Lignite seams in the Muskau arch - sedimentation conditions, stratigraphic position, deposits importance

W strefie zaburzeń glacitektonicznych Łuku Mużakowa, na obszarze występowania bogatych złóż węgla brunatnego na obszarze Polski, Brandenburgii i Saksonii (Zagłębie Lubuskie i Zagłębie Dolnołużyckie), osady czwartorzędowe i znaczna część osadów neogeńskich uległy intensywnym deformacjom, W ich efekcie fragmenty kilku pokładów węgla brunatnego zostały wydźwignięte ku powierzchni w postaci łusek i stromych fałdów glacitektonicznych. Struktury te stanowiły w przeszłości przedmiot eksploatacji po obu stronach granicy. Badania palinostratygraficzne pozwoliły stwierdzić, że w skład struktur tektonicznych zostały zaangażowane trzy pokłady węgla z wyższej części profilu neogenu: I pokład środkowopolski. IIA pokład lubiński i II pokład łużycki. Pokłady węgla z niższej części profilu (III pokład ścianwski i IV pokład dąbrowski) nie zostały zaburzone. Liczne świadectwa wpływów morskich w zapisie palinologicznym, mikro- i makrofaunistycznym oraz sedymentologicznym pozwalają stwierdzić, że obszar zachodniej części Ziemi Lubuskiej był w miocenie kilkukrotnie inkorporowany w obręb Zatoki Brandenburskiej Morza Północnego.On the area of occurrence of rich lignite deposits in Western Poland, Brandenburg and Saxony, in the glaciotectonic deformation zone of the Muskau Arch, both Quaternary and the younger part of the Neogene sediments were extensively deformed. During this process, many fragments of some lignite seams have been uplifted to the soil surface in form of slices and steep glaciotectonic folds. These structures were formerly a subject of mining. Palynological studies displayed than three lignite seams have been involved within glaciotectonic structures. There were: 1st Mid-polish Seam, 2nd A Lubin Seam, and 2nd Lusatian Seam. The lignite seams from the lower part of Neogene 3rd Ścinawa Seam and 4th Dąbrowa Seam has been undeformed. Frequent marine influx are evidenced in palynological, micro- and macrofaunistic and sedimentary record. It confirms that this area was several times incorporated inside area of the Brandenburg Gulf of the North Sea

Paleogene and Neogene : a time of dynamic changes of climate

The paper discusses the causes of climate change in the latest Cretaceous and the Paleogene (impact event or huge volcanic eruptions?). The climatic evolution (global and – more specifically – in the territory of Poland) during the Paleogene and Neogene in relation to the major climatic events of these periods (PETM, EECO, C4 grassland, Messinian Salinity Crisis) are described and their causes are discussed. Tectonic transformation, volcanic events and earthquakes led to the change in the position of the continents and in the circulation of ocean currents, as well as to increased emission of greenhouse gases – methane and carbon dioxide. These were the main causes of climate changes during the Paleogene and Neogene

