Wzorcowe profile bromowe cechsztyńskich soli kamiennych w Polsce i w Niemczech na przykładzie kopalni soli w Kłodawie i w Görleben

• Autorzy: Bornemann Otto , Schramm Michael , Tomassi-Morawiec Hanna , Czapowski Grzegorz , Misiek Grzegorz , Kolonko Piotr , Janiów Sylwester , Tadych Joanna

Warianty tytułu

EN

Standard bromine profiles of the Polish and German Zechstein salts (a case study from the Kłodawa and Görleben salt mines)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Skonstruowano wzorcowy profil bromowy dla ogniwa solnego cyklotemu PZ2 (odpowiednik standardowego profilu bromowego utworów cyklu Z2 w Niemczech) oraz przedstawiono wstępne wyniki prac nad wzorcowym profilem bromowym dla ogniwa solnego cyklotemu PZ3. Porównanie profilu bromowego danego odcinka serii solnej z profilem wzorcowym całej serii solnej umożliwia określenie jego pozycji stratygraficznej w obrębie tego ogniwa wiekowego, a także pozwala na identyfikację struktur fałdowych w utworach solnych, co jest niezwykle przydatne w górnictwie, szczególnie podczas ługowania kawern. Przeprowadzono szczegółowe opróbowanie pięciu profili starszych soli kamiennych w kopalni soli Kłodawa (trzech na poziomie 600 m i dwóch na poziomie 750 m) oraz jednego profilu młodszych soli kamiennych (poziom 600 m). Opróbowanie utworów cyklu PZ2 objęło także tzw. „warstwy przejściowe” (Na2+K2) oraz starszą sól potasową. Badania były prowadzone równolegle przez dwa zespoły: zespół z Federalnego Instytutu Nauk o Ziemi i Surowców Naturalnych (BGR) z Hanoweru oraz zespół z Państwowego Instytutu Geologicznego w Warszawie. W pobranych próbkach oznaczono zawartość bromu oraz Na, Cl, K, Mg, Ca, SO4 i części nierozpuszczalnych w wodzie. Zawartość składników głównych została przeliczona na skład mineralny. Szczegółowe profile bromowe ogniwa starszej soli kamiennej, wykreślone w oparciu o dane z dwóch najdłuższych profili, wykazują duże podobieństwo. Trzy charakterystyczne odcinki odznaczające się określoną tendencją zmian zawartości bromu tworzą profil wzorcowy ogniwa soli starszych Na2. Skonstruowany profil wzorcowy dla soli cyklu PZ2 jest w części dolnej i środkowej bardzo podobny do standardowego profilu bromowego utworów Z2 opracowane go dla obszaru NW Niemiec. Profil bromowy opracowany dla soli cyklu PZ3 w Kłodawie znacznie różni się od profilu bromowego utworów cyklu Z3 w NW Niemczech.

