Mineral assemblages as a record of the evolutionary history of the Pepper Mts. Shale Formation (the Holy Cross Mts.)

Beata Naglik, Lucyna Natkaniec-Nowak, Wiesław Heflik


The Pepper Mts. Shale Formation, consisting of: clayey shales, mudstones and sandstones, as one of the oldest unit of the Holy Cross Mts., was subjected to mineralogical and petrographical studies. In order to reconstruct the geological history of the succession, mineral assemblages were characterized from the genetic point of view. Pyrite and goethite taking a form of bacterial-cell pseudomorphoses, crystallized during sedimentation and/or diagenesis, while quartz, kaolinite, goethite and chlorite prove subsequent alteration due to the hydrothermal fluid circulation. Secondary sulphates occurring on the pyrite-bearing rock outcrops mark the way of weathering processes. According to the presented results, Cambrian sediments were affected by hot fluids, which caused mineral recomposition and maturing of organic matter. Under the hypergenic conditions sulphate crust precipitate with pickeringite [MgAl2(SO4)4*22 H2O], as a dominant phase accompanied by alunogen [Al2(SO4)3*17 H2O] and small amount of epsomite [MgSO4 *7H2O].

Full Text:



Aoya M., Kouketsu Y., Endo S., Shimizu H., Mizukami T., Nakamura D. & Wallis S., 2010. Extending the applicability of the Raman carbonaceous-material geothermometer using data from contact metamorphic rocks. Journal of Metamorphic Geology, 28, 895–914.

Bąk M., Naglik B., Natkaniec-Nowak L., Bąk K., Dulemba P., 2015. New record of organic-walled microfossils from the Middle Cambrian deposits of the Pieprzowe Mts, Poland. [i n:] VIET-POL 2015: second international conference on Scientific research cooperation between Vietnam and Poland in earth sciences: Hanoi, Vietnam, 5–6 November 2015, Bach Khoa Publishing House, Vietnam, 93–96.

Beyssac O., Goffé B., Chopin C. & Rouzaud J. N., 2002. Raman spectra of carbonaceous material in metasediments: a new geothermometer. Journal of Metamorphic Geology, 20, 859–871.

Bielecka M., 1964. Objaśnienia do Szczegółowej mapy geologicznej Polski w skali 1:50 000; arkusz Zawichost. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.

Bourdelle F., Parra T., Chopin Ch. & Beyssac O., 2013. A new chlorite geothermometer for diagenetic to low-grade metamorphic conditions. Contributions to Mineralogy and Petrology, 165, 723–735.

Burke E.A.J., 2001. Raman microspectrometry of fluid inclusions. Lithos, 55, 1, 139–158.

Cathelineau M. & Nieva D., 1985. A chlorite solid solution geothermometer, The Los Azufres (Mexico) geothermal system. Contributions to Mineralogy and Petrology, 91, 3, 235–244.

Cathelineau M., 1988. Cation site occupancy in chlorites and illites as a function of temperature. Clay Minerals, 23, 4, 471–485.

Gürich G., 1892a. Über eine cambrische Fauna von Sandomir in Russisch-Polen. Neues Jahrbuch für Mineralogie, 1, 1, 69–70.

Gürich G., 1892b. Über eine Trilobiten-Fauna bei Sandomir. Jahres-Bericht der Schlesischen Gesellschaft für Vaterländische Cultur, 55.

Gürich G., 1899-1901. Nachtr äge zum Paleozoicum in polnischen Mittelgebirge. Neues Jahrbuch für Mineralogie , 13, 331–388.

Inoue A., Meunier A., Patrier-Mas P., Rigault C., Beaufort D. & Vieillard P., 2009. Application of chemical geothermometry to low-temperature trioctahedral chlorites. Clays and Clay Minerals , 57, 3, 371–382.

Jaworowski K. & Sikorska M., 2010. Łysogóry Unit (Central Poland) versus East European Craton – application of sedimentological data from Cambrian siliciclastic association. Geological Quarterly, 50, 1, 77–88.

