Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Skały permu dolnego (czerwonego spągowca) zachodniej Polski : monografia petrograficzna

Maliszewska A., Jackowicz E., Kuberska M., Kiersnowski H.

Prace Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2016

|

T. 204

5--115

PL

Praca zawiera wyniki interdyscyplinarnych badań petrologicznych skał czerwonego spągowca, występujących na obszarze zachodniej części Niżu Polskiego. Materiał badawczy pochodził z rdzeni głębokich otworów wiertniczych Polskiego Górnictwa Naftowego i Gazownictwa oraz Państwowego Instytutu Geologicznego – Państwowego Instytutu Badawczego. W zachodniej części Niżu Polskiego na kompleks litologiczny czerwonego spągowca dolnego składają się głównie skały wulkaniczne, subwulkaniczne i wulkanogeniczne, obejmujące nierozdzielone utwory piroklastyczno-epiklastyczne i epiklastyczno-piroklastyczne. Mniej licznie występują skały epiklastyczne, w których dość pospolite są składniki pochodzenia wulkanicznego. Na obszarze monokliny przedsudeckiej i jej północnego obrzeżenia kompleksy wulkaniczne składają się głównie z andezytów i trachyandezytów, w mniejszej ilości z ryolitów, dacytów, trachitów, a tylko lokalnie z bazaltów. Miejscami występują tu kwaśne skały piroklastyczne, lecz objętościowo ustępują one miejsca skałom subwulkanicznym – mikrodiorytom, gabrom, mikromonzonitom, mikrogranitom, granitom i sjenitom. Do rzadkości należą utwory piroklastyczne o charakterze obojętnym. Na obszarze Pomorza serię wulkaniczną reprezentują przede wszystkim ryolity i dacyty, a podrzędnie – trachyandezyty, andezyty i trachity. Dość często występują tu kwaśne skały piroklastyczne, lecz ze względu na raczej niewielkie miąższości ich sumaryczny udział objętościowy jest niewielki. Skały subwulkaniczne mają zazwyczaj skład mikrodiorytu i mikromonzonitu. Wiek posadowienia skał wulkanicznych wynosi 293,0 (±2,0) - 307,9 (±4,6) mln lat, natomiast wiek ich anatektycznego składnika wykazuje dwa maksima: 800-1100 i 1500-1600 mln lat. Pokrywy wulkaniczne z zachodniej Polski uległy głębokim, wielokrotnym przemianom, które spowodowały przeobrażenia minerałów pierwotnych i szkliwa oraz wypełnienie pęcherzyków pogazowych minerałami wtórnymi. Pierwszy etap przeobrażeń wiązał się z działalnością ekshalacji wulkanicznych i gorących źródeł, drugi etap – z cyrkulacją ciepłych wód porowych podczas postępującego pogrzebania, aż do osiągnięcia warunków metamorfizmu bardzo niskiego stopnia w trzecim etapie przemian. Zawartość pierwiastków niedopasowanych oraz zmienność lateralna i wertykalna wskaźników geochemicznych sugeruje, że skały andezytowo-trachyandezytowo-bazaltowe wywodzą się z komór magmowych usytuowanych w górnym płaszczu, a w ewolucji składu ich stopów istotną rolę pełniła intensywność wytapiania źródła i kontaminacja magm materiałem skorupy kontynentalnej, o zróżnicowanej regionalnie litologii. Środowisko tektoniczne generacji magm określono jako wewnątrzpłytowe, lokalnie z cechami kontynentalnego łuku wysp. Podobne wyniki dała dyskryminacja środowiska tektonomagmowego skał kwaśnych, reprezentujących w zmiennym stopniu wytopiony materiał skorupy kontynentalnej o zróżnicowanym lateralnie składzie, poza niektórymi dacytami, będącymi najprawdopodobniej