Depositional conditions during Plioceneand Pleistocene in Northern Adriatic andpossible lithostratigraphic division of theserocksJ. Veliæ and T. Malviæ

ORIGINAL SCIENTIFIC PAPER

In the area of Northern Adriatic Neogene and Quaternary sediments have relatively large thicknesses. Thoseare deposited in some depressions located inside Adriatic Basin, where is the largest Po Depression. Recentborders of Po Depression are located in Italian and Croatian offshore where hemipelagic sequences ofPliocene and Pleistocene were interrupted by Po palaeodelta progradations, and to a lesser extent of Adigeand Piave Rivers. These sediments include important reservoirs with significant quantities of hydrocarbongas, and it is why they are well explored in areas of Italian and Croatian gas fields by deep wells as well asdifferent methods for subsurface imaging, mostly by reflective seismic. Sequence of Pliocene andPleistocene sediments can reach thickness of 6000 m, and it is divided in lithostratigraphic system withunits in rank of formation. On Italian side Cenozoic sediments up to Mesozoic basement are divided in twelveformations, but on Croatian side has been described only one formation. It is Susak Formation thatencompasses all Cenozoic rocks. It is why in Croatian part of Northern Adriatic in proposed introducing ofthe following lithostratigraphic units 8in rank of formation): Dinaridi Formation (Mesozoic rocks), SusakFormation (Palaeocene-Miocene rocks), Istra Formation (Pliocene sediments) and Ivana Formation(Pleistocene and Holocene sediments).

Key words: lithostratigraphy, Pliocene, Pleistocene, Po Depression, North Adriatic, Croatia

1. INTRODUCTION

Republic of Croatia territory included more than 54000 km5 of Adriatic Sea. According to bathymetry theoffshore can be subdivided into four areas. Lookingfrom the north toward south these are.21 (1) Area be-tween Istra and Po River delta, where is sea bottomslightly jagged with maximal depth up to 39 m, (2) fromline Ravenna-Pula to line Ancona-Zadar with averagedepths up to 70 m, (3) transitional zone between Cen-tral and Southern Adriatic with depths between 70-200m, (4) from line Monte Gargano-Mljet-Pelješac towardsouth with depths 200-1 000 m and strongly jagged.

During geological history depositional conditions andtectonic activity in Adriatic offshore had been signifi-cantly changed. Adriatic Sea is eventually formed inHolocene after Flandrian transgression.3,6,16 However,deposits that today are incorporate in Adriatic Basinare significantly older. The oldest rocks proven in wellsare Permian and Triassic, which are up to Ladinian se-ries deposited at epeiric carbonate platform, as part ofso called Adria-Apulia plate located on the north-east-ern margin of Gondwana. It is followed by rocks ofintra-oceanic, isolated Southern TethyanMegaplatform (STM) from end of Ladinian to late EarlyJurassic (Toarcian). It is covered by sediments of Adri-atic Carbonate Platform (AdCP) from Toarcian to theend of Cretaceous.23 During Permian period clastics,evaporates and carbonates had been deposited, and inLower Triassic clastites and carbonates. Locally part of

NAFTA 62 (1-2) ???-??? (2011) 1

Fig. 1. Depression in Adriatic offshore (modified after 13)Sl. 1. Depresije u Jadranskom podmorju (modificirano prema13)

these rocks had been deposited in sabkha environment.Strong tectonic displacements were recorded along deepfaults through entire lithosphere during Middle Triassic.It caused basin extension and volcanism. Large AdCPhad been gradually disintegrated and uplifted at the endof Cretaceous. Transgression in Early Palaeogene only lo-cally reactivated marine of fresh water sedimentation.Uplifting was accompanied with clastic sedimentation10,which lasted also in Miocene, Pliocene, Pleistocene andHolocene, but with different detritus sources. In analysedarea of North Adriatic, sediments from Palaeocene toMiocene age can be found only locally and mostly indeeper parts, represented by carbonates. On contrary,Pliocene, Pleistocene and Holocene deposits have cov-ered entire area with significant thicknesses and consistof marlstones, clay (stones), siltstones, silts, sandstonesand sands.13

Adriatic Basin is divided on particular depressions ofdifferent ages regarding beginning of creation. Three de-pressions are formed in Miocene: Dugi otok, South Adri-atic-Albania and Molise. Later, in Pliocene, sinking of seabasin bottom caused forming of other depressions:Venetto, Po, Marche-Abruzzi, Middle Adriatic, Bradanoand Adriatic-Ionian13 (Figure 1). The largest depressionsare Po and South Adriatic-Albania, but no one has con-tinuous borders and depositional environments throughgeological past. it is reflected in different sediment thick-nesses and areas as well as unconformities among par-ticular lithological units. Depressions are mostlyasymmetrical. Croatian part includes entire Dugi otokDepression, eastern parts of Po and Middle Adriatic De-pressions and northern part of Southern Adriatic-Alba-nia Depression.

The goal of presented analysis and proposedlithostratigraphic division is area of Po Depression. Thelargest part is today located onshore, between SouthernAlps and Apennines, which in Pliocene was under sealevel (Figure 3). The rest is in northern Adriatic offshoreranging to margins of Istrian part of AdCP. NumerousCroatian gas fields are discovered in the eastern part ofdepression. Generally Po Depression is fulfilled by sedi-ments of Pliocene, Pleistocene and Holocene age.Siliciclastic detritus have origin mostly in Alps and par-tially from Apennines. Total thickness can locally over-reach 6 000 m in Italian part. In entire Po Depressionmany hydrocarbon reservoirs had been discovered,mostly of gas. It pointed out the need for sediment divi-sion based on lithostratigraphy nomenclature. Moreover,the first gas discoveries had been found in Italian off-shore and first lithostratigraphy units had been outlinedvery detail. On contrary, Croatian nomenclature mostlywas based on results obtained with surface explorationof eolian sediments of Susak Island as well as of uncov-ered parts of AdCP located in Istra. It is why Croatianlithostratigraphy included significantly lower number oflithostratigraphy units. Today valid lithostratigraphy no-menclature in Italian and Croatian parts of PoDepression is given in Table 1.

It is clear (Table 1) that some kind of problem exists inCroatian part of Po Depression regarding dividing or de-scribing of Cenozoic sediments, because all are incorpo-rated in one formation Susak. It directly resulted fromfact that this formation had been described before dis-coveries of significant quantities of gas in this part of Cro-atian offshore, i.e. before detail seismic profiling and welldrilling. However, after almost three decades of differentexploration, large numbers of data sets are available.

There was possible to outline differ-ences between Neogene and Quater-nary sediments, changes indepositional environments and in-fluence of strong climate transi-tions. All these data together madepossible to construct more detailedlithostratigraphic division.

2. Palaeogeographicreconstruction ofNorthern Adriaticduring Pliocene andPleistocene

Reconstruction of depositional envi-ronment of Po Depression is givenfor Pliocene and Pleistocene epochs,when Adriatic Sea was forming upto present-day borders, mostly in-fluenced by glacial and interglacialperiods.

2.1. Northern Adriatic inPliocene (5.332-2.588Ma)

At the end of Miocene, approx. 6 Maago, glacial in Antarctic area caused

2 NAFTA 62 (1-2) ???-??? (2011)

J. VELIÆ AND T. MALVIÆ DEPOSITIONAL CONDITIONS DURING PLIOCENE...

Chronostratigraphic units Lithostratigraphic formations

Croatian name Italian name

Holocene Recent sediments

Pleistocene SusakRavenna

Carola

SanternoPliocene Susak

Porto Garibaldi

Corsini*

Canopo*

Santerno

Miocene

Susak Clara

Corinna

Schlier

Cavanella B

Bisciaro

Cavanella A

Oligocene Scaglia Cinerea

Eocene (Palaeocene?) Scaglia

Mesozoic Dinaridi Calcari Del Cellina

(*characteristic lithofacieses of these formations exist exclusive in Italian part of Po Depression)

Table 1. Comparison of Croatian and Italian lithostratigraphy nomenclature for rankof formation

global sea-level decreasing for about 50 m.Also, the connection through Gibraltarwith Atlantic was interrupted and in Medi-terranean sea-level had been significantlydecreased. In many shallow water environ-ments a large quantities of evaporates hadbeen sedimented. It is known as Messiniansalinity crisis event reflected also in Adri-atic (e.g. ref.22). Evaporates are today in thetop of Miocene sediments in Mediterranean(Figure 2), what is confirmed in the 1970by drillings performed with ship Chal-lenger.25 The largest part of Mediterraneanrepresents in Messinian isolated, shallowwater, evaporates basin, reduced at the lessthan half of previous water area. Similarevent of reducing happened 10-11 Ma agoand little bit more to the north, whenParatethys was disintegrated in severalsmaller basins (Pannonian, Dacian, BlackSea, Caspian, Aral12,15). However, connec-tion between Mediterranean and Atlanticwas re-established at the end of Messinianand new sedimentation cycle begun in newmarine environment.

