Geneza osadów ilastych formacji ciechocińskiej (jura dolna, toark) w południowej Polsce a ich znaczenie gospodarcze

Brański, P.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Geneza osadów ilastych formacji ciechocińskiej (jura dolna, toark) w południowej Polsce a ich znaczenie gospodarcze

Autorzy

Brański P.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Origin of the Ciechocinek Formation clays (Lower Jurassic, Toarcian) from southern Poland and their economic significance

Języki publikacji

Abstrakty

W artykule podsumowano wyniki dotychczasowych badań osadów ilastych formacji ciechocińskiej (jura dolna, toark) oraz przedstawiono wyniki nowych analiz mineralogicznych i geochemicznych z otworów wiertniczych Brody–Lubienia BL-1 i Suliszowice BN-38. W dolnej części badanych profili (poziom tenuicostatum) zespoły minerałów ilastych składają się głównie z detrytycznego illitu oraz podrzędnego kaolinitu i chlorytu. Sedymentację zdominowaną przez illit przerwał wzrost dostawy kaolinitu na pograniczu parasekwencji VIIIb/VIIIc. W górnej części (poziom falciferum) zawartość kaolinitu jest znacząco wyższa niż w części dolnej. W całym profilu nie zaobserwowano smektytów. Skład minerałów ilastych był przeważnie kontrolowany przez warunki klimatyczne i reżim wietrzenia. W poziomie tenuicostatum wciąż zaznaczał się wpływ ochłodzenia panującego w póĽnym pliensbachu. Odzwierciedla to większa zawartość illitu i chlorytu w dolnym odcinku profilu, spowodowana zahamowaniem hydrolizy. Warstwy o znacznym stosunku kaolinit/illit na pograniczu parasekwencji VIIIb/VIIIc wskazują na silne wietrzenie w wilgotnym klimacie subtropikalnym lub tropikalnym, odpowiadające początkowi głównej fazy globalnego ocieplenia, które się zapisało na licznych profilach w Europie u schyłku poziomu tenuicostatum. W górnym odcinku formacji ciechocińskiej kaolinit pozostał dominującym minerałem ilastym, co sugeruje panowanie klimatu ciepłego i wilgotnego. Mineralogiczny zapis paleoklimatu został nieco zmieniony przez wpływ składu mineralnego materiału dostarczanego z obszarów Ľródłowych i warunki paleośrodowiskowe. Procesy diagenetyczne nie były dość silne, by dokonać transformacji kaolinitu, ale mogły przeobrażać smektyt i minerały mieszanopakietowe w illit i/lub chloryt. Ze względu na rozwój litologiczny i zawartość syderytu, tylko osady ilaste z dolnej części formacji ciechocińskiej mają lokalnie realne znaczenie gospodarcze, ze względu na rozwój litologiczny i niższy udział syderytu. Zawierają one zasoby udokumentowane i perspektywiczne bardzo dobrych surowców ceramiki budowlanej i niektórych odmian surowców kamionkowych. W przeciwieństwie do osadów hetangu, iły ogniotrwałe i inne iły ceramiczne są tu nieobecne z powodu zubożenia w kaolinit.

This paper summarizes the results of research performed on the Ciechocinek Formation clays (Lower Jurassic, Toarcian) and presents the results of a new mineralogical and geochemical study of the Brody–Lubienia BL-1 and Suliszowice BN-38 boreholes. In the lower part of the studied sections (tenuicostatum zone), clay minerals assemblages comprise predominantly detrital illite with subordinatekaolinite and chlorite. Illite-dominated sedimentation was interrupted by an increased input of kaolinite at the viiib/viiic parasequence boundary. In the upper part (falciferum zone) the kaolinite content is significantly higher than in the lower part. Smectite was not observed in the whole section. The clay minerals composition was mostly controlled by climatic conditions and weathering regime. Duringthe tenuicostatum zone, the influence of Late Pliensbachian cooling was still noticeable. It coincides with the higher illite and chlorite content in the lower interval due to prevention from extended hydrolysis. Levels of the high kaolinite/illite ratio at the viiib/viiic parasequence boundary interval suggest strong continental weathering in the humid-subtropical to tropical climate related to the onset of the main phase of global warming that was recorded in many sections of Europe at the top of the tenuicostatum zone. In the upper interval of the Ciechocinek Formation, kaolinite is still the dominant clay mineral suggesting mostly warm and humid climate conditions. The palaeoclimate record wasslightly modified by mineralogic composition of material supplied from source areas and by palaeoenvironmental conditions. Diagenetic processes were not sufficient to transform the initial kaolinite, but it may have altered smectite and mixed-layers into illite and/or chlorite. Only the clay deposits from the lower part of the Ciechocinek Formation locally reveal a real economic significance because of lithologic development and lower siderite content. They contain economic resources and reserves of raw materials very good for building ceramics and some type of stoneware clays. In contrast to Hettangian deposits the refractory and other ceramic clays are absent because of kaolinite depletion.

