Prace PIG - Tom 204 (2016)

SKAŁY PERMU DOLNEGO (CZERWONEGO SPĄGOWCA) ZACHODNIEJ POLSKI –MONOGRAFIA PETROGRAFICZNA

Anna Maliszewska¹, Elżbieta Jackowicz ¹, Marta Kuberska², Hubert Kiersnowski ²

¹ Emerytowany pracownik Państwowego Instytutu Geologicznego – Państwowego Instytutu Badawczego, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

² Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa; e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript., Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

Abstrakt. Praca zawiera wyniki interdyscyplinarnych badań petrologicznych skał czerwonego spągowca, występujących na obszarze zachodniej części Niżu Polskiego. Materiał badawczy pochodził z rdzeni głębokich otworów wiertniczych Polskiego Górnictwa Naftowego i Gazownictwa oraz Państwowego Instytutu Geologicznego – Państwowego Instytutu Badawczego. W zachodniej części Niżu Polskiego na kompleks litologiczny czerwonego spągowca dolnego składają się głównie skały wulkaniczne, subwulkaniczne i wulkanogeniczne, obejmujące nierozdzielone utwory piroklastyczno-epiklastyczne i epiklastyczno-piro­klastyczne. Mniej licznie występują skały epiklastyczne, w których dość pospolite są składniki pochodzenia wulkanicznego. Na obszarze monokliny przedsudeckiej i jej północnego obrzeżenia kompleksy wulkaniczne składają się głównie z andezytów i trachy­andezytów, w mniejszej ilości z ryolitów, dacytów, trachitów, a tylko lokalnie z bazaltów. Miejscami występują tu kwaśne skały piroklastyczne, lecz objętościowo ustępują one miejsca skałom subwulkanicznym – mikrodiorytom, gabrom, mikromonzonitom, mikrogranitom, granitom i sjenitom. Do rzadkości należą utwory piroklastyczne o charakterze obojętnym. Na obszarze Pomorza serię wulkaniczną reprezentują przede wszystkim ryolity i dacyty, a podrzędnie – trachyandezyty, andezyty i trachity. Dość często występują tu kwaśne skały piroklastyczne, lecz ze względu na raczej niewielkie miąższości ich sumaryczny udział objętościowy jest niewielki. Skały subwulkaniczne mają zazwyczaj skład mikrodiorytu i mikromonzonitu. Wiek posadowienia skał wulkanicznych wynosi 293,0 (±2,0) – 307,9 (±4,6) mln lat, natomiast wiek ich anatektycznego składnika wykazuje dwa maksima: 800–1100 i 1500–1600 mln lat. Pokrywy wulkaniczne z zachodniej Polski uległy głębokim, wielokrotnym przemianom, które spowodowały przeobrażenia minerałów pierwotnych i szkliwa oraz wypełnienie pęcherzyków pogazowych minerałami wtórnymi. Pierwszy etap przeobrażeń wiązał się z działalnością ekshalacji wulkanicznych i gorących źródeł, drugi etap – z cyrkulacją ciepłych wód porowych podczas postępującego pogrzebania, aż do osiągnięcia warunków metamorfizmu bardzo niskiego stopnia w trzecim etapie przemian. Zawartość pierwiastków niedopasowanych oraz zmienność lateralna i wertykalna wskaźników geochemicznych sugeruje, że skały andezytowo-trachyandezytowo-bazaltowe wywodzą się z komór magmowych usytuowanych w górnym płaszczu, a w ewolucji składu ich stopów istotną rolę pełniła intensywność wytapiania źródła i kontaminacja magm materiałem skorupy kontynentalnej, o zróżnicowanej regionalnie litologii. Środowisko tektoniczne generacji magm określono jako wewnątrzpłytowe, lokalnie z cechami kontynentalnego łuku wysp. Podobne wyniki dała dyskryminacja środowiska tektonomagmowego skał kwaśnych, reprezentujących w zmiennym stopniu wytopiony materiał skorupy kontynentalnej o zróżnicowanym lateralnie składzie, poza niektórymi