overpressure above datum level and about 150-250 m of the aquifer thickness, the transmissivities of the Devonian carbonates are relatively low and range from 2.30 x 10/-4 to 2.20 x 10/-3 m2/s. As a consequence, the possible resources of the Devonian aquifer are also relatively low and potentially sufficient only for small, local communities

Precambrian and Lower Paleozoic of the Brunovistulicum (eastern part of the Upper Silesian Block, southern Poland) : the state of the art

The Precambrian basement and Lower Paleozoic (Cambrian–Ordovician) sedimentary cover in the eastern part of the Upper Silesian Block (Brunovistulicum), known only in boreholes, is presented, and their palaeogeographic, facies and palaeotectonic development is discussed. The former is characterized by a heterogeneous structure that consists of Archean-Lower Proterozoic and Neoproterozoic rocks of different lithologies and origins, and the latter is almost exclusively represented by marine, transitional and terrestrial siliciclastic rocks. In contrast to the neighbouring region of the western part of the Małopolska Block, the siliciclastic sedimentation took place during the Early and Middle Cambrian in this area, however, the Ordovician deposits were encountered in several boreholes and no Silurian rocks have been reported in the northern part of this region. The authors present the most probable model of sedimentation, tectonics and origin of the geological structure of the Lower Paleozoic sedimentary cover in the Upper Silesian Block, define research problems, and justify the need for new drillings. Based on the geological and structural analysis of the depth to the top surface of the Lower Paleozoic, they define the optimal location for three 1500 m deep boreholes to solve the basic research problems

The prospective complexes for CO2 storage in the basement of the Carpathian Foredeep between Cracow and Rzeszów

W artykule przedstawiono analizę możliwości składowania dwutlenku węgla na obszarze obejmującym strefę Karpat zewnętrznych i zapadlisko przedkarpackie na obszarze między Krakowem a Rzeszowem. W wyniku przeprowadzonej analizy budowy geologicznej za potencjalne skały zbiornikowe do składowania CO2 uznano występujące na tym obszarze: gruboklastyczne utwory kambru dolnego, węglanowe osady dewonu środkowego i górnego oraz karbonu dolnego, a także permsko-triasowe i środkowojurajskie piaskowce i zlepieńce. Uwzględniając ogólnie przyjęte kryteria przy typowaniu struktur i formacji do geologicznego składowania CO2, wyróżniono cztery rejony występowania skał zbiornikowych. Podobszar A — zbiornik Wadowice–Myślenice o powierzchni około 850 km2, w którym jako potencjalny zbiornik do składowania CO2 wytypowano kompleks dolnokambryjskich skał piaskowcowo-zlepieńcowych. Podobszar B — zbiornik Gdów o powierzchni 765,5 km2, skałę zbiornikową stanowią tu piaskowce i zlepieńce permo-triasu i jury środkowej. Podobszar C — zbiornik Niepołomice o powierzchni 268,9 km2, skałę zbiornikową stanowią dewońskie wapienie i dolomity. Podobszar D — zbiornik Grobla. Obszar proponowanego zbiornika obejmuje 422,4 km2, skałę zbiornikową stanowią dewońsko-dolnokarbońskie wapienie i dolomity. Poziom uszczelniający dla skał zbiornikowych w wymienionych rejonach stanowią utwory mioceńskie zapadliska przedkarpackiego, tworzące na analizowanym obszarze zwartą pokrywę, o zróżnicowanej miąższości przekraczającej 100 m. W części południowej obszaru na te utwory są nasunięte jednostki fliszowe Karpat.The paper deals with the possibility of carbon dioxide storage in the Outer Carpathians and the Carpathian Foredeep between Kraków and Rzeszów. The analysis of the geological structure has revealed the following potential reservoir rocks for CO2 storage: coarse-clastic Cambrian rocks, Middle and Upper Devonian and Lower Carboniferous carbonates, and Permian-Triassic and Middle Jurassic sandstones and conglomerates. Four sub-areas of reservoir rocks have been indicated for the geological storage of CO2: (1) Sub-area A – the Wadowice–Myślenice reservoir with a surface area of about 850 km2 as a potential reservoir for CO2 represented by a Lower Cambrian sandstone-conglomerate rock complex; (2) Sub-area B – the Gdów reservoir with a surface area of 765.5 km2, where the reservoir rocks are Permian-Triassic and Middle Jurassic sandstones and conglomerates; (3) Sub-area C – the Niepołomice reservoir with a surface area of 268.9 km2, with the reservoir rocks composed by Devonian carbonates and dolomites; (4) Sub-area D – the Grobla reservoir with a surface area of 422.4 km2, represented by Devonian–Lower Carboniferous carbonates and dolomites. The cap rocks for the reservoir rocks in these areas are the Miocene formations of the Carpathian Foredeep, forming a compact cover with a variable thickness exceeding 100 m. In the southern part of the area, these formations are overthrust by the Flysch formations of the Outer Carpathians