In the beginning of Miocene globalsea-level rising was happened. This levelwas higher in Lower Pliocene than today.Adriatic Sea then covered much largerarea, especially at the side of present-day Italy (Figure 3),what can be concluded from distribution of marine Plio-cene sediments in the foot hills of Northern Apenninesand in the delta of Po River.21

Sediments of Lower Pliocene in Croatian part of Adri-atic are characterised by numerous samples of marineplanktonic and benthic foraminifera, whichpalaeontologically indicate on warm climate and sedi-mentation in deeper and open sea, i.e. in outer shelf.2,17

Upper Pliocene sediments indicate on decreasing in spe-cies number and larger quantity of planktonicforaminifera8 what describe moderate-cold climate as re-sult of glaciation. Benthic foraminifera in Northern Adri-atic are indicator of lower, epibathial environment withaverage depth 600–1 000 m. These sediments that todayhave larger permeability are mostly deposited at Italianside of basin slope in the area that was relatively fastsinking during Upper Pliocene, i.e. 3.0-2.2 Ma ago.14

Foraminifer’s species also indicate that large mass of or-ganic matter had been transported in this area. It washeld in upper part of water column thanks to eutrophicconditions or deposited with sands.

2.2. Northern Adriatic in Quaternary (2.588 Ma– present)

Quaternary period is divided in Pleistocene epoch(2.588-0.0117 Ma) and Holocene epoch (0.0117 Ma torecent). It is characterized by climate changes thatcaused many changes of life evolution and relief forms.Marine Pleistocene sediments had been deposited bothin cold, moderate and warm conditions of open and mid-dle shelf to lithoral. In some place periodically land ex-isted. In the northern Earth hemisphere six glacialperiods had been registered, with warmer interglacialsamong them. According to Alpine division glacial arecalled Biber, Donaü, Günz, Mindel, Riss, Würm (Table2).

DEPOSITIONAL CONDITIONS DURING PLIOCENE... J. VELIÆ AND T. MALVIÆ

NAFTA 62 (1-2) ???-??? (2011) 3

Fig. 2. Distribution of Messinian sediments of halite,gypsum and anhidrite in Mediterranean (modifiedafter25)

Sl. 2. Rasprostanjenost mesinskih naslaga halita, gipsa ianhidrita u Sredozemlju (modificirano prema25)

Fig. 3. Adriatic Sea borders in Lower Pliocene (modified after26)Sl. 3. Granice Jadranskog mora u donjem pliocenu (modificirano prema26)

During Pleistocene glacials volume of ice was threetimes larger than today, and ice covers had average thick-ness about 2 km. Huge amount of ocean water was icedwhat decreased sea-level more than 120 m in compari-son with present-day. On contrary, inter-glacial periodsresulted in sea-level rising, and sometimes it over-reached present level for several meters. Such sea-levelchanges during Pleistocene and Holocene had been re-flected in palaeogeography of Adriatic Sea, which after

last glacial7 (Würm) obtained re-cent borders (Figures 4, 5).

2.3. Depositionalcharacteristics duringPliocene andPleistocene

During Pliocene and Pleistocenematerial in Po Depression wasmainly transported by Po River, in-cluding subsidiaries (Figures 4, 5).Together with Po River, probablyinfluence had Adige River (Figures4, 5) that also still today transportdetritus in Po Depression. Thethird transport mechanism couldbe Piave River (Figure 4, 5), locatednorthern from Venice. This river ismostly source of detritus forVenetto Depression and is theshortest from all three mentioned

rivers, but part of material from distal part of its deltacould reach north part of Po Depression.

Pliocene turbidites are mostly formed in river deltasand represented by clastic deposits. It is silt and sad inItalian part of Po Depression. In Croatian part sedimentsof delta and prodelta existed only in Pleistocene whenborder of Adriatic Sea was moved toward east, while pe-riodical sea-level decreasing due to glacial events several

times moved to south. Turbidites trans-ported majority of material in relative shal-low, hemipelagic environment, with depthup to 200 m. This environment can be rep-resented by distal part of delta, i.e.prodelta. Mostly fine-grained sediment in-dicated on turbidites of low density10, i.e.currents with dominantly distal facies ofBouma sequence1, like Tc, Td and Te.These sediments are distant from proxi-mal delta area and it is why they areinterbedded with interturbiditic,hemipelagic interval Tf19. Such intervalcan indicate on absence of re-sedimenta-tion processes or delta moving due toretrogradation caused by sea-level increas-ing (alocyclic process) or lateral (autocyclicprocess). Just alteration of turbiditic inter-vals and hemipelagic facies representsmain property of depositional sequencesin Croatian part of Po Depression duringPliocene and Pleistocene.

Accordingly, there is good base for selec-tion of Pliocene and Pleistocenedepositional lithofacies as separatelithostratigraphic units in Croatian part ofNorth Adriatic. Data from several pub-lished papers, mostly about typical faciesand lithological properties that character-ised them as lithostratigraphic units, areused for detail presentation of bothlithofacies.

4 NAFTA 62 (1-2) ???-??? (2011)

J. VELIÆ AND T. MALVIÆ DEPOSITIONAL CONDITIONS DURING PLIOCENE...

Names Glacials and interglacials Age (years)

Würm Glacial 11 700 - 110 000

Riss- Würm Interglacial 110 000 - 130 000

Riss Glacial 130 000-200 000

Mindell-Riss Interglacial 200 000 - 300/380 000

Mindell Glacial 300/ 380 000 - 455 000

Günz – Mindell Interglacial 455 000 - 620 000

Günz Glacial 620 000 - 680 000

Günz – Donaü Interglacial 850 000 - 1300 000 (?)

Donaü Glacial 1300 000 - 1 550 000

Donaü – Biber Interglacial 2 100 000 - 2 500 000

Biber Glacial 2 500 000- ?

Table 2. Glacials and interglacials during Pleistocene (modified after27)

Fig. 4. Borders of Adriatic Sea during Würm (modified after4)Sl. 4. Granice Jadranskog mora tijekom virma (modificirano prema4)

3. Typical lithofacieses of Plioceneand Pleistocene sediments asbase for selection newlithostratigraphic units inNorthern Adriatic

In the next paragraphs lithofacieses are describedin south-eastern and eastern parts of Po Depres-sion. Analyzed locations mostly correspond withpositions of Croatian gas fields, i.e. these are partswhere sequences of Pliocene, Pleistocene and Holo-cene are explored in details (Figure 6).

3.1. Pliocene and older lithofacieses

During Pliocene borders of Adriatic Sea started toform. It is especially valid for border in Alpine re-gion (Figure 3), and in the area of Gargano Penin-sula. Here is important palaeogeography of Alps,which represented area of glaciers forming and ad-vancing as well as source of many rivers with Po asthe largest. Po River has recent delta in area ofRavenna town and in Quaternary it was the largesttransport mechanism of detritus from the land toNorthern Adriatic. The second source is delta ofAdige River, and the third of Piave River.Depositional area of Po Depression is mostly deter-mined by Po River delta, and eastern part of area islocated in Croatia, mostly south-western from IstraPeninsula and Kvarner islands (Figure 1). But, inPliocene deltas of all mentioned rivers, especiallyPo, had been moved toward west and northwestabout 200 km. It is why its influence in Pliocene inCroatian part was probably very low and such was

remained at least to Upper Pliocene, when Adriatic

coast line started to move toward recent borders.

Also, Alpine region covered larger areas in Upper

Pliocene then in Middle and Lower Pliocene. It is

why Pliocene sediments in Croatian offshore are

mostly represented by basin pelites – clays and

silts. Such facies can be easiest recognized at the

very southeast margin of Po Depression, and those

are Katarina and Marica Fields, located close to

border between Po and Dugi otok Depressions (Fig-

ure 6).

The oldest sediments in Marica Field are lime-stones and dolomites of Cretaceous age, which be-longs to lithostratigraphic unit-formation Dinaridi.But, some analysis pointed out that part of carbon-ates could be selected in Italian formations Scaglia,Scaglia Cinera, Cavanella A, Bisciaro, Cavanella B,Schlier, Corinna and Clara, i.e. belongs to periodfrom Palaeocene to Lower Miocene. Also, in widerarea of Katarina Field, toward Italy (border betweenAdCP and Adriatic-Ionian Basin), the oldest rocksare described as Middle and Upper Eocene lime-stone (equivalent of Italian formation Scaglia). InKatarina Field Pliocene sediments are consisted ofhighly fine-grained sediments like hemipelagicmarlstones and clayey marlstones as good isolatorrocks. There is no evidence of sands or silts. Onlyin Pleistocene deposits in Marica Field are discov-

DEPOSITIONAL CONDITIONS DURING PLIOCENE... J. VELIÆ AND T. MALVIÆ

NAFTA 62 (1-2) ???-??? (2011) 5

Fig. 5. Borders of Adriatic Sea in beginning of Holocene (modifiedafter4)

Sl. 5. Granice Jadranskog mora poèetkom holocena (modificiranoprema4)

Fig. 6. Schematic map of Croatian gas fields in Northern AdriaticSl. 6. Shematski polo�aj hrvatskih plinskih polja u Sjevernom Jadranu

ered 10, and in Katarina Field 5 gas reservoirs in sands,silty sands and silts.

