Heavy–mineral assemblages from fluvial Pleniglacial deposits of the Piotrków Plateau and the Holy Cross Mountains – a comparative study

Open access

Abstract

The heavy-mineral assemblages of Pleniglacial fluvial sediments were analysed for two river valleys, viz. the Luciąża River (at Kłudzice Nowe) and the Belnianka River (at Słopiec). These sites, on the Piotrków Plateau and in the Holy Cross Mountains respectively, are located in different morphogenetic zones of Poland that were affected to different degrees by the Middle Polish ice sheets. The study was aimed at determining the kind of processes that modified the heavy-mineral assemblages in the two fluvial sediments, at reconstructing the conditions under which these processes took place, and in how far these processes caused changes in the assemblages. The heavy-mineral associations of the parent material was taken as a starting point; this parent material were the sediments left by the Odranian glaciation (Warta stadial = Late Saalian). It was found that heavy-mineral assemblages in the Luciąża valley deposits are varied, particularly if compared with other fluvioglacial Quaternary deposits from the Polish lowlands, with a dominance of garnet. In the fluvial deposits of the Belnianka valley, zircon, staurolite and tourmaline dominate, with minor amounts of amphibole, pyroxene, biotite and garnet. This suggests that the deposits were subject to intensive and/or persistent chemical weathering and underwent several sedimentation/erosion cycles under periglacial conditions. In both valleys chemical weathering and aeolian processes were the main factors that modified the assemblages of the transparent heavy minerals; these processes were largely controlled by the climatic changes during the Pleistocene.

If the inline PDF is not rendering correctly, you can download the PDF file here.

  • Barczuk A. & Mycielska-Dowgiałło E. 2001. Znaczenie składu mineralnego osadów dla rozpoznawania obecności procesów eolicznych [The importance of the mineral composition of sediments for the recognition of aeolian processes]. [In:] E. Mycielska-Dowgiałło (Ed.): Eolizacja osadów jako wskaźnik stratygraficzny czwartorzędu[Aeolisation of deposits as a Quaternary stratigraphical indicator]. WGiSR UW Warsaw University Warszawa 39-42.

  • Bateman R.M. & Catt J.A. 2007. Provenance and palaeoenvironmental interpretation of superficial deposits with particular reference to post-depositional modification of heavy mineral assemblages. [In:] M.A. Mange & D.T. Wright (Eds): Heavy minerals in use. Developments in Sedimentology 58 151-188.

  • Cordier S. Harmand D. Losson B. & Beiner M. 2004. Alluviation in the Meurthe and Moselle valleys (eastern Paris Basin France): lithological contribution to the study of the Moselle capture and Pleistocene climatic fluctuations. Quaternaire 15 65-76.

  • Gilewska S. 1991. Rzeźba [Relief]. [In:] L. Starkel (Ed.): Geografia Polski - środowisko przyrodnicze [Geography ofPoland - natural environment]. Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 248-296.

  • Jaśkowski B. 1999. Związek późnovistuliańskich procesów wydmotwórczych w regionie świętokrzyskim z neotektoniczną aktywnością podłoża [The interrelationship between late Vistulian dune-forming processes and neotectonics in a a basement complex of the Holy Cross Mountains region]. Przegląd Geologiczny 74 1032-1038.

  • Kosmowska-Ceranowicz B. 1979. Zmienność litologiczna i pochodzenie okruchowych osadów trzeciorzędowych wybranych rejonów północnej i środkowej Polski w świetle wyników analizy przezroczystych minerałów ciężkich [Lithological variability and origin of the Tertiary clastic sediments in some regions of northern and central Poland in the context of the analysis of the transparent heavy minerals]. Prace MuzeumZiemi 30 1-68.

  • Ludwikowska-Kędzia M. 2000. Ewolucja środkowego odcinkadoliny rzeki Belnianki w późnym glacjale i holocenie[Evolution of the middle part of the Belnianka River valleyin the Late Glacial and Holocene]. Wydawnictwo Akademickie Dialog Warsaw 180 pp.

  • Ludwikowska-Kędzia M. 2007. Wybrane cechy strukturalne i teksturalne deluwiów Pasma Bielińskiego w rejonie Huty Starej Koszary i ich wymowa paleogeograficzna [Some structural and textural features of slope deposits of the Bielińskie range in the Huta Starej Koszary area and its palaeogeography]. [In:] M. Ludwikowska-Kędzia & M. Wiatrak (Eds): Różnorodnośćśrodowiska geograficznego Gór Świętokrzyskich w badaniachregionalnych [Diversity of the Holy Cross Mountainsgeography in regional investigations]. Inst. Geogr. Akad. Świętokrzyskiej w Kielcach 95-113.

  • Ludwikowska-Kędzia M. 2013. The composition of transparent heavy minerals in Quaternary sediments of the Kielce-Łagów valley (Holy Cross Mountains Poland). Geologos 19 (this issue) 95-129.

