Prace PIG - Tom 174 (2001)

PALEOZOIK PODŁOŻA CENTRALNEJ CZĘŚCI POLSKICH KARPAT ZEWNĘTRZNYCH
(REJON LIPLAS-TARNAWA)

WPROWADZENIE

Hanna MATYJA

Otwór Tarnawa 1 położony jest na obszarze Beskidu Wyspowego, w województwie tarnowskim, 12 km na północ od miejscowości Limanowa. Zaprojektowany i wiercony przez Zakład Poszukiwania Nafty i Gazu Kraków, usytuowany został na SSE od północnego brzegu nasunięcia fliszu karpackiego. Jego zadaniem było rozpoznanie budowy geologicznej rejonu Liplas–Tarnawa, położonego w skomplikowanym tektonicznie obszarze na styku trzech głównych jednostek strukturalnych: wschodniej części bloku górnośląskiego, południowo-zachodniego skraju bloku małopolskiego i północnego obrzeżenia kompleksu płaszczowin Karpat zewnętrznych oraz określenie perspektywy występowania w badanym obszarze złóż gazu ziemnego i ropy naftowej w obrębie platformowych osadów mezozoiku i paleozoiku. W tym rejonie bowiem w piaskowcach cenomanu odkryto wcześniej gazowo-kondensatowe złoże Łąkta. Jednym z ważniejszych horyzontów poszukiwawczych na obszarze bloku górnośląskiego są jednak węglanowe utwory karbonu i dewonu, w obrębie których w części centralnej bloku górnośląskiego odkryte zostały m.in. złoża Lachowice i Stryszawa.
Teren badań obejmował stosunkowo niewielki obszar w skali regionalnej, pokrywający się z obecnym zasięgiem osadów permu i triasu w tym rejonie, określonym w dalszych rozdziałach niniejszego tomu jako permsko-triasowy rów tektoniczny Liplas–Tarnawa. Ograniczony jest on od północy utworami dewonu zrębu Niepołomice–Puszcza, od wschodu zbudowanym z utworów dewonu zrębem Łapczycy, od NW zbudowanym ze skał kambryjskich wyniesieniem Dąbia, a od zachodu zbudowanym z metamorficznych skał prekambryjskich wyniesieniem Rzeszotar (por. fig. 2 u H. Kiersnowskiego).
Otwór Tarnawa 1, stanowiący zasadniczy trzon niniejszego opracowania, planowany był początkowo do głębokości 4100 m, a jednym z jego celów, jak już wspomniano, oprócz poszukiwania złóż gazu ziemnego i ropy naftowej, było zbadanie osadów młodszego paleozoiku, a także osiągnięcie utworów starszego paleozoiku. Przewidywany w projekcie profil geologiczny zgodny był z profilem rzeczywistym tylko do spągu utworów jurajskich. Znacznie większa od spodziewanej miąższość osadów triasu i permu, nieprzewidywana w pierwotnym projekcie obecność karbonu „produktywnego”, a także duża miąższość niekompletnie przecież zachowanych utworów karbonu i dewonu węglanowego spowo- dowały, że część zaplanowanych zadań otworu Tarnawa 1, m.in. przewiercenie węglanowych osadów dewonu oraz nadwiercenie i zbadanie osadów starszego paleozoiku nie została zrealizowana. W położonych kilkanaście kilometrów na wschód profilach Rajbrot 1 i Rajbrot 2 miąższość serii węglanowej wynosiła około 1200 m. Dotarcia do jej spągu, a tym samym do osadów starszego paleozoiku (prawdopodobnie dolnego kambru holmiowego) należało spodziewać się w profilu Tarnawa 1 dopiero na głębokości około 5800 m. Przewiercenia kambru holmiowego i dotarcia do kambru subholmiowego można było oczekiwać dopiero na głębokości około 6000 m. ZPNiG Kraków ze środków górnictwa naftowego kontynuował prace wiertnicze do głębokości 5510 m, osiągając wapienie i dolomity dewonu (Baran i in., 1997). Niedostępna badaniom pozostała więc dolna część dewońskiej serii węglanowej w tym profilu, a także niejasny pozostał charakter kontaktu serii węglanowej z podłożem (prawdopodobnie kambryjskim).
Podstawowym materiałem badawczym w niniejszym opracowaniu była interdyscyplinarna analiza obejmująca utwory paleozoiczne w profilu otworu Tarnawa 1: węglanowe osady dewonu i dolnego karbonu, silikoklastyki dolnego karbonu i dolnego permu wraz z sekwencją węglonośną oraz sukcesję klastyczną permu i triasu łącznie (z powodu niemożności jednoznacznego oddzielenia osadów triasu od osadów permu). Szczupłość dostępnego materiału rdzeniowego stawiała jednak pod znakiem zapytania możliwość uzyskania pełnych i wiarygodnych wyników, pozwalających na jakiekolwiek interpretacje regionalne.
Wyznaczone w poszczególnych artykuach granice jednostek litostratygraficznych zlokalizowano według głebokości geofizycznych, odczytanych z odpowiednich krzywych karotażowych lub interpretacji karotaży ULTRA, natomiast głębokości pobrania próbek podano według wartości przypisanych poszczególnym rdzeniom. W przypadku otworu Tarnawa 1 głębokości pobrania próbek są przynajmniej kilka metrów mniejsze od karotażowych, natomiast w profilu Rajbrod 2 głębokości rdzeni są zawyżone względem profilowań geofizycznych.
W przypadku analizy węglanowych osadów dewonu i karbonu uzupełniono profil Tarnawa 1 położonymi kilkanaście kilometrów na wschód profilami Rajbrot 1 i Rajbrot 2, które przewierciły serię węglanową, docierając i nadwiercając osady kambryjskie. Dla badanego rejonu stworzony został schemat litostratygraficzny, a badania mikrofacjalne i sedymentologiczne pozwoliły na interpretację środowisk depozycyjnych w badanych profilach, a tym samym umożliwiły omówienie ich na szerszym tle regionalnym. Datowanie jednostek litostratygraficznych pozwoliło na zasadną, chociaż mało szczegółową, korelację między profilami i rozważania regionalne. Badania diagenetyczne ujawniły natomiast rolę i intensywność procesów dolomityzacji (M. Narkiewicz).
Badania stratygraficzne, których celem było wyróżnienie jednostek biostratygraficznych, umożliwiających wiarygodną korelację między badanymi profilami oraz identyfikację i oszacowanie rozmiaru lokalnych luk o podłożu tektoniczno-erozyjnym, prowadzono w węglanowych osadach dewonu i karbonu oraz w silikoklastycznych karbonu i ?permu. Obejmowały one w tych pierwszych analizę blisko 60 próbek w poszukiwaniu konodontów oraz około 130 szlifów w poszukiwaniu otwornic wapiennych, natomiast analizie palinologicznej poddano 16 próbek w obrębie osadów węglanowych (H. Matyja i in.)
Opracowanie osadów dolnego karbonu i dolnego permu, wykształconych w litofacjach silikoklastycznych, ograniczono do analizy danych litologicznych i biostratygraficznych (palinologicznych) w profilu Tarnawa 1, weryfikując pozycję stratygraficzną tej części profilu i określając genezę osadów klastycznych, a także odnajdując podobieństwa w wykształceniu litologiczno-facjalnym badanych osadów z SE częścią Zagłębia Górnośląskiego ( Z. Buła; A. Trzepierczyńska; S. Dybova-Jachowicz i P. Filipiak).
Analizę rozwoju basenu permsko-triasowego rejonu Liplas–Tarnawa i jego współczesnej pozycji strukturalnej, przeprowadzono na podstawie danych pochodzących z profilu Tarnawa 1 oraz dodatkowych 22 profilów wiertniczych, wykorzystując wyniki analiz petrograficznych i upadomierza oraz analizy litologicznej na podstawie geofizyki otworowej (ULTRA-HALLIBURTON) (H. Kiersnowski).
Na podstawie danych upadomierza sześcioramiennego HALLIBURTON SED sporządzono zestawienie wyników analizy strukturalnej dla paleozoicznego i triasowego odcinka profilu Tarnawa 1, wyznaczając na jej podstawie najważniejsze nieciągłości strukturalne (P. Aleksandrowski).
Na podstawie analizy strukturalnej rdzenia wiertniczego oraz karotażu skanera akustycznego CAST określono sekwencję zdarzeń tektonicznych w profilu Tarnawa 1 (M. Jarosiński — „Ewolucja tektoniczna ...”).
Natomiast analiza geodynamiczna przeprowadzona na podstawie karotażu upadomierza sześcioramiennego SED i skanera akustycznego CAST oraz rdzenia wiertniczego pozwoliła na wyznaczenie współczesnego pola naprężeń (M. Jarosiński — „Współczesna geodynamika...”).
W celu określenia tektonicznej ewolucji rejonu Liplas–Tarnawa, określenia mechanizmów subsydencji oraz przedstawienia tektonicznego modelu basenu, przeprowadzona została jednowymiarowa analiza subsydencji dla profilu otworu Tarnawa 1. Dane wyjściowe stanowił profil litostratygraficzny tego otworu, w tym parametry litologiczne, miąższości poszczególnych jednostek litostratygraficznych, a także dane chronostratygraficzne i geochrono- logiczne. Wykorzystano również badania strukturalne rdzenia i karotaży wiertniczych oraz interpretację danych sejsmicznych i grawimetrycznych. Na tle tektonicznego modelu basenu przedyskutowano warunki dojrzewania materii organicznej i możliwość wykształcenia potencjalnych systemów naftowych (P. Poprawa, M. Jarosiński i in.).
Zestaw badań analitycznych z zakresu geochemii organicznej pozwolił na scharakteryzowanie zawartości substancji organicznej oraz określenie jej typu genetycznego, stopnia przeobrażenia i potencjału węglowodorowego w poszczególnych przedziałach stratygraficznych paleozoicznej, mezozoicznej i kenozoicznej części profilu Tarnawa 1 (M. J. Kotarba i in.).
Historia termiczna badanego obszaru zanalizowana została dwoma komplementarnymi metodami, pozwalającymi na zbadanie poziomu dojrzałości termicznej materii organicznej: metodą pomiaru zdolności odbicia światła (refleksyjności) materii organicznej rozproszonej w skale oraz metodą analizy przeobrażenia barwy konodontów (CAI).
Szczegółowo rozpoznano parametry termiczne w otworze Tarnawa 1 i porównano uzyskane wyniki z przeprowadzonymi wcześniej pomiarami w otworach położonych w innych jednostkach karpackich.
W procedurze komputerowych modelowań historii termicznej poddano analizie historię strumienia cieplnego oraz jego związki z ewolucją tektoniczną obszaru badań, historię termiczną osadowego wypełnienia basenu rejonu Liplas–Tarnawa, rozkład wskaźników dojrzałości i stopnia metamorfizmu termicznego materii organicznej oraz czas potencjalnego generowania węglowodorów i ich możliwości zbiornikowe (P. Poprawa, K. Narkiewicz i in.).
Przeprowadzone badania dotyczą stosunkowo niewielkiego obszaru paleozoicznego podłoża Karpat fliszowych, a ich wyniki wymagają konfrontacji na nieco szerszym tle. Mogą jednak być potraktowane jako modelowe, przyczynić się bowiem mogą w przyszłości do wyjaśnienia szeregu problemów w skali regionalnej.
Prezentowane w niniejszym tomie wyniki interdyscyplinarnych badań geologicznych opracowane zostały w ramach projektu „Badania paleozoiku w podłożu Karpat fliszowych w rejonie Żegociny–Tarnawa” prowadzonego przez zespoły badawcze reprezentujące Państwowy Instytut Geologiczny (w tym głównie Zakład Geologii Regionalnej i Naftowej) jako głównego wykonawcę oraz jego kooperantów: Przedsiębiorstwo Badań Geofizycznych w Warszawie, Akademię Górniczo-Hutniczą i Polską Akademię Nauk w Krakowie oraz Uniwersytet Wrocławski, przy wykorzystaniu materiałów analitycznych Zleceniodawcy, PGNiG S.A. — Oddział Poszukiwania Nafty i Gazu w Krakowie.
Projekt ten wykonano na początku 1998 roku na zlecenie PGNiG S.A. — Oddział Poszukiwania Nafty i Gazu w Krakowie. Opracowanie to, w którym Zamawiającym był Minister Ochrony Środowiska Zasobów Naturalnych i Leśnictwa, a Wykonawcą Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo S. A. w Warszawie — Oddział Poszukiwań Nafty i Gazu w Krakowie, sfinansowane zostało ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki.
Szczegółowe obserwacje sedymentologiczne i/lub petrograficzne wykonano w przypadku permu i triasu na podstawie 15 szlifów, natomiast w obrębie dewonu i karbonu węglanowego na podstawie 17 naszlifów oraz 130 szlifów. Część szlifów została wykonana w Państwowym Instytucie Geologicznym dla celów niniejszego opracowania, większość jednak uzyskano z Ośrodka Regionalnego Geonafta w Krakowie. Do analizy litostratygraficznej profilu Tarnawa 1 wykorzystano również wykonane przez Zleceniodawcę materiały karotażowe w skali 1:2000, a także litologiczną interpretację karotaży ULTRA w skali 1:500. W imieniu zespołu autorów dziękuję Panu dr. Eugeniuszowi Jaworowi, ówczesnemu dyrektorowi Zakładu Poszukiwań Nafty i Gazu PGNiG w Krakowie, za życzliwość w trakcie realizacji projektu oraz za udostępnienie do badań materiałów rdzeniowych i karotażowych w różnych skalach, a także szlifów niezbędnych do badań biostratygraficznych, mikrofacjalnych i diagenetycznych.