Słowa kluczowe

minerały ilaste złoża kopalin ilastych paleowietrzenie formacja ciechocińska jura dolna wczesny toark południowa Polska

clay minerals clay deposits palaeoweathering Ciechocinek Formation Lower Jurassic Early Toarcian southern Poland

Wydawca

Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy

Czasopismo

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

Rocznik

2010

Tom

nr 439 (2)

Strony

249--258

Opis fizyczny

Bibliogr. 48 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Brański P.

pawel.branski@pgi.gov.pl

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

Bibliografia

[1] AHLBERG A., ARNDORFF L., GUY-OHLSSSON D., 2002 — Onshore climate change during the Late Triassic marine inundation of the Central European Basin. Terra Nova, 14: 241–248.
[2] AHLBERG A., OLSSON I., SIMKEVICIUS P., 2003 — Triassic–Jurassic weathering and clay mineral dispersal in basement areas and sedimentary basins of southern Sweden. Sedim. Geol., 161, 1/2: 15–29.
[3] BOLES J.R., FRANKS S.G., 1979 — Clay diagenesis in Wilcox sandstones of Southwest Texas: implications of smectite diagenesis on sandstones cementation. J. Sedim. Petrol., 49, 1: 55–70.
[4] BRAŃSKI P., 1988a — Pozorne podobieństwo serii rudonośnej i ciechocińskiej liasu na północnym obrzeżeniu Gór Świętokrzyskich. Kwart. Geol., 32, 4.
[5] BRAŃSKI P., 2007a — Ocena możliwości wykorzystania niektórych przedkenozoicznych kopalin ilastych w Polsce dla celów ochrony środowiska. Prz. Geol., 55, 6: 467–474.
[6] BRAŃSKI P., 2007b — Zespoły minerałów ilastych jury dolnej z południowej części epikontynentalnego basenu polskiego – wpływ paleoklimatu a inne czynniki. Tomy Jurajskie, 4: 5–18.
[7] BRAŃSKI P., 2008a — Problem genezy kaolinitu w dolnojurajskich iłach ceramicznych i ogniotrwałych z regionu świętokrzyskiego. Biul. Państw. Inst. Geol., 429: 13–21.
[8] BRAŃSKI P., 2008b — Epizody kaolinitowe w profilu Brody–Lubienia – zapis efektu cieplarnianego (?) we wczesnym toarku. Geologia, 34, 3/1: 165–166.
[9] BRAŃSKI P., 2009a — Epizody intensywnego wietrzenia chemicznego zapisane w profilach hetangu z obrzeżenia Gór Świętokrzyskich. Geologia, 35, 3/1: 21–30.
[10] BRAŃSKI P., 2009b — Influence of palaeoclimate conditions and greenhouse effect on the Hettangian clay mineral assemblages (Holy Cross Mts., Polish Basin). Geol. Quart., 53, 3: 363–368.
[11] BRAŃSKI P., 2010 — Kaolinite peaks in the Early Toarcian profiles from the southern part of the Polish Basin – a presumable record of global warming. Geol. Quart., 54, 1: 15–24.
[12] CHAMLEY H., 1989 — Clay sedimentology. Springer–Verlag, Berlin.
[13] COHEN A.S., COE A.L., HARDING S.M., SCHWARK L., 2004 — Osmium isotope evidence for the regulation of atmospheric CO2 by continental weathering. Geology, 32: 157–160.
[14] DADLEZ R., MAREK S., POKORSKI J. (red.), 2000 — Mapa geologiczna Polski bez utworów kenozoiku, w skali 1:1 000 000. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
[15] DECONINCK J-F., HESSELBO S.P., DEBUISSER N., AVERBUCH O., BAUDIN F., BESSA J., 2003 — Environmental controls on clay mineralogy of an Early Jurassic mudrock (Blue Lias Formation, southern England). Int. J. Earth Sci., 92, 2: 255–266.
