REVIEW PAPER
Reinterpretation of geophysical surveys of pre-Permian basement in SW Poland: structural evolution and its implications for prospecting Cu and other ores
 
More details
Hide details
1
Mineral and Energy Economy Research Institute Polish Academy of Sciences, Wybickiego 7, 31-261 Krakow, Poland
2
University of Warsaw, Faculty of Geology, Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warsaw, Poland
CORRESPONDING AUTHOR
Tomasz Bieńko   

University of Warsaw, Faculty of Geology, Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warsaw, Poland
Submission date: 2020-10-16
Final revision date: 2020-11-13
Acceptance date: 2020-11-30
Publication date: 2020-12-17
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2020;36(4):187–216
 
KEYWORDS
TOPICS
ABSTRACT
Based on the reinterpretation of gravimetric, magnetic, seismic and magnetotelluric studies, new features of the sub-Permian basement in the area between the Dolsk Fault and the Middle Odra Fault, SW Poland, are identified. Among numerous faults and lineaments indicated in the article, those limiting both the Wolsztyn–Pogorzela High and a positive anomaly in the Lower Silesian Basin, as well as the faults in the vicinity of the Odra River are particularly prominent. N-S oriented structural elements are also visible in the gravity image. One of them separates the Pogorzela High from the Wolsztyn High. In light of the obtained results, according to refraction seismic surveys, the Polish equivalent to the Mid-German Crystalline Rise is located farther north from commonly accepted position within the Middle Odra Metamorphic Complex. The study results, supported by data from the neighboring area of Germany, may be important for further prospecting for sediment-hosted Cu and other metal deposits. The reprocessing of archival geophysical data using method of effective reflection coefficients (ERC) enabled the creation of more accurate structural model of ore series within the area of the Nowa Sól deposit in SW Poland. In terms of mineral resource prospects, this creates the possibility of applying new results from the study area to the similar zones in the corresponding part of Germany, which is the area between the phyllite zone and the Harz Mountains hosting very diverse and rich mineralization.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Reinterpretacja badań geofizycznych podpermskiego podłoża w południowo-zachodniej Polsce: ewolucja strukturalna i jej konsekwencje dla poszukiwań miedzi i innych rud
reinterpretacja danych geofizycznych, podpermskie podłoże, Polska, Niemcy, waryscydy środkowej Europy, złoża rud miedzi
Przedstawiono pogląd na budowę geologiczną podpermskiego podłoża przedpola Sudetów w Polsce na tle koncepcji tektonicznych zasięgu waryscydów Europy Środkowej, z uwzględnieniem tematyki surowcowej, co ma znaczenie dla odtworzenia ewolucji środkowej Europy. Zaprezentowano wyniki badań i reinterpretację materiałów geofizycznych (grawimetrycznych, magnetycznych, sejsmicznych i magnetotellurycznych) dla ustalenia związków korelacyjnych, w tym pomiędzy tektoniką obserwowaną na przekrojach sejsmiki płytkiej i głębokiej. Interpretacja przetworzonych danych grawimetrycznych pozwoliła na wyznaczenie charakterystycznych struktur oraz regionalnych stref zaangażowania tektonicznego. Wstępny model geofizyczno-geologiczny wzdłuż linii Wschowa–Brenno–Śrem (SW-NE) obrazuje efekty kompleksowej interpretacji wyników badań geofizycznych i otworowych. Rezultaty pokazują, że odpowiedni dobór i sposób zastosowanych metod stwarza szanse na uzyskanie realnych wyników w zakresie rozpoznania budowy geologicznej podłoża podpermskiego rejonu, z możliwością nawiązania do sąsiedniego obszaru Niemiec. Wyniki badań stanowią wkład do dyskusji dotyczącej hipotezy kontynuacji podłoża krystalicznego platformy wschodnioeuropejskiej pod paleozoiczną platformę zachodnioeuropejską, sięgającego ku SW aż po strefę uskokową środkowej Odry. Artykuł prezentuje również przykład kompleksowego wykorzystania metod geofizycznych (grawimetrycznych, magnetycznych i sejsmicznych) w prospekcji głębokich złóż rud miedzi na obszarze monokliny przedsudeckiej w SW Polsce.
 