3.2. Pleistocene lithofacieses

These lithofacieses is significantly different from Plio-cene due to often intervals of sands and silts. How Cro-atian part of Po Depression had been closer to Po Riverdelta, more and more sands and silts had been trans-ported in depressions. In Croatian part such facies canbe easiest recognized in the largest gas field Ivana (Figure6). There is proven sequence of Pleistocene sedi-ments5,24, with thickness between 900 and 1 500 m. To-ward deeper basin part thicknesses can be even larger.Particular sandy Pleistocene gas reservoirs can over-reach thickness of 20 m.

In Ivana Field the oldest sediments are of Cretaceousage unconformitly followed by Pliocene clayeymarlstones and Pleistocene sands, silty sands and silts(with gas reservoirs), locally interbedded by clays, marlsand clayey marls. The youngest are Holocene muds,clays and sands of decametre values.20 Entire Ivanastructure is separated from AdCP racks in Istra by re-gional fault.22

4. Proposal of new lithostratigraphicunits - FORMATIONS

Lithostratigraphic nomenclature today applied in North-ern Adriatic has 13 lithostratigraphic formations on Ital-ian side covering geological scale from Mesozoic toPleistocene. However, for the same time period there areonly 2 formations on the Croatian side. So, Dinaridi For-mation includes rocks of AdCP and Susak Formationsediments of Palaeocene, Eocene, Oligocene, Miocene,Pliocene and Pleistocene series. Sediments of this longtime period belongs only to one formation, although canlocally in Italian part reach 6 000 m.

Obviously, there is need for additional selection of thesesediments in several lithostratigraphic units, here forma-tions, which can be consider as informal with purpose ofexploration new hydrocarbon reservoirs. Like other Cro-atian lithostratigraphic units, especially in PannonianBasin and somewhere in Dinarides, it can be believedthat new units with start to use as formallithostratigraphic units in rank of formation. Accordingto North American Stratigraphic Code11, which is themost detail and often document, i.e. instructions, for se-lection of stratigraphical units (and of courselithostratigraphic), the new lithostratigraphic units-for-mations in Northern Adriatic can be selected regardingthe following criteria (ref. 11, p. 1567):

a) Formation is fundamental unit… in describing andinterpreting the geology of a region… based on lithicchange… that give it the greatest practicable unity of con-stitution;

b) Formation should posses some degree of internallithic homogeneity… it may contain… (1) rock of onelithic type, (2) repetitions of two or more lithic types, (3)extreme lithic heterogeneity that in itself may constitute aform of unity when compared to the adjacent units.

Accordingly to listed assumptions it could be proposedthe following lithostratigraphic nomenclature for Cro-

atian part of Northern Adriatic, analysing from youngerto older sediments, i.e. in direction of well drilling (Fig-ure 7):

Pleistocene: These sediments are transgressive on Plio-cene with average thickness 400-1900 m.8 Pleistocene isdivided at lower and upper. Lower Pleistocene includesmarly clays, clayey marls, alterations of siltite and sandsand weak consolidated sandstones. Upper Pleistoceneconsists of sandy and marly clays and clays with alter-ations of sands and silts. Coal beds can be found in lowerpart. The main property of Pleistocene deposits is verylow compaction and sand and silt beds with thickness ofseveral meters, which are results of deposition in PoRiver delta and prodelta. During Pleistocene the locationof coast line in interglacials was similar to recent (Figure5), but in glacials coast lines were moved significantly to-ward southeast (Figure 4). It is why sands are more often,thicker and with low portions of silts and clays at thenorthwest of depression (like in Ivana Field, Figure 6)then at the southeast (like in Katarina Field, Figure 6)where turbidites came only in glacials with low sea-level.So, Pleistocene lithofacies can be considered as monoto-nous alteration of impermeable (clay, clayey marls) andpermeable (silts, sands, sandstones) sediments. It is whyIvana Field is selected as typical locality of Pleistocenedelta and prodelta sediments. Consequently, it is sug-gested that Pleistocene sediments would be selected asIvana Formation. Here is important to mention that bor-ders between formations and chronostratigraphic unitsdo not need to be equal, on contrary such borders veryoften are different except it is not reflected in lithologicalcomposition.

Pliocene: These sediments in Croatian part of North-ern Adriatic, based mostly on core samples from gasfields, are described as impermeable. Of course, they arenot impermeable in entire depression, i.e. they can notbe such laterally, but sandstone component was depos-ited almost exclusively in recent Italian offshore. Typicaldescription of Pliocene sediments in Croatian part hadbeen given in locality Istra More8, where it is divided inLower Pliocene with marlstones and rare clays and siltsin total thickness 10-50 m, Middle Pliocene with marlyclays, siltstones and partially sands (25-250 m), and Up-per Pliocene with marlstones and rarely sandstones(50-200 m). Those sediments are created in hemipelagicenvironment or distal part of delta (prodelta). It is con-sidered that Pliocene lithofacies, as mostly homoge-neous, can be named as Istra Formation.

Miocene-Palaeocene: In several gas fields carbonatesediments are drilled. In Marica Field these rocks be-longs periods from Palaeocene to Lower Miocene. Simi-larly, the age of limestones in the wider area of KatarinaField, toward Italy, is Middle and Upper Eocene. Suchsediments are, up to now, described only at western mar-gin of Northern Adriatic gas fields zone, i.e. approxi-mately along birder of AdCP and Adriatic-Ionian Basin. Itis lithologically homogeneous carbonate lithofacies, lo-cally determined and poorly explored. It is why we con-sidered that all lithofacies from periods Palaeocene-Miocene would need to keep in existing Susak Forma-tion.

6 NAFTA 62 (1-2) ???-??? (2011)

J. VELIÆ AND T. MALVIÆ DEPOSITIONAL CONDITIONS DURING PLIOCENE...

Mesozoic: All possible Northern Adriatic sedimentsreached in top by drilling, where is assumed or provenage of Mesozoic eratem like Cretaceous rocks in MaricaField, are selected in Dinaridi Formation.

5. CONCLUSION

Here is presented analysis about differences betweenPliocene and Pleistocene sediments in Northern Adriaticformed during creation and deposition in the area todaycalled as Po Depression. This depression is part of Adri-atic Basin, partially located in Italian and partially in Cro-atian offshore. Moreover, there are described locationswhere carbonate sediments of are drilled, mostly of Me-sozoic or Cenozoic eratem. Lithological data about

Northern Adriatic rocks and depositswere available in large database ofpublished papers, which includeddata from deep wells.

Here are selected and named forma-tions as the fundamental units inlithostratigraphic nomenclature. Thenames are given according rulesabout lithological homogeneity orsimilarity as it is prescribed in NorthAmerican Stratigraphic Code. Thoseare: Istra Formation of Pliocene andIvana Formation of Pleistocene andHolocene age. Pliocene sediments areimpermeable, mostly represented bymarlstones and rarely marlyclaystones, clays and siltstones.Sands and poorly consolidates sand-stones are, in Croatian par of Po De-pression, very rarely. It is why IstraFormation is described as mostlylithologically homogeneous sequenceof impermeable sediments. The youn-ger Pleistocene and Holocene sedi-ments are represented by alterationof impermeable and permeable sedi-ments. Impermeable are marlyclaystones, clayey marlstones andpermeable are siltstones, poorly con-solidated sandstones, silts andsands. It is why Ivana Formationrepresents monotonous alteration ofimpermeable and permeablesediments.

Logically, it can be followed by map-ping of regional unconformities be-tween and inside formations as wellas defining of regional markers (keybeds). Also, there is very possible tomake further division of formationsinto lithostratigraphic members, tak-ing into consideration results of nu-merous high-resolution geophysicalmeasurements. Basic data for suchprocedure could be collected fromlogging measurements and inter-preted reflective seismic, and couldbe used for determination and nam-

ing of EL-markers (characteristic thin beds in concor-dant order) and EL-borders (characteristic plane linkedto unconformities).

DEPOSITIONAL CONDITIONS DURING PLIOCENE... J. VELIÆ AND T. MALVIÆ

NAFTA 62 (1-2) ???-??? (2011) 7

Fig. 7. Proposed lithostratigraphic nomenclature in Northern AdriaticSl. 7. Predlo�ena litostratigrafska nomenklatura u Sjevernom Jadranu

6. REFERENCES

6.1. Published papers and books1. Bouma, A.H. (1962) Sedimentology of some flysch deposits: a graphic approach to

facies interpretation, Amsterdam, Elsevier.

2. Cita, M.B. and Ryan, W.B.F. (1972) The Pliocene Record in deep sea Mediterra-nean sediments. Times-scale and general synthesis, Initial Reports DSDP, Wash-ington.

3. Colantoni, P., Gallignani, P. and Lenaz, R. (1979) Late Pleistocene and Holo-cene Evolution of the North Adriatic Shelf (Italy), Marine Geology, 33,M41-M50.