dyferencjałami magm obojętnych. Skały określane jako „wulkanogeniczne” występują przeważnie w kompleksach fluwialnych, rzadziej jeziornych, wśród osadów stożków aluwialnych i równi aluwialnej oraz spływów rumoszu (Kiersnowski, 2003b). Wyróżniono tu litofacje: lapillową, aglomeratowo-lapillową oraz grubo- i drobnopopiołową. Osadowe skały epiklastyczne czerwonego spągowca dolnego są reprezentowane głównie przez piaskowce i zlepieńce, w mniejszym stopniu przez mułowce i iłowce. Skały złożone głównie z ziaren frakcji psamitowej i psefitowej, oprócz kwarcu, zawierają liczne klasty pochodzenia wulkanicznego. Ich spoiwo zawiera minerały ilaste, wodorotlenki żelaza, miejscami także kalcyt, kwarc autigeniczny i anhydryt. Ze zróżnicowania wskaźników geochemicznych skał wulkanogenicznych wynika, że tworzące je osady podczas transportu ulegały frakcjonowaniu związanym z degradacją ziarna i wzbogaceniem w klasty terygeniczne, a po depozycji były w stanie jeszcze stosunkowo świeżym. Sugeruje to, że zarówno dezintegracja ich skał macierzystych, jak i transport miały charakter mechaniczny (erupcje freatomagmowe, a następnie lawiny gruzowe, lahary lub osuwiska wulkaniczne). Środowiska tektoniczne depozycji utworów wulkanogenicznych określono jako aktywną krawędź kontynentalną oraz kontynentalny łuk wysp. Osady czerwonego spągowca górnego są głównie reprezentowane przez różnorodne utwory fluwialne i eoliczne, w części także przez jeziorne utwory plai (Kiersnowski, 1998). Miejscami (w przystropowych odcinkach profilów czerwonego spągowca) występują osady brzegowej strefy płytkiego morza, określane jako biały lub szary spągowiec. Charakterystyczną cechą skał litofacji zlepieńcowej czerwonego spągowca jest znaczna ilość okruchów skał wulkanicznych, które niemal zawsze dominują nad klastami skał osadowych. Zlepieńce oligomiktyczne, złożone z litoklastów osadowych pojawiają się miejscami, głównie na Pomorzu. Litofacja piaskowcowa jest reprezentowana przez arenity i waki kwarcowe oraz sublityczne. Wśród piaskowców eolicznych bardzo licznie występują arenity i waki subarkozowe. Najlepsze właściwości zbiornikowe stwierdzono wśród piaskowców eolicznych, zwłaszcza wydmowych, a najgorsze – w osadach plai (Darłak i in., 1998). W spoiwie piaskowców oprócz matriksu występują liczne składniki ortochemiczne, takie jak: minerały węglanowe, kwarc autigeniczny, anhydryt, chloryty, illit i kaolinit. Oznaczenia wieku K-Ar illitu i δ18O wykazały, że krystalizował on z zasolonych wód porowych, w przedziale 113,6-187,1 mln lat (głównie wczesna i środkowa jura). Oznaczenia δ18O w cementach kalcytowych i dolomitowych wskazują na związek ich wód krystalizacyjnych z wodami zasolonymi, częściowo mieszanymi ze słodkimi. Na obecne wykształcenie litologiczne osadów czerwonego spągowca olbrzymi wpływ miały procesy diagenetyczne, zwłaszcza kompakcja i cementacja. Na rozwój właściwości zbiornikowych skał największy wpływ miało rozpuszczanie diagenetyczne, prowadzące do wytwarzania wtórnej porowatości w obrębie szkieletu ziarnowego i cementów. Z kolei rozwój diagenetycznego illitu, tworzącego włókniste struktury typu sieci, ograniczał zdolności filtracyjne osadów. Większość wymienionych procesów postsedymentacyjnych miała miejsce na etapie mezodiagenezy.

