Problem genezy kaolinitu w dolnojurajskich iłach ceramicznych i ogniotrwałych z regionu świętokrzyskiego

• Autorzy: Brański P.

Warianty tytułu

EN

A problem of kaolinite origin in the lower jurassic ceramic and refractory clays from the holy cross mts. region

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy podsumowano dotychczasowe badania genezy kaolinitu w dolnojurajskich (hetang) iłach ceramicznych i ogniotrwałych z obrzeżenia Gór Świętokrzyskich. W badanych profilach zespoły minerałów ilastych składają się głównie z detrytycznego kaolinitu i illitu, podrzędnego chlorytu i tylko śladowych ilości smektytu. W złożach iłów ogniotrwałych i ceramicznych (i w wielu innych warstwach hetangu) obserwowano bardzo wysoką zawartość kaolinitu. Skład minerałów ilastych był kontrolowany przeważnie przez warunki paleoklimatyczne i reżim wietrzenia. Iłowce i mułowce były osadzane w środowiskach lądowych i marginalnomorskich w warunkach klimatu ciepłego i wilgotnego. Wietrzenie chemiczne na obszarach źródłowych zostało zintensyfikowane przez wyraźny efekt cieplarniany. Rozległe środowiska aluwialno-limniczne i deltowo-lagunowe tworzyły pułapki, w których gromadził się kaolinit, tworzący się na obszarach kontynentalnych. Skład minerałów ilastych mógł być modyfikowany przez przerabianie osadów i resedymentację, spowodowane przez procesy tektoniczne i/lub wahania poziomu morza. Wyrazista zmienność proporcji kaolinitu i illitu w formacji zagajskiej (dolny hetang) mogła zostać wywołana degradacją osadów retyku lub noryku pod wpływem niskiego stanu morza i reaktywacji tektonicznej na pograniczu triasu i jury, w połączeniu z możliwym epizodem suchym. Następna formacja skłobska (hetang dolny-środkowy) jest zdominowana przez piaskowce i heterolity. Kaolinit występuje najobficiej w przysuskiej formacji rudonośnej (hetang środkowy-górny). Spokój tektoniczny i mały relief w połączeniu z wysoką temperaturą i intensywnymi opadami wybitnie faworyzował wietrzenie chemiczne. W wielu przypadkach pierwotny skład minerałów ilastych został zmodyfikowany przez procesy wczesnej diagenezy, zwłaszcza w środowiskach bagiennych. Diageneza wywołana pogrążaniem i telodiageneza zmieniły skład mineralny tylko w skali lokalnej. Tym niemniej przeobrażenia telodiagenetyczne mogły mieć duże znaczenie dla powstawania niektórych złóż iłów ogniotrwałych wysokiej jakości.

EN

This paper summarizes the results of research performed so far on the origin of kaolinite in the Lower Jurassic (Hettangian) ceramic and refractory clays from the Holy Cross Mts. margin. Clay mineral assemblages from the analysed sections contain predominantly detrital kaolinite and illite with subordinate chlorite and only trace amounts of smectite. In the refractory and ceramic clay deposits (and in many other Hettangian strata), a very high kaolinite content was observed. The clay mineral composition was controlled mostly by climatic conditions and weathering regime. The claystones and mudstones were deposited in continental and marginal marine palaeoenvironments in warm climatic conditions, mostly with year-round humidity. Pronounced greenhouse conditions strongly intensified chemical weathering in the source areas. Extensive alluvial-lacustrine and delta-lagoonal systems acted as traps for kaolinite formed on the hinterland. Reworking and redeposition of ancient sediments (caused by tectonic processes and/or by sea-level changes) could modify the clay mineral composition. Expressive changes of the kaolinite/illite ratio in the Zagaje Fm. (lower Hettangian) might have been influenced by a sea-level lowstand and tectonic reactivation at the Triassic/Jurassic boundary, coupled with possible arid episodes and subsequent degradation of Norian or Rhaetian deposits. The next Skłoby Fm. (lower-middle Hettangian) is dominated by sandstones and heteroliths. Kaolinite is the most abundant clay mineral particularly in the Przysucha Ore-bearing Fm. (middle-late Hettangian). The tectonic quiescence and low surface relief, combined with high temperatures and intense rainfall, greatly favoured chemical weathering over mechanical erosion. In many cases, the original clay mineral assemblage was modified by early diagenetic processes mainly in swampy environments. The burial diagenesis and telodiagenesis changed the mineral composition only on a local scale. However, the telodiagenetic transformations might have been of great importance in the formation of some high-quality refractory clay deposits.

Słowa kluczowe

PL

geneza kaolinitu; iły ceramiczne; iły ogniotrwałe; paleowietrzenie; diageneza; jura dolna; region świętokrzyski

EN

kaolinite origin; ceramic clays; refractory clays; palaeoweathering; diagenesis; Lower Jurassic; Holy Cross Mts. region

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2008
• Tom: nr 429
• Strony: 13--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz.rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Brański P.