REFERENCES (63)
1.
Alderton et al. 2016 – Alderton, D.H.M., Selby, D., Kucha, H. and Blundell, D.J. 2016. A multistage origin of the Kupferschiefer mineralization. Ore Geology Reviews 79, pp. 535–543.
 
2.
Aleksandrowski, P. 1995. The significance of major-slip deplacements in the development of Variscan structure of the Sudetes (SW Poland) (Znaczenie zubożeń większych poślizgów w rozwoju struktury waryscyjskiej Sudetów (SW Polska)). Przegląd Geologiczny 43, pp. 745–754 (in Polish).
 
3.
Bechtel et al. 2001 – Bechtel, A., Gratzer, R., Püttmann, W. and Oszczepalski, S. 2001. Variable alteration of organic matter in relations to metal zoning at the Rote Fäule front (Lubin–Sieroszowice mining district, SW Poland). Organic Geochemistry 32, pp. 377–395.
 
4.
Bieńko, T. 2019. Relations between matrix type and style of mineralization in sandstone ore, Nowa Sól Cu-Ag deposit, SW Poland. 15th Biennal SGA Meeting Life with Ore Deposits on Earth, Glasgow, Scotland, 27–30 August 2019. Vol. 1, pp. 24–28.
 
5.
Blundell et al. 2003 – Blundell, D.J., Karnkowski, P.H., Alderton, D.H.M., Oszczepalski, S. and Kucha, H. 2003. Copper mineralization of the Polish Kupferschiefer: A proposed basement fault-fracture system of fluid flow. Economic Geology 98, pp. 1487–1495.
 
6.
Cwojdziński et al. 1995 – Cwojdziński, S., Młynarski, S., Dziewińska, L., Jóźwiak, W., Zientara, P. and Baziuk, T. 1995. The first seismic profile of deep reflection research (GBS) in Lower Silesia (Pierwszy sejsmiczny profil głębokich badań refleksyjnych (GBS) na Dolnym Śląsku). Przegląd Geologiczny 43, pp. 727–737 (in Polish).
 
7.
Dallmeyer et al. 1995 – Dallmeyer, R.D., Franke, W. and Weber, K. 1995. Pre-Permian Geology of Central and Eastern Europe. Berlin: Springer-Verlag, 604 pp.
 
8.
DEKORP RESEARCH GROUP 1994. The deep reflection seismic profiles DEKORP 3/MVE-90. Z. Geol. Wissenschaft 22(6), pp. 623–825.
 
9.
DEKORP-BASIN RESEARCH GROUP 1999. Deep crustal structure of the Northeast German basin: New DEKORP-Basin’96 deep-profiling results. Geology 27, pp. 55–58.
 
10.
Documentation of test results in wells (Dokumentacje wyników badań w otworach). Warszawa: Narodowe Archiwum Geologiczne PIG-PIB (in Polish).
 
11.
Dziewińska, L. and Petecki, Z. 2004. Integrated interpretation of geophysical investigations in the northern border of the Holy Cross MTS (Kompleksowa interpretacja badań geofizycznych północnego obrzeżenia Gór Świętokrzyskich). Instrukcje i metody badań geologicznych 58, Warszawa: PIG-PIB, 107 pp. (in Polish).
 
12.
Dziewińska, L. and Tarkowski, R. 2016. Geophysical study of deep basement structure of NW Poland using effective reflection coefficients. CR Geoscience 348, pp. 587–597.
 
13.
Dziewińska, L. and Tarkowski, R. 2018. The possibility of a sub-Permian basement of the south part of the Fore-Sudetic Monocline identification based on available geophysical materials (Możliwość rozpoznania podpermskiego podłoża południowej części monokliny przedsudeckiej w świetle istniejących materiałów geofizycznych). Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN 102, pp. 153–170 (in Polish).
 
