Research projects

Wyniki projektu NCN Maestro „Rekonstrukcja parametrów środowiska ediakaru w oparciu o skały z kratonu wschodnio-europejskiego wolne od przeobrażeń diagenetycznych”

realizowanego w latach 2014-2022

W efekcie szeregu wyjazdów na Litwę, Białoruś, Ukrainę, do Rosji i Mołdawii oraz do trzech rdzeniowni w Polsce zgromadzono zbiór ponad 1500 prób różnorodnych skał ediakaru i skał podścielających i przykrywających (dolny kambr) profil ediakaru oraz dokonano opisów profili wiertniczych i profili odsłonięć i wykonano obserwacje sedymentologiczne. W czasie tych prac terenowych odkryto i opróbowano wiele profili paleogleb oraz odkryto ślady dwóch nieznanych zlodowaceń. Zlecono służbie geologicznej Ukrainy wykonanie w pełni rdzeniowanego 55m wiercenia na Wołyniu w celu pełnej dokumentacji nowo odkrytego zlodowacenia.

Większość zgromadzonych prób przebadano rentgenograficznie w celu uzyskania ich ilościowego składu mineralnego i typowania na tej podstawie prób do dalszych badań szczegółowych. Dużą część rdzeni wiertniczych rozcięto w celu obserwacji i dokumentacji struktur sedymentacyjnych.

Z wybranych prób piaskowców i mułowców wyseparowano cyrkony, apatyty i glaukonit, które poddane zostały badaniom geochronologicznym i geochemicznym (U-Pb i izotopy Hf w cyrkonach, traki w apatycie i cyrkonach, K-Ar, Rb-Sr i izotopy boru w glaukonicie). Te prace przyniosły wiele nowych danych nt. wieku osadów, kierunków ich transportu do basenu sedymentacyjnego, tektoniki i paleogeografii Baltiki w dolnym kambrze, ediakarze i okresach wcześniejszych a także wyjaśniły mechanizm „odmładzania” wieków radiometrycznych glaukonitu.

Paleogleby poddano separacji na frakcje ziarnowe oraz badaniom mineralogicznym, petrograficznym, geochemicznym i izotopowym, które udokumentowały laterytowy typ wietrzenia, a co za tym idzie wilgotny i gorący klimat Baltiki w ediakarze i całym mezo i neoproterozoilku oraz udział organizmów żywych w procesie wietrzenia.

Bazalty zanalizowano mineralogicznie i geochemicznie przedstawiając jako wynik model ich hydrotermalnego przeobrażania z udziałem organizmów żywych przez wody opadowe podgrzewane przez masę stygnącego bazaltu.

Ciemne i zielonkawe mułowce analizowano pod katem zawartej w nich materii organicznej, dokumentując wyjątkowo dobry stan zachowania biomarkerów hopanowych i steranowych, świadczący o wyjątkowo niskich temperaturach diagenezy.

Dla dużej części zbioru mułowców wykonano pełne analizy chemiczne, które wraz z ilościową analizą rentgenograficzną składu mineralnego i charakterystyką frakcji ilastej posłużyły do przedstawienia wniosków nt. proweniencji osadów, natury wietrzenia na lądzie, autigenezy mineralnej w zbiorniku sedymentacyjnym, a pośrednio natury tego zbiornika oraz zakresu przeobrażeń diagenetycznych. Udokumentowano ciepły, wilgotny klimat oraz warunki redukcyjne w zbiorniku ediakarskim.

Próby różnych odmian litologicznych wzbogacone w węglany poddano badaniom petrograficznym i izotopowym, co umożliwiło w trzech przypadkach datowanie sedymentacji osadów lub tworzenia paleogleb metodą U-Pb i identyfikację dominującego słodkowodnego charakteru zbiornika ediakarskiego w centralnej części Baltiki oraz morskiego na jej brzegach.

Projekt przyniósł także wyniki metodologiczne: dyskwalifikację metody oceny zasolenia na podstawie wskaźników geochemicznych wykorzystujących bor, a mierzonych dla całej skały oraz metodę analizy izotopów tlenu w naturalnych mieszankach trójskładnikowych.

Lista publikacji zrealizowanych w ramach projektu jest załączona do niniejszego krótkiego omówienia, a pdf-y tych publikacji można uzyskać od autorów. 8 dalszych publikacji  jest w fazie redagowania.

Kolekcja prób zgromadzonych w ramach projektu znajduje się w Ośrodku Badawczym ING PAN w Krakowie i jest dostępna dla zainteresowanych podejmowaniem ich dalszych badań. Kontakt: Jan Środoń, ndsrodon@cyf-kr.edu.pl, tel. +48 505 011 783.