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

Bibliografia

• 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.
• AHLBERG A., OLSSON I., SIMKEVICIOUS P., 2003 - Triassic-Jurassic weathering and clay mineral dispersal in basement areas and sedimentary basins of southern Sweden. Sediment. Geol., 161, 1-2: 15-29.
• BRAŃSKI P., 2006 - Lower Hettangian in the Holy Cross Mountains region - an example of tectonically-controlled sedimentation in the epicontinental basin of Poland. Vol. Jurassica, 4: 80-81.
• BRAŃSKI P., 2007 - Zespoły minerałów ilastych jury dolnej w południowej części basenu polskiego - wpływ paleoklimatu a inne czynniki. Tomy Jurajskie, 4: 5-18.
• CHAMLEY H., 1989-Clay sedimentology. Springer-Verlag. Berlin.
• COHEN A.S., COE A.L., 2007 - The impact of the Central Atlantic Magmatic Province on climate and on the Sr- and Os-isotope evolution of seawater. Palaeogeogr., Palaeoclimat., Palaeoecol, 244: 374-390.
• CURTIS CD., 1990-Aspects of climatic influence on the clay mineralogy and geochemistry of soils, palaeosols and clastic sedimentary rocks. J. Geol. Soc, 147: 351-357.
• 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 Sc, 92, 2: 255-266.
• GIERLIŃSK.I G., PIEŃKOWSK1 G., NIEDŹWIEDZKI G., 2004 -Tetrapod track assemblage in the Hettangian of Sołtyków, Poland, and its paleoenvironmental background. Ichnos, 11, 3/4: 195-213.
• 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.Vilgus i in.). Soc. Econ. Paleont. Miner. Sp. Publ, 42: 71-108.
• HALLAM A., GROSE J.A., RUFFELLA H., 1991 - Palaeoclimatic significance of changes in clay mineralogy across the Jurassic-Cretaceous in England and France. Palaeogeogr., Palaeoclimat, Palaeoecol., 81: 173-187.
• HESSELBO S.P., ROBINSON S.A., SURLYK F., PIASECKI S., 2002 - Terrestrial and marine extinction at the Triassic-Jurassic boundary synchronized with major carbon-cycle perturbation: a link to initiation of massive volcanism? Geology, 30: 251-254.
• 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.
• HUBBARD R.N.B.L., BOUTLER M.C., 2000 - Phytogeography and palaeoecology in Western Europe and Eastern Greenland Near the Triassic-Jurassic Boundary. Palaios, 15: 120-131.
• KOZŁOWSKA A., 2004 - Diageneza piaskowców karbonu górnego występujących na pograniczu rowu lubelskiego i bloku warszawskiego. Biul. Państw. Inst. Geol., 411: 5-86.
• KOZYDRAZ., 1968-Złoża dolnojurajskich iłów ogniotrwałych na tle budowy geologicznej północnego obrzeżenia Gór Świętokrzyskich. Biul. Inst. Geol., 216: 5-94.
• LINDGREEN H., SURLYK F., 2000 - Upper Permian-Lower Cretaceous clay mineralogy of East Greenland: provenance, palaeoclimate and volcanicity. Clay Minerals, 35, 5: 791-806.
• MARZOLI A., RENNE P.R., PICCIRILLO E.M., ERNESTO M., BELLIENI G., DE MIN A., 1999 - Extensive 200-million-year-old continental flood basalts of the Central Atlantic Province. Science, 284: 616-618.
• MC EL WAIN J.C., BEERLING D.J., WOODWARD F.I., 1999 -Fossil plants and global warming at the Triassic-Jurassic boundary. Science, 285: 1386-1390.
• MORK M.B.E., VIGRAN J.O., SMELROR M., FJIERDING-STADT V., BOE R., 2003 - Mesozoic mudstone compositions and the role of kaolinite weathering - shallow cores in the Norwegian Sea (Ntee to Troms). Norw. J. Geol., 83: 61-78.
• OSBORNE M, HASZELDINE R.S., FALLICK A.E., 1994 - Variation in kaolinite morphology with growth temperature in iso-topically mixed pore-fluids, Brent Group, UK North Sea. Clay Minerals, 29, 4:591-608.
• PALFY J., DEMENY A., HAAS J., HETENYI M, ORCHARD M.J., VETO I., 2001 - Carbon isotope anomaly and other geochemical changes at the Triassic-Jurassic boundary from a marine section in Hungary. Geology, 29: 1047-1050.
• PIEŃKOWSKI G., 1991 - Eustatically-controlled sedimentation in the Hettangian-Sinemurian (Early Jurassic) of Poland and Sweden. Sediment., 38: 503-518.
• PIEŃKOWSKI G., 2004 - The epicontinental Lower Jurassic of Poland. Pol. Geol. Inst. Sp. Papers, 12.
• SAEZ A., INGLES M, CABRERA L., DE LAS HERAS A., 2003 -Tectonic-palaeoenvironmental forcing of clay mineral assemblages in nonmarine settings: the Oligocene-Miocene as Pontes Basin (Spain). Sediment. Geol., 159, 3/4: 305-324.
• SELL WOOD B.W., VALDES P.J., 2006 - Mesozoic climates: general circulation models and the rock record. Sediment. Geol., 190: 269-287.
• SIMKEVICIUS 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.
• SINGER A., 1980-The palaeoclimatic interpretation of clay minerals in soils and weathering profiles. Earth Sc. Rev., 15: 303-326.
• SINGER A., 1984 - The palaeoclimatic interpretation of clay minerals in sediments - a review. Earth Sc. Rev., 21: 251-293.
• ŚRODOŃ J., 1996 - Minerały ilaste w procesach diagenezy. Prz. Geol., 44, 6: 604-607.
• STOCH L., SIKORA W., 1968 - Charakterystyka mineralogiczna dolnojurajskich iłów ogniotrwałych. Biul. Inst. Geol, 216: 193-222.
• TEOFILAK-MALISZEWSKA A., 1968 - Petrografia osadów liasu w północnym obrzeżeniu Gór Świętokrzyskich. Biul. Inst. Geol.,216: 107-181.