EN

The paper presents the results of interdisciplinary petrologic research of Rotliegend rocks from the western part of the Polish Lowlands. The research material comes from cores of deep boreholes drilled by the Polish Oil and Gas Company and the Polish Geological Institute - National Research Institute. In the western part of the Polish Lowlands, the Lower Rotliegend lithologic complex consists mainly of volcanic, subvolcanic and volcanogenic rocks represented by undivided pyroclastic-epiclastic and epiclastic-pyroclastic rocks. Less abundant are epiclastic rocks containing fairly common constituents of volcanic origin. In the Fore-Sudetic Monocline and its northern margin, the volcanic complexes consist mainly of andesites and trachyandesites with minor proportions of rhyolites, dacites, trachytes and local basalts. Relatively common are acidic pyroclastic rocks, but they are minor in volume as compared to subvolcanic rocks - microdiorites, micromonzonites, microgranites, granites and syenites. Pyroclastic rocks of intermediate composition are rare. In Pomerania, the volcanic series is represented mainly by rhyolites and dacites with subordinate trachyandesites, andesites and trachytes. Acidic pyroclastic rocks are relatively abundant, but their total volume proportion is small because of their small thicknesses Subvolcanic rocks usually have a composition of microdiorite, gabbro and micromonzonite. The emplacement ages of volcanic rocks were from 293.0 (±2.0) to 307.9 (±4.6) million years. Inherited ages of their anatectic component display two maxima: 800-1100 and 1500-1600 million years. The volcanic covers of western Poland have undergone strong multiple alterations that resulted in the transformation of primary minerals and volcanic glass, and in the filling of gas bubbles with secondary minerals. The first stage of alterations was associated with the activity of volcanic exhalations and hot springs, the second stage - with the circulation of warm pore waters during progressive burial until the conditions of very lowgrade metamorphism in the third stage of alterations. The content of incompatible elements as well as lateral and vertical variations of geochemical indexes suggest that the andesite-trachyandesite-basaltic rocks are derived from magma chambers in the upper mantle, and the intensity of source melting and contamination of magmas by continental crust material of regionally variable lithology played an important role in the evolution of the composition of their melts. Tectonic setting of magma generations has been defined as intraplate, locally with the characteristics of continental island arc Similar results were obtained by the discrimination of tectonomagmatic setting of acidic rocks, representing variably melted continental crust material of laterally varied compositions, which most likely represents differentiates of intermediate magmas, except for some dacites. Rocks referred to as “volcanogenic” occur mostly in fluvial complexes, more rarely in lacustrine ones, among deposits of alluvial fans, alluvial plain and debris flows (Kiersnowski, 2003). The lapilli, agglomerate-lapilli, coarse-ash and fine-ash lithofacies have been distinguished here. Lower Rotliegend sedimentary epiclastic rocks are represented mainly by sandstones and conglomerates, with minor siltstones and claystones. Rocks consisting primarily of psammitic and psephitic grains contain quartz and numerous clasts of volcanic origin. The cement contains clay minerals, iron hydroxides, locally calcite, quartz and authigenic anhydrite. The diversity of geochemical indexes of volcanogenic rocks indicates that these deposits underwent fractionation during transport, associated with the degradation of grains and enrichment in terrigenous clasts. After deposition they were still relatively fresh. It suggests that both the disintegration of the parent rocks and the transport were mechanical in nature (phreatomagmatic eruptions followed by debris flows, lahars or volcanic landslides). Tectonic settings of volcanogenic deposition have been determined as an active continental margin and a continental island arc. The Upper Rotliegend rocks are represented mainly by a variety of fluvial and aeolian deposits, in part also by lacustrine playa sediments (Kiersnowski, 1998). In some places (near-top Rotliegend sections), there are shallow-marine, nearshore deposits, referred to as the Weissliegend. A characteristic feature of the Rotliegend conglomerate lithofacies is a considerable amount of fragments of volcanic rocks, which usually dominate over clasts of sedimentary rocks Oligomictic conglomerates composed of lithoclasts of sedimentary rocks are locally observed mainly in Pomerania. The sandstone lithofacies is represented by arenites as well as quartz and sublithic wackes. Among the aeolian sandstones, very numerous are arenites and subarkosic wackes. The best reservoir properties are found among aeolian sandstones, particularly of dunes, and the worst properties are typical of playa sediments (Darłak et al., 1998). In addition to the matrix, the sandstones also contain numerous ortochemical constituents, such as carbonate minerals, authigenic quartz, anhydrite, chlorite, illite and kaolinite. Age determinations (K-Ar of illite and δ18O) show that illite crystallized 113.6-187.1 million years ago (mainly the Early and Middle Jurassic) from saline pore waters. The δ18O determinations in calcite and dolomite cements show the relationship of their crystallization waters with saline waters, partly mixed with fresh waters. The present lithology of the Rotliegend deposits is mainly the result of diagenetic processes, especially compaction and cementation. Reservoir properties of the rocks developed primarily due to diagenetic dissolution that led to the production of secondary porosity within the grain framework and cements. The development of diagenetic illite, forming fibrous structures of network type, reduced the permeability of the sediments. Most of these post-sedimentary processes took place during mesodiagenesis.