14.
Dziewińska et al. 2011 – Dziewińska, L., Petecki, Z. and Tarkowski, R. 2011. Geological structure of Permian period formations of the Wilków structure (Fore-Sudetic monocline) in the light interpretation of reflection coefficients sections) (Budowa geologiczna utworów permu struktury Wilków (monoklina przedsudecka) w świetle interpretacji sekcji współczynników odbicia). Przegląd Górniczy 67, pp. 64–72 (in Polish).
 
15.
Dziewińska et al. 2017 – Dziewińska, L., Pepel, A., Tarkowski, R. and Żuk, Z. 2017. A new insight into results of geophysical research of the Fore-Sudetic Monocline in terms of prospecting for mineral deposits (Nowe spojrzenie na wyniki badań geofizycznych monokliny przedsudeckiej w aspekcie poszukiwań surowców mineralnych). Biuletyn PIG-PIB 468, pp. 165–174 (in Polish).
 
16.
Franke, W. 2000. The mid-European segment of the Variscides: tectonostratigraphic units, terrane boundaries and plate tectonic evolution. [In:] Franke, W., Haak, V., Oncken, O., Tanner, D. ed. Orogenic Processes Quantification and Modelling in the Variscan Belt. London: Geological Society of London, Special Publications 17, pp. 35–61.
 
17.
Franke et al. 1990 – Franke, W., Bortfeld, R.K., Drozdzewski, G., Durbaum, H.J., Giese, P., Jodicke, H., Reichert, C., Schmoll, J., Thomas, R., Thunker, M., Weber, K., Wiesner, M.G. and Wong, H.K. 1990. Dekorp 2S. Geolo-gische Rundschau 79, pp. 523–566.
 
18.
Franke et al. 1993 – Franke, W., Żelaźniewicz, A., Porębski, S.J. and Wajsprych, B. 1993. The Saxothuringian zone in Germany and Poland: differences and common features. Geologische Rundschau 82, pp. 583–599.
 
19.
Geisler et al. 2008 – Geisler, M., Breitkreuz, C. and Kiersnowski, H. 2008. Late Paleozoic volcanism in the central part of the Southern Permian Basin (NE Germany, W Poland): facies distribution and volcano-topographic hiati. International Journal of Earth Sciences 97(5), pp. 973–989.
 
20.
Górecka-Nowak, A. 2008. New interpretations of the Carboniferous stratigraphy of SW Poland based on miospore data. Bulletin of Geosciences 83, pp. 101–116.
 
21.
Grad, M. and Guterch, A. 2006. Seismic models of the earth’s crust structure of the trans-European seam zone (TESZ) in north-west and central Poland (Sejsmiczne modele struktury skorupy ziemskiej strefy szwu transeuropejskiego (TESZ) w północno-zachodniej i centralnej Polsce). Prace Państwowego Instytutu Geologicznego 188, pp. 41–52 (in Polish).
 
22.
Grad, M. and Polkowski, M. 2016. Seismic basement in Poland. International Journal of Earth Sciences 105, pp. 1199–1214.
 
23.
Hartsch, J. 2015. New Aspects of Copper Deposits at the Base of the Zechstein in Central Europe. [In:] Wihed, P. ed.: 3D, 4D and Predictive Modelling of Major Mineral Belts in Europe. Berlin: Springer, pp. 147–161.
 
24.
Katzung, G. 2001. The Caledonidas at the southern margin of the East European Craton. Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie 222, pp. 3–53.
 
25.
Kiersnowski et al. 2010 – Kiersnowski, H., Peryt, T., Buniak, A. and Mikołajewski, Z. 2010. From the intra-desert ridges to the marine carbonate island chain: middle to late Permian (Upper Rotliegend-Lower Zechstein) of the Wolsztyn–Pogorzela high, west Poland. Geological Journal 44, pp. 319–335.
 
