Basement structure of the Paleozoic Platform in Poland

The Paleozoic Platform comprises the southwestern half of the Polish territory, separated from the Precambrian East European Platform (EEP) by a NW–SE trending subvertical lithospheric-scale discontinuity – the Teisseyre-Tornquist Zone. In the present study, the Paleozoic Platform basement is subdivided based on geological and geophysical evidence acquired during the last decades, including deep seismic refraction and reflection results, as well as gravity, magnetic and magnetotelluric data. The units adjacent to the EEP, the Mid-Polish Domain (comprising the Łysogóry Block) and the Pomeranian Block, are characterized by a thinned three-layer EEP-type crystalline crust (age 1.7–3.7 Gy). Their oldest platform cover is probably composed of thick Ediacaran syn-rift sedimentary and volcanic rocks. Their western extension in the contiguous German and Baltic area can be traced as far as the East Elbian Massif and Thor Suture based mainly on magnetic anomaly patterns. The Upper Silesian and Małopolska blocks located in SE Poland are characterized by Cadomian (660–600 My) basement overlain by the thick deformed Ediacaran foredeep deposits. Whereas the units with the EEP-type basement are interpreted as proximal terranes displaced along the EEP margin during the late Early Paleozoic, the blocks with a Cadomian basement are conceived as exotic terranes of a possible Gondwanan provenance. All these terranes were accreted ultimately during the final, latest Silurian stages of the Caledonian deformation although the exact scenario of the amalgamation remains hypothetical. The Sudetic Domain in SW Poland is a collage of different crustal units juxtaposed ultimately in the Pennsylvanian (ca. 310 Ma) during the final episodes of the Variscan Orogeny. Their northern boundary corresponds to the Rheic Suture traceable in magnetic and gravity anomalies pattern along the northern margin of the Wolsztyn–Leszno High, and continuing westwards along the Mid-German Crystalline High. The arcuate trace of the suture in the NE is dextrally displaced along the Odra Fault, and continues southwards where it is mapped as the Moravian–Silesian Suture

A mesoproterozoic titanomagnetite ore deposit in the suwałki anorthosite massif and its geological environment

Rudonośny suwalski masyw anortozytowy (SAM) razem z anortozytowym masywem Kętrzyna i norytową intruzją Sep, występują w obrębie 200 km długości magmowego terenu zwanego kompleksem mazurskim (NE Polska). Rozciągający się pasmowo w kierunku W-E proterozoiczny kompleks mazurski jest zbudowany z różnorodnych skał o składzie od kwaśnych przez pośrednie do zasadowych. Kwarcowe monzonity i granodioryty są najbardziej rozpowszechnionym typem skał w obrębie facji. Kompleks mazurski przecina kilka kompleksów metamorficznej facji granulitowej i amfibolitowej np. kompleks pomorski, dobrzyński, ciechanowski i mazowiecki. Złoża rud Fe-Ti-(V) w anortozytowym masywie suwalskim zostały odkryte we wczesnych latach 60-tych XX wieku, pod miąższym nadkładem fanerozoicznych skał osadowych w obrębie małych dodatnich anomalii magnetycznych, w rejonie Krzemionki, Udryna, Jeleniewa i Jeziora Okrągłego. Złoża te zostały udokumentowane przy pomocy ok. 100 głębokich otworom wiertniczych, do głębokości 2300 m, a zasoby oszacowane w kat. C1 i C2 na ok. 1,5 mld ton rudy tytanomagnetytowej z wanadem, głównie w polu rudnym Krzemionka i Udryn.The ore-bearing Suwałki Anorthosite Massif (SAM) together with the Kętrzyn Anorthosite Massif and Sejny norite intrusion are located within 200 km long magmatic terrane called Mazury Complex (NE Poland). The beltiform Proterozoic Mazury Complex is made up of a variety of rocks from felsic and intermidiate to the basic ones. The quartz monzonites and granodiorites are the most widespread rock type within the suite. The belt crosscuts several metamorphic granulite and amphibolite fades units, including Pomorian, Dobrzyń, Ciechanów and Mazovian. Large Fe-Ti-(V) ore deposits of Krzemionka, Udryń, Jeleniewo and Jezioro Okragle have been discovered in early 60-ties, within the small positive magnetic anomalies in the Suwałki Massif and evaluated down to the depth of 2300 m by over 100 boreholes yielding of about 1.5 bilion tons of economic reserves, mostly at Krzemionka and Udryn ore fields