Jiang W.T., Peacor D.R. & Buseck P.R., 1994. Chlorite geothermometry? – contamination and apparent octahedral vacancies. Clays and Clay Minerals, 42, 5, 593–605.

Kouketsu Y., Mizukami T., Mori H., Endo S., Aoya M., Ha- ra H., Nakamura D. & Wallis S., 2014. A new approach to develop the Raman carbonaceous material geothermometer for low-grade metamorphism using peak width. Island Arc, 23, 33–50.

Kowalczewski Z., 1995. Fundamental stratigraphic problem of the Cambrian in the Holy Cross Mts. Geological Quarterly, 39, 4, 449–470.

Kranidiotis P. & Mclean W.H., 1987. Systematics of chlorite alteration at the Phelps Dodge massive sulfide deposit, Matagami, Quebec. Economic Geology, 82, 7, 1898–1911.

Kuhl J., 1931. Sprawozdanie z badań petrograficznych nad utworami środkowokambryjskimi Gór Pieprzowych koło Sandomierza. Posiedzenia Naukowe Państwowego Instytutu Geologicznego, 23, 24–26.

Lahfid A., Beyssac O., Deville E., Negro F., Chopin C. & Goffé B., 2010. Evolution of the Raman spectrum of carbonaceous material in low-grade metasediments of the Glarus Alps (Switzerland). Terra Nova, 22, 5, 354–360.

Malec J., 2006. Sekwencja utworów chaotycznych kambru z Gór Pieprzowych. Posiedzenia Naukowe Państwowego Instytutu Geologicznego, 63, 75–76.

Mastella L. & Mizerski W., 1981. Etapy deformacji tektonicznych utworów kambru środkowego Gór Pieprzowych. Przegląd Geologiczny, 29, 7, 351–355.

Michniak R., 1969. Petrografia ryfeju i kambru wschodniej części Gór Świętokrzyskich. Studia Geologica Polonica, 30, 1–106.

Naglik B., 2016. Badania mineralogiczno-petrograficzne utworów skalnych z Gór Pieprzowych (Wyżyna Sandomierska), ze szczególnym uwzględnieniem produktów ich przeobrażeń. Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków [Ph.D. thesis, unpublished].

Naglik B., Hef lik W. & Natkaniec-Nowak L., 2016. Charakterystyka mineralogiczno-petrograficzna utworów klastycznych Gór Pieprzowych (Wyżyna Sandomierska) i produktów ich wietrzenia. Przegląd Geologiczny, 64, 5, 338–343.

Naglik B. & Natkaniec-Nowak L., 2015. Pickeringite from the Pieprzowe Mts. (the Holy Cross Mts., Central Poland). Geology, Geophysics & Environment, 41, 1, 114–115.

Naglik B., Toboła T. & Natkaniec-Nowak L., 2015. Inclusions in authigenic quartz from the Pepper Mts. Shale Formation – a Raman microspectroscopic study. Mineralogia Polonica-Special Papers, 44, 76.

Orłowski S., 1964. Kambr środkowy i jego fauna we wschodniej cz. Gór Świętokrzyskich. Studia Geologica Polonica, 16, 1–94.

Orłowski S., 1975. Jednostki litostratygraficzne kambru i górnego prekambru Gór Świętokrzyskich. Acta Geologica Polonica, 25, 431–448.

Parafiniuk J., 1991. Fibroferrite, slavikite and pickeringite from the oxidation zone pyrite-bearing schists in Wieściszowice (Lower Silesia). Mineralogia Polonica, 22, 1, 3–13.

Przewłocki Z., 2000. Środowisko depozycji kambryjskiej formacji łupków z Gór Pieprzowych, Góry Świętokrzyskie. Uniwersytet Warszawski, Warszawa [Ph.D. thesis, unpublished].

Push G.G., 1833. Geognostische Beschreibung von Polen so wie der ubringen Nordkarpathen-Lander. Bd, 1, Stuttgart.

Rahl J.M., Anderson K.M., Brandon M.T. & Fassoulas C., 2005. Raman spectroscopic carbonaceous material thermometry of low-grade metamorphic rocks: Calibration and application to tectonic exhumation in Crete, Greece. Earth and Planetary Science Letters, 240, 2, 339–354.