4. Correggiari, A., Roveri, M. and Trincardi, F. (1996) Late Pleistocene and Ho-locene Evolution of the North Adriatic Sea, Quaternario, 9, 2, 697-704.

5. \urekoviæ, M., Krpan, M., Pontiggia, M., Ruvo, L., Savino, R. and Volpi, B.(1998) Geological modelling and petrophysical characterisation of turbiditicreservoirs of the Ivana gas field – R. Croatia, Nafta, 49, 7/8, 241-258.

6. Fairbanks, F.G. (1989) A 17 000 years glacio-eustatic sea level record: influ-ence on glacial melting rates on the Younger Drayes event and deep-oceancirculation, Nature, 342, 637-642.

7. Herak, M. (1987) Geologija, Školska knjiga, Zagreb.

8. Kalac, K. (2008) Biostratigrafsko-kronostratigrafska istra�ivanja pliocensko-pleistocenskih naslaga u podmorju Jadrana s posebnim osvrtom na klimatskepromjene, Naftaplin, knjiga 45/8, Zagreb.

9. Kuenen, PH. H. (1957) Sole markings of graded graywacke beds, Journal ofGeology, 65, 231-258.

10. Middleton, G.V. & Hampton, M.A. (1976) Subaqueous sediment transport anddeposition by sediment gravity lows – in: Stanley, D. J. & Swift, D.J.P. (ed.): Ma-rine Sediment Transport and Environmental Management, John Wiley, NewYork.

11. North American Commission On Stratigraphic Nomenclature (2005) NorthAmerican Stratigraphic Code, AAPG Bulletin, 89, 11, 1547-1591.

12. Piller, W.E., Harzhauser, M. and Mandic, O. (2007) Miocene CentralParatethys stratigraphy – current status and future directions, Stratigraphy, 4,151-168.

13. Prelogoviæ, E. and Kranjec, V. (1983) Geološki razvitak podruèja Jadranskogmora. Pomorski zbornik, 21, 387-405.

14. Rio, D., Channel, J.E.T., Bertoldi, R., Poli, M.S., Vergerio, P.R., Raffi, I.,Sprovieri, R. and Thunell, R.C. (1997) Pliocene sapropels in the northernAdraiatic area: Chronology and paleoenvironmental significance, Palaeoge-ography, Palaeoclimatology, Paleoecology, 135, 1-25.

15. Rögl, F. (1998) Paleogeographic considerations for Mediterranean andParatethys seaways (Oligocene to Miocene), Ann. Naturhist. Mus. Wien, 99A,279-310.

16. Stanley, D.I. (1995) A global sea level curve for the late Quaternary: the im-possible dream?, Marine Geology, 125, 1-6.

17. Thunel, M. (1971) Graða tercijarnog bazena u sjeveroistoènom dijeluJadranskog mora, Nafta, 22, 4-5, 275-434.

18. Tišljar, J. (1994) Sedimentne stijene, Školska knjiga, Zagreb.

19. Van Der Lingen, G.J. (1969) The turbidite problem, New Zealand Journal ofGeology and Geophysics, 12, 7-50.

20. Vdoviæ, N. & Juraèiæ, M. (1993) Sedimentological and Surface Characteristicsof the Northern and Central Adriatic Sediments, Geologia Croatia, 46, 1,157-163.

21. Veliæ, J. (2007) Geologija le�išta nafte i plina, Sveuèilište u Zagrebu,Rudarsko-geološko-naftni fakultet, Zagreb.

22. Veseli, V. (1999) Facijesi karbonatnih sedimenata mlaðeg mezozoika i paleogena upuèinskim bušotinama sjevernog Jadrana, Disertacija, Rudarsko-geološko-naftni fakultet, Zagreb.

23. Vlahoviæ, I., Tišljar, J., Veliæ, I. & Matièec, D. (2005) Evolution of the AdriaticCarbonate Platform: Palaeogeography, main events and depositional dynam-ics, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 220, 3-4; 333-360

24. Zeliæ, M., Mlinariæ, �. & Jeliæ-Balta, J. (1999) Croatian Northern AdriaticIvana gas field ready for development (Reservoir characteristics and gas in-flow conditions into the well), Nafta, 50, 1, 19-37.

6.2. Internet sources25. URL 1, http://records.viu.ca/~earles/messinian-crisis-apr03.htm, 8. XI. 2010.26. URL 2, http://commons.wikimedia.org/wiki/Adriatic_Sea, 8. XI. 2010.

27. URL 3, http://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_glaciation, 8. XI. 2010.

ACKNOWLEDMENTThis paper represents lithostratigraphic analysis per-formed in 2010 in the project “Stratigraphical andgeomathematical research of petroleum geological sys-tems in Croatia (project no 195-1951293-0237)”, fi-nanced by the Ministry of Science, Education, andSports of the Republic of Croatia. We wish to thank re-viewers for useful and benevolent suggestions.

�

Authors:

Josipa Veliæ, Faculty of Mining, Geology and Petroleum Engineering, De-partment of Geology and Geological Engineering, Pierottijeva 6, 10000Zagreb, e-mail: josipa.velic@rgn.hr (Full Professor)

Tomislav Malviæ, INA-Industry of Oil, Plc., Sector for Geology and Geologi-cal Engineering, Šubiæeva 29, 10000 Zagreb, e-mail: tomislav.malvic@ina.hr(Assistant Professor, Advisor)

8 NAFTA 62 (1-2) ???-??? (2011)

J. VELIÆ AND T. MALVIÆ DEPOSITIONAL CONDITIONS DURING PLIOCENE...

Talo�ni uvjeti tijekom pliocena i pleistocenau Sjevernom Jadranu te moguæalitostratigrafska rašèlamba nastalih stijenaJ. Veliæ i T. Malviæ

IZVORNI ZNANSTVENI ÈLANAK

Na podruèju Sjevernog Jadrana nalaze se neogenske i kvartarne naslage razmjerno velikih debljina.Odlagane su u nekoliko depresija unutar Jadranskoga bazena, od kojih je najveæa Padska. Današnje granicete depresije pru�aju se unutar talijanskog i hrvatskog podmorja Jadrana gdje su pliocenske i pleistocenskesekvencije hemipelagièkog talo�enja prekidane progradacijama delte rijeke Po, a u manjoj mjeri i rijekaAdige i Piave. Ti sedimenti sadr�e va�na le�išta znaèajnih kolièina prirodnog plina, te su dobro istra�eni napodruèju više talijanskih i hrvatskih plinskih polja dubokim bušotinama, kao i nizom razlièitih metodasnimanja podzemlja, uglavnom refleksijskom seizmikom. Slijed pliocenskih i pleistocenskih sedimenatamo�e debljinom doseæi i 6 000 m, a podijeljen je u odgovarajuæi sustav litostratigrafskih jedinica rangaformacija. Dok su na talijanskoj strani kenozojske naslage do mezozojske podine razraðene na dvanaestformacija, na hrvatskoj strani do sada je izdvojena samo jedna. To je formacija Susak koja obuhvaæa svestijene unutar kenozoika. Stoga se u hrvatskom dijelu Sjevernoga Jadrana predla�e uvoðenje sljedeæihlitostratigrafskih jedinica u rangu formacija: formacija Dinaridi (mezozojske stijene), formacija Susak(paleocenske-miocenske stijene), formacija Istra (pliocenske naslage) i formacija Ivana (pleistocenske iholocenske naslage).

Kljuène rijeèi: litostratigrafija, pliocen, pleistocen, Padska depresija, Sjeverni Jadran, Hrvatska

1. UVODRepublici Hrvatskoj pripada više od 54 000 km2

površine Jadranskog mora. Prema batimetriji upodmorju se luèe èetiri podruèja. Od sjevera prema juguto su21: (1) podruèje izmeðu ušæa rijeke Po i Istre, gdje jedno blago razvedeno i maksimalne dubine do 39 m, (2)od poteza Ravenna-Pula do crte Ancona-Zadar dubine suprete�no do 70 m, (3) prijelazno podruèje izmeðusrednjeg i ju�nog Jadrana s dubinama od 70 do 200 m,(4) od spojnice Monte Gargano–Mljet–Pelješac premajugu dno je uglavnom na dubinama od 200 do 1 000 m sizra�enom razvedenošæu.