Lithospheric structure across the Trans-European Suture Zone in NW Poland based on gravity data interpretation

We provide an analysis of geophysical and geological data from the Baltic segment of the Trans-European Suture Zone (TESZ). The construction of structural and density maps of the Zechstein-Mesozoic-Cenozoic complex has allowed identification of anomalies of basement orgin. As a result of interpretation of these anomalies, major structural elements of the lithosphere have been characterised. According to gravity modelling the crustal structure is more complicated than shown on velocity model along refraction and wide-angle reflection profile LT-7. Long-wavelength anomalies have been modelled in terms of lateral heterogeneity within the lower crust and upper mantle. In order to achieve a match between the observed and calculated gravity effects, it was necessary to assume dense upper mantle beneath the TESZ. Gravity data also indicate the presence of high-density bodies in the upper crust, and a complex transitional zone between crust and upper mantle in the TESZ

A new magnetic anomaly map of Poland and its contribution to the recognition of crystalline basement rocks

Magnetic total field measurements acquired in Poland between 1974 and 2011 have been compiled in a new digital database that provides a complete picture of magnetic anomalies of the country. The data compilation and further processing procedures used to create the magnetic anomaly database and maps that accompany this article are briefly summarized. The reduced-to-the-pole and pseudogravity anomaly maps were computed to accurately locate anomalies above their causative bodies as well as to simplify anomaly patterns and emphasize principal magnetic domains within the basement. An interpretation of the magnetic maps reveals a lot of magnetic basement provinces and domains indicating basement division into blocks and structural elements, which are important for understanding the regional tectonic setting of Poland

Geologic and geophysical estimation of the prospect for ore deposit of the occurrences of primary and placer titanium minerals in the Ślęża Massif ophiolite, area, the Sudetes Mts (SW Poland)

Miocene aged heavy mineral (HMin) alluvial cones and regolith sands above ore-bearing gabbro and amphibolite/diabase rock zone were considered as a prospective metallotect in the area of Devonian ophiolite Ślęża Massif in the Sudets (SW Poland). The available research data from the Sobótka region indicated that the ultramafic gabbro intrusion has an interesting titanium ore enrichment with minerals such as ilmenite and titanomagnetite in the Strzegomiany-Kunów primary ultramafic rocks. The mean composition of ore gabbro samples taken from the surface contained eg; Fe -14.21%, TiO2 - 4.92%, V2O5 - 0,15. Conducted geophysical surveys in the vicinity of the presumed gabbroic rocks at thin Quaternary sediments cover, suggested the variable content ofa primary mineralization, which could be related to the increased content of heavy minerals fractions over the bed in the form of regolith or as a secondary deposit. Titanium minerals such as ilmenite, sphene, were enriched during the oxidation process and created secondary bed, where the concentrates of titanium oxides: rutile, leucoxene or oxidized ilmenite may have a high titanium content as high as 70-90%. Placer HMin sands are at present a major source of titanium deposits worldwide and the largest industrial value due to their large resources, simplicity and purity of exploitation and the ability to yield concentrates of HMin: ilmenite, rutile, pseudobrookite, anatase and leucoxene, sometimes in the company of valuable zircon, monazite or garnet. These deposits in the world are mainly used in metallurgical and chemical industries, eg; the production ofpaints and pigments used in the pharmacy, paper and paint industry. Similar observations have been reported from the region of Spain, Portugal, western Australia andfrom the south of India. Preliminary results of presented study indicate that the Strzegomiany-Kunów region can be considered as prospective not only because of the presence ofprimary titanium mineralization in gabbro, especially in diallage gabbro, amphibolite (diabase) and serpentinite, but also a presence of enriched titanium mineralization in regolith over gabbro and in clastic sediments on the foreland of Ślęża Massif