LITOSTRATYGRAFIA, ŚRODOWISKA SEDYMENTACJI I ZARYS DIAGENEZY WĘGLANÓW DEWONU I KARBONU W REJONIE RAJBROTU I TARNAWY (WYNIESIENIE PODKARPACKIE)

Marek NARKIEWICZ

Abstrakt. Badania oparte na ograniczonym materiale rdzeniowym i pomiarach geofizyki otworowej pozwoliły na wyróżnienie w rejonie Rajbrotu i Tarnawy sześciu nieformalnych jednostek litostratygraficznych w utworach węglananowych dewonu i dolnego karbonu. Spośród wyróżnionych jednostek co najmniej jedna, złożona z ciemnych marglistych wapieni spikulowych z krzemieniami, reprezentuje szeroko rozprzestrzeniony poziom korelacyjny. Jest on związany ze zdarzeniem transgresywnym rejestrowanym w górnym turneju rejonu Krzeszowic. Najbardziej kompletny profil badanej serii węglanowej o miąższości około 1100 m występuje w otworze Rajbrot 2. W profilu otworu Tarnawa 1 erozja poprzedzająca sedymentację klastyków karbońskich (kulm) usunęła około 150-metrową warstwę utworów węglanowych. Implikuje to silną lokalną zmienność zjawisk wypiętrzania i erozji w późnej części wczesnego karbonu. Sedymentacja badanych utworów odbywała się na ogół w ramach systemów depozycyjnych platformy i rampy węglanowej, a jedynie okresowo w warunkach głębszego szelfu z depozycją ilasto-wapienną. Korelacja blisko siebie położonych profili ujawnia silną oboczną zmienność procesów późnej, mezogenetycznej dolomityzacji, która najprawdopodobniej nastąpiła przed migracją bituminów, poprzedzającą z kolei fazę intensywnej cementacji kalcytowej.

