Provenance study of Permian non-marine sandstones and conglomerates of the Krkonoše Piedmont Basin (Czech Republic): exotic marine limestone pebbles, heavy minerals and garnet composition

 

Authors: Martínek K, Štolfová K

Published in: Bulletin of Geosciences, volume 84, issue 3; pages: 555 - 568; Received 15 May 2006; Accepted in revised form 26 January 2009; Online 18 June 2009

Keywords: provenance, Krkonoše Piedmont Basin, Permian, heavy minerals, pebble composition, detrital garnet composition,

full text (PDF, 4.6 MB)

Export to RIS

 

Supplementary material

Appendix A (45 kB)

Appendix B (40 kB)

 

Abstract

This study focuses on identifying major source areas in several stratigraphic intervals in the Permian sediments of the Krkonoše Piedmont Basin and integrates it with existing sedimentological data. Pebbles in Cisuralian-Guadalupian conglomerates of alluvial fans, nearshore lacustrine and lacustrine fan-delta deposits that were deposited close to the northwestern and southeastern basin margin, respectively, correspond almost exclusively to local material from adjacent crystalline complexes. The heavy mineral associations of the sandstone matrix of these conglomerates support this interpretation. Crystalline units of the south-western part of the Krkonoše-Jizera Crystalline Complex and Orlice-Sněžník Crystalline Complex, respectively, are considered as the most favourable sources. Heavy mineral associations of fluvial sandstone facies are of complex composition pointing to repeated recycling of clastic material. However, heavy mineral indices reveal distinct source areas for the main lithostratigraphic units. Two main possible source areas for the fluvial Asselian deposits (Vrchlabí Formation) of the south-western part of the basin were found. Pebbles of late Devonian- early Carboniferous marine limestones probably came from the central part of the hypothetical Jítrava-Hradec Basin. The garnet compositions in sand detrital material point to leucogranites and pegmatites of the north-eastern Moldanubian Zone, Přibyslavice area, as the possible source rocks. Guadalupian fluvial deposits reveal a wide range of sources that can be attributed to the recycling of detrital material from Cisuralian and Carboniferous deposits. Garnet compositions indicate Moldanubian granulites, garnet clinopyroxenites, leucogranites and pegmatites as a possible sources. We infer that Moldanubian granulites and garnet clinopyroxenites were exposed to an erosion level in the Early Permian at the latest.

References

Basu, A., Young, S.W., Suttner, L.J., James, W.C.&Mack, G.H. 1975. Re-evaluation of the use of undulatory extinction and polycrystallinity in detrital quartz for provenance interpretation. Journal of Sedimentary Petrology 45, 873-882.

Běhal, Z., Novák, F., Pauliš, P. & Pejša, J. 2000. Historická naleziště českého granátu (pyropu) na Kolínsku a jejich mineralogie. Práce muzea v Kolíně, Řada přírodovědná 4, 3-32.

Blecha, M.,Martínek, K.&Mihaljevič,M. 1999. Sedimentary and geochemical record of the ancient Kalná Lake, Lower Permian, Krkonoše Piedmont Basin, Czech Republic. Acta Universitatis Carolinae, Geologica 43(4), 657-665.

Breiter, K. 2005. Peraluminické granitoidy sv. moldanubika. Excursion guide, 2nd meeting of the Czech Geological Society, Slavonice, 114-136.

Chlupáč, I. 1964. Nový nález fauny ve slabě metamorfovaném paleozoiku Ještědského pohoří. Časopis pro mineralogii a geologii 9(1), 27-35.

Chlupáč, I. 1997. Poznámky k rozšíření devonu a stavbě metamorfovaného paleozoika v jižní a střední části Ještědského pohoří. Zprávy o geologických výzkumech v roce 1997, 19-22.

Chlupáč, I. & Zikmundová, J. 1976. The Devonian and Lower Carboniferous in the Nepasice bore in East Bohemia. Věstník Ústředního ústavu geologického 51, 269-277.

Čopjaková, R., Sulovský, P. & Paterson, B.A. 2005. Major and trace elements in pyrope-almandine garnets as sediment provenance indicators of the Lower Carboniferous Culm sediments, Drahany Uplands, Bohemian Massif. Lithos 82(1-2), 51-70.

