Geochemia i wykształcenie skał zubrowych górnego permu (cechsztyn) z obszaru Polski

• Autorzy: Tomassi-Morawiec Hanna , Wachowiak Jacek , Czapowski Grzegorz

Identyfikatory

DOI

10.7306/bpig.49

Warianty tytułu

EN

Comparative geochemistry and development of the Upper Permian (Zechstein) zuber rocks from Poland

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

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 Na4t i 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.

EN

The paper presents results of detailed studies of chemical composition of zuber-like rocks of main two zuber lithostratigraphic units of the Polish Zechstein succession: the Brown Zuber (Na3t; PZ3 cyclothem) and the Red Zuber (Na4t; PZ4 cyclothem), as well as of other Zechstein zuber members and formations distinguished in Poland. These rocks were sampled from two salt domes (Kłodawa and Mogilno) and profiles of seven wells. Deposits of the Na3t unit in the Kłodawa dome have a higher content of halite compared with the Na4t unit. Deposits of the latter con - tain more terrigenous material (detrital and clay matter). They are characterized by higher average contents of SiO2 , Al2 O3 , Fe2 O3 and K2O and are enriched with Mn, Rb, Zn and Zr, compared with the Na3t succession. Rocks of the Na3t unit in both the Kłodawa and Mogilno domes are characterized by higher average contents of CaO, MgO and Sr than the deposits of the Na4t unit mainly due to their higher contents of Ca and Mg carbonates (with dominant magnesite) and, subordinately, of calcite and dolomite. Bromine content in the Na3t profiles of both domes is higher than in the Na4t deposits and it is characteristic for primary chlorides precipitated from marine brine. Such bromine concentration was found only in some parts of the Na4t succession. The bromine content <40 ppm, observed in some rocks of the Na4t profile, suggests that they are mixtures of primary and secondary chlorides, produced by recycling (dissolution and precipitation) of formerly accumulated marine salts. The bromine content changes, observed in the above-described Na4t unit profiles, as well as in the zuber profiles of the PZ4 subcyclo - thems, show that depositional environment of the zuber deposits evolved from a marine basin (in the lower part of the Na4t profile and in deposits of the PZ4a and PZ4b subcyclothems) to continental saline lakes (in the upper part of the Na4t succession and in deposits of the PZ4c to PZ4e subcyclothems), which trapped a terrigenous material an d chlorides precipitated mainly from secondary (recycled) brine s. The contents of such components as SiO2, Al2O3 , MgO, K2O, Fe2O3 , Rb, Zn and Zr, highly influenced by the content of clay matter and detrital material, are significantly higher in the structureless and layered zuber types, compared with the textural equivalents of clayey and rock salts. The contents of Sr and CaO, connected with carbonate and sulphate admixture, are commonly higher in the layered rock salts with frequent clay-anhydrite laminae.

Słowa kluczowe

PL

skały zubrowe; geochemia; cechsztyn; Polska

EN

zuber rocks; geochemistry; Zechstein; Poland

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 477
• Strony: 69--122
• Opis fizyczny: Bibliogr. 53 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Tomassi-Morawiec Hanna

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

autor

Wachowiak Jacek

• Polskie Stowarzyszenie Górnictwa Solnego, al. Mickiewicza 30, A-0/p. 128, 30-59 Kraków