Słowa kluczowe: środowiska sedymentacji, diageneza, litostratygrafia, dewon, dolny karbon, wyniesienie podkarpackie, Karpaty Zachodnie.

STRATYGRAFIA DEWOŃSKO-KARBOŃSKIEJ SERII WĘGLANOWEJ W REJONIE RAJBROTU I TARNAWY

Hanna MATYJA, AnnaTOMAŚ, Michał LIPIEC, Elżbieta TURNAU

Abstrakt. Zintegrowane badania biostratygraficzne, polegające na równoczesnym badaniu tych samych profilów przy pomocy konodontów, otwornic i palinomorf, aczkolwiek nie dały w pełni satysfakcjonujących wyników, pozwoliły na datowanie granic jednostek litostratygraficznych wyróżnionych przez Narkiewicza (2001), na dość wiarygodną wzajemną korelację profilów, przynajmniej na poziomie chronostratygraficznym, na oszacowanie rozmiaru lokalnych luk erozyjnych, a w przyszłości stać się mogą podstawą do szerszych korelacji na skalę regionalną.
Początek sedymentacji węglanowych osadów dewońskich przypada w analizowanym obszarze na przełom wczesnego i środkowego dewonu, na pogranicze emsu i eiflu. W obrębie serii węglanowej stwierdzono obecność niewielkiej miąższości osadów środkowego dewonu, prawdopodobnie franu (jego obecności można się jedynie domyślać na podstawie położenia w profilach, brak jest natomiast, jak na razie, datowań biostratygraficznych), relatywnie dużej miąższości datowanych osadów famenu oraz turneju i wizenu: hastaru i iworu, prawdopodobnie również czadu i arundu, a także dobrze datowanego holkeru. Granica między dewonem a karbonem przebiega w obrębie jednej jednoski litostratygraficznej, kompleksu wapieni gruzłowych i ziarnistych, ale jej natura — ciągłość sedymentacji między dewonem a karbonem z objawami spłycenia, jak to ma miejsce w części profilów na świecie, czy też luka erozyjna — pozostaje nadal nieznana.
Sedymentacja osadów węglanowych karbonu trwała w badanym obszarze od końca emsu lub początku eiflu aż do wizenu, co najmniej po holker, natomiast sedymentacja osadów klastycznych rozpoczęła się być może już w asbie, a na pewno w namurze, prawdopodobnie w arnsbergu — w dobie triangulus-knoxi (TK), jak wynika z badań Trzepierczyńskiej (2001). Obserwowana luka o tektoniczno-erozyjnym charakterze obejmuje więc późny wizen, asb i brigant. W żadnym z badanych trzech profilów nie znaleziono osadów tego wieku, natomiast w najwyższych partiach serii węglanowej w profilu Tarnawa 1, wydatowanych na podstawie otwornic jako wyższy turnej — iwor, zona Tournayella (Cf2), znalezione zostały w odwróconym porządku stratygraficznym, w niewielkim stopniu wymieszane, zespoły miospor identyfikujące wspomniane brakujące piętra najwyższej części wizenu, niżej miospory dolnej części brigantu (zona VF), wyżej asbu (zony TC i NM). W dolnych partiach osadów klastycznych w profilu Tarnawa 1, datowanych jako namur (prawdopodobnie arnsberg), notowane są również liczne i zróżnicowane taksonomicznie miospory, reprezentujące poziomy TC i NM asbu oraz poziom VF brigantu.
Taki zapis stratygraficzny na pograniczu serii węglanowej i klastycznej w profilu Tarnawa 1 sugeruje dość skomplikowany scenariusz procesów i zdarzeń geologicznych, jakie mogły mieć miejsce w tym niewielkim obszarze pod koniec wizenu i na początku namuru: (1) depozycję osadów węglanowych prawdopodobnie aż po holker; (2) śródwizeński epizod tektoniczno-erozyjny, w wyniku którego usuwane mogły być węglanowe osady holkeru, arundu, czadu i części iworu; (3) prawdopodobnie depozycję niewielkiej miąższości ?klastycznych osadów asbu, brigantu i pendleju; (4) późnowizeński epizod tektoniczno-erozyjny, w wyniku którego usuwane być mogły sukcesywnie ?klastyczne osady pendleju, brigantu i asbu i (5) uruchomienie sedymentacji w namurze — prawdopodobnie w arnsbergu.

Słowa kluczowe: konodonty, otwornice, palinomorfy, analiza stratygraficzna, karbon, dewon, podłoże Karpat zewnętrznych

LITOLOGIA I STRATYGRAFIA KLASTYCZNYCH UTWORÓW KARBONU I DOLNEGO PERMU W PROFILU OTWORU TARNAWA 1

Zbigniew BUŁA

Abstrakt. W wyniku przeprowadzonych badań litologicznych i stratygraficznych zweryfikowano pozycję stratygraficzną i genezę skał klastycznych rozpoznanych w otworze Tarnawa 1 na głębokości 4214,0–4623,0 m, a uznawanych dotychczas za karbońskie (Baran i in., 1997). Na podstawie tych badań do permu dolnego zaliczono osady klastyczne, pochodzenia lądowego, stwierdzone w tym otworze na głębokości 4214,0–4364,0 m, a do karbonu (dolnego namuru A ?i górnego wizenu) klastyczne osady morsko- lądowe występujące tu na głębokości 4364,0–4623,5 m (fig. 1).
Ponadto w wyniku tych badań oraz reinterpretacji danych geofizyki otworowej wykluczono, sugerowaną wcześniej w interwale 4315,0– 4450,0 m (Baran i in., 1997), obecność pokładów węgla o miąższościach rzędu dwu metrów.

Słowa kluczowe: litologia, stratygrafia, karbon, dolny perm.

BIOSTRATYGRAFIA KLASTYCZNYCH UTWORÓW KARBONU NA PODSTAWIE MIOSPOR W PROFILU OTWORU TARNAWA 1

Aleksandra TRZEPIERCZYŃSKA

Abstrakt. W badawczo-poszukiwawczym otworze Tarnawa 1, zlokalizowanym około 25 km na wschód od Myślenic, przeprowadzono badania sporowe utworów klastycznych karbonu w interwale głębokości 4407,0 –4585,0 m. Dotyczyły one wyłącznie osadów płonych. Stwierdzono w nich asocjacje o typie mieszanym, skomponowane z taksonów charakterystycznych zarówno dla górnowizeńskich, jak i dolnonamurskich zespołów sporowych, w większości reprezentujących mikroflorę typową dla zony sporowej NC (nitidus-carnosus), odpowiadającej najwyższej części brytyjskiego piętra brigant (= zona goniatytowa P2) i piętru pendlej (= zona goniatytowa E1) w schemacie Claytona i in. (1977). Istotny udział w spektrum stanowiły również taksony zon sporowych asbu: TC (tessellatus-clavata) i NM (nigra–marginatus) — Perotrillites tessellatus, Raistrika nigra, Triquitrites marginatus oraz brigantu: VF (vetustus–fracta) — Potoniespores aff. delicatus Playford, cf. Potoniespores delicatus sensu Playford, Tripartites distinctus i Murospora cf. partenopia. Najmłodsze oznaczone gatunki sporomorf sugerują jednak arnsberski wiek asocjacji, poprzez związek z zoną sporową TK (triangulus–knoxi) (Clayton i in., 1977).