Čech, S., Havlíček, V. & Zikmundová, J. 1989. The Upper Devonian and Lower Carboniferous in north-eastern Bohemia (based on the boreholes in the Hradec Králové area). Věstník Ústředního ústavu geologického 64, 65-75.

Dvořák, J. 1973. Synsedimentary tectonics of the Palaeozoic of the Drahany Upland (Sudeticum, Moravia, Czechoslovakia). Tectonophysics 17(4), 359-383.View article

Fiala, J. & Kopecký, L. 1964. Ke genezi pyropu a jiných granátů v třetihorní sopečné brekcii Velkého vrchu a Malého vrchu u Třtěna. Věstník Ústředního ústavu geologického 39, 267-273. [in Czech]

Galle, A. 1976. Rugose coral Petraiella in the Famennian (Upper Devonian) of Bohemia. Věstník Ústředního ústavu geologického 51, 279.

Gluszek, A. & Tomas, A. 1994. Age of the Nowa Wies Formation (Bardzkie Mts., Middle Sudetes, SW Poland). Annales Societatis Geologorum Poloniae 62, 293-308.

Haq, B.U. 2007. The Geological Time Table. 6th revised edition. Elsevier, Amsterdam.

Hartley, A.J.&Otava, J. 2001. Sediment provenance and dispersal in a deep marine foreland basin. the Lower Carboniferous Culm Basin, Czech Republic. Journal of the Geological Society, London 158, 137-150.

Haughton, P.D.W., Todd, S.P. & Morton, A.C. 1991. Sedimentary provenance studies, 1-13. In Morton, A.C., Todd, S.P. & Haughton, P.D.W. (eds) Developments in Sedimentary Provenance Studies. Geological Society Special Publications 47.

Kalvoda, J. 1990. Foraminiferal zonation of the Upper Devonian and Lower Carboniferous in Moravia (Czechoslovakia). Časopis Moravského zemského muzea v Brně, Vědy přírodní 75, 71-93.

Kalvoda, J. 2002. Late Devonian-Early Carboniferous foraminiferal fauna: zonations, evolutionary events, paleobiogeography and tectonic implications. Folia Facultatis scientiarium naturalium Universitatis Masarykianae Brunensis, Geologia 39, 1-213.

Kotková, J., Gerdes, A., Parrish, R.R. & Novák, M. 2007. Clasts of Variscan high-grade rocks within Upper Viséan conglomerates - constraints on exhumation history from petrology and U-Pb chronology. Journal of Metamorphic Geology 25, 781-801.View article

Kukal, Z. 1984. Granitoidové plutony byly hlavním zdrojem živců permokarbonských sedimentů. Časopis pro mineralogii a geologii 29, 193-196.

Lojka, R. 2003. Sedimentologie aluviálních uloženin a původ klastického materiálu trutnovského souvrství ve vnitrosudetské pánvi. 113 pp. Master thesis, Charles University, Prague, Czech Republic.

Machart, J. & Paděra, K. 1982. Websterit a griquait ze serpentinitu od Bezděčína u Tábora (jižní Čechy). Časopis pro mineralogii a geologii 27(1), 95-102. [in Czech]

Martínek, K. 1995. Sedimentární facie a interpretace prostředí sedimentace svrchního prosečenského souvrství podkrkonošské pánve a geochemie sedimentů kalenského obzoru. 60 pp. Master thesis, Charles University, Prague, Czech Republic. [in Czech]

Martínek, K. 2003. Climatic vs. tectonic controls on the fluvial/ alluvial Trutnov Fm., Lower Permian, Bohemian Massif: integrated well-log, outcrop and heavy mineral study 61. 22nd IAS Meeting of Sedimentology, Opatija - September 17-19, 2003, Abstracts Book, Zagreb.

Martínek, K., Blecha, M., Daněk, V., Franců, J., Hladíková, J., Johnová, R. & Uličný, D. 2006. Record of palaeoenvironmental changes in a Lower Permian organicrich lacustrine succession. Integrated sedimentological and geochemical study of the Rudník member, Krkonoše Piedmont Basin, Czech Republic. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 230, 85-128.View article

Morton, A.C. 1985. A new approach to provenance studies. electron microprobe analysis of detrital garnets from Middle Jurassic sandstones of the northern North Sea. Sedimentology 32, 553-566.View article

Morton, A.C. 1991. Geochemical studies of detrital heavy minerals and their application to provenance research, 31-45. In Morton, A.C., Todd, S.P. & Haughton, P.D.W. (eds) Developments in Sedimentary Provenance Studies, Geology. Society Special Publications 47.