Tijekom geološke povijesti talo�ni uvjeti u jadranskompodmorju znaèajno su se mijenjali kao i tektonskaaktivnost. Jadransko more je konaèno oblikovano uholocenu nakon Flandrijske transgresije.3,6,16 No,naslage koje se danas nalaze u Jadranskom bazenuznatno su starije. Najstarije nabušene stijene su permskei trijaske naslage, do ladinika talo�ene na epirièkojkarbonatnoj platformi, tzv. Adrija-Apulija ploèi, nasjeveroistoènom rubu Gondwane. Slijede stijeneintra-ocenske, izolirane Ju�notetiske megaplatforme(JTm, engl. STM) od kraja ladinika do mlaðe donje jure(toarcija), a na njima naslage Jadranske karbonatneplatforme (JKP, engl. AdCP) od toarcija do kraja krede).23

Tijekom perma su talo�eni klastiti, evaporiti i karbonati,a u starijem trijasu klastiti i karbonati. Na nekimmjestima dio ovih naslaga odlagan je u sredini kojaodgovara sabkha okolišima. Tijekom srednjeg trijasazabilje�eni su znaèajni tektonski pokreti uz dubokerasjede koji su presijecali cijelu Zemljinu koru, što jeuzrokovalo širenje bazena i pojavu vulkanizma. Krajem

krede, prostrana se Jadranska karbonatna platformapostupno dezintegrira i izdi�e.23 Transgresijom ustarijem paleogenu obnavlja se tek mjestimiènamarinska karbonatna ili slatkovodna sedimentacija.Intenziviranje izdizanja prati klastièna sedimentacija10koja se odr�ala i tijekom miocena, pliocena, pleistocena iholocena, ali s razlièitim izvorima detritusa. Urazmatranom podruèju Sjevernog Jadrana naslagepaleocenske do miocenske starosti mogu se naæi tekmjestimice i to uglavnom u dubljim prostorima gdje supredstavljene karbonatima. Nasuprot tomu, pliocenski,pleistocenski i holocenski sedimenti prekrivaju cijelopodruèje i znatnih su debljina, a predstavljeni sulaporima, glinama, siltovima, siltitima, pješèenjacima ipijescima.

Jadranski bazen podijeljen je na pojedinaènedepresije, razlièite starosti s obzirom na poèetke njihovaformiranja. Tako su se u miocenu oblikovale tridepresije: Dugootoèna, Ju�nojadransko-albanska iMoliška. Kasnije, u pliocenu, spuštanjem nastaju i ostaledepresije: Venecijanska, Padska, Marche-Abruzzi,Srednjojadranska, Bradanska i Jadransko-jonska13

(slika 1). Najveæe depresije su Padska iJu�nojadransko-albanska, ali nisu, kao ni ostale, bilestalnih granica rasprostranjenosti i sedimentacijskihuvjeta, što je izra�eno kroz nejednaku ispunjenostsedimentacijskog prostora i diskordantne odnoseizmeðu pojedinih litoloških jedinica. Prete�ito suasimetiènog oblika. U hrvatskom dijelu Jadrana nalazese Dugootoèka depresija, istoèni dijelovi Padske teSrednjojadranske i sjeverni dio Ju�nojadransko-alban-ske depresije.

NAFTA 62 (1-2) ???-??? (2011) 1

Predmet ove analize i prijedloga litostratigrafskerašèlambe slijeda naslaga je prostor Padske depresije,èiji se veæi dio danas nalazi na kopnu, izmeðu ju�nihAlpa i Apenina, a tijekom pliocena je bio pod morem(slika 3). Ostatak se pru�a u podmorju sve do granica sistarskim dijelom JKP. U istoènom dijelu depresijeotkrivena su brojna hrvatska plinska polja.

Padska depresija ispunjena je prete�no pliocenskim,pleistocenskim i holocenskim sedimentima. Siliciklas-tièni detritus podrijetlom je iz Alpa i manjim dijelomApenina. Debljine ovih naslaga mjestimice veæe od 6000m nalaze se u njezinom talijanskom dijelu. Kako je ucijeloj Padskoj depresiji otkriveno mnogo le�ištaugljikovodika, uglavnom plina, nametnula se potrebarašèlambe naslaga prema naèelima litostratigrafskenomenklature. Nadalje, kako su prva otkriæa plina bilasmještena u talijanskom dijelu depresije, toènije unjezinom priobalju, naèinjena je vrlo detaljna podjelaprema veæ spomenutoj litostratigrafskoj nomenklaturi.Za razliku, hrvatska nomenklatura temeljila seuglavnom na rezultatima istra�ivanja površinskiheolskih sedimenata otoka Suska, te otkrivenih dijelovaJKP u Istri, pa je samim time rezultirala znatno manjimbrojem litostratigrafskih jedinica. Današnjelitostratigrafske podjele u talijanskom i hrvatskom dijeluPadske depresije prikazane su u tablici 1.

Uvidom u tablicu 1 oèito je da postoji svojevrstan prob-lem kod rašèlanjivanja ili opisivanja kenozojskihsedimenata u hrvatskom dijelu Padske depresije, jer susvi oni zajednièki obuhvaæeni unutar jedne formacijeSusak. To je posljedica èinjenice da je ta formacijaizdvojena prije negoli su u tom dijelu hrvatskogpodmorja otkrivene znaèajne kolièine plina i prije negolije poèelo detaljno seizmièko snimanje i brojno bušenje.Nakon gotovo tri desetljeæa razlièitih istra�ivanja postao

je dostupan veliki broj podataka, te su uoèene razlikeunutar neogenskog i kvartarnog slijeda naslaga,promjene talo�nih okoliša, ali i utjecaja velikihklimatskih promjena, što zajednièki promatranodopušta naèiniti detaljniju litostratigrafsku podjelu.

2. PALEOGEOGRAFSKAREKONSTRUKCIJA PODRUÈJASJEVERNOG JADRANA TIJEKOMPLIOCENA I PLEISTOCENARekonstrukcija talo�nog prostora Padske depresijevezana je za epohe pliocena i pleistocena, kada jeJadransko more dobivalo svoje današnje granice,poglavito pod utjecajem izmjena ledenih i meðuledenihdoba.

2.1. Sjeverni Jadran u pliocenu (5,332-2,588milijuna godina)

Krajem miocena, prije otprilike 6 milijuna godina, zbogoledbi u antartièkom prostoru globalno opada morskarazina za oko 50-ak metara. Uz to, zbog prekida veze aAtlantskim oceanom kroz Gibraltarski tjesnac, uprostoru Sredozemnog mora dolazi do izrazitogopliæavanja uz talo�enje velikih kolièina evaporita. Taj sedogaðaj poznat kao mesinska kriza saliniteta odrazila i uJadranu (npr. rad22). Evaporiti se danas nalaze u vrhumiocenskog slijeda sedimenata ispod Sredozemnogmora (slika 2). To je i potvrðeno 1970. godine bušenjimabrodom Challenger.25 Najveæi dio Sredozemnog moratada je predstavljao izolirani plitkovodni evaporitnibazen i sveden je na manje od polovice svoje prethodnepovršine. Slièan dogaðaj reduci- ranja vodene površinedogodio se nekoliko milijuna godina ranije i malosjevernije, tj. poèetkom gornjeg miocena prije 10-11

milijuna godina, kada se Paratethysdezintegrirao na niz manjih bazena(Panonski, Dacijski, Crnomorski,Kaspijski, Aralski12,15). No, umediteranskom prostoru ponovnimotvaranjem veze Sredozemnog moras Atlantskim oceanom koncemmesina zapoèeo je novi ciklussedimentacije u novouspostav-ljenom marinskom okolišu.

Poèetkom pliocena dolazi doglobalnog porasta morske razinekoja je tijekom donjeg pliocena bilaviša nego danas. Jadransko moretada je zauzimalo znatno veæepodruèje, poglavito na stranidanašnje Italije (slika 3), na štoukazuje rasprostranjenost marin-skih pliocenskih sedimenata upodno�ju sjevernih Apenina te udolini rijeke Po.21

Sedimenti donjega pliocenahrvatskog dijela Jadrana odlikujuse brojnim nalazima marinskihplanktonskih i bentièkih fora-minifera, koji u paleoekološkomsmislu ukazuju na toplu klimu i na

2 NAFTA 62 (1-2) ???-??? (2011)

J. VELIÆ I T. MALVIÆ TALO�NI UVJETI TIJEKOM PLIOCENA I PLEISTOCENA...

Kronostratigrafska jedinica Litostratigrafske formacije

Hrvatski naziv Talijanski naziv

Holocen Recentni sedimenti

Pleistocen SusakRavenna

Carola

SanternoPliocen Susak

Porto Garibaldi

Corsini*

Canopo*

Santerno

Miocen

Susak Clara

Corinna

Schlier

Cavanella B

Bisciaro

Cavanella A

Oligocen Scaglia Cinerea

Eocen (Palaeocen?) Scaglia

Mezozoik Dinaridi Calcari Del Cellina

(*karakteristièni litofacijesi tih formacija postoje samo u talijanskom dijelu Padske depresije)

Tablica 1. Usporedba hrvatskog i talijanskog litostratigrafskog nazivlja formacija

talo�enje u dubljem i otvorenommoru, tj. vanjskom šelfu.2,17

Gornjo- pliocenske naslageodlikuju se smanjenjem broja vrstate veæom kolièinom planktonskihforaminifera8 što upuæuje naumjereno hladnu klimu kaoposljedicu zahladnjenja. USjevernom Jadranu bentièke fora-minifere indikator su donjegaepibatijalnog okoliša prosjeènedubine oko 600 do 1 000 m, dok suse naslage koje danas pokazujuveæi stupanj propusnosti uglavnomtalo�ile na talijanskoj stranibazenske padine u prostoru koji jerelativno brzo tonuo tijekomgornjega pliocena, tj. prije 3,0 do2,2 milijuna godina.14 Vrsteforaminifera takoðer oznaèavajuda je u taj prostor donošena velika kolièina organsketvari koja je zadr�avana u gornjem dijelu vodenog stupcapod djelovanjem eutrofnih uvjeta ili talo�ena s pijescima