Słowa kluczowe: palinostratygrafia, dolny karbon, podłoże Karpat zewnętrznych.

DOLNOPERMSKI ZESPÓŁ MIOSPOR W PROFILU OTWORU TARNAWA 1

Sonia DYBOVA-JACHOWICZ, Paweł FILIPIAK

Abstrakt. Bogate spektrum jednoworkowych ziarn pyłku, przeważających nad formami dwuworkowymi, otrzymano z próbki pochodzącej z głębokości 4327,0–4335,0 m. Wiek próbki na podstawie mikroflory określono na dolny perm. Przynależnośc botaniczna całego zespołu wskazuje na dominację roślin szpilkowych.

Słowa kluczowe: jednoworkowe ziarna pyłków, dwuworkowe ziarna pyłków, palinologia, stratygrafia, dolny perm.

OSADY PERMO-TRIASU W BASENIE LIPLAS–TARNAWA

Hubert KIERSNOWSKI

Abstrakt. Osady permo-triasu w profilu otworu Tarnawa 1 potwierdzają wcześniejsze informacje dotyczące istnienia permskiego i triasowego basenu na południe od Krakowa. Basen ten zlokalizowany jest na styku trzech głównych jednostek strukturalnych: wschodniej części bloku górnośląskiego, południowo-zachodniego skraju bloku małopolskiego i północnego obrzeżenia kompleksu płaszczowin Karpat zewnętrznych. Przyjmuje się, że basen ten ma strukturę rowu tektonicznego typu pull-apart.
Klastyczne osady nie rozdzielonego permo-triasu (P-T) zachowały się w wielu miejscach na południe i południowy wschód od Krakowa. Występowały one pierwotnie na bardziej rozległym obszarze, ulegając później wieloetapowej erozji. Zachowały się one jedynie na obszarach stanowiących pierwotnie osie starszych paleozoicznych synklin o przebiegu NNW–SSE, zbudowanych z utworów dolnego i miejscami górnego karbonu. Synkliny te zostały w permie silnie zdyslokowane ruchami tektonicznymi o charakterze blokowym. Powstało wówczas szereg rowów tektonicznych o znacznej subsydencji. Jednym z nich jest rów Liplas–Tarnawa, wypełniony osadami P-T o znanej dotychczas miąższości osiągającej 1400 m, znajdujący się w obrębie południowo-wschodnich peryferii basenu górnośląskiego.
Osady w północnej części rowu Liplas–Tarnawa znajdują się przypuszczalnie na pierwotnej głębokości. Przesuwając się na południe osady P-T pogrążone są coraz głębiej na kolejnych stopniach? tektonicznych, zapadających pod nasunięte płaszczowiny karpackie. Struktura rowu tektonicznego, pogrążenie i zasięg tych osadów dalej na południe pozostają nieznane.
Podstawowe litofacje tworzą drobnoklastyczne osady typu red bed oraz siarczany powstałe w warunkach klimatu suchego. Interpretacja zapisu cykliczności depozycji osadów prowadzi do wniosku, że sedymentacja w rowie tektonicznym związana była z silną pulsacyjną subsydencją i szybkim tempem akumulacji osadów. Sedymentacja osadów przebiegała w trzech zasadniczych etapach. Etap I (górny perm) cechował się przewagą sedymentacji gruboklastycznej. Etap II (górny perm) zaznaczył się dużym udziałem w osadach anhydrytów. Etap III (prawdopodobnie dolny trias) charakteryzował się z kolei znacznym udziałem gipsów syngenetycznych lub epigenetycznych. Występowanie w profilu permo-triasu znacznej ilości siarczanów tłumaczone jest warunkami paleoklimatycznymi i związanym z tym środowiskami sedymentacji — kontynentalnej sebhki.

Słowa kluczowe: paleogeografia permu, baseny permu i triasu, sedymentacja klastyczno-siarczanowa, cykliczność sedymentacji, Karpaty zewnętrzne.

EWOLUCJA TEKTONICZNA KOMPLEKSU GÓRNEGO PALEOZOIKU Z OTWORU TARNAWA 1 NA PODSTAWIE ANALIZY STRUKTURALNEJ RDZENIA WIERTNICZEGO I KAROTAŻU SKANERA AKUSTYCZNEGO

Marek JAROSIŃSKI

Abstrakt. W pracy przedstawiono wyniki badań drobnych struktur tektonicznych z rdzenia wiertniczego i skanera akustycznego CAST, pochodzących z sekwencji górnopaleozoicznej otworu Tarnawa 1. Rdzenie zostały pośrednio zorientowane względem stron świata na podstawie porów- nania z karotażem upadomierza SED oraz dzięki spękaniom odprężeniowym rdzenia, których bieg jest zgodny z kierunkiem współczesnej kompresji poziomej. W profilu wydzielono cztery, zróżnicowane reologicznie kompleksy litologiczno-strukturalne, odmienne pod względem charakteru deformacji i zniszczeń tektonicznych: dewoński kompleks węglanowy, karboński kompleks węglanowy, karboński kompleks klastyczny oraz permski kompleks klastyczny. Analiza danych rdzeniowych i karotażowych pozwoliła na wydzielenie typów deformacji tektonicznych: 1) ekstensja wzdłuż osi NNW– SSE, generująca penetratywny system pionowych spękań i ścięć grawitacyjnych, zasklepionych mineralizacją węglanową; 2) wieloetapowa ekstensja wzdłuż kierunku NE–SW, podczas której powstały żyły strome i drobne oraz wielokrotnie reaktywowane uskoki; 3) faza deformacji nasuwczych z przeważającą kompresją w kierunku NE–SW, która doprowadziła do powstania ścięć połogich i poślizgów międzyławicowych, obserwowanych w karboń- skim kompleksie klastycznym; 4) prawdopodobnie wieloetapowe deformacje przesuwcze, podczas których powstały kruche uskoki przesuwcze w kompleksach węglanowych i struktury kwiatowe w klastycznym kompleksie karbońskim. Pierwszy typ deformacji jest najstarszy, natomiast relacja wiekowa pozostałych typów deformacji nie jest jednoznaczna. Jedynie ze względu na frekwencje różnego rodzaju struktur w poszczególnych kompleksach przyjąć można, że pierwsza faza ekstensji w kierunku NE–SW poprzedzała deformacje kompresyjne.

Słowa kluczowe: rdzeń wiertniczy, analiza strukturalna, karotaż, podłoże Karpat zewnętrznych.

WSPÓŁCZESNA GEODYNAMIKA KOMPLEKSU PALEOZOICZNEGO W PODŁOŻU KARPAT ZEWNĘTRZNYCH NA PODSTAWIE ANALIZY KAROTAŻY I RDZENIA WIERTNICZEGO W OTWORZE TARNAWA 1

Marek JAROSIŃSKI

Abstrakt. Analizę geodynamiczną przeprowadzono na podstawie karotażu upadomierza sześcioramiennego SED i skanera akustycznego CAST dla paleozoicznego kompleksu w otworze Tarnawa 1, w interwale głębokości 3025–5521 m. Dobrej jakości zapis struktur breakouts pozwolił na wyznaczenie kierunku maksymalnej współczesnej poziomej kompresji tektonicznej na 163 ±11°. Stwierdzono ponadto rotacje kierunków naprężeń pierwszego rzędu od 170 ±7° dla sekwencji permo-triasu, przez 161 ±9° w terygenicznym kompleksie karbońskim, do 153 ±13° dla węglanowego kompleksu dewońsko-karbońskiego. Rotacje te świadczą o oddziaływaniu skrętnego pola naprężeń w płaszczyźnie poziomej. Analizowano również rotacje naprężeń drugiego rzędu w sąsiedztwie uskoków, świadczące o ich reaktywacji lub anizotropii mechanicznej skały w ich sąsiedztwie. Strefy tych uskoków powinny charakteryzować się podwyższoną szczelinowatością i drożnością hydrauliczną, dodatkowo stymulowaną współczesnym polem naprężeń. Zestawienie wyników badań tektonicznych i geodynamicznych wskazuje, że potencjalnie reaktywowane uskoki są strome i mają biegi w granicach od WNW–ESE do N–S. Dystrybucja biegów takich uskoków pozwala przypuszczać, że w sąsiedztwie otworu panuje reżim uskoków prze- suwczych (transtensyjny) oraz, że strefa tektoniczna Kraków– Lubliniec, w swym przedłużeniu pod Karpatami, jest współcześnie reaktywowana jako prawoskrętny uskok przesuwczy.
Przeprowadzono również analizę spękań relaksacyjnych na rdzeniu i w ścianie otworu wiertniczego. Przedstawiono model powstawania tych spękań oraz pokazano sposób ich wykorzystania dla orientacji rdzenia wiertniczego względem stron świata.