26.
Kiersnowski, H. and Petecki, Z. 2017. Geology of the Zechstein basement of the Legnica-Głogów copper district (LGOM) and its surroundings: a critical overview (Budowa geologiczna podcechsztyńskiego podłoża Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego (LGOM) i jego otoczenia: spojrzenie krytyczne). Biuletyn PIG-PIB 468, pp. 175–198 (in Polish).
 
27.
Koblański, A. 2007. Geological structure of the subsoil of the Fore-Sudetic Monocline in geophysical terms (Budowa geologiczna podłoża monokliny przedsudeckiej w ujęciu geofizycznym). [In:] Piestrzyński, A. ed. Monografia KGHM Polska Miedź SA, Wrocław: ALEXIM, pp. 109–114 (in Polish).
 
28.
Kopp et al. 2012 – Kopp, J.C., Spieth, V. and Bernhardt, H.J. 2012. Precious metals and selenides mineralization in the copper-silver deposit Spremberg-Graustein, SE-Germany. Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften 163, pp. 361–384.
 
29.
Kroner et al. 2008 – Kroner, U., Mansy, J.L., Mazur, S., Aleksandrowski, P., Hann, H.P., Huckriede, H., Lacquement, F., Lamarche, J., Ledru, P., Pharoah, T.C., Zedler, H., Zeh, A. and Zulauf, G. 2008. The Geology of Central Europe, Volume 1: Precambrian and Palaeozoic (McCann T. ed.). Geological Society London, pp. 599–664.
 
30.
Królikowski, C. and Petecki, Z. 1995. Gravimetric Atlas of Poland 1:500 000 i 1:750 000. Warszawa: PIG, 16 pp.
 
31.
Kucha, H. and Bil, B. 2017. The characteristics of ore mineralization in the Weisswasser copper district, Germany (Charakterystyka mineralizacji kruszcowej cechsztynu na obszarze Weisswasser w Niemczech). Biuletyn PIG-PIB 468, pp. 143–152 (in Polish).
 
32.
Lokhorst, A. 1997. NW European Gas Atlas (EC JOULE Programme). Haarlem: Netherland Geological Survey, 155 pp.
 
33.
Malinowski et al. 2013 – Malinowski, M., Guterch, A., Narkiewicz, M., Probulski, J., Maksym, A., Majdański, M., Środa, P., Czuba, W., Gaczyński, E., Grad, M., Janik, T., Jankowski, L. and Adamczyk, A. 2013. Deep seismic reflection profile in Centrale Europe reveals complex pattern of Paleozoic and Alpine accretion at the East European Craton margin. Geophysical Research Letters 40, pp. 3841–3846.
 
34.
Mazur et al. 2006 – Mazur, S., Aleksandrowski, P., Kryza, R. and Oberc-Dziedzic, T. 2006. The Variscian Orogen in Poland. Geological Quaterly 50(1), pp. 89–118.
 
35.
Mazur et al. 2010a – Mazur, S., Aleksandrowski, P. and Szczepański, J. 2010a. Outline structure and tectonic evolution of the Variscan Sudetes (Zarys budowy i ewolucji tektonicznej waryscyjskiej struktury Sudetów). Przegląd Geologiczny 58(2), pp. 133–145 (in Polish).
 
36.
Mazur et al. 2010b – Mazur, S., Aleksandrowski, P., Turniak, K., Krzemiński, L., Mastalerz, K., Górecka-Nowak, A., Kurowski, L., Krzywiec, P., Żelaźniewicz, A. and Fanning, M.C., 2010b. Uplift and late orogenic deformation of the Central European Variscan belt as revealed by sediment provenance and structural record in the Carboniferous foreland basin of western Poland. International Journal of Earth Sciences 99(1), pp. 47–64.
 