2.2. Sjeverni Jadran u kvartaru (2,588milijuna godina – danas)

Period kvartara se dijeli na epohe pleistocen(2,588-0,0117 milijuna godina) i holocen (0,0117milijuna godina do danas). Karakteriziran je izrazitimklimatskim promjenama, koje su bile uzrokom mnogihpromjena ne samo u evoluciji �ivog svijeta veæ i uoblikovanju reljefa. Marinski sedimenti pleistocenatalo�eni su u naizmjenièno hladnim, umjerenim i toplimuvjetima u podruèju otvorenog i srednjeg šelfa dolitorala, dok je na nekim mjestima povremeno egzistiralokopno. Na sjevernoj zemljinoj hemisferi tijekompleistocena zabilje�eno je šest razdoblja oledbi iliglacijala izmeðu kojih su vladala toplija razdoblja, tj.interglacijali. Prema alpskoj podjeli glacijali se nazivajubiber, donau, ginc, mindel, ris, virm (njem. Biber,Donaü, Günz, Mindel, Riss, Würm) (tablica 2).

Tijekom pleistocenskih glacijala obujam nastalog ledabio je oko tri puta veæi nego danas, a ledeni su pokrovibili prosjeène debljine oko 2 km. Velika kolièinaoceanske vode bila je zaleðena što je sni�avalo globalnumorsku razinu i za više od 120 m u odnosu na današnju.Deglacijacije su rezultirale porastom razine mora, pa je unekim razdobljima ona dosezala razinu i nekolikometara više od recentne. Te promjene morske razinetijekom pleistocena i holocena odrazile su se i napaleogeografiju Jadranskog mora koje je tek nakonzadnjeg, tj. virmskog glacijala7 poprimilo današnjegranice (slike 4, 5).

2.3. Znaèajke talo�enja tijekom pliocena ipleistocena

Tijekom pliocena i pleistocena glavni izvori, tj. donositeljmaterijala u Padskoj depresiji bila je rijeka Po sa svojimpritocima (slike 4, 5). Uz rijeku Po utjecaj je vjerojatnoimala i rijeka Adige (slike 4, 5) koja danas takoðerdonosi detritus u Padsku depresiju. Treæi izvormaterijala mogla je biti rijeka Piave (slike 4, 5) koja se

nalazi sjeverno od Venecije. Ona je prvenstveno izvor

materijala Venecijanske depresije i najmanja je od

spomenute tri rijeke, no dio materijala iz distalnog dijela

njezine delte mogao je doseæi i sjeverni dio Padske

depresije.

Pliocenski turbiditi veæim dijelom formirani u zonamarijeènih delti predstavljeni su klastiènim naslagama, i tosiltom i pijeskom u talijanskom dijelu Padske depresije.U njezinom hrvatskom dijelu slièni sedimenti delte iprodelte javljaju se tek u pleistocenu kada se granicaJadranskog mora pomaknula prema istoku, dok ju jepovremeni pad razine mora uslijed glacijacija više putapomicao prema jugu. Mutne struje kojima jetransportirana veæina materijala u moru djelovale su urazmjerno plitkom, hemipelagièkom okolišu èija dubinanije prelazila 200 m. Taj okoliš mogao bi predstavljatidistalnu deltu, tj. prodeltu. Kako je uglavnom talo�ensitnozrnasti sediment vjerojatno se radilo o mutnimstrujama niske gustoæe10, tj. strujama u kojima su bilidominantno razvijeni distalni facijesi Bouminesekvencije1, poput Tc, Td i Te. Zbog udaljenosti odprokismalnog dijela delte èesto su ti sedimenti proslojeniinterturbiditnim, hemipelagièkim intervalom Tf.19 Takavinterval mo�e oznaèavati izostanak resedimentacijskihprocesa ili pomicanje delte zbog retrogradacije uslijedporasta razine vode (alociklièki proces), odnosnolateralno (autociklièki proces). Upravo izmjenaturbiditnih intervala i hemipelagièkog facijesapredstavlja glavno obilje�je talo�nih sekvencija unutarhrvatskog dijela Padske depresije tijekom pliocena ipleistocena.

Prema tome, postoje dobri temelji za izdvajanepliocenskog i pleistocenskog talo�nog litofacijesa kaozasebnih litostratigrafskih jedinica u hrvatskompodruèju Sjevernog Jadrana. Kako bi se detaljnoprikazao sastav oba litofacijesa, uporabljeni su podatci izniza objavljenih radova, poglavito o njihovom tipskomrazvoju, te o litološkim znaèajkama po kojima ih se mo�eklasificirati kao litostratigrafske jedinice.

TALO�NI UVJETI TIJEKOM PLIOCENA I PLEISTOCENA... J. VELIÆ I T. MALVIÆ

NAFTA 62 (1-2) ???-??? (2011) 3

Nazivi Ledena i meðuledena doba Starost (god.)

Würm glacijal 11 700 - 110 000

Riss- Würm interglacijal 110 000 - 130 000

Riss glacijal 130 000-200 000

Mindell-Riss interglacijal 200 000 - 300/380 000

Mindell glacijal 300/ 380 000 - 455 000

Günz – Mindell interglacijal 455 000 - 620 000

Günz glacijal 620 000 - 680 000

Günz – Donaü interglacijal 850 000 - 1300 000 (?)

Donaü glacijal 1300 000 - 1 550 000

Donaü – Biber interglacijal 2 100 000 - 2 500 000

Biber glacijal 2 500 000- ?

Tablica 2. Glacijali i interglacijali tijekom pleistocena (modificirano prema27)

3. TIPSKI LITOFACIJESIPLIOCENSKIH I PLEISTOCENSKIHNASLAGA KAO OSNOVA ZAIZDVAJANJE NOVIHLITOSTRATIGRAFSKIH JEDINICA USJEVERNOM JADRANU

U sljedeæim potpoglavljima opisani su litofacijesi najugoistoènom i istoènom dijelu Padske depresije kojiuglavnom odgovaraju polo�aju hrvatskih plinskih polja,tj. prostorima u kojima su pliocenske, pleistocenske iholocenske sekvencije detaljno istra�ene (slika 6).

3.1. Pliocenski i stariji litofacijesi

Tijekom pliocena granice Jadranskog mora tek su sepoèele oblikovati, a to se posebno odnosi na granicu ualpskom podruèju (slika 3), te podruèju poluotokaGargano. Za ovu analizu va�na je paleogeografija Alpa,kao podruèja rasta i napredovanja ledenjaka, te izvorabrojnih rijeka od kojih je najveæa rijeka Po. Njezinodanašnje ušæe je u podruèju grada Ravenne i tijekomkvartara predstavljala je najveæi prijenosnik detritusakoji je s kopna dopreman i talo�en u podruèju SjevernogJadrana. Drugi izvor predstavlja ušæe rijeke Adige, atreæi rijeke Piave. Deltom rijeke Po odreðeno jesedimentacijsko podruèje nazvano Padskom depresijomèiji se istoèni dio pru�a u Hrvatskoj, uglavnomjugozapadno od Istre i kvarnerskih otoka (slika 1). No,kako je tijekom pliocena delta svih rijeka, pa tako ipaleodelta rijeke Po bila pomaknuta dvijestotinjakkilometara na zapad i sjeverozapad, njezin utjecaj uhrvatskom dijelu Sjevernog Jadrana mogao je bitirazmjerno malen. Takav je morao biti barem dorazdoblja gornjega pliocena kada se obalna linijaJadranskog mora poèela povlaèiti prema današnjimgranicama, a i alpsko podruèje zbog izdizanja jezapremalo veæu površinu negoli u donjem i srednjempliocenu. Zato je tijekom pliocena talo�enje u hrvatskomdijelu Sjevernog Jadrana obuhvatilo uglavnom bazenskepelitne sedimente-gline i siltove. Takav facijes se najboljemo�e prepoznati u hrvatskim poljima smještenim danasna samome jugoistoènom rubu Padske depresije, a to supolja Katarina i Marica, tj. blizu granice Padske iDugootoèke depresije (slika 6).