Słowa kluczowe: współczesne naprężenia tektoniczne, współczesna geodynamika sieci uskokowej, podłoże Karpat zewnętrznych.

ANALIZA STRUKTURALNA KOMPLEKSU PALEOZOICZNO-TRIASOWEGO W OTWORZE TARNAWA 1 NA PODSTAWIE DANYCH UPADOMIERZA HALLIBURTON SED

Paweł ALEKSANDROWSKI

Abstrakt. Sporządzono zestawienie wyników analizy strukturalnej danych upadomierza dla odcinka profilu otworu od 5521 do 2998 m, obejmującego utwory paleozoiczne pokrywy platformowej podłoża Karpat zewnętrznych, na które składają się węglanowe osady dewonu i karbonu dolnego (od głęb. 5521 do 4623 m), silikoklastyki dolnego karbonu i dolnego permu wraz z sekwencją węglonośną (do głęb. 4364 m) oraz sukcesja klastyczna permo-triasu (do głęb. 3027 m). Utwory paleozoiczne podłoża Karpat zostały sprofilowane upadomierzem 6-ramiennym, dostarczając danych o zróżnicowanej jakości (w przewadze średniej i słabej na około 60% długości profilu i dobrej do bardzo dobrej na około 40%). W całej przedjurajskiej (paleozoiczno-triasowej) części profilu, ograniczonej od góry walną powierzchnią niezgodności, dominują upady warstw ku SW, WSW i W pod zmiennymi kątami, od 5 do 30° (najczęściej rzędu 20°), generalnie wzrastające w głąb profilu. Do najważniejszych nieciągłości strukturalnych, dających się wyróżnić w profilu otworu na podstawie danych upadomierza, należy zaliczyć duże uskoki w serii węglanowej dewonu i karbonu na głębokości odpowiednio ok. 5290 i ok. 4950 m (o biegu N–S), prawdopodobne powierzchnie niezgodności kątowej na głębokości 4623 m oraz ok. 4500 m w utworach karbonu dolnego, duże uskoki o biegu E–W w utworach permu na głębokości ok. 3870 m i permo-triasu na głębokości ok. 3650 m oraz walną powierzchnię niezgodności w spągu jury/stropie permo-triasu na głębokości 2998 m.

Słowa kluczowe: upadomierz, analiza strukturalna, paleozoiczna pokrywa platformowa, podłoże Karpat zewnętrznych.

EWOLUCJA TEKTONICZNA REJONU LIPLAS–TARNAWA — ANALIZA SUBSYDENCJI, BADANIA MEZOSTRUKTURALNE ORAZ ANALIZA DANYCH SEJSMICZNYCH I GRAWIMETRYCZNYCH

Paweł POPRAWA, Marek JAROSIŃSKI, Andrzej PEPEL, Hubert KIERSNOWSKI, Eugeniusz JAWOR

Abstrakt. Obiektem prezentowanych badań były utwory górnopaleozoicznych i mezozoicznych basenów sedymentacyjnych, nawiercone na pograniczu Karpat zewnętrznych i ich zapadliska przedgórskiego w rejonie Liplas–Tarnawa. Celem badań było odtworzenie ewolucji tektonicznej analizowanego obszaru i jej wpływu na ewolucję basenów sedymentacyjnych. Przeprowadzono jednowymiarową analizę subsydencji, badania strukturalne rdzeni i karotaży wiertniczych oraz interpretację danych sejsmicznych i grawimetrycznych. Stwierdzono, że rozwój subsydencji w rejonie Liplas–Tarnawa charakteryzuje się występowaniem szeregu krótkich epizodów gwałtownej subsydencji, przedzielonych okresami spowolnionej subsydencji, wynoszenia i erozji. W obrębie utworów paleozoicznych określono następującą sekwencję zdarzeń tektonicznych: (1) ekstensja wzdłuż osi NNW–SSE, (2) ekstensja wzdłuż kierunku NE–SW, zarejestrowana tylko w kompleksie węglanowym famenu–turneju oraz (3) wieloetapowa faza kruchych odkształceń kompresyjnych, głównie w reżimie przesuwczym, o średnim kierunku skracania ośrodka NNE–SSW. Stwierdzono, że późnodewońsko-wczesnokarboński rozwój tektoniczny omawianego obszaru odbywał się w reżimie ekstensyjnym. W późnym permie–wczesnym triasie powstał tektoniczny rów Liplas–Tarnawa, który został zinterpretowany jako basen typu pull-apart. Wykazano, że basen ten prawdopodobnie jest zamknięty od zachodu i południowego zachodu synsedymentacyjnym, późnopermsko-wczesnotriasowym ekstensyjnym uskokiem o zrzucie ponad 1000 m. Stwierdzono również możliwość występowania w omawianym rejonie szeregu niewielkich, izolowanych depocentrów, najprawdopodobniej permsko-triasowych. Późnojurajską reaktywację subsydencji w omawianym obszarze zinterpretowano jako wynik oksfordzkiego ryftowania. W trakcie orogenezy alpejskiej analizowany obszar stanowił element fleksuralnie uginanej płyty, na której początkowo rozwijał się basen przedgórski, a następnie nasunięte zostały utwory Karpat zewnętrznych. W etapie poorogenicznym analizowany rejon uległ izostatycznemu wynoszeniu i erozji.

Słowa kluczowe: analiza subsydencji, analiza mezostrukturalna, grawimetria, sejsmika, pull-apart, mezozoik, górny paleozoik, tektonika, rów Liplas–Tarnawa.

POTENCJAŁ WĘGLOWODOROWY I CHARAKTERYSTYKA GEOCHEMICZNA SUBSTANCJI ORGANICZNEJ W PROFILU OTWORU TARNAWA 1

Maciej J. KOTARBA, Marian WAGNER, Dariusz WIĘCŁAW, Paweł KOSAKOWSKI, Adam KOWALSKI