[16] DERA G., PELLENARD P., NEIGE P., DECONINCK J-F., PUCEAT E., DOMMERGUES J-L., 2009 — Distribution of clay minerals in Early Jurassic Peritethyan seas: Palaeoclimatic significance inferred from multiproxy comparisons. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol., 271: 39–51.
[17] DUARTE L.V., 1998 — Clay minerals and geochemical evolution in the Toarcian–lower Aalenian of the Lusitanian basin (Portugal). Cuad. Geol. Ibérica, 24: 69–98.
[18] FÜRSICH F.T., SINGH I.B., JOACHIMSKI M., KRUMM S., SCHLIRF M., SCHLIRF S., 2005 — Palaeoclimate reconstructions of the Middle Jurassic of Kachchh (western India): an integrated approach based on palaeoecological, oxygen isotopic, and clay mineralogical data. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol., 217: 289–309.
[19] GODET A., BODIN S., ADATTE T., FÖLLMI K.B., 2008 — Platform-induced clay-mineral fractionation along a northern Tethyan basin-platform transect: implications for the interpretation of Early Cretaceous climate change (Late Hauterivian– Early Aptian). Cretaceous Res., 29: 830–847.
[20] HALLAM A., 1984 — Continental humid and arid zones during the Jurassic and Cretaceous. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol., 47: 195–223.
[21] HALLAM A., 1988 — A reevaluation of Jurassic eustasy in the light of new data and the revised Exxon Curve. W: Sea-level change, an integrated approach (red. C.K. Wilgus i in.). Soc. Econ. Paleont. Miner. Sp. Publ., 42: 71–108.
[22] HALLAM A.,1997 — Estimates of the amount and rate of sea-level change across the Rhaetian–Hettangian and Pliensbachian–Toarcian boundaries (latest Triassic to early Jurassic). J. Geol. Soc., 154: 773–779.
[23] HALLAM A., GROSE J.A., RUFFELL A.H., 1991 — Palaeoclimatic significance of changes in clay mineralogy across the Jurassic–Cretaceous in England and France. Palaeogeogr. Palaeoclimat. Palaeoecol., 81: 173–187.
[24] HARNOIS L., 1988 — CIW Index: a new chemical index of weathering. Sedim. Geol., 55: 319–322.
[25] HESSELBO S.P., GRÖCKE D.R., JENKYNS H.C., BJERRUM C.J., FARRIMOND P., BELL H.S.M, GREEN O.R., 2000 — Massive dissociation of gas hydrate during a Jurassic oceanic anoxic event. Nature, 406: 392–395.
[26] HESSELBO S.P., JENKYNS H.C., DUARTE L.V., OLIVEIRA L.C.V., 2007 — Carbon-isotope record of the Early Jurassic (Toarcian) Oceanic anoxic event from fossil wood and marine carbonate (Lusitanian Basin, Portugal). Earth Planet. Sc. Let., 253: 455–470.
[27] HESSELBO S.P., DECONINCK J-F., HUGGETT J.M., MORGANS-BELL H.S., 2009 — Late Jurassic palaeoclimatic change from clay mineralogy and gamma-ray spectrometry of the Kimmeridge Clay, Dorset, UK. J. Geol. Soc., 166: 1–11.
[28] JENKYNS H.C., 1988 — The Early Toarcian (Jurassic) anoxic event: stratigraphic, sedimentary, and geochemical evidence. Amer. J. Sci., 288: 101–151.
[29] KEMP D.B., COE A.L., COHEN A.S., SCHWARK L., 2005 — Astronomical pacing of methane release in the Early Jurassic period. Nature, 437: 396–399.
[30] KOZYDRA Z., 1968 — Złoża dolnojurajskich iłów ogniotrwałych na tle budowy geologicznej północnego obrzeżenia Gór Świętokrzyskich. Biul. Inst. Geol., 216: 5–94.
[31] LEONOWICZ P., 2005 — The Ciechocinek Formation (Lower Jurassic) of SW Poland: petrology of green clastic rocks. Geol. Quart., 49, 3: 317–330.
[32] MAYNARD B., 1992 — Chemistry of modern soils as a guide to interpreting Precambrian paleosols. J. Geol., 100: 279–289.