37.
Mizerski, W. and Olczak-Dusseldrop, I. 2019. Western foreland of the East European Craton – Paleozoic terranes or marginal part of the Baltica continent? (Zachodnie przedpole kratonu wschodnioeuropejskiego – paleozoiczne terrany czy marginalna część kontynentu Bałtyki?) Przegląd Geologiczny 65, pp. 1521–1528 (in Polish).
 
38.
Młynarski, S. 1982. The structure of deep basement in Poland in the light of refraction seismic surveys. Kwartalnik Geologiczny 26, pp. 285–296.
 
39.
Młynarski et al. 2000 – Młynarski, S., Pokorski, J., Dziewińska, L., Jóźwiak, W. and Zientara, P. 2000. Deep reflection seismic experiments in western Poland. Geological Quaterly 44(2), pp. 75–181.
 
40.
Narkiewicz, M. and Petecki, Z. 2017. Basement structure of the Palaeozoic Platform in Poland. Geological Quaterly 61(2), pp. 502–520.
 
41.
Nawrocki, J. and Becker, A. eds. 2017. Geological Maps of Poland (Atlas geologiczny Polski). Warszawa: PIG, 170 pp. (in Polish).
 
42.
Oszczepalski, S. 1999. Origin of the Kupferschiefer polymetallic mineralization in Poland. Mineralium Deposita 34, pp. 599–613.
 
43.
Oszczepalski et al. 2016 – Oszczepalski, S., Speczik, S., Małecka, K. and Chmielewski, A. 2016. Prospective copper resources in Poland. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 32(2), pp. 5–30.
 
44.
Oszczepalski et al. 2019 – Oszczepalski, S., Speczik, S., Zieliński, K. and Chmielewski, A. 2019. The Kupferschiefer deposits and prospects in SW Poland: Past, Present and Future. Minerals 592, pp. 1–42.
 
45.
Petecki et al. 2017 – Petecki, Z., Polechońska, O., Cieśla, E. and Wybraniec, S. 2017. Magnetic map of Poland 1:500 000 (Mapa magnetyczna Polski 1:500 000). [In:] Nawrocki, J., Becker, A. ed. Geological Maps of Poland (Atlas geologiczny Polski). Warszawa: PIG, pp. 114–125 (in Polish).
 
46.
Speczik, S. 1985. Metallogeny of pre-Zechstein basement of the Fore-Sudetic Monocline (SW Poland) (Metalogeneza przedzechsztyńskich piwnic monokliny przedsudeckiej (SW Polska)). Geologica Sudetica 20, pp. 37–96 (in Polish).
 
47.
Speczik, S. 1995. The Kupferschiefer mineralization of Central Europe: New aspects and major areas of future research. Ore Geology Reviews 9(5), pp. 411–426.
 
48.
Speczik, S., 2019. Geological documentation of the Nowa Sól copper and silver ore deposit (Dokumentacja geologiczna złoża rud miedzi i srebra Nowa Sól). Warszawa: Zielona Góra Copper Sp. z o.o. (in Polish).
 
49.
Speczik, S. and Püttmann, W. 1987. Origin of Kupferschiefer mineralization as suggested by coal petrology and organic geochemical studies. Acta Geologica Polonica 37, pp. 167–187.
 
50.
Speczik et al. 1986 – Speczik, S., Skowronek, C., Friedrich, G., Diedel, R., Schumacher, C. and Schmidt, F.P. 1986. The environment of generation of some base metal Zechstein occurrences in central Europe. Acta Geologica Polonica 36, pp. 1–35.
 
51.
Speczik et al. 2011 – Speczik, S., Dziewińska, L., Pepel, A. and Jóźwiak, W. 2011. Possible use of impulse seismic record for recognition of prospective deposits of copper and silver in the northern part of the Fore-Sudetic Monocline) (Możliwość wykorzystania impulsowej postaci zapisu sejsmicznego do rozpoznania złóż prognostycznych miedzi i srebra w północnej części monokliny przedsudeckiej). Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN 81, pp. 117–135 (in Polish).
 