Najstarije naslage u polju Marica odreðene su kaovapnenci i dolomiti èiji je vršni dio kredne starosti, apripadali bi litostratigrafskoj jedinici - formacijiDinaridi. No, prema nekim odredbama, dio karbonata,koji bi odgovarali talijanskim formacijama Scaglia, Scag-lia Cinera, Cavanella A, Bisciaro, Cavanella B, Schlier,Corinna te Clara, pripada i razdoblju od paleocena dodonjega miocena. Takoðer, u širem prostoru plinskogpolja Katarina prema Italiji (na granici mezozojske JKPprema Jadransko-jonskom bazenu), kao najstarijenaslage odreðeni su srednjo- i gornjoeocenski vapnencikoji pripadaju talijanskoj formaciji Scaglia. Na tom poljupliocenske naslage izgraðene su od izrazito sitnozrnastihsedimenata, i to hemipelagièkih lapora i glinovitih laporas dobro izra�enim obilje�jima izolatorskih stijena. Nemapojava pijesaka, niti silta. Tek je u pleistocenskimnaslagama u podruèju polja Marica utvrðeno 10, a u pol-

ja Katarina 5 le�išta zasiæenih plinom izgraðenih odpijesaka, siltnih pijesaka i siltova.

3.2. Pleistocenski litofacijesi

Pleistocenski litofacijes znaèajno se razlikuje odpliocenskog po pojavi èestih intervala s pijescima isiltom. Što je talo�ni prostor u hrvatskom dijelu Padskedepresije bio bli�i delti rijeke Po to je veæa kolièinapijeska i silta donašana u tamošnje depresije. Uhrvatskom podruèju te je facijese najlakše izuèiti unutarnajveæeg plinskog polja Ivana (slika 6), u kojem jerazvijen slijed pleistocenskih naslaga5,24 u debljini od900 do 1 500 m. Dalje prema dubljem dijelu bazenunjihove debljine su i veæe. Pri tomu pojedinaèna pješèanale�išta zasiæena plinom unutar pleistocenskih naslagamogu postiæi debljinu veæu od 20 m.

U polju Ivana najstarije nabušene naslage subioklastièni vapnenci kredne starosti. Diskordantnoslijede pliocenski glinoviti lapori, a zatim pleistocenskenaslage s le�ištima plina izgraðenim od pijesaka, siltnihpijesaka i silta djelomièno proslojenih glinama, laporimai glinovitim laporima. Najmlaði su holocenski muljevi,gline i pijesci debljine dekametarskih vrijednosti.20

Cjelokupna struktura Ivana regionalnim je rasjednomodvojena od stijena JKP u Istri.22

4. PRIJEDLOG NOVIHLITOSTRATIGRAFSKIH JEDINICA -FORMACIJA

Litostratigrafska nomenklatura koja se danasprimjenjuje u prostoru Sjevernog Jadrana na talijanskojstrani ima 13 litostratigrafskih jedinica ranga formacija,a obuhvaæa vremenski raspon od mezozoika dopleistocena. Meðutim, na hrvatskoj strani istog prostoraizdvojene su tek dvije formacije. Tako formacija Dinaridiobuhvaæa naslage JKP, a formacija Susak naslagepaleocenske, eocenske, oligocenske, miocenske,pliocenske i pleistocenske serije. Naslage ovog dugogvremenskog slijeda pripadaju samo jednoj formaciji,iako lokalno na talijanskoj strani mogu doseæi debljinu ido 6 000 metara.

S obzirom na potrebu za razvrstavanjem ovih naslaga uviše litostratigrafskih jedinica, ovdje formacija, tejedinice mogu se smatrati neformalnim prijedlogom kojiæe olakšati istra�ivanja sa svrhom pronalazaka novihle�išta ugljikovodika. Poput ostalih litostratigrafskihjedinica izdvojenih u Hrvatskoj, posebno onih uPanonskom bazenu i ponegdje u Dinaridima, vjerujemoda æe njihovom uporabom vremenom one za�ivjeti ipoèeti se rabiti kao formalne litostratigrafske jedinice urangu formacija. Poštujuæi North American StratigraphicCode11 kao najdetaljniji i najèešæi dokument, tj. upute zaizdvajanje stratigrafskih jedinica, pa tako ilitostratigrafskih, odluèili smo se za izdvajanje novihlitostratigrafskih jedinica-formacija u SjevernomJadranu poštujuæi sljedeæe kriterije (lit.11, str. 1567):

a) Formacija je fundamentalna jedinica… u opisivanjeregionalne geologije… koja se temelji na litološkojpromjeni… èije opisivanje ima najveæu praktiènuprimjenu;

4 NAFTA 62 (1-2) ???-??? (2011)

J. VELIÆ I T. MALVIÆ TALO�NI UVJETI TIJEKOM PLIOCENA I PLEISTOCENA...

b) Formacija treba sadr�avati odreðeni stupanj litloškehomogenosti…te se mo�e sastojati od stijena (1) jednogalitotipa, (2) ponavljanja dva ili više litotipova, (3)ekstremne litološke heterogenosti koja ipak predstavljaprepoznatljivu cjelinu u odnosu prema krovini i podini.

Poštujuæi gornje postavke predla�emo sljedeæulitostratigrafsku nomenklaturu za hrvatski dio SjevernogJadrana iduæi od mlaðih prema starijima, tj. u smjerunapredovanja bušotina (slika 7):

Pleistocen: Naslage pleistocena su trangresivne napliocenske uz pribli�ne debljine od 400 do 1 900 m.8

Pleistocen se dijeli na donji i gornji. Rani pleistocensadr�i laporovite gline, glinovite lapore, proslojke siltita ipijeska te slabo vezano pješèenjake. Gornji pleistocenizgraðen je od pjeskovito-laporovitih glina i glina sproslojcima pijeska i silta, a u njegovom starijem dijelumogu se pojaviti i ugljeni proslojci. Glavno obilje�jepleistocenskih sedimenata je vrlo slaba kompakcija, tepojava slojeva pijeska i silta debljine nekoliko metara. Tisu sedimenti nastali kao rezultat talo�enja u delti iprodelti rijeke Po. Tijekom pleistocena polo�aj delte iobalne linije pribli�no je odgovarao današnjem uinterglacijalima (slika 5), dok je tijekom ledenih dobaobalna linije Jadranskog mora pomicana znatno premajugoistoku (slika 4). Zato su i takvi pijesci znatno èešæi,deblji i s manje siltne i glinovite komponente probušenina SZ Padske depresije, kao što je sluèaj u polju Ivana(slika 6), negoli na JI gdje se nalazi polje Katarina (slika6) kojega su mutne struje dosezale samo tijekom niskerazine mora u glacijalnim razdobljima. Tako sepleistocenski litofacijes mo�e promatrati kao monotonaizmjena nepropusnih (gline, glinoviti lapori) i propusnih(siltovi, pijesci, pješèenjaci) sedimenata, pa se kao tipskilokalitet pleistocenskih deltnih i prodeltnih sedimentatamo�e izdvojiti plinsko polje Ivana. Zato predla�emo dase pleistocenske naslage izdvoje kao formacija Ivana.Ovdje je znaèajno spomenuti, da se granice izmeðuformacija i kronostratigrafskih jedinica nipošto nemoraju poklapati, dapaèe, èesto se ne poklapaju ako tonije odra�eno na litološkom sadr�aju.

Pliocen: Pliocenski sedimenti su u hrvatskom dijeluSjevernog Jadrana, prvenstveno na temelju uzoraka izplinskih polja, okarakterizirani kao nepropusni. Bezsumnje, oni nisu iskljuèivo pelitni na cijelom podruèjudepresije, niti lateralno to mogu biti, no pješèenjaèkakomponenta talo�ena je gotovo iskljuèivo u današnjemtalijanskom podmorju. Karakteristièan opis pliocenskihnaslaga u hrvatskom dijelu naèinjen je na lokalitetu IstraMore8 gdje je on podijeljen na donji pliocen s laporima terijetkim glinama i siltovima ukupnih debljina od 10-50m, srednji koji sadr�i laporovite gline, siltit i djelomicepijesak ukupnih debljina 25-250 m, te gornji pliocen slaporima i rjeðe pješèenjacima debljina 50-200 m. Ti susedimenti nastali u hemipelagièkom okolišu ili udistalnom dijelu delte, tj. prodelti. Smatramo da sepliocenski litofacijes, kao prete�ito homogen, mo�eimenovati kao formacija Istra.

Miocen-paleocen: Na podruèju nekoliko plinskih pol-ja probušene su ili nabušene karbonatne naslage koje suu polju Marica odreðene starošæu od paleocena dodonjega miocena. Slièno je odreðena starost vapnenacau širem prostoru polja Katarina, prema Italiji, gdje su oni

svrstani u srednji i gornji eocen. Takvi sedimenti zasadasu opisani samo na zapadnom rubu zonesjevernojadranskih polja prema Italiji, tj. pribli�no nagranici JKP prema Jadransko-jonskom bazenu. To jelitološki homogen litofacijes karbonata naðen tekmjestimice i slabije je istra�en pa smatramo da bi za svesedimente Jadranskog bazena starosti od paleocena domiocena trebalo zadr�ati postojeæu formaciju Susak.

Mezozoik: Sve eventualno nabušene sedimente upodruèju Sjevernog Jadrana za koje je pretpostavljena ilidokazana mezozojska starost, kao što su kredne stijeneu polju Marica, i dalje bi trebalo nazivati formacijomDinaridi.