Abstrakt. Badania geochemiczne i petrograficzne wykonano w celu określenia zawartości, typu genetycznego, stopnia przeobrażenia i potencjału węglowodorowego substancji organicznej zdeponowanej w utworach kenozoicznych, mezozoicznych i paleozoicznych, profilu otworu Tarnawa 1. Utwory ilasto-mułowcowe sfałdowanego miocenu jednostki zgłobickiej oraz miocenu autochtonicznego zawierają stosunkowo niewielkie ilości lądowej substancji organicznej (gazotwórczy kerogen typu III). W utworach węglanowych górnej jury i keloweju substancja organiczna praktycznie nie występuje. W utworach mułowcowo-ilastych jury środkowej (baton–aalen) występują zmienne ilości substancji organicznej, do 15,7% wag. całkowitego węgla organicznego (TOC), o charakterze morskim (ropotwórczy kerogen typu II). Utwory te charakteryzują się dobrymi parametrami macierzystości. Niewielka ilość substancji organicznej zawarta w nierozdzielonych utworach permu i triasu (greisbach i thuryng) ma charakter lądowy (gazotwórczy kerogen III typu). Substancja organiczna w utworach wszystkich wyżej wymienionych jednostek stratygraficznych jest niedojrzała lub wykazuje niewielki stopień przeobrażenia termicznego co wskazuje na mikrobialny proces generowania węglowodorów (głównie metan bakteryjny) i początkową fazę niskotemperaturowych procesów termogenicznych. Utwory permu górnego (thuryng) zawierają znikome ilości substancji organicznej (TOC do 0,07% wag). Utwory dolnego permu i utwory namuru A (?i górnego wizenu), obok rozproszonej substancji organicznej, prawdopodobnie zawierają większe wkładki substancji węglowej (TOC do 79,8% wag.). W utworach tych dominuje typowo lądowa, gazotwórcza substancja organiczna, która weszła już w początkową fazę niskotemperaturowych procesów termogenicznych („okno ropne”). Substancja organiczna w utworach węglanowych turneju i famenu występuje w niewielkich ilościach do 0,27 % wag. TOC. Posiada ona charakter algowy (ropotwórczy kerogen typu II) i znajduje się w środkowej fazie niskotemperaturowych procesów termokatalitycznych.

Słowa kluczowe: Rock Eval, trwałe izotopy węgla, biomarkery, substancja organiczna, kerogen, potencjał węglowodorowy, macerały, średnia refleksyjność witrynitu, utwory kenozoiku, utwory mezozoiku, utwory paleozoiku.

ANALIZA DOJRZAŁOŚCI ORAZ JEDNOWYMIAROWE MODELOWANIE HISTORII TERMICZNEJ UTWORÓW POTENCJALNIE MACIERZYSTYCH DLA WĘGLOWODORÓW W REJONIE LIPLAS–TARNAWA

Paweł POPRAWA, Katarzyna NARKIEWICZ, Elżbieta SWADOWSKA, Beata BRUSZEWSKA

Abstrakt. Dla rejonu Liplas–Tarnawa przeprowadzono rekonstrukcję historii termicznej, petrograficzną analizę potencjalnych utworów macierzystych dla węglowodorów oraz rekonstrukcję historii generowania przez nie węglowodorów. Dla otworu Tarnawa 1 stwierdzono zmienność dojrzałości termicznej w profilu, która wynosi od 0,45–0,48% Rr w utworach miocenu autochtonicznego, poprzez 0,58–0,61% Rr w utworach jury środkowej, 0,67–0,85% Rr w utworach karbonu, do 0,72–0,96% Rr w utworach dewonu górnego. Wskaźnik przeobrażenia barw konodontów (CAI) w obrębie profilu otworu Tarnawa 1 zmienia się od 1–1,5 w utworach permsko-triasowych do 2,5–3 w utworach dewonu górnego. Dla próbki dolnokarbońskich węglanów z otworu Liplas 2 stwierdzono CAI 3. Dla profilu Tarnawa 1 współczesny strumień cieplny określono na ok. 56 mW/m2, natomiast średni gradient geotermiczny na 2,41oC/100 m. Zrekonstruowano krótkotrwałą, późnopermsko-wczesnotriasową anomalię strumienia cieplnego, sięgającą od 100 do 150 mW/m2, genetycznie związaną z rozwojem basenu pull-apart Liplas–Tarnawa. Dodatkowo możliwa jest modyfikacja tego modelu, zakła- dająca podgrzanie w późnym karbonie–wczesnym permie w rezultacie aktywności magmowej wzdłuż strefy granicznej bloków górnośląskiego i małopolskiego. W alternatywnym modelu wykazano, że przy przyjęciu szerokich zakresów błędu dla pomiarów Rr i CAI możliwy, choć mniej prawdopodobny, jest wariant zakładający stały w czasie strumień cieplny. Jako skały potencjalnie macierzyste dla ropy naftowej (II typ kerogenu) wskazano utwory jury środkowej, natomiast jako skały potencjalnie macierzyste dla gazu ziemnego (III typ kerogenu) wskazano utwory górnego wizenu i/lub namuru A oraz westfalu (dolnego permu?). Stwierdzono, że zależnie od modelu historii termicznej, generowanie (wczesna faza) i ekspulsja niewielkich ilości gazu ziemnego z utworów wizenu i namuru nastąpiłyby bądź na przełomie permu i triasu, bądź w późnym miocenie oraz na przełomie miocenu i pliocenu.

Słowa kluczowe: refleksyjność witrynitu, stopień zmian barwy konodontów, gęstość powierzchniowego strumienia cieplnego, przewodność cieplna, modelowanie ewolucji termicznej, modelowanie generowania węglowodorów, tektonika, rów Liplas–Tarnawa.

