GEOCHEMIA I WYKSZTAŁCENIE SKAŁ ZUBROWYCH GÓRNEGO PERMU (CECHSZTYN) Z OBSZARU POLSKI
Keywords:
skały zubrowe, geochemia, cechsztyn, PolskaAbstract
Praca prezentuje wyniki szczegółowych badań składu chemicznego skał zubrowych dwu głównych wydzieleń litostratygraficznych w cyklotemowej sukcesji osadów polskiego cechsztynu: zubra brunatnego (Na3t; cyklotem PZ3) i zubra czerwonego (Na4t; cyklotem PZ4) oraz innych cechsztyńskich ogniw i formacji zubrowych wyróżnionych na obszarze Polski. Skały te opróbowano w 2 wysadach solnych (Kłodawa i Mogilno) oraz w profilach 7 otworów wiertniczych. Utwory Na3t w wysadzie Kłodawa cechuje wyższy udział halitu w porównaniu ze skałami Na4t, które zawierają więcej materiału terygenicznego (materiał detrytyczny i substancja ilasta) co wyraża się większą średnią zawartością SiO2, Al2O3, Fe2O3 i K2O oraz wzbogaceniem w Mn, Rb, Zn i Zr w porównaniu z osadami Na3t. Skały Na3t w obu wysadach (Kłodawa i Mogilno) charakteryzują się wyższą średnią zawartością CaO, MgO i Sr w porównaniu z wydzieleniem Na4t, przede wszystkim dzięki wyższemu udziałowi węglanów Ca i Mg (głównie magnezytu) i podrzędnie kalcytu i dolomitu. Zawartość bromu w profilach Na3t w obu wysadach jest wyższa niż w osadach Na4t i jest charakterystyczna dla pierwotnych chlorków wytrącanych z morskiej solanki. Podobną zawartość bromu stwierdzono tylko w niektórych partiach sukcesji Na4t. W niektórych skałach profili Na4t zarejestrowany udział bromu <40 ppm sugeruje, że są one mieszaniną pierwotnych i wtórnych chlorków, powstałych wskutek recyklingu (rozpuszczanie i ponowne wytrącanie) wcześniej osadzonych morskich soli. Zmiany zawartości bromu w profilach opisanego wyżej wydzielenia Na4t oraz w profilach skał zubrowych subcyklotemów cyklotemu PZ4, opróbowanych w wybranych otworach wiertniczych z obszaru Niżu Polskiego wskazują, że środowisko depozycji zubrów ewoluowało od basenu morskiego (dolna część profilu Na4ti osady subcyklotemów PZ4a do PZ4b) do kontynentalnego jeziora solnego (górna część sukcesji Na4t i osady subcyklotemów PZ4c do PZ4e), w którym następowała kumulacja materiału terygenicznego i chlorków wytrąconych głównie z wtórnych, recyklingowych solanek. Udział takich składników jak: SiO2, Al2O3, MgO, K2O i Fe2O3, Rb, Zn i Zr, związanych głównie z obecnością substancji ilastej i materiału detrytycznego jest wyższy w przypadku skał typu zubra bezteksturalnego i warstwowanego w porównaniu z solami kamiennymi i zailonym, warstwowanymi i bezteksturalnymi. Obecność Sr i CaO, związanych z węglanami i siarczanami, jest częściej wyższa w solach kamiennych warstwowanych, gdzie pojawiają się laminy ilasto-anhydrytowe.References
BIERNAT H., POSYNIAK A., GRYSZKIEWICZ I., WICHOWSKA A., 2007 – Dodatek nr 1 do dokumentacji geologicznej złoża soli kamiennej „Mogilno II”, kat. rozpoznania C2+C1. Narod. Arch. Geol. PIG-PIB, Warszawa [nr. inwent. 1695/2007].
BIERNAT H., WICHOWSKA A., NOGA B., MAZUR M., 2014a – Dokumentacja z wykonanych badań mineralogiczno-petrograficznych rdzeni z 5 otworów eksploatacyjnych w rejonie złoża soli kamiennej Mogilno I - otwór M-32. 1–113. Archiwum IKS SOLINO S.A., Inowrocław.
BIERNAT H., WICHOWSKA A., NOGA B., MAZUR M., 2014b – Dokumentacja z wykonanych badań mineralogiczno-petrograficznych rdzeni z 5 otworów eksploatacyjnych w rejonie złoża soli kamiennej Mogilno I – otwór M-35. 1–127. Archiwum IKS SOLINO S.A., Inowrocław.