5. ZAKLJUÈAK

U ovom je radu ukazano na razlièitost pliocenskih ipleistocenskih naslaga u Sjevernom Jadranu formiranihtijekom stvaranja i zapunjavanja prostora koji se danasnaziva Padskom depresijom. Ona predstavlja dioJadranskog bazena, dijelom smješten u talijanskom, adijelom u hrvatskom podmorju. Nadalje, opisani su isluèajevi gdje su dosegnute karbonatne naslage iuglavnom mezozojske ili kenozojske starosti. Podatci olitološkom sastavu stijena i naslaga u SjevernomJadranu bili su dostupni iz velikog broja objavljenihradova s analizama podataka prvenstveno iz dubokihbušotina.

Izdvojene su i imenovane formacije kao fundamentalnidijelovi litostratigrafske nomenklature prema svimpravilima, u ovom sluèaju litološke homogenosti ilisliènosti kako je to propisano Sjevernoamerièkimstratigrafskim kodeksom. To su: formacija Istra

pliocenske i formacija Ivana pleistocensko-holocenskestarosti. Pliocenski sedimenti opisani su kaonepropusni. Uglavnom dominariaju lapori uz rijetkelaporovite gline, gline i siltove. Pijesci islabokonsolidirani pješèenjaci su, u hrvatskom dijeluPadske depresije, iznimno rijetki. Zato je formacija Istraopisana kao uglavnom litološki homogena cjelinanepropusnih sedimenata. Mlaðe naslage pleistocena iholocena predstavljene su izmjenom nepropusnih ipropusnih sedimenata. Kao nepropusni sedimentiopisane su laporovite gline, glinoviti lapori, a propusnisu siltiti, slabokonsolidirani pješèenjaci, siltovi i pijesci.Tako formacija Ivana predstavlja monotonu izmjenunepropusnih i propusnih naslaga.

Logièan sljedeæi korak kojm bi se nastavilo prikazanoistra�ivanje bilo bi kartiranje regionalnih diskordancijaizmeðu pojedinih formacija, pa èak i unutar njih, kao iutemeljivanje i praæenje moguæih regionalnorasprostranjenih repernih slojeva. Vjerujemo da jemoguæa i daljnja podjela na èlanove uzimajuæi u obzirrezultate brojnih geofizièkih mjerenja velike razluèivosti.Za ovo bi temeljni podatci bili dobiveni iz karota�nihmjerenja i interpretacije refleksijske seizmike, aposlu�ili bi u odreðivanju i imenovanju regionalnihEK-markera (karakteristièni tanki slojevi ukonkordantnom slijedu, sinkrone plohe ilikronohorizonti) i EK-repera (karakteristiène plohevezane za diskordancije).

TALO�NI UVJETI TIJEKOM PLIOCENA I PLEISTOCENA... J. VELIÆ I T. MALVIÆ

NAFTA 62 (1-2) ???-??? (2011) 5

6. LITERATURA

6.1. Tiskani radovi i knjige1. Bouma, A.H. (1962) Sedimentology of some flysch deposits: a graphic approach to

facies interpretation, Amsterdam, Elsevier.

2. Cita, M.B. and Ryan, W.B.F. (1972) The Pliocene Record in deep sea Mediterra-nean sediments. Times-scale and general synthesis, Initial Reports DSDP, Wash-ington.

3. Colantoni, P., Gallignani, P. and Lenaz, R. (1979) Late Pleistocene and Holo-cene Evolution of the North Adriatic Shelf (Italy), Marine Geology, 33,M41-M50.

4. Correggiari, A., Roveri, M. and Trincardi, F. (1996) Late Pleistocene and Ho-locene Evolution of the North Adriatic Sea, Quaternario, 9, 2, 697-704.

5. \urekoviæ, M., Krpan, M., Pontiggia, M., Ruvo, L., Savino, R. and Volpi, B.(1998) Geological modelling and petrophysical characterisation of turbiditicreservoirs of the Ivana gas field – R. Croatia, Nafta, 49, 7/8, 241-258.

6. Fairbanks, F.G. (1989) A 17 000 years glacio-eustatic sea level record: influ-ence on glacial melting rates on the Younger Drayes event and deep-oceancirculation, Nature, 342, 637-642.

7. Herak, M. (1987) Geologija, Školska knjiga, Zagreb.

8. Kalac, K. (2008) Biostratigrafsko-kronostratigrafska istra�ivanja pliocensko-pleistocenskih naslaga u podmorju Jadrana s posebnim osvrtom na klimatskepromjene, Naftaplin, knjiga 45/8, Zagreb.

9. Kuenen, PH. H. (1957) Sole markings of graded graywacke beds, Journal ofGeology, 65, 231-258.

10. Middleton, G.V. & Hampton, M.A. (1976) Subaqueous sediment transport anddeposition by sediment gravity lows – in: Stanley, D. J. & Swift, D.J.P. (ed.): Ma-rine Sediment Transport and Environmental Management, John Wiley, NewYork.

11. North American Commission On Stratigraphic Nomenclature (2005) NorthAmerican Stratigraphic Code, AAPG Bulletin, 89, 11, 1547-1591.

12. Piller, W.E., Harzhauser, M. and Mandic, O. (2007) Miocene CentralParatethys stratigraphy – current status and future directions, Stratigraphy, 4,151-168.

13. Prelogoviæ, E. and Kranjec, V. (1983) Geološki razvitak podruèja Jadranskogmora. Pomorski zbornik, 21, 387-405.

14. Rio, D., Channel, J.E.T., Bertoldi, R., Poli, M.S., Vergerio, P.R., Raffi, I.,Sprovieri, R. and Thunell, R.C. (1997) Pliocene sapropels in the northernAdraiatic area: Chronology and paleoenvironmental significance, Palaeoge-ography, Palaeoclimatology, Paleoecology, 135, 1-25.

15. Rögl, F. (1998) Paleogeographic considerations for Mediterranean andParatethys seaways (Oligocene to Miocene), Ann. Naturhist. Mus. Wien, 99A,279-310.

16. Stanley, D.I. (1995) A global sea level curve for the late Quaternary: the im-possible dream?, Marine Geology, 125, 1-6.

17. Thunel, M. (1971) Graða tercijarnog bazena u sjeveroistoènom dijeluJadranskog mora, Nafta, 22, 4-5, 275-434.

18. Tišljar, J. (1994) Sedimentne stijene, Školska knjiga, Zagreb.

19. Van Der Lingen, G.J. (1969) The turbidite problem, New Zealand Journal ofGeology and Geophysics, 12, 7-50.

20. Vdoviæ, N. & Juraèiæ, M. (1993) Sedimentological and Surface Characteristicsof the Northern and Central Adriatic Sediments, Geologia Croatia, 46, 1,157-163.

21. Veliæ, J. (2007) Geologija le�išta nafte i plina, Sveuèilište u Zagrebu,Rudarsko-geološko-naftni fakultet, Zagreb.

22. Veseli, V. (1999) Facijesi karbonatnih sedimenata mlaðeg mezozoika i paleogena upuèinskim bušotinama sjevernog Jadrana, Disertacija, Rudarsko-geološko-naftni fakultet, Zagreb.

23. Vlahoviæ, I., Tišljar, J., Veliæ, I. & Matièec, D. (2005) Evolution of the AdriaticCarbonate Platform: Palaeogeography, main events and depositional dynam-ics, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 220, 3-4; 333-360

24. Zeliæ, M., Mlinariæ, �. & Jeliæ-Balta, J. (1999) Croatian Northern AdriaticIvana gas field ready for development (Reservoir characteristics and gas in-flow conditions into the well), Nafta, 50, 1, 19-37.

6.2. Izvori s interneta25. URL 1, http://records.viu.ca/~earles/messinian-crisis-apr03.htm, 8. XI. 2010.26. URL 2, http://commons.wikimedia.org/wiki/Adriatic_Sea, 8. XI. 2010.27. URL 3, http://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_glaciation, 8. XI. 2010.

ZAHVALARad predstavlja litostratigrafsku analizu naèinjenu u2010. godini u okviru projekta „Stratigrafska igeomatematièka istra�ivanja naftno-geoloških sustava uHrvatskoj“ (broj 195-1951293-0237) financiranog odstrane Ministarstva znanosti, obrazovanja i športa RH.Zahvaljujemo recenzentima na korisnim idobronamjernim sugestijama.

�

Authors:

Josipa Veliæ, Rudarsko-geološko-naftni fakultet, Zavod za geologiju igeološko in�enjerstvo, Pierottijeva 6, 10000 Zagreb, e-pošta:josipa.velic@rgn.hr (redoviti profesor)

Tomislav Malviæ, INA-Industrija nafte d.d., Sektor za geologiju i geološkoin�enjerstvo, Šubiæeva 29, 10000 Zagreb, e-pošta: tomislav.malvic@ina.hr(docent, savjetnik)

6 NAFTA 62 (1-2) ???-??? (2011)

J. VELIÆ I T. MALVIÆ TALO�NI UVJETI TIJEKOM PLIOCENA I PLEISTOCENA...