Porphyry Mo–Cu–W mineralization within Precambrian–Paleozoic rocks–prospectivity analysis of the border zone of the Upper Silesia and Małopolska blocks

W strefie kontaktu bloków górnośląskiego i małopolskiego mineralizacja porfirowa Mo–Cu–W występuje w obrębie granitoidów i dajek porfirowych oraz w utworach osłony intruzji magmowych, reprezentowanych głównie przez metaiłowce i metamułowce ediakaru, w mniejszym stopniu syluru, a także skały węglanowe i klastyczne ordowiku, syluru i dewonu. Mineralizacja porfirowa jest reprezentowana głównie przez chalkopiryt, molibdenit i scheelit, występujące w formie żyłkowej, impregnacyjnej i rozproszonej. W strefie krawędziowej bloku małopolskiego wydzielono pięć rejonów prognostycznych mineralizacji porfirowej Mo–Cu–W (z wyłączeniem udokumentowanego złoża Myszków): Nowa Wieś Żarecka–Myszków–Mrzygłód, Żarki–Kotowice, Zawiercie, Pilica i Dolina Będkowska, a w strefie brzeżnej bloku górnośląskiego – rejon Mysłowa. Formowanie mineralizacji kruszcowej poprzedziły procesy metamorfizmu kontaktowo-metasomatycznego, głównie biotytyzacja skał klastycznych osłony granitoidów w odległości do ok. 1500 m od intruzji. Okruszcowanie jest związane przestrzennie i genetycznie ze strefami przeobrażeń hydrotermalnych (feldspatyzacja, sylifikacja, epidotyzacja, karbonatyzacja, chlorytyzacja, serycytyzacja), występującymi w obrębie i wokół granitowo-porfirowych intruzji. Relacje między okruszcowaniem, waryscyjskim magmatyzmem, intensywnością i charakterem przeobrażeń oraz wiek molibdenitu (303–295 Ma) oznaczony metodą Re–Os jednoznacznie wskazują na pomagmowe hydrotermalne pochodzenie omawianej mineralizacji. Szanse na odkrycie następnego po Myszkowie złoża można wiązać przede wszystkim z brzeżną częścią bloku małopolskiego oraz fragmentem krawędziowej części bloku górnośląskiego w rejonie Mysłowa.Porphyry Mo–Cu–W mineralization is associated with the boundary zone of the Upper Silesia and Małopolska blocks. It is encountered within Ediacarian and Silurian metasediments, as well as in Ordovician, Silurian and Devonian carbonates and siliciclastics, intruded by granitoids and porphyry dikes. Ore mineralization is represented by chalkopyrite, molibdenite and scheelite forming veinlets, impregnations and disseminations. Investigation of 66kmof cores from 284 prospective drill holes (done till 1992) provided new data representing the distribution of mineralization on a regional scale. Based on the contours of metal average contents, fve prospective areas (Nowa Wieś Żarecka–Myszków–Mrzygłód, excluding Myszków deposit, Żarki–Kotowice, Zawiercie, Pilica and Dolina Będkowska) with porphyry Mo–Cu–W mineralization have been delineated on the Małopolska Block and Mysłów area on the Upper Silesia Block. Formation of ore mineralization was preceded by contact-metasomatic metamorphism (predominantly by biotitisation of granitoids cover extending to 1500 m away from intrusion). Ores are spatially and genetically associated with zones of hydrothermal alteration (feldspathization, silification, epidotization, carbonatization, chloritization, sericitization) developing in and around granitoid and porphyry intrusions. Close spatial and genetic association between mineralization (supported by Re–Os 303–295 Ma ages of molibdenite), Variscan magmatism, alteration, and active Cracow–Lubliniec disslocation system clearly indicates postmagmatic, hydrothermal origin of mineralization. New exploration targets can be found at the border zone of Małopolska and Upper Silesia Block