BIERNAT H., WICHOWSKA A., NOGA B., MAZUR M., 2015 – Dokumentacja z wykonanych badań mineralogiczno-petrograficznych rdzeni z 5 otworów eksploatacyjnych w rejonie złoża
soli kamiennej Mogilno I - otwór M-31. 1–134. Archiwum IKS SOLINO S.A., Inowrocław.
BURLIGA S., 1997 – Ewolucja wysadu solnego Kłodawy. W: Materiały konferencyjne pt. Tektonika solna regionu kujawskiego, Uniejów 23–25.10.1997: 1–14. WIND, Wrocław.
BURLIGA S., KOLONKO P., MISIEK G., CZAPOWSKI G., 1995 – Kłodawa Salt Mine. Upper Permian (Zechstein) profile from basin center, salt tectonics, mineral transformations, salt mining problems. W: XIII International Congress on Carboniferous-Permian Guide to Excursion A3: 45–54. Wydaw. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
Centralna Baza Danych Geologicznych (CBDG). Internet:
http:// geoportal.pgi.gov.pl/portal/page/portal/PIGMainExtranet/systemy (dostęp grudzień 2019).
CZAPOWSKI G., 1988 – Charakterystyka zubrów cyklu PZ4 w okolicach Piły. Prz. Geol., 36, 4: 241–243.
CZAPOWSKI G., 1990 – Kontynentalne osady chlorkowe w górnym cechsztynie Polski. Prz. Geol., 38, 9: 370–374.
CZAPOWSKI G., BUKOWSKI K., 2002 – Genesis of clayey salt (zuber) facies (Upper Permian and Middle Miocene case studies from Poland). W: 16th International Sedimentological Congress Abstract Volume (2002) Johannesburg 8–13 July: 71–72.
CZAPOWSKI G., LANGER-KUŹNIAROWA A., TOMASSI-MORAWIEC H., 2001 – Characteristics and genesis of mixed salt-clay facies from the Upper Permian of Poland. W: Abstracts of 21st IAS Meeting of Sedimentology, 3–5.09.2001, Davos: 161.
CZAPOWSKI G., LANGER-KUŹNIAR A., PERYT T. M., TOMASSI-MORAWIEC H., STARNAWSKA E., FIJAŁKOWSKA-MADER A., SKOWROŃSKI L., DOBROSZYCKA T., MISIEK G., KOLONKO P., 2002 – Geneza zubrów cechsztynu (górny perm) z obszaru Polski. Projekt nr 9T12B 00219:
–138. [mat. niepubl.].
CZAPOWSKI G., BUKOWSKI K., TOMASSI–MORAWIEC H., LANGER-KUŹNIAR A., PERYT T. M., 2003 – Generation of Mixed Salt-Siliciclastic Rocks. W: Abstracts Book of 22nd Meeting of Sedimentology, Opatija, 17–19 Septemeber 2003: 38.
CZAPOWSKI G., BUKOWSKI K., TOMASSI-MORAWIEC H., 2006 – The clayey salts of epicontinental and foredeep basins (examples of the Upper Permian and the Middle Miocene from Poland). W: Abstracts of RCMNS Interim Colloqium, 7–9 September, Parma, Italy. Acta Naturalia de “L”Ateneo Parmense”, 42, 2: A.16.2. Parma.
CZAPOWSKI G., TOMASSI-MORAWIEC H., MISIEK G., 2007 – Podział i występowanie górnopermskich skał zubrowych w Polsce. W: Abstrakty XII Międzynarodowego Sympozjum Solnego pt. Przemysł solny w gospodarce. Kłodawa, 11–12 października 2007 r.: 31–33.
DADLEZ R., MAREK, S., POKORSKI J., 1988 – Atlas paleogeograficzny epikontynentalnego permu i mezozoiku w Polsce, Skala 1:2 500 000. Wydaw. PIG, Warszawa.
EINSELE G., 1992 – Sedimentary Basins: Evolution, Facies and Sediment Budget. Springer-Verlag.
EUGSTER H.P., HARDIE L.A., 1978 – Saline Lakes. W: Lakes: chemistry, geology and physics (red. A. Lerman): 237–293. Springer‑Verlag.