Roedder E., 1984. Fluid Inclusions: An Introduction to Studies of All Types of Fluid Inclusions, Gas, Liquid, or Melt, Trapped in Materials from Earth and Space, and Their Application to the Understanding of Geologic Processes. Reviews in Mineralogy, 12, Mineralogical Society of America, Washington.

Salwa S., 2006. Wstępna charakterystyka strukturalno-petrograficzna fyllitów z Podmąchocic w regionie łysogórskim Gór Świętokrzyskich. Przegląd Geologiczny, 54, 6, 513–520.

Samsonowicz J., 1916. Materiały do geologii Gór Świętokrzyskich. Kambr i kambro-sylur Gór Świętokrzyskich. Sprawozdania z Posiedzeń Towarzystwa Naukowego Warszawskiego. Wydział III Nauk Matematycznych i Przyrodniczych, 9, 4, Warszawa, 321-351.

Samsonowicz J., 1920. O stratygrafii kambru i ordowiku we wschodniej części Gór Świętokrzyskich. Sprawozdania Państwowego Instytutu Geologicznego, 1, 1, Warszawa.

Siemiradzki J., 1886. Studien im polnischen Mittelgebirge. Kaiserlich-Königlichen Geologischen Reichsanstalt, 36, 3, 671–672.

Siemiradzki J., 1887. Sprawozdanie z badań geologicznych we wschodniej części Gór Kielecko-Sandomierskich. Pamiętnik Fizjograficzny, 7, 11–37.

Szczepanik Z., 1997. Preliminary results of thermal alteration investigations of the Cambrian acritarchs in the Holy Cross Mts. Geological Quarterly, 41, 3, 257–264.

Środoń J., 1996. Minerały ilaste w procesach diagenezy. Przegląd Geologiczny, 44, 6.

Tietze E., 1883a. Die Geged nordlich von Rzeszów in Galizien. Verhandlungen der Kaiserlich-Königlichen Geologischen Reichsanstalt, 2, 31.

Tietze E., 1883b. Beitrege zur Geologie von Galizien. A. Das Hugelland und die Ebene bei Rzeszów. Kaiserlich-Königlichen Geologischen Reichsanstalt, 33, 300–302.

Vidal O., Parra T. & Trotet F., 2001. A thermodynamic model for Fe-Mg alumonous chlorite using data from phase equilibrium experiments and natural pelitic assembalges in the 100°–600°C, 1–25 kb range. American Journal of Science, 301, 6, 557–592.

Vidal O., Parra T. & Vieillard P., 2005. Thermodynamic properties of the Tschermak solid solution in Fe-chlorite: application to naturale examples and possible role of oxidation. American Mineralogist, 90, 2–3, 347–358.

Vidal O., De Andrade V., Lewin E., Munoz M., Parra T. & Pascarelli S., 2006. P-T deformation-Fe 3+ /Fe 2+ mapping at the thin section scale and comparison with XANES mapping: application to a garnet-bearing metapelite from the Sambagawa metamorphic belt (Japan). Journal of Metamorphic Geology, 24, 7, 669–683.

Walshe J.L., 1986. A six-component chlorite solid solution model and the conditions of chlorite formation in hydrothermal and geothermal systems. Economic Geology, 81, 681–703.

Wilkin R,T. & Barnes H.L., 1996. Pyrite formation by reactions of iron monosulfide with dissolved inorganic and organic sulfur species. Geochimica et Cosmochimica Acta, 60, 21, 4167–4179.

Zejszner L., 1869. Über die neuntdeckie Silurformation von Kleczanów hei Sandomir im südlichen Polen. Zeitschrift der Deutschen Geologischen Gesellschaft, 21, 569–573.

Żak C., 1962. Wstępne stadium tektoniczne środkowego kambru Gór Pieprzowych. Biuletyn Instytutu Geologicznego, 174, 5, 9–49.

DOI: http://dx.doi.org/10.7494/geol.2016.42.2.161


  • There are currently no refbacks.