[33] MORARD A., GUEX J., BARTOLINI A., MORETTINI E., DE WEVER P., 2003 — A new scenario for the Domerian–Toarcian transition. Bull. Soc. Géol. Fr., 174, 4: 351–356.
[34] NESBITT H.W., YOUNG G.M., 1982 — Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites. Nature, 299: 715–717.
[35] ORTEGA-HUERTAS M., MONACO P., PALOMO I., 1993 — First data on clay mineral assemblages and geochemical characteristics of Toarcian sedimentation in the Umbria–Marche Basin (Central Italy). Clay Miner., 28, 297–310.
[36] PIEŃKOWSKI G., 2004 — The epicontinental Lower Jurassic of Poland. Polish Geol. Inst. Sp. Papers, 12.
[37] PIEŃKOWSKI G., SCHUDACK M.E., BOSAK P., ENAY R., FELDMAN-OLSZEWSKA A., GOLONKA J., GUTOWSKI J., HERNGREEN G.F.W., JORDAN P., KROBICKI M., LATHUILIERE B., LEINFELDER R.R., MICHALIK J., MONNING E., NOE-NYGAARD N., PALFY J., PINT A., RASSER W., REISDORF A.G., SCHMID D.U., SCHWEIGERT G., SURLYK F., WETZEL A., WONG T.E., 2008 — Jurassic. W: The geology of Central Europe. T. 2. Mesozoic and Cenozoic (red. T. McCann): 823–922. The Geol. Soc., London.
[38] PRICE G.D., 1999 — The evidence and implications of the polar ice during the Mesozoic. Earth Sci. Rev., 48: 183–210.
[39] RAUCSIK B., VARGA A., 2008 — Climato-environmental controls on clay mineralogy of the Hettangian–Bajocian successions of the Mecsek Mountains, Hungary: an evidence for extreme continental weathering during the early Toarcian oceanic anoxic event. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol., 265: 1–13.
[40] ROSALES I., ROBLES S., QUESADA S., 2004 — Elemental and oxygen isotope composition of Early Jurassic belemnites: salinity vs. temperature signals. J. Sediment. Res., 74: 342–354.
[41] RUFFELL A., MC KINLEY J.M., WORDEN R.H., 2002 — Comparison of clay mineral stratigraphy to other proxy palaeoclimate indicators in the Mesozoic of NW Europe. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A, 360: 675–693.
[42] SCHNYDER J., RUFFELL A., DECONINCK J.-F., BAUDIN F., 2006 — Conjunctive use of spectral gamma-ray logs and clay mineralogy in defining late Jurassic–early Cretaceous palaeoclimate change (Dorset, U.K.). Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol., 229: 303–320.
[43] SUAN G., MATTIOLI E., PITTET B., MAILLIOT S., LÉCUYER C., 2008 — Evidence for major environmental perturbation prior to and during the Toarcian (Early Jurassic) oceanic anoxic event from the Lusitanian Basin, Portugal. Paleoceanogr., 23. (doi: 10.1029/2007PA001459).
[44] ŠIMKEVIČIUS P., AHLBERG A., GRIGELIS A., 2003 — Jurassic smectite and kaolinite trends of the East European Platform: implications for palaeobathymetry and palaeoclimate. Terra Nova, 15, 4: 225–229.
[45] ŚNIEŻEK P., 1986 — Osady ilaste górnego retyku i liasu w rejonie Lubliniec–Wieruszów. Arch. Miner., 161, 1: 135–145.
[46] ŚRODOŃ J., 1996 — Minerały ilaste w procesach diagenezy. Prz. Geol., 44, 6: 604–607.
[47] TEOFILAK-MALISZEWSKA A., 1968 — Petrografia osadów liasu w północnym obrzeżeniu Gór Świętokrzyskich. Biul. Inst. Geol., 216: 107–181.
[48] WYRWICKI R., 1966 — Osady żelaziste liasu świętokrzyskiego. Biul. Inst. Geol., 195: 71–158.

Uwagi

Artykuł w Część 4, Rozwój infrastruktury w Polsce a surowce pospolite

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-66608284-13ee-4e35-86c0-0a3c5eb038fb