Geology of the Zechstein basement of the Legnica-Głogów Copper District (LGOM) and its surroundings: a critical overview

Dokonano przeglądu dotychczasowych badań i koncepcji dotyczących tektoniki podcechsztyńskiego podłoża Legnicko- -Głogowskiego Okręgu Miedziowego (LGOM). Przedstawiono własną, zmodyfikowaną wersję modelu budowy jednostek strukturalnych tego podłoża oraz rozwoju i zasięgu dolnopermskiej pokrywy osadowej. Zastosowano zintegrowaną analizę sedymentologiczną, strukturalno-tektoniczną w powiązaniu z analizą danych geofizycznych, grawimetrycznych i magnetycznych. Zaproponowano model, w którym skały podcechsztyńskiego podłoża obszaru LGOM przypisano do północnej strefy waryscyjskich internidów, a tym samym do bloku przedsudeckiego. Przedłużenie na północ bloku przedsudeckiego jest reprezentowane przez blok Sieroszowic znajdujący się w obrębie strefy środkowej Odry, reprezentowanej przez środkowoodrzańskie uskoki, odpowiednio – południowy i północny. W środkowej części obszaru LGOM znajduje się jednostka tektoniczna określona jako rów Głogowa, w północnej części – uskok śląsko-lubuski oraz fragment południowej części rozległej strefy rozłamów środkowej Odry.On the background of a critical review of earlier studies and concepts concerning the structure of the Zechstein basement of LGOM, the authors’s own, modified version of its tectonic model is presented, accompanied by that explaining the sedimentation and areal extent of the Lower Permian sedimentary cover. Integrated sedimentological, structural and tectonic analysis was applied in conjunction with geophysical analysis based on gravimetric and magnetic data. As a result of the analysis, the pre-Permian basement of the LGOM area is interpreted to be part of the northern Variscan internides and, at the same time, to constitutea northerly extension of the Fore-Sudetic Block (Sieroszowice Block). Within the LGOM area, in its southern part, there are Middle Odra Fault Zone, comprising the southern Middle Odra Fault (Lubin trough) and northern Middle Odra Fault, separated with the Sieroszowice Block. In the middle part of the LGOM area located is the Głogów trough, cut by the Silesia-Lubusz fault in its northern segment and by the southern part of the vast Middle Odra Deep Fracture Zone

Geologic map of crystalline basement in the Polish part of the East European Platform : a summary of the study

A new geologic map of the crystalline basement of NE Poland has been constrained on the basis of the magnetic and gravity imaging, data from seismic profiles of POLONAISE'97 and CELEBRATION'2000, and extensive geochemical, isotopic and U-Pb dating studies of drill core samples. This updated reconstruction of the hidden southwestern margin of the East European Craton revealed of several late Svecofennian orogenic domains with ages in the range 2.0–1.74 Ga, belonging to the Fennoscandia. The age of these Paleoproterozoic domains is becoming regionally younger towards NW. Furthermore, there is two Paleoproterozoic domains, which form integral part of the westernmost youngest rim of the Sarmatia block. During the early Mesoproterozoic between 1.54 and 1.45 Ga intracratonic plutons of the AMCG suite intruded a large area of the Mazury-Warmia, Pomorze and SE Baltic region. Several deep-sourced ultramafic-alkaline bodies of Early Carboniferous age (354–338 Ma) are related to the youngest magmatic event

Application of the magnetic anomalies for identification of structure of the crystalline basement of southeastern Poland