Jan Środoń (kierownik projektu)

Results of NCN Maestro project "Deciphering the Ediacaran environment from unaltered clastic sedimentary rocks of the East European Craton"

implemented in 2014-2022

As a result of a number of field trips to Lithuania, Belarus, Ukraine, Russia and Moldova, as well as to three core depositories in Poland, a collection of more than 1500 samples of various Ediacaran rocks and rocks underlying and covering (Lower Cambrian) the Ediacaran profile was collected, and descriptions of core and outcrop profiles and sedimentological observations were made. During this field work, many paleosol profiles were discovered and sampled and traces of two unknown glaciations were discovered. The Geological Survey of Ukraine was commissioned to conduct a fully cored 55m drill hole in Volyn to fully document the newly discovered glaciation.

Most of the collected samples were examined by X-ray powder diffraction in order to obtain their quantitative mineral composition and, on this basis, typify samples for further detailed studies. A large part of drill cores was cut in order to observe and document sedimentary structures.

Zircons, apatites and glauconite were separated from selected samples of sandstones and mudstones and subjected to geochronological and geochemical tests (U-Pb and Hf isotopes in zircons, fission tracks in apatites and zircons, K-Ar, Rb-Sr and boron isotopes in glauconite). These works brought a lot of new data on the age of sediments, directions of their transport to the sedimentary basin, tectonics and palaeogeography of Baltica in the Lower Cambrian, Ediacaran and earlier periods, and also explained the mechanism of "rejuvenation" of radiometric ages of glauconite.

Paleosols were separated into grain fractions and subjected to mineralogical, petrographic, geochemical and isotopic studies, which documented the lateritic type of weathering, and consequently the humid and hot climate of Baltica in the Ediacaran and throughout the Meso and Neoproterozoic, and the involvement of living organisms in the weathering process.

The basalts were analyzed mineralogically and geochemically presenting as results a model of their hydrothermal transformation - with the participation of living organisms - by rainwater heated by the mass of cooling basalt.

Dark and greenish mudstones were analyzed for their organic matter content, documenting exceptionally good preservation of hopane and sterane biomarkers, indicative of exceptionally low diagenesis temperatures.

For a large part of the mudstone collection full chemical analyses were performed, which together with quantitative X-ray diffraction analysis of mineral composition and characterization of clay fraction served to present conclusions on the provenance of the sediments, nature of continental weathering, mineral authigenesis in the sedimentary basin, and indirectly on the nature of the basin and the extent of diagenetic transformations. Warm, humid climate and reductive conditions in the Ediacaran reservoir were documented.

Samples of different lithological varieties enriched in carbonates were subjected to petrographic and isotopic studies, which made it possible in three cases to date sedimentation or palesol formation by the U-Pb method and to identify the dominant freshwater character of the Ediacaran reservoir in the central part of Baltica and the marine character on Baltica edges.

The project also yielded methodological results: disqualification of the method of salinity assessment based on geochemical indices using boron and measured for the whole rock, and the method of oxygen isotope analysis in natural ternary mixtures.

A list of publications completed as part of the project is attached to this short review, and pdfs of these publications can be obtained from the authors. 8 further publications are being written.

The collection of samples acquired within the project is located at the Research Centre of ING PAN in Krakow and is available to those interested in undertaking further research. Contact: Jan Środoń, ndsrodon@cyf-kr.edu.pl, phone +48 505 011 783.

Jan Środoń (project leader)

MAESTRO project  "Deciphering the Ediacaran environment from unaltered clastic sedimentary rocks of the East European Craton"

papers published or submitted

2016

1. Plotkina Yu.V., Kulkov, A., Golubkova E.Yu., Kushim E.A. (2016) A high-resolution computed tomographic study of the Lower Cambrian organisms Sabellidites cambriensis. Bruker Micro-CT User Meeting, Luxembourg, Abstract Book 165-168.

2018

2. Golubkova E.Yu., Kushim E.A., Kuznetsov A.B., Yanovskii A.S., Maslov A.V., Shvedov S.D., Plotkina Yu.V.  (2018) Redkinian biota of macroscopic fossils from the northwestern East European Platform (South Ladoga region). Doklady Earth Sciences 479, 300–304.

3. Kremer B., Kaźmierczak J., Środoń J. (2018) Cyanobacterial-algal crusts from Late Ediacaran paleosols of the East European Craton. Precambrian Research 305, 236-246.

4. Liivamägi S., Środoń J., Bojanowski M., Gerdes A., Stanek J. J., Williams L., Szczerba M. (2018) Paleosols on the Ediacaran basalts of the East European Craton: a unique record of paleoweathering with minimum diagenetic overprint. Precambrian Research 316, 66-82.

5. Goryl M., Marynowski L., Brocks J.J., Bobrovskiy I., Derkowski A. (2018) Exceptional preservation of hopanoid and steroid biomarkers in Ediacaran sedimentary rocks of the East European Craton. Precambrian Research 316, 38–47.

2019

6. ŚrodońJ., Oksana Kuzmenkova  O., Stanek  J.J., Petit S., Beaufort D., Gilg H.A., Liivamägi S., Goryl  M.,  Marynowski  L., Szczerba M. (2019) Hydrothermal alteration of the Ediacaran Volyn-Brest volcanics on the western margin of the East European Craton.Precambrian Research 325, 217-235.