PODSUMOWANIE

Hanna MATYJA

Przeprowadzone w ramach projektu „ Badanie paleozoiku w podłożu Karpat fliszowych w rejonie Żegociny–Tarnawa” wykonanego na zamówienie Polskiego Górnictwa Naftowego i Gazownictwa S. A. (Oddział Biuro Geologiczne — Geonafta, Ośrodek Regionalny Geonafta w Krakowie) inter- dyscyplinarne badania geologiczne dotyczą stosunkowo niewielkiego obszaru paleozoicznego podłoża Karpat fliszowych. Zespół, który podjął się tych badań, złożony był z geologów reprezentujących zróżnicowane specjalizacje i miał rzadką okazję do autentycznej współpracy. I chociaż, rezultaty tej współpracy są przedstawione w formie odrębnych artykułów autorskich, stanowią jednak nierozerwalną całość, przedstawiającą szeroko pojętą historię geologiczną tego niewielkiego obszaru podłoża Karpat. Szeroki zakres prowadzonych w ramach projektu badań i wielowątkowość poruszanych zagadnień powodują, że opracowanie to może być potraktowane jako modelowe i jako takie może stać się punktem wyjścia do dalszych prac o wymiarze regionalnym, prowadzonych w tej części Polski. Poniżej przedstawiono, w formie kompilacji, najważniejsze rezultaty badań zareprezentowanych w poszczególnych artykułach tomu. Omówiono rezultaty badań lito- i biostratygraficznych prowadzonych w obrębie węglanów dewońsko-karbońskich oraz klastyków karbonu i dolnego permu, a także nierozdzielonego permu i triasu, przechodząc kolejno poprzez wyniki zróżnicowanych badań tektonicznych i badanie geochemiczne substancji organicznej do rozważań dotyczących historii tektonicznej i termicznej badanego obszaru.
Mając na uwadze fakt, iż dotychczasowe podziały litostratygraficzne dewońsko-karbońskich utworów węglanowych, opracowane dla pobliskich rejonów Karpat i zapadliska, są niekompletne lub trudne do zastosowania, stworzono nowy nieformalny schemat litostratygraficzny. Wyróżniono 6 jednostek litostratygraficznych, w kolejności od najstarszych do najmłodszych są to: dolomity i wapienie margliste z bioturbacja (DWMB), wapienie, dolomikryty i dolosparyty (WDD), wapienie gruzłowe i ziarniste (WGZ), poziom marglisty (PM), wapienie ziarniste (WZ) oraz wapienie i margle górne (WMG). Podstawą ich wydzielenia były makroskopowe obserwacje rdzeni wiertniczych wspomagane wynikami badań płytek cienkich oraz analizą karotaży. Kryteriami podziału były wyłącznie pierwotne cechy litologiczne, m.in. zawartość domieszki ilastej, ogólny charakter zespołu organicznego i ogólne cechy strukturalne osadów. Przedyskutowano również możliwość korelacji tego podziału z dotychczasowymi schematami litostratygraficznymi, opracowanymi dla obszarów sąsiednich. Badania mikrofacjalne i sedymentologiczne osadów węglanowych pozwoliły na interpretację środowisk depozycyjnych. Ze względu na ograniczony materiał i zakres badań przedstawiono wstępne wyniki badań zmierzających do rekonstrukcji historii diagenetycznej dewońsko-karbońskich utworów węglanowych. Omówiono najważniejsze procesy diagenetyczne i ich produkty. Główny nacisk położono na zjawiska związane z ewolucją właściwości zbiornikowych (porowatości i przepuszczalności), a zwłaszcza na procesy późnej dolomityzacji. Wśród procesów diagenetycznych wyróżniono procesy wczesnodiagenetyczne, sylifikację oraz dolomityzację i procesy towarzyszące (M. Narkiewicz).
Biorąc pod uwagę dotychczasowe, niezbyt satysfakcjonujące, rezultaty badań biostratygraficznych prowadzonych w obrębie karbońsko-dewońskiej serii weglanowej w tym rejonie Polski, analizy biostratygraficznej dokonano na podstawie zintegrowanych badań trzech grup mikroorganizmów: konodontów, otwornic i palinomorf. Taka strategia badawcza, zwiększająca szansę na poprawność werdyktów stratygraficznych, pozwoliła na wydatowanie granic niektórych jednostek litostratygraficznych, korelację badanych profilów na poziomie pięter, na oszacowanie rozmiaru lokalnych luk erozyjnych oraz przedstawienia scenariusza kolejnych procesów i zdarzeń geologicznych, jakie mogły mieć miejsce w tym niewielkim obszarze pod koniec wizenu i na początku namuru. W obrębie serii węglanowej analizowanego obszaru stwierdzono obecność niewielkiej miąższości osadów środkowego dewonu, prawdopodobnie franu (brak datowań biostratygraficznych, jego obecności domyślać się można jedynie na podstawie położenia w profilach), relatywnie dużej miąższości datowanych osadów famenu oraz hastaru, iworu, prawdopodobnie czadu i arundu (do tej pory brak datowań, obecność tych pięter wynika z analizy profilów), a także dobrze datowanego holkeru.
Początek sedymentacji węglanowych osadów dewońskich określono więc na dewon środkowy (?eifel), natomiast śródkarbońska zmiana sedymentacji węglanowej na klastyczną miała miejsce w tym rejonie w czasie wizenu, prawdopodobnie nastąpiła po holkerze. Depozycja osadów klastycznych rozpoczęła się być może już pod koniec wizenu — ?w asbie, a na pewno w namurze — prawdopodobnie w arnsbergu, jak wynika z badań A. Trzepierczyńskiej. Specyficzny zapis biostratygraficzny, obserwowany na na pograniczu serii weglanowej i klastycznej w profilu Tarnawa 1 sugeruje dość skomplikowany scenariusz zdarzeń geologicznych, jakie mogły mieć miejsce w tym niewielkim obszarze w wizenie i na początku namuru, złożony z trzech etapów depozycji osadów i co najmniej dwóch epizodów tektoniczno-erozyjnych, śródwizeńskiego i późnowizeńskiego (H. Matyja i in.)
Wyjaśniono problem obecności w profilu otworu Tarnawa 1 silikoklastycznych osadów „karbonu górnego z pokładami węgla” i zweryfikowano jego pozycję straty- graficzną. Na podstawie wyników badań palinologicznych do dolnej część namuru A zaliczono osady silikoklastyczne z głębokości 4364–4623 m (A. Trzepierczyńska), natomiast osady z głębokości 4214,5–4364,0 m zaliczono do permu dolnego na podstawie badań palinologicznych S. Dybovej-Jachowicz i P. Filipiaka.
Analiza rdzeni oraz próbek okruchowych, a także wyniki pomiarów geofizyki wiertniczej z przedziału głębokości 4214–4364 m nie stwarzają podstaw do wyróżnienia w badanym profilu licznych pokładów węgla o miąższościach rzędu 2 m, tak jak przedstawiono to w pracy Baran i in. (1997). Można jedynie przyjąć, że w tej części profilu występują lokalnie iłowce o podwyższonym udziale zwęglonych fragmentów roślin lub być może łupki węglowe. W obrębie tych utworów występują cienkie kilkucentymetrowe wkładki węgla humusowego obserwowane w rdzeniu, jak i fragmenty węgla w materiale okruchowym. Rozpoznane w tym odcinku profilu osady najniższego namuru A (?i najwyższego wizenu) przypominają pod względem litologiczno-facjalnym równowiekowe utwory rozpoznane w SE części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego i wyróżnione tam jako warstwy zalaskie (Z. Buła).
Swierdzone w profilu wiercenia Tarnawa 1 (a wcześniej w profilu Liplas 2) dużej miąższości osady silikoklastyczne nierozdzielonego permu i triasu reprezentują prawdopodobnie górny perm i najniższy dolny trias (odpowiednik formacji rewalskiej). Obecność tych osadów o miąższości rzędu 1400 m potwierdza wcześniejsze sugestie dotyczące istnienia na południe od Krakowa permsko-triasowego basenu o charakterze rowu tektonicznego. Podobieństwa litologiczno-facjalne oraz porównywalna cykliczność sedymentacji tych osadów w wierceniach Liplas 2 (północna część badanego obszaru) i Tarnawa 1 (część południowa) uzasadniają tezę o zbliżonych warunkach i czasie ich sedymentacji w całym analizowanym basenie. Podstawowe litofacje tworzą drobnoklastyczne osady typu red bed oraz siarczany powstałe w warunkach klimatu suchego. Osady te występują w rowie tektonicznym, prawdopodobnie typu pull-apart. Sedymentacja w rowie tektonicznym o silnej subsydencji charakteryzowała się szybkim tempem akumulacji osadów. Interpretacja zapisu cykliczności depozycji osadów prowadzi natomiast do wniosku, że ich powstanie kontrolowane było zarówno pulsami subsydencji jak i warunkami klimatycznymi (H. Kiersnowski).