dacytami, będącymi najprawdopodobniej dyferencjałami magm obojętnych. Skały okreś­lane jako „wulkanogeniczne” występują przeważnie w kompleksach fluwialnych, rzadziej jeziornych, wśród osadów stożków aluwialnych i równi aluwialnej oraz spływów rumoszu (Kiersnowski, 2003b). Wyróżniono tu litofacje: lapillową, aglomeratowo-lapillową oraz grubo- i drobnopopiołową. Osadowe skały epiklastyczne czerwonego spągowca dolnego są reprezentowane głównie przez piaskowce i zlepieńce, w mniejszym stopniu przez mułowce i iłowce. Skały złożone głównie z ziaren frakcji psamitowej i psefitowej, oprócz kwarcu, zawierają liczne klasty pochodzenia wulkanicznego. ich spoiwo zawiera minerały ilaste, wodorotlenki żelaza, miejscami także kalcyt, kwarc autigeniczny i anhydryt. Ze zróżnicowania wskaźników geochemicznych skał wulkano­genicznych wynika, że tworzące je osady podczas transportu ulegały frakcjonowaniu związanym z degradacją ziarna i wzbogaceniem w klasty terygeniczne, a po depozycji były w stanie jeszcze stosunkowo świeżym. Sugeruje to, że zarówno dezintegracja ich skał macierzystych, jak i transport miały charakter mechaniczny (erupcje freatomagmowe, a następnie lawiny gruzowe, lahary lub osuwiska wulkaniczne). Środowiska tektoniczne depozycji utworów wulkanogenicznych określono jako aktywną krawędź kontynentalną oraz kontynentalny łuk wysp. Osady czerwonego spągowca górnego są głównie reprezentowane przez różnorodne utwory fluwialne i eoliczne, w części także przez jeziorne utwory plai (Kiersnowski, 1998). Miejscami (w przystropowych odcinkach profilów czerwonego spągowca) występują osady brzegowej strefy płytkiego morza, określane jako biały lub szary spągowiec. Charakterystyczną cechą skał litofacji zlepieńcowej czerwonego spągowca jest znaczna ilość okruchów skał wulkanicznych, które niemal zawsze dominują nad klastami skał osadowych. Zlepieńce oligomiktyczne, złożone z litoklastów osadowych pojawiają się miejscami, głównie na Pomorzu. Litofacja piaskowcowa jest reprezentowana przez arenity i waki kwarcowe oraz sublityczne. Wśród piaskowców eolicznych bardzo licznie występują arenity i waki subarkozowe. Najlepsze właściwości zbiornikowe ­stwierdzono wśród piaskowców eolicznych, zwłaszcza wydmowych, a najgorsze – w osadach plai (Darłak i in., 1998). W spoiwie piaskowców oprócz matriksu występują liczne składniki ortochemiczne, takie jak: minerały węglanowe, kwarc autigeniczny, anhydryt, chloryty, illit i kaolinit. Oznaczenia wieku K-Ar illitu i δ¹⁸O wykazały, że krystalizował on z zasolonych wód porowych, w przedziale 113,6–187,1 mln lat (głównie wczesna i środkowa jura). Oznaczenia δ¹⁸O w cementach kalcytowych i dolomitowych wskazują na związek ich wód krystalizacyjnych z wodami zasolonymi, częściowo mieszanymi ze słodkimi. Na obecne wykształcenie litologiczne osadów czerwonego spągowca olbrzymi wpływ miały procesy diagenetyczne, zwłaszcza kompakcja i cementacja. Na rozwój właściwości zbiornikowych skał największy wpływ miało rozpuszczanie diagenetyczne, prowadzące do wytwarzania wtórnej porowatości w obrębie szkieletu ziarnowego i cementów. Z kolei rozwój diagenetycznego illitu, tworzącego włókniste struktury typu sieci, ograniczał zdolności filtracyjne osadów. Większość wymienionych procesów postsedymentacyjnych miała miejsce na etapie mezodiagenezy.

Słowa kluczowe: diageneza, skały wulkaniczne, skały osadowe, czerwony spągowiec, perm dolny.

pdf Prace 204 (28.71 MB)

pdf Tablice 204 (1.48 MB)