Geological environments forming the eocene black-shale formation of the Silesian Nappe (Ukrainian Carpathians)

Abstract

Деталізувати геологічну будову та стратиграфію еоценової чорносланцевої формації Сілезького покриву, відтворити глибини та процеси її накопичення та реконструювати палеогеографію і геодинаміку еоценового Сілезького седиментаційного суббасейну. Методика. Геологічне картування, вивчення літостратиграфії та седиментологічних рис порід (елементів Боума тощо) в природних розрізах відкладів, палеобатиметричний аналіз форамініферових асоціацій. Результати. Уточнена геологічна позиція вивчених відкладів: еоценова чорносланцева формація (сойменська світа) розвинена в межах Сілезької тектонічної одиниці, а строкатокольорові палеоцен-еоценові відклади поширені по краях цієї одиниці в Розлуцькій структурі (Субсілезький покрив) та в олістостромових товщах. Встановлено, що сойменська світа складена переважно продуктами діяльності турбідитних потоків різної густини та темними до чорних геміпелагічними глинистими утвореннями. Вона накопичувалась в Сілезькому суббасейні на батиаль-абісальних глибинах нижче CCD, на що вказує поширення глибоководних аглютинованих бентосних форамініфер (асоціації “Glomospira-Haplophragmoides”, “Recurvoides”, “Glomospira”, “Rhabdammina-Reticulophragmium” і фауна “А”-типу). Сілезький суббасейн обмежували підняття – Буковецьке (відгалуження Субсілезької кордільєри) та Субсілезьке, на яких у пізньому палеоцені на батиальних глибинах вище CCD і форамініферової лізоклини утворювались пелагічні вапнисті осади, збагачені планктонними форамініферами, а в еоцені – нижче CCD – глинисті (гемі)пелагічні відклади з аглютинованими форамініферами (асоціації “Rzehakina”, “Glomospira”, “Glomospira-Karrerulina” і фауна “B”-типу та “Rhabdammina-Reticulophragmium”). В еоцені, на південно- східному клиноподібному закінченні Сілезького суббасейну існувала напівізольована глибоководна ділянка, обмежена на північному сході Субсілезьким пасмом, на південному заході – Сілезьким (Буковецьким) підняттям, а на півдні – Примармароською акреційною призмою, де циркуляція придонних насичених киснем течій була затруднена і накопичувались збагачені органікою відклади (сойменська світа). В кінці еоцену, внаслідок субдукції підфлішової основи Зовнішньокарпатського басейну, флішева товща зривалась з цієї основи, насувалась в бік платформи, тектонічно перекривала підводні пасма-кордільєри та конседиментаційно підіймалась, зумовлюючи обміління Зовнішньо- карпатського (в т. ч. Сілезького) седиментаційного басейну. Наукова новизна. Запропонована нова палеогеографчна модель накопичення чорносланцевих відкладів еоцену Сілезького покриву, відповідно якої ці відклади нагромаджувались турбідитними потоками та (гемі)пелагічним осадженням у південно- східній напівізольованій глибоководній ділянці Сілезького суббасейну, частково обмеженій припід- нятими підводними пасмами. Практична значущість. Подана геологічна характеристика еоценової чорносланцевої формації, яка може бути потенційно нафтогенеруючою. Врахування її наявності може значно розширити напрямки пошукових робіт в Карпатах.

To elaborate the geological structure and stratigraphy of the Eocene black shale formation of the Silesian Nappe, to recreate the depths and processes of its accumulation, and to reconstruct paleogeography and geodynamics of the Eocene sedimentatary Silesian Sub-basin. Methodology includes geological mapping, studing the lithostratigraphy and sedimentological features of the deposits (elements of Bouma sequence et al.) in a natural sedimentary succession, as well as paleobathimetric analyses of the foraminiferal assemblages. Results. The geological position of the studied sediments has been refined: the Eocene black-shale formation (Soimy Formation) developed within the Silesian Unit, and the variegated Paleocene-Eocene clayey deposits are distributed along the borders of the Silesian Unit in the Rozluch Structure (Subsilesian Nappe) and in the olistostrome strata. It is established, that the Soimy Formation is composed mainly of both products of the different density turbidity flows and the dark to black hemipelagic mud sediments. This formation was deposited in the Silesian Sub-basin at the bathyal-abyssal depths below the calcite compensation depth (CCD) which is indicated by the deepwater agglutinated foraminifera (assemblages “Glomospira-Haplophragmoides”, “Recurvoides”, “Glomospira”, “Rhabdammina-Reticulophragmium” and fauna “A”-type). The Silesian Subbasin was limited by the uplifts such as Bukovets (branch of Silesian Kordiliera) and Subsilesian ones, on which in the Late Paleocene, the pelagic calcareous sediments enriched with planktonic foraminifera were deposited at the bathyal depths above the CCD and above the foraminiferal lysokline. In the Eocene on these uplifts, the clayey (hemi)pelagic deposits with the agglutinated foraminifera (assemblages “Rzehakina”, “Glomospira”, “Glomospira-Karrerulina” and fauna “B-type and “Rhabdammina-Reticulophragmium”) were settled below the CCD. In the Eocene, on the south-eastern wedge-shaped ending of the Silesian Sub-basin, there was a semiisolated deep-water area, bounded on the northeast by the Sub-Silesian uplift, on the south-west by the Silesian (Bukovetsky) elevation, and on the south by the Fore-Marmarosh accretionary prism. Into this area, the circulation of the bottom-oxygen currents was limited and organic-enriched deposits (Soimy Formation) were deposited. At the end of Eocene, as a result of the subduction of the sedimentary basis of the Outer Carpathian Basin, the flysch strata was torn off from this basis and was thrust towards the platform and tectonically covered the submarine uplifts. Thrust movements caused the shallowing of the sedimentatary Outer Carpathian (including Silesian) Basin during the end of Eocene. Scientific novelty. A new paleogeographic model of the Eocene black shale (Soimy Formation) accumulation was proposed. According to the model, these deposits were accumulated by the turbidity flows and (hemi) pelagic sedimentation in the south-eastern semi-isolated deepwater section of the Silesian Sub-basin partly limited by uplifts. Practical Value. The geological characteristic of the Eocene black-shale formation, which may be potentially oil-generating, is given. Taking into account its availability, it can considerably expand the directions of the search of such work in the Carpathians.