Południowo-wschodnia Polska znajduje się na obszarze kontaktu trzech dużych jednostek geologicznych: kratonu wschodnioeuropejskiego (EEC), platformy paleozoicznej i Karpat. Złożoną budowę geologiczną obszaru odzwierciedlają mapy anomalii pól potencjalnych. Analiza mapy anomalii ΔT całkowitego pola magnetycznego Ziemi i pochodnych pionowych tych anomalii w powiązaniu z danymi geologicznymi dostarcza wielu informacji o budowie i właściwościach magnetycznych skał krystalicznego kompleksu skorupy. Pośrednio ujawnia ona stopień zróżnicowania petrologicznego i tektonikę krystalicznego kompleksu skorupy obszaru kratonicznego w zestawieniu ze skorupą przyłączonych do niego bloków, będących przedpolem orogenu waryscyjskiego platformy paleozoicznej i zlokalizowanych w strefie szwu transeuropejskiego (TESZ). Na drodze analizy spektralnej anomalii magnetycznych i ich ilościowej interpretacji, uwzględniającej dane z projektu CELEBRATION 2000 oraz informacje o właściwościach magnetycznych skał udostępnionych wierceniami, skonstruowano wzdłuż profili sejsmicznych (CEL 01, CEL 05) dwuwymiarowe (2D) modele magnetyczne skorupy i przedstawiony w formie szkicu model trójwymiarowy (3D). Porównawcza analiza i interpretacja map anomalii magnetycznych i grawimetrycznych ujawniła pozycję krystalicznego kompleksu skorupy w strefie kontaktu kratonu wschodnioeuropejskiego z platformą paleozoiczną oraz jego wpływ na obraz resztkowych anomalii grawimetrycznych na obszarze kratonuSouth-eastern Poland is situated between the East European Craton (EEC), the Paleozoic and Mezosoic of Western Europe and the Carpathians. Complex geological structure of the area is reflected on the maps of potential fields anomalies. The analyses of the total magnetic intensity anomaly map ΔT and the vertical derivatives of these anomalies in relation to geological data provide many information concerning the structure and magnetic properties of rocks of the crystalline basement. These analyses indirectly reveal the degree of the petrologic diversification and the tectonics of the basement in comparison with the adjoining blocks of the Paleozoic and Variscan orogens and their basement as well as those located in the area of the Trans–European Suture Zone (TESZ). Two dimensional (2D) magnetic models of the basement along the seismic profiles (CEL 01, CEL 05) and corresponding three dimensional (3D) model have been constructed. This interpretation is based on spectral analysis of the magnetic anomalies and their quantitative interpretation which includes data from the CELEBRATION 2000 project, as well as information concerning the magnetic properties of rocks made available through drilling. The comparative analysis of maps showing magnetic and gravity anomalies have revealed the architecture of the crystalline basement in the area where the East European Craton (EEC) is in contact with the Paleozoic and Mezosoic of Western Europe, as well as its impact on the image of residual gravity anomalies within the area of the craton

New results of polymetallic, PGE and REE mineralization research in the Suwałki Anorthosite Massif (NE Poland)