7. Paszkowski, M., Budzyń, B., Mazur, S., Sláma, J., Shumlyanskyy, L., Środoń, J., Dhuime, B., Kędzior, A., Liivamägi, S., Pisarzowska, A., 2019.Detrital zircon U-Pb and Hf constraints on provenance and timing of deposition of the Mesoproterozoic to Cambrian sedimentary cover of the East European Craton, Belarus. Precambrian Research 331, https://doi.org/10.1016/j.precamres.2019.105352   

8. Goryl M., Banasik K., Smolarek J. and Marynowski L. (2019)Utility of Raman spectroscopy in estimates of the thermal maturity of Ediacaran organic matter: an example from the East European Craton.Chemie der Erde Geochemistry79, 467-474.

2020

9. BojanowskiM.J., Goryl M., Kremer B., Marciniak-Maliszewska B., Marynowski L. and Środoń J., 2020. Pedogenic siderites fossilizing Ediacaran soil microorganisms on the Baltica paleocontinent. Geology 48, 62-66, https://doi.org/10.1130/G46746.1

10.  Golubkova, E.Yu. , Kushim, E.A., Tarasenko, A.B., 2020. Fossil organisms of the Kotlin Regional Stage of the Upper Vendian of the northwestern Russian Platform (Leningrad Region). Paleontological Journal 54, 420–428.

2021

11. Derkowski A., Środoń J., Goryl M., Marynowski M., Szczerba M., Mazur S., 2021. Long-distance fluids migration defines diagenetic history of unique Ediacaran sediments in the East European Craton. Basin Research 33, 570–593. https://doi.org/10.1111/bre.12485

12. Dudzisz, K., Lewandowski, M., Werner, T., Karasiński, G., Kędzior, A., Paszkowski, M.Środoń, J., Bojanowski, M., 2021. Paleolatitude estimation and premises for geomagnetic field instability from the Proterozoic drilling core material of the south-western part of the East European Craton. Precambrian Research 357, https://doi.org/10.1016/j.precamres.2021.106135

13. Paszkowski M., Budzyn B., Mazur S., Sláma J., Środoń  J., Millar, I. L, Shumlyanskyy, L., Kędzior, A., Liivamägi S., 2021. Detrital zircon U-Pb and Hf constraints on provenance and timing of deposition of the Mesoproterozoic to Cambrian sedimentary cover of the East European Craton, part II: Ukraine. Precambrian Research 362 https://doi.org/10.1016/j.precamres.2021.106282

14. Kuligiewicz A., Środoń J., Liivamägi, S., 2021. Oxygen isotopic compositions of end-members in a multicomponent mixture: a case study of the Ediacaran weathering material from the East European Craton. Geochimica et Cosmochimica Acta 306, 245–262. https://doi.org/10.1016/j.gca.2021.04.013

15. Liivamägi S., Środoń J., Bojanowski M.J., Stanek J.J., Roberts, N.M.W., 2021.  Precambrian paleosols on the Great Unconformity of the East European Craton: an 800 million year record of Baltica’s climatic conditions. Precambrian Research 363, 106327 https://doi.org/10.1016/j.precamres.2021.106327

16. Bojanowski, M.J., Marciniak-Maliszewska, B., Środoń, J., Liivamägi, S., 2021. Extensive non-marine depositional setting evidenced by carbonate minerals in the Ediacaran clastic series of the western East European Craton. Precambrian Research 365, 106379 https://doi.org/10.1016/j.precamres.2021.106379

17. Golubkova, E.Yu., Bobrovskiy, I.M.,   Kushima, E.A., Plotkina, Yu.V., 2021. Fossil organisms of the Redkino Regional Stage of the Upper Vendian of the Northwestern Russian Platform (Leningrad Region). Paleontological Journal 55, 579–587. https://doi.org/10.1134/S0031030120040061

2022

18. Jewuła K., Środoń J., Kuligiewicz A., Mikołajczak M., Liivamägi S., 2022. Critical evaluation of geochemical indices of palaeosalinity involving boron. Geochimica et Cosmochimica Acta 322, 1–23.  https://doi.org/10.1016/j.gca.2022.01.027

19. Środoń J., Gerdes A., Kramers, J., Bojanowski M., 2022.Age constraints of the Sturtian glaciation on western Baltica based on U-Pb and Ar-Ar dating of the Lapichi Svita. Precambrian Research 371, 106595

20. Jewuła K., Środoń J.,  Kędzior, A.,  Paszkowski, M., Liivamägi, S., Goryl, M. Sedimentary, climatic, and provenance controls of mineral and chemical  composition of the Ediacaran and Cambrian mudstones from the East European Craton. Precambrian Research (submitted Dec. 19, 2021). 

21. Szczerba M., Środoń J., Luberda-Durnaś K., Barylska B.  Mechanism of diagenetic reorganization of weathering hematite crystals. Marine and Petroleum Geology (submitted Jan. 2022)