HANDFORD C.R., 1982 – Sedimentology and evaporite genesis in a Holocene continental sabkha playa basin – Bristol Dry Lake, California. Sedimentology, 29: 239–253.
HANDFORD C.R., 1990 – Marginal marine halite. W: Evaporites, Petroleum and Mineral Resources (red. J.L. Melvin). Developments in Sedimentology, 50: 1–68.
HARDIE L.A., 1984 – Evaporites: Marine or Non‑Marine? Am. J Scien., 284: 193–240.
HARDIE L.A., SMOOT J.P., EUGSTER H.P., 1978 – Saline lakes and their deposits: a sedimentological approach. IAS Special Publications, 2: 7–41.
HARDIE L.A., LOWENSTEIN T.K., SPENCER R.J., 1983 – The Problem of Distinguishing Between Primary and Secondary Features in Evaporites. W: 6th Inter. Symp. on Salt, 1: 11–39. Alexandria, Virginia.
HOLSER W.T., 1966 – Bromide geochemistry of salt rocks. W: Second Symposium on Salt, 1: 248–275. The Northern Ohio Geological Society.
HOLSER W.T., 1979 – Rotliegend Evaporites, Lower Permian of Northwestern Europe. Geochemical confirmation of the Non-Marine Origin. Erdöl, Kohle, Erdgas. Petrochemie, 32: 159–162.
KÜHN R., 1968 – Geochemistry of German potash deposits. GSA Spec.Pap., 88: 427–504.
ŁASZKIEWICZ A., 1967 – Minerały i skały solne. Pr. Muz. Ziemi, 11: 101–188.
MAZUREK S., BURLIGA S., WIŚNIEWSKI A., STASZCZAK W., MISIEK Ł., KURDEK D., BARTŁOMIEJCZAK G., 2016 – Dodatek nr 2 do Dokumentacji geologicznej złoża soli kamiennej
„Kłodawa 1”. S. 1–52, Kłodawa. Narod. Arch. Geol. PIG-PIB, Warszawa [nr.inwent. 3420/2017].
MISIEK G., 1997 – Stratygrafia i wykształcenie utworów cechsztynu w wysadzie solnym Kłodawy. W: Mat. konf. pt. Tektonika solna regionu kujawskiego, Uniejów 23–25.10.1997: 20–23. WIND, Wrocław.
NATKANIEC-NOWAK L., WACHOWIAK J., STACH P., 2014 – Mineralogical and petrologic characteristic of Red Zuber (Na4t) deposits from the borehole M-34 of the Mogilno Salt Dome. Prz. Solny, 10: 13–24.
ŚLIZOWSKI K. (red.), 2005 – Badania laboratoryjne zubrów (iłowców solnych) dla oceny możliwości składowania odpadów promieniotwórczych w polskich wysadach solnych. Wydaw.
IGSMiE PAN, Kraków.
ŚLIZOWSKI K., GILEWICZ W. J., KASPRZYK W., LANKOF L., NEY R., PAWLIKOWSKI M., PRZEWŁOCKI K., ŚLIZOWSKI J., 2000 – Badania laboratoryjne kompleksów zubrów młodszych Z3 (brunatnych) i najmłodszych Z4 (hematytowych) cechsztyńskiej formacji solonośnej dla wstępnej oceny ich przydatności do budowy podziemnego składowiska odpadów promieniotwórczych. Temat nr 31 (C-2): 1–270. Archiwum IGSMiE PAN, Kraków.
ŚLIZOWSKI K., GILEWICZ W. J., KASPRZYK W., LANKOF L., NEY R., PAWLIKOWSKI M., PRZEWŁOCKI K., ŚLIZOWSKI J., 2001 – Interpretacja wyników badań laboratoryjnych
właściwości zubrów brunatnych i hematytowych dla oceny ich przydatności do skladowania odpadów promieniotwórczych. Temat nr 46 (C-2): 1–185. Archiwum IGSMiE PAN, Kraków.
TOMASSI-MORAWIEC H., CZAPOWSKI G., 2006 – Brom w skałach ilasto-solnych cechsztynu Polski. Prz. Geol., 54, 6: 488–495.
TOMASSI-MORAWIEC H., CZAPOWSKI G., SKOWROŃSKI L., 2004 – Ewolucja zasolenia wód cechsztyńskich zbiorników ewaporacyjnych na obszarze Polski w świetle danych geochemicznych. Narod. Arch. Geol. PIG, Warszawa [nr. inwent. 602/2004].