  • Łyczewska J. 1971. Czwartorzęd regionu świętokrzyskiego. Stratygrafia kenozoiku Gór Świętokrzyskich i ich obrzeżenia [Quaternary of the Holy Cross Mountains region. Cenozoic stratigraphy of the Holy Cross Mountains and its margin]. Prace Instytutu Geologicznego 42 5-86.

  • Marcinkowski B. & Mycielska-Dowgiałło E. 2013. Heavy- mineral analysis in Polish investigations of Quaternary deposits: a review. Geologos 19 (this issue) 5-23.

  • Marks L. 2011. Quaternary glaciations in Poland. Developmentsin Quaternary Science 15 299-303.

  • Miall A.D. 1978. Lithofacies types and vertical profile models in braided river deposits: a summary. Fluvial sedimentology. Canadian Society of Petroleum GeologistsMemoir 5 597-604.

  • Miall A.D. 1985. Architectural-element analysis: new method of facies analysis applied to fluvial deposits. Earth-Science Reviews 22 261-308.

  • Morton A. Hounslow M.W. & Frei D. 2013. Heavy-mineral mineral-chemical and zircon-age constraints on the provenance of Triassic sandstones from the Devon coast southern Britain. Geologos 19 (this issue) 67-85.

  • Mycielska-Dowgiałło E. 1995. Wybrane cechy teksturalne osadów i ich wartość interpretacyjna [Some textural features and their possible interpretations]. [In:] E. Mycielska-Dowgiałło & J. Rutkowski (Eds): Badaniaosadów czwartorzędowych. Wybrane metody i interpretacjawyników [Investigation of Quaternary deposits. Somemethods and interpretation of the results]. Warsaw University Warszawa 29-105.

  • Mycielska-Dowgiałło E. (Ed.) 2001. Eolizacja osadów jakowskaźnik stratygraficzny czwartorzędu [Aeolisation of sedimentsas an indicator of Quaternary stratigraphy]. Warsaw University Warszawa 141 pp.

  • Mycielska-Dowgiałło E. 2007. Metody badań cech teksturalnych osadów klastycznych i wartość interpretacyjna wyników [Methods for the investigation of the textural features of clastic deposits and the significance of the interpretations]. [In:] E. Mycielska-Dowgiałło & E. Rutkowski (Eds): Badania cech teksturalnychosadów czwartorzędowych i wybrane metody oznaczaniaich wieku [Investigation of the textural features of Quaternarysediments and some dating methods]. The Family Alliance School of Higher Education Press Warsaw 95-180.

  • Racinowski R. 1995. Analiza minerałów ciężkich w badaniach osadów czwartorzędowych Polski [Analysis of heavy minerals in studies of Quaternary sediments of Poland]. [In:] E. Mycielska-Dowgiałło & J. Rutkowski (Eds): Badania osadów czwartorzędowych [Investigationof Quaternary sediments]. WGiSR Warsaw University Warszawa 151-166.

  • Racinowski R. 2008. Znaczenie analizy minerałów ciężkich w badaniach osadów czwartorzędowych Polski [The significance of heavy-minerals analysis for the study of Quaternary deposits in Poland]. Annales UniversitatisMariae Curie-Skłodowska B 63 7-44.

  • Racinowski R. 2010. Główne przeźroczyste minerały ciężkie w osadach czwartorzędowych Polski [Main transparent heavy minerals in Quaternary deposits of Poland]. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 438 99-106.

  • Racinowski R. & Rzechowski J. 1969. Minerały ciężkie w glinach zwałowych Polski środkowej [Heavy minerals in glacial tills of central Poland]. Kwartalnik Geologiczny 13 479-490.

  • Radziszewski P. 1928. Przyczynek do petrografii dolnego kambru we wschodniej części Gór Świętokrzys kich [Contribution to the petrography of the lower Cambrian in the eastern part of the Holy Cross Mountains]. Sprawozdania Państwowego Instytutu Geologicznegol 4 500-532.

  • Schneiderman J.S. & Chen Z. 2007. Interpretation of Quaternary tectonic and environmental change using heavy minerals of the Yangtze delta plain. [In:] M.A. Mange & D.T. Wright (Eds): Heavy minerals in use. Developments in Sedimentology 58 607-620.

  • Starkel L. 2008. Paleogeograficzne korzenie współczesnej rzeźby Polski [Palaeogeographic roots of the present- -day relief of Poland]. [In:] L. Starkel A. Kostrzewski A. Kotarba & K. Krzemień (Eds): Współczesne przemianyrzeźby Polski [Recent transformation of the Polishrelief]. Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytetu Jagiellońskiego Kraków 13-20.