Przedstawiona charakterystyka strukturalna i geodynamiczna kompleksu paleozoicznego przewierconego w omawianym otworze, stanowi syntetyczne zestawienie wyników kilku szczegółowych opracowań cząstkowych, wspartych informacjami wynikającymi z badań zreferowanych w innych artykułach niniejszego tomu oraz danymi z literatury regionalnej. Wyniki wspomnianych opracowań cząstkowych oparte są na analizie struktur tektonicznych w rdzeniu wiertniczym, na analizie zapisu skorelowanych danych upadomierza sześcioramiennego (Halliburton SED) oraz na analizie obrazu skanera akustycznego (Halliburton CAST).
Wyniki badań drobnych struktur tektonicznych obserwowanych w rdzeniu wiertniczym oraz analiza obrazu skanera akustycznego CAST umożliwiła wydzielenie w profilu Tarnawa 1 czterech kompleksów litologiczno-strukturalnych, różniących się charakterem deformacji i zniszczeń tektonicznych: dewońskiego kompleksu węglanowego, karbońskiego kompleksu węglanowego, karbońskiego kompleksu klastycznego oraz permskiego kompleksu klastycznego. Wyróżniono następujące typy deformacji tektonicznych: (1) ekstensję wzdłuż osi NNW–SEE, podczas której powstał system pionowych spękań i ścięć grawitacyjnych, zasklepionych mineralizacją węglanową; (2) wieloetapową ekstensję wzdłuż kierunku NE–SW, podczas której powstały wielokrotnie reaktywowane uskoki; (3) deformację nasuwczą z przeważającą kompresją w kierunku NE–SW, która doprowadziła do utworzenia ścięć połogich i poślizgów międzyławicowych, obserwowanych głównie w karbońskim kompleksie klastycznym; (4) wieloetapowe deformacje przesuwcze w kompleksach węglanowych i struktury kwiatowe w klastycznym kompleksie karbońskim. Za najstarszy uznano pierwszy typ deformacji, natomiast relacja pozostałych typów deformacji nie jest jednoznaczna (M. Jarosinski — „Ewolucja tektoniczna...”).
Na podstawie karotażu upadomierza sześcioramiennego SED i skanera akustycznego CAST oraz obserwacji rdzenia wiertniczego przeprowadzono analizę geodynamiczną kompleksu paleozoicznego w profilu Tarnawa 1. Profil struktur wraz z systematycznie zorientowanymi spękaniami wzbudzonymi wierceniem wskazuje na oddziaływanie anizotropowego pola współczesnych naprężeń poziomych. Kierunek największego naprężenia poziomego SH rotuje się w głębokim otworze od 170 ± 7° do 153 ± 13°. Średnia orientacja SH dla kompleksu paleozoicznego wynosi w badanym profilu 161 ± 9°. Pierwszego rzędu rotacja naprężeń w skali całego profilu sugeruje oddziaływanie skrętnego pola naprężeń, natomiast kierunki reaktywowanych uskoków sugerują występowanie reżimu kompresyjnego uskoków przesuwczych.
Zanalizowano również spękania refleksyjne na rdzeniu i w ścianie otworu wiertniczego. Zaprezentowano model powstawania tych spękań oraz sposób ich wykorzystania do orientacji rdzenia wiertniczego w stosunku do stron świata (M. Jarosiński — „Współczesna geodynamika...”).
Do najważniejszych nieciągłości strukturalnych, dających się wyróżnić w profilu otworu Tarnawa 1 na podstawie danych upadomierza, należy zaliczyć duże uskoki w dewońskiej części serii węglanowej na głębokości około 5290 m i 4950 m (o biegu N–S), prawdopodobne powierzchnie niezgodności kątowej na głębokości 4623 m oraz na około 4500 m w utworach dolnego karbonu, duże uskoki E–W w utworach permu na głębokości około 3870 m i triasu na około 3650 m oraz walną powierzchnię niezgodności w spągu jury na głębokości 2998 m (P. Aleksandrowski).
Ewolucję tektoniczną badanego obszaru oraz jej wpływ na ewolucję basenów sedymentacyjnych scharakteryzowano na podstawie analizy subsydencji oraz wyników badań tektonicznych rdzeni wiertniczych, karotażu upadomierza i skanera akustycznego, a także danych sejsmicznych i grawi- metrycznych. Liczne luki stratygraficzne, erozja części utworów oraz miejscami niepewna stratygrafia stanowią częściowe ograniczenie interpretacji wyników badań. Otrzymane krzywe subsydencji potwierdzają odmienność dewońsko-karbońskiego i permsko-mezozoicznego etapu rozwoju basenu. Krzywa subsydencji dla dewonu i dolnego karbonu, po iwor, ma charakter zbliżony do krzywych typowych dla basenów ekstensyjnych, stopniowo ewoluujących w baseny pasywnej subsydencju termicznej (w wizenie i namurze). Prawdopodobne epizody wynoszenia i erozji w późnym wizenie mogą być wiązane z pojawieniem się reżimu kompresyjnego, jako efektu aktywności orogenezy waryscyjskiej. Dla rozwoju permsko-triasowego rowu Liplas–Tarnawa proponowany jest tu tektoniczny model basenu pull-apart, tj. powstałego w wyniku ruchów przesuwczych. Potwierdzeniem takiej interpretacji są: etap gwałtownej subsydencji tektonicznej, która nie ma kontynuacji w postaci etapu subsydencji termicznej, charakterystyczny niewielki rozmiar basenu, jego ograniczenie uskokami synsedymentacyjnymi o dużych zrzutach, brak długookresowej anomalii termicznej (podwyższonego strumienia cieplnego), mezostrukturalne przejawy przesuwczości w rdzeniach wiertniczych oraz koincydencja położenia basenu z lokalizacją regionalnej strefy przesuwczej (P. Poprawa, M. Jarosiński i in.).
Zestaw badań analitycznych z zakresu geochemii organicznej pozwolił na scharakteryzowanie zawartości substancji organicznej oraz określenie jej typu genetycznego, stopnia przeobrażenia i potencjału węglowodorowego w poszczególnych przedziałach stratygraficznych paleozoicznej części profilu Tarnawa 1. Stwierdzono, że największy potencjał węglowodorowy wykazują silikoklastyczne utwory dolnego permu oraz namuru (?i najwyższego wizenu). W utworach turneju i dewonu stwierdzono niewielkie zawartości substancji organicznej (która osiągnęła dojrzałość do generowania węglowodorów ciekłych), posiadają więc one słaby potencjał węglowodorowy (M. J. Kotarba i in).
Dla rejonu Liplas–Tarnawa podjęto próbę odtworzenia późnopaleozoiczno-mezozoiczno-trzeciorzędowej historii termicznej basenów sedymentacyjnych oraz określenia potencjalnych relacji między termiczną a tektoniczną ewolucją tego obszaru. Badania objęły przede wszystkim nalizę dojrzałości termicznej osadu wykonaną metodami Rr, CAI oraz Tmax, modelowanie termiczne i modelowanie historii generowania węglowodorów oraz analizę współczesnego reżimu termicznego.
Zakładając stosunkowo niewielki zakres błędu dla pomiarów Rr, CAI oraz Tmax w historii termicznej badanego obszaru można wyróżnić dwa etapy: starszy o cieplejszym reżimie termicznym oraz młodszy o chłodniejszym reżimie termicznym. Najpierw dojść mogło do podgrzania utworów dewonu i karbonu, a być może i dolnej części osadów permskich, potem ukształtowała sie dojrzałość termiczna osadów wyższego permu, mezozoiku i autochtonicznego miocenu. Nie można jednak całkowicie wykluczyć wariantu stałego strumienia cieplnego. Po późnym karbonie a przed jurą w badanym obszarze miało miejsce zdarzenie termiczne, które można wiązać bądź z podgrzaniem wynikającym z rozwoju basenu pull-apart Liplas–Tarnawa, bądź z aktywnością magmową w strefie kontaktu bloków małopolskiego i górnośląskiego. Do zaburzenia struktury termicznej obszaru doszło pod wpływem nasunięcia relatywnie chłodnych utworów orogenu Karpat zewnętrznych, a proces odbudowywania równowagi termicznej na skutek tego wydarzenia trwa do dziś, jak wynika z analizy profilu termicznego otworu Tarnawa 1.
Zgodnie z uznanym za bardziej prawdopodobny modelem podgrzania związanym z rozwojem basenu pull-apart, potencjalnie macierzyste osady namuru (?i wizenu) mogły osiągnąć możliwość generowanie węglowodorów na przełomie permu i triasu, natomiast mioceńskie pogrążenie mogło jedynie reaktywować proces generowania. Przy przyjęciu mniej prawdopodobnego modelu stałego w czasie strumienia cieplnego, wymienione utwory osiągneły analogiczne fazy generowania w późnym miocenie oraz na przełomie miocenu i pliocenu. W pierwszym z wymienionych modeli ewentualne akumulacje węglowodorów mogły ulec rozformowaniu w triasie i wczesnej jurze oraz w paleogenie, w wyniku braku regionalnego uszczelnienia (P. Poprawa, K. Narkiewicz i in.)