Factors controlling Cenozoic anthracogenesis in the Polish Lowlands

The accumulation of large amounts of phytogenic matter, leading to the formation of lignite deposits of economic importance, has been determined by two groups of external factors: (a) climatic factors determining the indispensable production of organic matter and (b) geological factors allowing preservation of this matter in the sediment and its diagenetic transformation in the process of coalification. The overriding item among climatic factors was obviously the production of suitable amounts of phytogenic matter. It could be accumulated only under favourable vegetation conditions and therefore a warm and humid climate was a condition sine qua non for the intensive production of phytogenic matter. Problems of lignite origin do not generally relate to the lack of production of phytogenic material, but to preventing preservation in the sediment due to rapid oxidation of this material in very warm conditions. Therefore, the coal-forming process was constrained by two critical temperature values, which had to be neither too low nor too high, wherein sufficiently high humidity persisted throughout the process. Therefore, the range of mean annual temperature, which ensured favourable conditions for the growth and preservation of phytogenic matter, was from approx. 15.5 to 24°C. In the Cenozoic, such conditions commenced in the Early Oligocene and persisted up to the later Miocene – this was the interval of the most intense anthracogenesis in the Polish Lowlands. In the widespread lowland areas, lush swamp forests and peat fens developed, and thick lignite seams reflect the accumulation of phytogenic matter. This interval began with the cooling at the Eocene/Oligocene boundary and terminated at the beginning of the next cooling and drying phase known as that of the “C4 grassland” in the Late Miocene. Both the critical points are related to the surpassing of temperature limits: too high for the preservation of phytogenic deposits, and too low for the extensive development of lignite-forming vegetation. An important condition for the emergence of a large thickness of phytogenic sediments is primarily an existence of the accomodation space, where a considerable amount of plant matter might accumulate. This occurred only in conditions of dynamic equilibrium between the growth of plant matter and the lowering of the depositional surface, which ensured stabilization of the groundwater level. The rate of subsidence of the depositional surface must be balanced by the rate of vegetation growth. Therefore, no single lignite seam corresponding in age to the whole period of potential accumulation was formed at that time. Rather, a few lignite seams, separated by thick successions of mineral deposits, then formed. The vegetation of the wetlands which created the individual lignite seams was similar, this being mostly a facies element. Differences in the composition of vegetation are found mainly in plant communities outside peat-fens and it is the plants outside of the wetlands which allowed for subsequent dating of the lignite seams. The thermophilous vegetation was replaced by plants of lower thermal requirements during the progressive climate cooling towards the end of the Miocene. The ultimate cooling and completion of peat/lignite production was generated by the Middle Miocene uplift of the Carpathians arc in the Alpine orogeny. This natural barrier considerably limited the circulation of warm and humid air masses from the south to the Polish Lowlands area

The standard section of Neogene deposits from Eastern Pomerania at Łęczyce near Lębork (northern Poland)

Celem przeprowadzonych prac było rozpoznanie i zbadanie profilu osadów paleogenu i neogenu, ze szczególnym uwzględnieniem młodszego neogenu, w miejscowości Łęczyce koło Lęborka, gdzie w odsłonięciu w skarpie pradoliny Redy-Łeby stwierdzono występowanie utworów neogeńskich. Posadowiony u podstawy odsłonięcia otwór wiertniczy Łęczyce-Tr osiągnął głębokość 110,0 m p.p.t. i został zatrzymany w utworach formacji mosińskiej dolnej z dolnego oligocenu. Próbki pobrane z odsłonięcia i z rdzenia wiertniczego wykorzystano do badań laboratoryjnych składu ziarnowego (133 analizy), węglanowości osadów (122 analizy), składu minerałów ciężkich (41 próbek) i badań zespołów sporowo-pyłkowych i fitoplanktonu (39 próbek). W profilu otworu wiertniczego rozpoznano osady dolnego oligocenu i miocenu odpowiadające formacjom: mosińskiej dolnej, czempińskiej i mosińskiej górnej (dolny oligocen), gorzowskiej i krajeńskiej (dolny/ środkowy miocen) oraz adamowskiej (środkowy miocen). Stwierdzone w profilu odsłonięcia osady plioceńskie uznano za ekwiwalenty formacji poznańskiej i gozdnickiej. Przeprowadzono korelację stratygraficzną rozpoznanej sukcesji z profilami z obszarów sąsiadujących na terenie północno-wschodniej Polski oraz z Półwyspu Sambijskiego. Wyniki badań umożliwiły odtworzenie warunków sedymentacji osadów, prześledzenie następstwa zbiorowisk roślinnych i implikujących je zmian klimatu. Ze względu na zachowanie pełnego profilu osadów kenozoicznych i stwierdzenie występowania osadów plioceńskich (jedyne stanowisko w tym rejonie), profil z Łęczyc uznano za referencyjny dla Pomorza Wschodniego.The reported study focused on a complex analysis of Paleogene–Neogene section located at Łęczyce near Lębork (Eastern Pomerania). The lower part of the section is represented by Lower Oligocene to Miocene deposits, drilled by the Łęczyce-Tr well to the depth of 110 m. Its upper part consists of the Late Neogene succession exposed in the slope of the Reda–Łeba palaeovalley just above the drill top. Both core and outcrop sections were sampled for analyses of grain size and composition (133 samples), carbonate content (122 samples), heavy mineral composition (41 samples), and spore-pollen and phytoplankton assemblages (39 samples). For the first time in the Eastern Pomerania, a succession of the standard Lower Oligocene to Pliocene formations has been identified in this section including the Oligocene to Miocene deposits represented by the Lower Mosina Fm., Czempin Fm., Upper Mosina Fm. (Lower Oligocene), Gorzów Fm. and Krajenka Fm. (Lower/ Middle Miocene) and Adamów Fm. (Middle Miocene). Outcrop of the Pliocene deposits (unique in the area), being an equivalent of the Poznań Fm., were described. All the distinguished units were correlated with corresponding sections from the north-eastern Poland and the Sambia Peninsula. The study results have enabled to reconstruct the sedimentary conditions and depositional environments, as well as the succession of floral communities that record the paleoclimatic changes. The Łęczyce section, comprising the Lower Oligocene to Pliocene deposits, is a representative section of the Paleogene–Neogene succession for the whole area of Eastern Pomerania