Suwalski masyw anortozytowy (SAM) występuje w podłożu krystalicznym północno-wschodniej Polski w obrębie 200-kilometrowej długości magmowego terranu mezoproterozoicznych skał facji AMCG (anortozyty–mangeryty–charnockity–granity), zwanego kompleksem mazurskim. SAM odkryto w wyniku rozpoznania wiertniczego wyraźnych ujemnych anomalii magnetycznych i grawimetrycznych. Z masywem anortozytowym są związane rozległe ujemne anomalie obu pól potencjalnych. Anomalię grawimetryczną otaczają pasma anomalii dodatnich wywołanych przez skały o podwyższonych gęstościach, takie jak: granitoidy, monzodioryty i granodioryty. Ujemną anomalię magnetyczną okalają pasma dodatnich anomalii o znacznych amplitudach, szczególnie mocno zaznaczające się od południa, zachodu i północy. Dodatnie anomalie są związane z występowaniem skał o stwierdzonej, silnej podatności magnetycznej spowodowanej zawartością ferrolitów: skał ilmenitowo-magnetytowych z towarzyszącą im mineralizacją siarczków Fe-Cu-Ni-Co. Złoża rud Fe-Ti-(V) w SAM zostały odkryte przez Państwowy Instytut Geologiczny (PIG) we wczesnych latach 60. XX w., pod miąższym nadkładem fanerozoicznych skał osadowych, w obrębie małych dodatnich anomalii magnetycznych, w rejonie Krzemianki, Udryna, ¬Jeleniewa i Jeziora Okrągłego. Złoża te udokumentowano za pomocą ok. 100 głębokich otworów wiertniczych, do głębokości 2300 m, a zasoby oszacowano w kat. C1 + C2 na ok. 1,5 mld ton rudy tytanomagnetytowej z wanadem, głównie w polu rudnym Krzemianka i Udryn. Wiek modelowy uzyskany metodą Re-Os NTIMS dla rud Fe-Ti-V i siarczków ze złóż Krzemianka i Jeziora Okrągłego wyniósł 1559 ±37 mln lat ze stosunkiem początkowym 187Os / 188Os = 1,16 ±0,06. Uznano go za wiek całego masywu suwalskiego. Pomimo wieloletnich badań, wgłębna budowa i forma masywu nie są dokładnie rozpoznane. Obecnie są wykonywane geofizyczno-geologiczne modelowania 3D danych otworowych z wykorzystaniem pakietu oprogramowania OasisMontaj (Geosoft). Model 3D jest generowany w aplikacji GeoModeller 3D (Intrepid Geophysics) w celu rozpoznania prawidłowości geologicznych oraz interpretacji anomalii magnetyczno-grawimetrycznych na całym obszarze masywu, łącznie z osłoną.Suwałki Anortosite Massif (SAM) occurs in the crystalline basement of NE Poland within 200 km of the magmatic, Mesoproterozoic AMCG (anorthosite–mangerite–charnockite–granite) rock suite terrane called the Mazury Complex. SAM was discovered as a result of the drilling research of the prominent negative magnetic and gravimetric anomalies. There is an extensive negative anomaly of both potential fields related to the anorthosite massif. Gravimetric anomaly is surrounded by the bands of positive anomalies caused by rocks with elevated densities, such as granitoids, monzondiorites and granodiorites. A negative magnetic anomaly is surrounded by the bands of positive anomalies with significant amplitudes, particularly strongly marked from the south, west and north. Positive magnetic anomalies are associated with the presence of rocks with proven strong magnetic susceptibility due to the content of ferrolites (ilmenite-magnetite rocks) with accompanying Fe-Cu-Ni-Co sulphide mineralization. Fe-Ti-(V) ore deposits in the SAM were discovered in the early 1960s, in the region of Krzemianka and Udryn, but also Jeleniewo and Jezioro Okrągłe, under a thick overburden of Phanerozoic sedimentary rocks within small positive magnetic anomalies. These deposits were documented in about 100 deep boreholes to a depth of 2300 m, and the resources in C1 + C2 category were estimated for about 1.5 billion tons of titanium-magnetite ores with vanadium, mainly in the Krzemianka and Udryn ore fields. The model age obtained by the Re-Os NTIMS method for Fe-Ti-V ores and sulphides from the Krzemianka and Jezioro Okrągłe ore deposits was 1559 ±37 Ma with an initial ratio of 187Os/188Os = 1.16 ±0.06. This age was recognized as the age of the entire Suwałki Massif. Despite many years of research, the deep structure and the form of the massif has not been fully recognized. At present, geophysical and geological 3D modelling of borehole data is carried out using the OasisMontaj (Geosoft) software package. The 3D model is generated in the GeoModeller 3D application (Intrepid Geophysics) in order to recognize the geological correctness and interpretation of magnetic-gravity anomalies of the whole massif and its cover