TOMASSI-MORAWIEC H., CZAPOWSKI G., BORNEMANN O., SCHRAMM M., MISIEK G., 2009 – Wzorcowe profile bromowe dla solnych utworów cechsztynu w Polsce. Gosp. Sur. Miner., 25, 2: 75–143.
WACHOWIAK J., 1998 – Studium mineralogiczne skał chemicznych i silikoklastycznych wysadu solnego Kłodawa [pr. doktor.]. AGH Kraków.
WACHOWIAK J., 2010 – Mineral levels in Upper Permian (Zechstein) salts of the Kłodawa salt diaper as a tool for lithostratigraphic correlation. Geologia, 36: 367–393.
WACHOWIAK J., 2015 – Lithostratigraphic and bromine profile of the Zechstein salt series in the area of borehole M-29 of the Mogilno Salt Dome. Prz. Solny, 11: 91–97.
WACHOWIAK J., 2016 – Lithostratigraphic and bromine profile of the Zechstein salt series in the area of borehole M-35 of the Mogilno Salt Dome. Prz. Solny, 12: 114–126.
WACHOWIAK J., PIECZKA A., 2016 – Motukoreaite from the Kłodawa Salt Dome, Central Poland. Mineral. Mag., 80: 277–289.
WACHOWIAK J., PITERA H., 2013 – Analiza mineralogiczno-petrograficzna skał solnych otworu M-34 w złożu “Mogilno“ pod kątem optymalnej eksploatacji soli kamiennej oraz przydatności kawerny poeksploatacyjnej do magazynowania i składowania substancji. 1–132. Archiwum IKS SOLINO S.A., Inowrocław.
WACHOWIAK J., NATKANIEC-NOWAK L., SMOLIŃSKI W., 2014 – Mineralogical and petrologic characteristic of Brown Zuber (Na3t) deposits from the borehole M-34 of the Mogilno Salt Dome. Prz. Solny, 10: 25–38.
WAGNER R., 1987 – Stratigraphy of the Uppermost Zechstein in North Western Poland. Bull. Pol. Acad. Sci., Earth Sci., 35: 265–273.
WAGNER R., 1994 – Stratygrafia i rozwój basenu cechsztyńskiego na Niżu Polskim. Pr. Państw. Inst. Geol., 146: 1–71.
WAGNER R., PERYT T. M., 1997 – Possibility of sequence stratigraphy subdivision of the Zechstein in the Polish Basin. Geol. Quart., 41, 4: 457–474.
WAGNER R., PERYT T.M., 1998 – O możliwościach podziału cechsztynu w sekwencje stratygraficzne w basenie polskim. Pr. Państw. Inst. Geol., 165: 129–146.
VALYASHKO M.G., 1956 – Geochemistry of bromine in the processes of salt deposition and the use at the bromine content as a genetic and prospecting criterion. Geochemistry, 1, 6: 570–589.
WARDLAW N.C., SCHWERDTNER W.M., 1966 – Halite‑anhydrite seasonal layers in the Middle Devonian Prairie Evaporite Formation, Saskatchewan. Canada. Geol. Soc. Am. Bull., 77: 331–342.
WERNER Zb., POBORSKI J., ORSKA J., BĄKOWSKI J., 1960 – Złoże solne w Kłodawie w zarysie geologiczno-górniczym. Pr. Państw. Inst. Geol., 30: 467–512.
WICHOWSKA A., 2013 – Dodatek nr 3 do dokumentacji geologicznej złoża soli kamiennej „Mogilno I”, kat. rozpoznania C2+C1+B. Narod. Arch. Geol. PIG-PIB, Warszawa [nr.inwent.
/2014].
WICHOWSKA A., NOGA B., MAZUR M., 2014 – Dokumentacja z wykonanych badań mineralogiczno-petrograficznych rdzeni z 5 otworów eksploatacyjnych w rejonie złoża soli kamiennej Mogilno I – otwór M-25. 1–130. Archiwum IKS SOLINO S.A., Inowrocław.
WICHOWSKA A., NOGA B., MAZUR M., 2015 – Dokumentacja z wykonanych badań ineralogiczno-petrograficznych rdzeni z 5 otworów eksploatacyjnych w rejonie złoża soli kamiennej Mogilno I – otwór M-29. 1–134. Archiwum IKS SOLINO S.A., Inowrocław.