Paleogene deposits in the Polish part of the Zittau Basin – new light on the age of the tectonic depression

Celem prac było rozpoznanie i zbadanie profilu osadów kenozoicznych na południowo-wschodnim obrzeżeniu niecki żytawskiej (ryft Ohrzy) u zbiegu granic Polski, Czech i Niemiec oraz określenie wieku skał osadowych i wulkanicznych związanych z wulkanizmem synsedymentacyjnym. Zlokalizowany w sąsiedztwie miejscowości Markocice otwór wiertniczy Opolno Zdrój PIG-1 osiągnął głębokość 200,0 m p.p.t. i został zatrzymany w utworach podłoża krystalicznego niecki żytawskiej; przewiercono nim cały profil serii osadowej wraz z wulkanitami. Próbki pobrane z rdzenia wiertniczego posłużyły do badań litologiczno-sedymentologicznych oraz laboratoryjnych, w tym do badań mineralogiczno-petrograficznych skał wulkanicznych i do oznaczenia wieku radiometrycznego metodą K-Ar (trzy próbki z rdzenia i jedna próbka referencyjna z odsłonięcia w sąsiedztwie otworu wiertniczego) oraz do badań zespołów sporowo-pyłkowych i fitoplanktonu obecnych w warstwie osadów węglistych nawierconej pod skałami wulkanicznymi (sześć próbek). Skały wulkaniczne datowano na 24,9–32,7 mln lat BP, a zatem utwory te mogły powstać nie później niż w późnym oligocenie. Wyniki badań palinologicznych nie pozwoliły na szczegółowe określenie wieku skał osadowych znajdujących się pod wulkanitami, jednak z superpozycji tych ostatnich wynika jednoznacznie, że są one starsze od górnego oligocenu, a zatem nie mogły powstać później niż we wczesnym oligocenie i stanowią zapewne ekwiwalent stratygraficzny formacji turoszowskiej. Wyniki badań przesuwają zatem początek sedymentacji utworów węglonośnych w niecce żytawskiej co najmniej do późnego paleogenu.The aim of the study was to identify and examine the Cenozoic strata in the southeastern margin of the Zittau Basin (Ohře Rift) at the crossborder of Poland, Czech Republic and Germany, and to determine the age of the sedimentary and volcanic rocks related to synsedimentary volcanic events. The Opolno Zdrój PIG-1 borehole, located near the village of Markocice, reached a depth of 200.0 m b.g.l. and it was stopped in the crystalline basement of the Zittau Basin, piercing the whole sedimentary series together with the volcanites. A number of sedimentological and lithological studies and laboratory examinations have been performed on samples taken from drill cores. They included (1) a mineralogical/ petrographic study of volcanic rocks and absolute age determination using the K-Ar method (three samples from the borehole and one reference sample from a neraby outcrop) and (2) research of pollen-spore and phytoplankton assemblages from a layer of lignite-bearing sediments lying below the volcanic rocks (six samples). This work determined the age of the covering volcanic rocks at the 24.9– 32.7 million years BP, and therefore, the lignite-bearing rocks may have been deposited no later than the Late Oligocene. Although the results of palynological studies did not allow detailed determination of the age of the sedimentary rocks lying below the volcanites, but the superposition of the latter shows evidently that they are older than the Late Oligocene. They could not have been deposited later than in the Early Oligocene and are probably a stratigraphic equivalent of the Turoszów Formation. Thus, the results move the beginning of sedimentation of the coal-bearing layers in the basin Zittau Basin at least to the Late Paleogene