  • Thamo-Bozso E. & Kovacs L.O. 2007. Evolution of Quaternary to modern fluvial network in the mid-Hungarian plain indicated by heavy mineral distributions and statistical analysis of heavy mineral data. [In:] M.A. Mange & D.T. Wright (Eds): Heavy minerals in use. Developments in Sedimentology 58 491-514.

  • Turkowska K. 2006. Geomorfologia regionu łódzkiego [Geomorphology of the Łódź region]. University of Łódź Łódź 236 pp.

  • van Loon A.J. 1972-1973. “Habitus” of some heavy minerals from the Tertiary of Southern Limburg (The Netherlands). Mededelingen van de Rijks GeologischeDienst Nieuwe Serie 23 39-67.

  • Van Loon A.J. 2009. Soft-sediment deformation structures in siliciclastic sediments: an overview. Geologos 15 3-55.

  • Van Loon A.J. & Mange M.A. 2007. “In situ” dissolution of heavy minerals through extreme weathering and the application of the surviving assemblages and their dissolution characteristics to correlation of Dutch and German silver sands. [In]: M.A. Mange & D.T. Wright (Eds): Heavy minerals in use. Developments in Sedimentology 58 189-213.

  • Wachecka-Kotkowska L. 2004. Ewolucja doliny Luciąży - uwarunkowania klimatyczne a lokalne [Evolution of the Luciąża river valley - climatic and local conditions]. Acta Geographica Lodzensia 86 1-161.

  • Wachecka-Kotkowska L. 2006. Relacje między ukształtowaniem współczesnej powierzchni Równiny Piotrkowskiej i Wzgórz Radomszczańskich z planem strukturalnym podłoża [Relations between the relief of the Piotrków Plateau and the Radomsko Hills with the substratum of the structural plan]. [In:] P. Czubla & W. Mizerski (Eds): Geologia regionu łódzkiego iobszarów przyległych [Geology of the Łódź region and itsneighbourhood]. Przeszłość dla przyszłości. University of Łódź Łódź 33-46.

  • Wachecka-Kotkowska L. 2007. Wybrane cechy teksturalne osadów plejstoceńskich i holoceńskich budujących powierzchnię Równiny Piotrkowskiej i Wzgórz Radomszczańskich [Some textural features of the Pleistocene and Holocene surface sediments of the Piotrków Plateau and the Radomsko Hills]. [In:] Rekonstrukcjadynamiki procesów geomorfologicznych - formyrzeźby i osady [Reconstruction of geomorphological processes- relief and deposits]. Warsaw University Komitet Badań Czwartorzędu PAN Warszawa 411-417.

  • Wachecka-Kotkowska L. & Ludwikowska-Kędzia M. 2007. Plenivistuliański poziom wysoki w dolinach rzek Luciąży (Równina Piotrkowska/Wzgórza Radomszczańskie) i Belnianki (Góry Świętokrzyskie). Porównanie cech strukturalnych i teksturalnych osadów [The Plenivistulian level in the Luciąża (Piotrków Plateau/Radomsko Hills) and Belnianka (Holy Cross Mountains) river valleys. Comparison of the structural and textural features of the sediments]. Acta Geographica Lodziensia 93 107-132.

  • Weckwerth P. & Chabowski M. 2013. Heavy minerals as a tool to reconstruct river activity during the Weichselian glaciation (Toruń Basin Poland). Geologos 19 (this issue) 25-46.

  • Weltje G.J. & von Eynatten H. 2004. Quantitative provenance analysis of sediments: review and outlook. Sedimentary Geology 171 1-11.

  • Woronko B. (Ed.) 2012. Grain-size analysis: methods and significance. Geologos 17(4) 187-238.

  • Woronko B. Rychel J. Karasiewicz M.T. Ber A. Krzywicki T. Marks L. & Pochocka-Szwarc K. 2013. Heavy and light minerals as a tool for reconstruction of depositional environments: an example from the Jałówka site (northern Podlasie region NE Poland). Geologos 19 (this issue) 47-66.

  • Wróblewski T. 1977. Rzeźba Gór Świętokrzyskich [Relief of the Holy Cross Mountains]. Rocznik Świętokrzyski KTN 5 9-22.

  • Yang S. Wang Z. Guo Y. Li C. & Cai L. 2009. Heavy mineral compositions of the Changjiang (Yangtze River) sediments and their provenance-tracing implication. Journal of Asian Earth Sciences 35 56-65.

  • Zieliński T. & Pisarska-Jamroży M. 2012. Jakie cechy litologiczne warto kodować a jakie nie? [Which features of deposits should be included in codes and which not?]. Przegląd Geologiczny 60 387-397.

Search
Journal information
Impact Factor


CiteScore 2018: 1.19

SCImago Journal Rank (SJR) 2018: 0.306
Source Normalized Impact per Paper (SNIP) 2018: 0.937


Cited By
Metrics
All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 90 44 3
PDF Downloads 96 78 6