EN

The aim of the study was to develop a bromine standard profile of the Polish Zechstein 2 (PZ2) analogue to the German Z2 bromine standard profile. Studies of the bromine content in salts were realized in five sections of the Kłodawa salt mine (central Poland); samples were taken from the Screening Older Halite unit, the Older Potash unit, the “Transitional Beds” and the Older Halite units. The material was analyzed in the Polish Geological Institute for the content of Cl, insolubles in water and Br. German partners (BGR) analyzed the content of Na, K, Ca, Mg, Cl, SO4 and Br. Based on these components, the mineral composition and the bromine content of the halites were calculated. The Older Halite rocks are relatively pure rock salts with a NaCl content from 74 to 100% by weight; the bromine content in the halites varies between 31 and 341 μg/g halite. The “Transitional Beds” (Na2+K2) and the Older Potash (K2) units contain more sulphates (including secondary polyhalite). The Br content of the “Transitional Beds” varies from 76 to 269 μg/g. The highest concentrations correspond to those of potash salts and they vary from 275 to 974 Rg/g in section III. In the lowermost beds of the Na2 unit, the occurrence of polyhalite and particularly the abnormal high bromine values (up to 150 Rg/g) are probably due to the inflows of brines of higher salinity. The decreasing bromine values in the upper part indicate a reduced influence of external brines. The bromine distribution indicates that the Br content slightly increases in a long interval (10-120 m) from approx. 40 (60) to 90 (100) Rg/g. The slight increase of the bromine trend can be interpreted as a normal evaporation progress and is consistent with the lower parts of the German Hauptsalz unit regarding the bromide value. In contrast to the German lower Hauptsalz, small amounts of polyhalite can be observed locally in the Kłodawa sections. Upwards, over an interval of a few meters, the bromine content rapidly increases to approx. 300 Rg/g, indicating the dominance of evaporation in contrast to dilution by newly invading sea water and recycling of sediment. Neglecting the lowest part of the Older Halite (Na2) unit with the abnormal high bromine concentration and the altered top, the following characteristic trends can be recognized in its bromine profiles: (1) a subtle increasing bromine trend over a long vertical interval in the oldest layers reflecting ongoing sedimentation under conditions of continuous evaporation, (2) a very steep increase in the bromine values in the middle part of the profile, due to the fact that the basin did no longer participate in brine exchange, (3) small variations in the high bromine values of the overlying beds. The characteristics of the bromine standard profile enables stratigraphic correlation of the salt units with other localities. The bromine profile of the Younger Halite unit from the Kłodawa mine differs greatly from the German Z3 profile from the Görleben mine. The data presented here are preliminary; additional studies of some other sections in central Poland are required for developing a standard bromine profile for PZ3.

Słowa kluczowe

PL

standardowe profile bromowe; sól kamienna; cechsztyn; Polska

EN

standard bromine profiles; rock salt; Zechstein (Upper Permian); Poland

• Wydawca: Uniwersytet im. Adama Mickiewicza. Instytut Geologii
• Czasopismo: Geologos
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 14, No. 1
• Strony: 73--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz.