autor

Czapowski Grzegorz

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

Bibliografia

• [1] 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].
• [2] 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.
• [3] 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.
• [4] 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.
• [5] BURLIGA S., 1997 – Ewolucja wysadu solnego Kłodawy. W: Materiały konferencyjne pt. Tektonika solna regionu kujawskiego, Uniejów 23–25.10.1997: 1–14. WIND, Wrocław.
• [6] 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.
• [7] Centralna Baza Danych Geologicznych (CBDG). Internet: http:// geoportal.pgi.gov.pl/portal/page/portal/PIGMainExtranet/systemy (dostęp grudzień 2019).
• [8] CZAPOWSKI G., 1988 – Charakterystyka zubrów cyklu PZ4 w okolicach Piły. Prz. Geol., 36, 4: 241–243.
• [9] CZAPOWSKI G., 1990 – Kontynentalne osady chlorkowe w górnym cechsztynie Polski. Prz. Geol., 38, 9: 370–374.
• [10] 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.
• [11] 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.
• [12] 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.].
• [13] 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.
• [14] 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.
• [15] 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.
• [16] DADLEZ R., MAREK, S., POKORSKI J., 1988 – Atlas paleogeograficzny epikontynentalnego permu i mezozoiku w Polsce, Skala 1:2 500 000. Wydaw. PIG, Warszawa.
• [17] EINSELE G., 1992 – Sedimentary Basins: Evolution, Facies and Sediment Budget. Springer-Verlag.
• [18] EUGSTER H.P., HARDIE L.A., 1978 – Saline Lakes. W: Lakes: chemistry, geology and physics (red. A. Lerman): 237–293. Springer Verlag.
• [19] HANDFORD C.R., 1982 – Sedimentology and evaporite genesis in a Holocene continental sabkha playa basin – Bristol Dry Lake, California. Sedimentology, 29: 239–253.
• [20] HANDFORD C.R., 1990 – Marginal marine halite. W: Evaporites, Petroleum and Mineral Resources (red. J.L. Melvin). Developments in Sedimentology, 50: 1–68.
• [21] HARDIE L.A., 1984 – Evaporites: Marine or Non Marine? Am. J Scien., 284: 193–240.
• [22] HARDIE L.A., SMOOT J.P., EUGSTER H.P., 1978 – Saline lakes and their deposits: a sedimentological approach. IAS Special Publications, 2: 7–41.
• [23] 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.
• [24] HOLSER W.T., 1966 – Bromide geochemistry of salt rocks. W: Second Symposium on Salt, 1: 248–275. The Northern Ohio Geological Society.
• [25] 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.
• [26] KÜHN R., 1968 – Geochemistry of German potash deposits. GSA Spec.Pap., 88: 427–504.
• [27] ŁASZKIEWICZ A., 1967 – Minerały i skały solne. Pr. Muz. Ziemi, 11: 101–188.
• [28] 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].
• [29] 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.
• [30] 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.
• [31] ŚLIZOWSKI K. (red.), 2005 – Badania laboratoryjne zubrów (iłowców solnych) dla oceny możliwości składowania odpadów promieniotwórczych w polskich wysadach solnych. Wydaw. IGSMiE PAN, Kraków.
• [32] 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.
• [33] 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.
• [34] TOMASSI-MORAWIEC H., CZAPOWSKI G., 2006 – Brom w skałach ilasto-solnych cechsztynu Polski. Prz. Geol., 54, 6: 488–495.
• [35] 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].
• [36] 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.
• [37] WACHOWIAK J., 1998 – Studium mineralogiczne skał chemicznych i silikoklastycznych wysadu solnego Kłodawa [pr. doktor.]. AGH Kraków.
• [38] 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.
• [39] 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.
• [40] 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.
• [41] WACHOWIAK J., PIECZKA A., 2016 – Motukoreaite from the Kłodawa Salt Dome, Central Poland. Mineral. Mag., 80: 277–289.
• [42] 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.
• [43] 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.
• [44] WAGNER R., 1987 – Stratigraphy of the Uppermost Zechstein in North Western Poland. Bull. Pol. Acad. Sci., Earth Sci., 35: 265–273.
• [45] WAGNER R., 1994 – Stratygrafia i rozwój basenu cechsztyńskiego na Niżu Polskim. Pr. Państw. Inst. Geol., 146: 1–71.
• [46] WAGNER R., PERYT T. M., 1997 – Possibility of sequence stratigraphy subdivision of the Zechstein in the Polish Basin. Geol. Quart., 41, 4: 457–474.
• [47] WAGNER R., PERYT T.M., 1998 – O możliwościach podziału cechsztynu w sekwencje stratygraficzne w basenie polskim. Pr. Państw. Inst. Geol., 165: 129–146.
• [48] 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.
• [49] 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.
• [50] WERNER Zb., POBORSKI J., ORSKA J., BĄKOWSKI J., 1960 – Złoże solne w Kłodawie w zarysie geologiczno-górniczym. Pr. Państw. Inst. Geol., 30: 467–512.
• [51] 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].
• [52] 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.
• [53] 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.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).