Morton, A.C. & Hallsworth, C.R. 1994. Identifying provenance- specific features of detrital heavy mineral assemblages in sandstones. Sedimentary Geology 90, 241-256.View article

Morton, A.C. & Hallsworth, C.R. 1999. Processes controlling the composition of heavy mineral assemblages in sandstones. Sedimentary Geology 124, 3-29.View article

Novák, F., Jansa, J.&Kavalír, J. 1983. Mineralogický výzkum v hlubokých vrtech v platformních sedimentech a jejich podloží. Dílčí zpráva: Zhodnocení těžkých minerálů ve vzorcích z vrtů v podkrkonošském permokarbonu. 21 pp. Unpublished report, Ústav nerudních surovin Kutná Hora, Kutná Hora.

Owen, M.R. 1987. Hafnium content of detrital zircons, a new tool for provenance study. Journal of Sedimentary Petrology 57, 824-830.

Pešek, J. 1994. Carboniferous of Central & Western Bohemia (Czech Republic). 60 pp. Czech Geological Survey, Prague.

Pešek, J. 2005. Hiatuses between the base of the Pennsylvanian and the base of the Triassic in the Bohemian Massif (Czech Republic). Bulletin of Geosciences 80(1), 67-78.

Petránek, J. 1978. Byly variské plutony Českého masívu tak rychle obnaženy, že se staly zdrojem materiálu karbonských arkóz? Časopis pro mineralogii a geologii 23, 381-387.

Petránek, J. 1984. Karbonské arkózy, variské granitoidy a subsekventní vulkanismus. Časopis pro mineralogii a geologii 29, 197-210.

Poiarkov, B.V. 1979. Razvitie i rasprostranenie devonskikh foraminifer. 172 pp. Nauka, Moscow.

Prouza, V. & Tásler, R. 2001. Podkrkonošská pánev, 128-166. In Pešek, J., Jaroš, J., Malý, L., Martínek, K.,

Prouza, V., Spudil, J. & Tásler, R. Geologie a ložiska svrchnopaleozoických limnických pánví České republiky. Český geologický ústav, Praha.

Řídkošil, T., Langrová, A. & Kašpar, P. 1997. Gemologické studium pyropu z Podsedic a Vestřevi. Sborník Okresního muzea Českého ráje Turnov, 47-51.

Seifert, A. & Vrána, S. 2005. Bohemian garnet. Bulletin of Geosciences 80(2), 113-124.

Štolfová, K. 2004. Architectural element analysis of fluvial sandstones, Vrchlabí formation, Krkonoše piedmont basin, NE Czech Republic. tectonic and climatic controls. 78 pp. Master thesis, Charles University, Prague, Czech Republic.

Tajčmanová, L., Konopásek, J. & Schulmann, K. 2006. Thermal evolution of the orogenic lower crust during exhumation within a thickened Moldanubian root of the Variscan belt of Central Europe. Journal of Metamorphic Geology 24(2), 119-134.View article

Tappan, H. & Loeblich, A.R. Jr. 1988. Foraminiferal evolution, diversification, and extinction. Journal of Paleontology 62(5), 695-714.

Tásler, R., Havlena, V. & Prouza, V. 1981. Nové litostratigrafické členění centrální a západní části podkrkonošské pánve. Věstník Ústředního ústavu geologického 56, 129-143.

Tásler, R. & Prouza, V. 1985. Podkrkonošská pánev - zhodnocení geologických a uhelně ložiskových poměrů. 60 pp. Unpublished report, Czech Geological Survey, Prague. [in Czech]

Uličný, D., Martínek, K. & Grygar, R. 2002. Syndepositional geometry and post-depositional deformation of the Krkonoše Piedmont Basin. A preliminary model. Proceedings of the 7th Meeting of the Czech Tectonic Studies Group, Zelazno, Poland, May 9-12, 2002. Geolines 14, 101-102.

Vrána, S. 2008. Mineral inclusions in pyrope from garnet peridotites, Kolín area, central Czech Republic. Journal of Geosciences 53(1), 17-30.View article

Zukalová, V. 1976. Upper Devonian stromatoporoids, foraminifers and algae in borehole Nepasice (eastern Bohemia). Věstník Ústředního ústavu geologického 51, 281-284.