Twórcy

autor

Bornemann Otto

• Federalny Instytut Nauk o Ziemi i Surowców Naturalnych (BGR), Hanower, Niemcy

autor

Schramm Michael

• Federalny Instytut Nauk o Ziemi i Surowców Naturalnych (BGR), Hanower, Niemcy

autor

Tomassi-Morawiec Hanna

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

autor

Czapowski Grzegorz

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

autor

Misiek Grzegorz

• Kopalnia Soli Kłodawa S.A., al. 100-lecia, 62-650 Kłodawa

autor

Kolonko Piotr

• Kopalnia Soli Kłodawa S.A., al. 100-lecia, 62-650 Kłodawa

autor

Janiów Sylwester

• Kopalnia Soli Kłodawa S.A., al. 100-lecia, 62-650 Kłodawa

autor

Tadych Joanna

• Inowrocławskie Kopalnie Soli SOLINO S.A

Bibliografia

• D’ANS J. & KÜHN R.,1940: Über den Bromgehalt von Salzgesteinen der Kalisalzlagerstätten VI. Kali, verw. Salze und Erdöl, 34: 42-46, 59-64, 77-83.
• BÄUERLE G., 2000: Geochemisch-mineralogische Untersuchungen zur Genese, Lösungs- und Gasführung der Görleben- Bank (Zechstein 3) im Salzstock Görleben. Clausthal University of Technology, Dissertation. Clausthal-Zellerfeld, 237 pp.
• BORNEMANN O., BÄUERLE G., BEHLAU J. & MINGERZAHN G., 2001: Endlagerprojekt Görleben - Geologische Bearbeitung der Erkundungssohle (Geologie, Mineralogie, Geochemie) -1. Geologischer Ergebnisbericht EB1. BGR unpublished report 0120767. Hannover, 111 pp.
• BURLIGA S., 1997: Ewolucja wysadu solnego Kłodawy. [In:] S. BURLIGA (Ed.): Tektonika solna regionu kujawskiego. Materiały konferencyjne, Uniejów. WIND, Wrocław, 1-14.
• 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. [In:] XIII International Congress on Carboniferous-Permian, Guide to Excursion A3. Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa, 45-54.
• CHANDIJ M., 1976: Geochemiczna regionalizacja jakościowa złóż soli w kopalniach kujawskich. Prace Geologiczne PAN Oddział w Krakowie, 91: 1-80.
• CHARYSZ W., 1971: Nowy zarys stratygrafii formacji cechsztyńskiej w rejonie kujawskim. [In:] Geologia salinarna w regionie kujawskim. Materiały kolokwium, Inowrocław-Kłodawa. AGH, Kraków, 19-25.
• CHARYSZ W., 1973: Cechsztyńskie piętro soli młodszych (Z3) w regionie kujawskim. Prace Geologiczne PAN Oddział w Krakowie, 75: 1-68.
• CZAPOWSKI G., SADOWSKI A., MISIEK G. & KOLONKO P., 2005: Możliwości niekonwencjonalnego wykorzystania walorów przyrodniczych i technicznych kopalni soli Kłodawa. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geosynoptyka i Geotermia, 44, 4-5 (234-235): 35-47.
• GARLICKI A., 1993: On Some Trace Elements of Zechstein Younger Salts in Poland. [In]: Seventh Symposium on Salt, 1. Elsevier, Amsterdam, 165-170.
• GARLICKI A. & SZYBIST A., 1991: Pierwiastki śladowe w solach kopalni kłodawskiej. Polskie Towarzystwo Mineralogiczne - Prace Specjalne, 1: 71-76.
• GARLICKI A., SZYBIST A. & KASPRZYK A.., 1991: Badania pierwiastków śladowych w złożach soli i surowców chemicznych. Przegląd Geologiczny, 39, 11-12: 520-527.
• HANCZKE T., 1969: Mineralogia i petrografia soli cechsztyńskich kopalni Kłodawa. Prace Muzeum Ziemi, 16: 3-52.
• HERRMANN A. G., 1980: Bromide distribution between halite and NaCl-saturated seawater. Chemical Geology, 28: 171-177.
• HERRMANN A. G., KNAKE D., SCHNEIDER J. & PETERS H., 1973: Geochemistry of modern seawater and brines from salt pans: Main components and bromine distribution. Contribution to Mineralogy and Petrology, 40: 1-24.
• HERRMANN A. G. & SCHNEIDER J., 1980: Saltworks – natural laboratories for microbiological and geochemical investigations during the evaporation of seawater. [In]: Fifth Symposium on Salt, 2. The Northern Ohio Geological Society, 371-381.
• HOLSER W. T., 1966: Bromide geochemistry of salt rocks. [In]: Second Symposium on Salt, 1. The Northern Ohio Geological Society, 248-275.
• KUCIA Z., 1970: Nowe człony stratygraficzne cechsztynu w kopalni Kłodawa. Przegląd Geologiczny, 18, 7: 345-346.