52.
Speczik et al. 2012 – Speczik, S., Dziewińska, L., Pepel, A. and Jóźwiak, W. 2012. Reprocessing of archiwal geophysical data as useful instrument in Cu-Ag deposit prospection of Fore-Sudetic Monocline (Analiza i przetwarzanie danych geofizycznych jako instrument poszukiwań złóż Cu-Ag na Monoklinie Przedsudeckiej). Biuletyn PIG-PIB 452, pp. 257–286 (in Polish).
 
53.
Speczik et al. 2015 – Speczik, S., Oszczepalski, S. and Chmielewski, A. 2015. Future of copper exploration in Poland. 13th SGA Biennnal Meeting: Mineral Resources in a Sustainable World, Nancy, France, 24–27 August 2015. Vol. 5, pp. 2025–2028.
 
54.
Tomaszewski, J.B. 1978. Geological structure of the vicinity of Lubin and Sieroszowice (Lower Silesia) (Budowa geologiczna okolic Lubina i Sieroszowic (Dolny Śląsk)). Geologia Sudetica 20, pp. 85–132 (in Polish).
 
55.
Wierzchowska-Kicułowa, K. 1984. Geology of the Pre-Permian series of the Fore-Sudetic Monocline (Budowa geologiczna utworów podpermskich monokliny przedsudeckiej). Geologica Sudetica 19, pp. 121–142 (in Polish).
 
56.
Wierzchowska-Kicułowa, K. 1987. Geological features of the Permian basement in the Fore-Sudetic area (Charakterystyka geologiczna podłoża permu obszaru przedsudeckiego). Kwartalnik Geologiczny 31 (4), pp. 557–568 (in Polish).
 
57.
Wyżykowski, J., 1958. Search for copper ores in the Fore-Sudetic zone (Poszukiwania rud miedzi na obszarze strefy przedsudeckiej). Przegląd Geologiczny 6, pp. 17–22 (in Polish).
 
58.
Zieliński et al. 2017 – Zieliński, K., Speczik, S. and Małecka, K. 2017. The strategy, instruments and results of deep copper and silver deposit exploration in the Fore-Sudetic Monocline (Strategia, instrumenty i rezultaty poszukiwań głębokich złóż miedzi i srebra na monoklinie przedsudeckiej). Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN 100, pp. 313–328 (in Polish).
 
59.
Zieliński, K. and Speczik, S. 2017. Deep copper and silver deposits – a chance for Polish metal mining industry (Głębokie złoża miedzi i srebra szansą dla górnictwa metali w Polsce). Biuletyn PIG-PIB 468, pp. 153–164 (in Polish).
 
60.
Żelaźniewicz, A. 2011. Tectonic regionalization of Poland (Regionizacja tektoniczna Polski). Wrocław: Komitet Nauk Geologicznych PAN, 60 pp. (in Polish).
 
61.
Żelaźniewicz, A. and Aleksandrowski, P. 2008. Tectonic subdivision of Poland: southwestern Poland (Regionalizacja tektoniczna Polski – Polska południowo-zachodnia). Przegląd Geologiczny 56(10), pp. 904–911 (in Polish).
 
62.
Żelaźniewicz et al. 1997 – Żelaźniewicz, A., Cwojdzińsk, S., England, R.W. and Zientara, P. 1997. Variscides in the Sudetes and the reworked Cadomian orogen: evidence from the GB-2A seismic reflection profiling in southwestern Poland. Geological Quaterly 41(3), pp. 289–308.
 
63.
Żelaźniewicz et al. 2003 – Żelaźniewicz, A., Marheine, D. and Oberc-Dziedzic, T. 2003. A Late Tournaisian synmetamorphic folding and thrusting event in the Variscan foreland: 40Ar/39Ar evidence from the phyllites of the Wolsztyn–Leszno High, western Poland. International Journal of Earth Sciences 92, pp. 185–194.
 
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953