• KÜHN R., 1955: Mineralogische Fragen der in Kalisalzlagerstätten vorkommenden Salze. [In:] Kalium-Symposium. Bern, 51-105.
• KÜHN R., 1968: Geochemistry of German potash deposits. Geological Society of America, Special Paper, 88: 427-504.
• MISIEK G., 1997: Stratygrafia i wykształcenie utworów cechsztynu w wysadzie solnym Kłodawy. [In:] S. BURLIGA (Ed.): Tektonika solna regionu kujawskiego. Materiały konferencyjne, Uniejów. WIND, Wrocław, 20-23.
• RAUP O. R. & HITE R. J., 1996: Bromine geochemistry of chloride rocks of the Middle Pennsylvanian Paradox Formation of the Hermosa Group, Paradox Basin, Utah and Colorado. U.S. Geological Survey Bulletin, 2000-M: 1-117.
• SCHRAMM M., BORNEMANN O., SIEMANN M., WILKE F. & GELUK M. 2005: Correlation between bromine concentrations in halites and their stratigraphical position in Zechstein 2 salt deposits of North-West Europe. [In:] Abstracts of the contributions of the General Assembly of the European Geophysical Society, Wien. Geophysical Research Abstracts, 7, 04552 (CD).
• SCHRAMM M. & BORNEMANN O., 2004a: Brom, efektywne narzędzie do badania kawern solnych. [In:] IX Międzynarodowe Sympozjum Solne, Bochnia. Polish Salt Mining Association, Abstracts, 18-19.
• SCHRAMM M. & BORNEMANN O., 2004b: Deformationsgrade bzw. - mechanismus des Steinsalzes im Rahmen der Saltstockbildung - Stand der Bearbeitung der Bromprofile. BGR unpublished report 11469/0. Hannover, 28 pp.
• SCHRAMM M., BORNEMANN O., WILKE F., SIEMANN M. & DIJK H. L., 2002: Bromine analysis - A powerful tool to solve stratigraphical problems in exploration boreholes for salt caverns. [In:] SMRI Technical Meeting Papers. Bad Ischl/Austria,12.
• SCHULZE G., 1959a: Beitrag zur Stratigraphie und Genese der Steinsalzserien I-IV des mitteldeutschen Zechsteins unter besonderer Berücksichtigung der Bromverteilung. Freiberger Forschungshefte, A 123: 175-196.
• SCHULZE G., 1959b: Stratigraphische und genetische Deutung der Bromverteilung in den mitteldeutschen Steinsalzlagern des Zechsteins - Abschlußbericht. Staatl. geol. Kommission der DDR, Zentr. geol. Dienst Halle, 84 pp.
• SCHULZE G., 1960: Stratigraphische und genetische Deutung der Bromverteilung in den mitteldeutschen Steinsalzlagern des Zechsteins. Freiberger Forschungshefte, C 83: 1-116.
• TOMASSI-MORAWIEC H., 2003: Charakterystyka geochemiczna najstarszej soli kamiennej (Na1) w rejonie Zatoki Puckiej. Przegląd Geologiczny, 51, 8: 693-702.
• TOMASSI-MORAWIEC H., 2006: Chemostratygrafia cechsztyńskich soli kamiennych w Polsce. Przegląd Geologiczny, 54, 4: 315-316.
• TOMASSI-MORAWIEC H., CZAPOWSKI G. & SKOWROŃSKI L., 2004: Ewolucja zasolenia wód cechsztyńskich zbiorników ewaporacyjnych na obszarze Polski w świetle danych geochemicznych. CAG Państwowego Instytutu Geologicznego [1602/2004]. Warszawa, 57 pp.
• TOMASSI-MORAWIEC H. & CZAPOWSKI G., 2006: Brom w skałach ilasto-solnych cechsztynu Polski. Przegląd Geologiczny, 54, 6: 488-495.
• TOMASSI-MORAWIEC H., CZAPOWSKI G., BORNEMANN O., SCHRAMM M., TADYCH J., MISIEK G., KOLONKO P. & JANIÓW S., 2007: Wzorcowe profile bromowe utworów solnych cechsztynu Polski: sole cyklu PZ2 (Z2) w kopalni soli Kłodawa. Gospodarka Surowcami Mineralnymi (Przegląd Solny), 23, 1: 103-115.
• WAGNER R., 1994: Stratygrafia i rozwój basenu cechsztyńskiego na Niżu Polskim. Prace Państwowego Instytutu Geologicznego, 146: 1-71.
• WALASZKO M. G., 1956: Gieochimija broma w prociesach galogieneza i ispolzowania soderŜania broma w kaczestwie geneticzeskowo i poiskowowo kriteria. Geochimija, 6: 33-48. WERNER Z., 1972: Dokumentacja geologiczna zasobów złoża soli kamiennej kopalni soli „Kłodawa” w Kłodawie kat. A + B + C1. CAG Państwowego Instytutu Geologicznego [39-28/542]. Warszawa, 111 pp.
• WERNER Z., POBORSKI J., ORSKA J. & BĄKOWSKI J., 1960: Złoże solne w Kłodawie w zarysie geologicznogórniczym. Prace Instytutu Geologicznego, 30, 2: 467-512.

Uwagi

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