2

Uwagi do poglądów na genezę pegmatytów strzegomskich oparte na badaniach inkluzji fluidalnych w kryształach kwarcu z kolekcji Muzeum Geologicznego PIG-PIB

Wołkowicz K., Jackowicz E.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2011

|

nr 444

191--197

PL

Zbadano inkluzje fluidalne zawarte w kwarcu z pegmatytów strzegomskich ze zbiorów Muzeum Geologicznego PIG-PIB. Pochodzą one z druz pegmatytowych o genezie pneumatolityczno-hydrotermalnej. Badano inkluzje w kwarcu szarym, zadymionym, morionie i krysztale górskim. Najszersze spektrum temperaturowe otrzymano w kwarcu najstarszym – szarym, masywnym, nieprzezroczystym, często silnie spękanym. Temperatury homogenizacji mieszczą się w przedziale od ok. 100 do 550°C. Tak szeroki zakres wynika z przenikania się różnych generacji kwarcu w jego szarej odmianie. Najliczniejsze wrostki, w których homogenizacja zachodzi w temperaturach niższych niż ok. 200°C, są związane głównie z regeneracją starszych generacji kwarcu. Inkluzje te wypełnia najczęściej roztwór wodny NaCl–CaCl2. Wrostki fluidalne, w których ujednolicenie faz zachodzi w temp. 200–240°C, najprawdopodobniej dokumentują krystalizację kryształu górskiego. Zakres krystalizacji kwarcu zadymionego i morionu wyznaczono na 200–300°C. Skład fluidu jest dyskusyjny. Wrostki najwyżej temperaturowe w temperaturze 327,8–407,8°C najczęściej homogenizują w fazę ciekłą. W niektórych inkluzjach, o formach owalnych lub wielokątnych, w temperaturach 342–550°C zauważono homogenizację w fazę gazową. Najprawdopodobniej część z tych wrostków dokumentuje etap pneumatolityczny, w którym utworzył się kwarc szary.

EN

Fluid inclusions in quartz found in the Strzegom pegmatites (Sudety Mts, S Poland) were investigated. The samples are located at the PGI Museum in Warsaw. They come from pegmatite druses of pneumatolytic-hydrothermal origin. Fluid inclusions in grey quartz, smoky quartz, morion and rock-crystal were examined. The widest temperature spectrum was obtained within the oldest grey quartz which is massive, not-transparent and often strongly fractured. Homogenization temperatures fall within the interval from 100 to 550°C. Such a wide range is due to intergrowths of different quartz generations of the grey type. The majority of inclusions, in which the homogenization can be seen, exhibit temperatures lower than 200°C. They are associated with the regeneration of older quartz generations. These inclusions are filled in with brines containing NaCl–CaCl2. Fluid inclusions, in which homogenization occurs in the temperature interval of 200–240°C, most probably define rock-crystal quartz crystallization. A crystallization range of smoky quartz and morion was calculated at 200–300°C. The composition of fluid is controversial. The highest temperature inclusions homogenize to the liquid phase at the temperatures of 327.8 to 407.8°C. Homogenization in the gas phase is noticed in some oval and polygonal inclusions at the temperatures of 342–550°C. A pneumatolitic stage, in which grey quartz was created, is probably documented by part of these inclusions.

3

Wulkanoklastyczne osady czerwonego spągowca dolnego na obszarze Wielkopolski

Maliszewska A., Kiersnowski H., Jackowicz E.

Prace Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2003

|

T. 179

1--59

PL

Na obszarze Wielkopolski skały wulkanoklastyczne dolnego czerwonego spągowca występują w kompleksach o miąższości od kilku do kilkuset metrów, zalegających najczęściej na pokrywach lawowych, lokalnie zaś w zredukowanej formie tworzą ich przewarstwienia lub pojawiają się pod nimi na skałach podłoża permu. Serię wulkanoklastyczną reprezentują wulkanogeniczne skały epiklastyczne oraz tufy i tufity. Skałom tym miejscami towarzyszą utwory ubogie w materiał pochodzenia wulkanicznego. Istotne znaczenie skał wulkanoklastycznych dla korelacji litostratygraficznej utworów czerwonego spągowca było przyczyną podjęcia kompleksowych badań sedymentologicznych, petrograficznych i chemicznych tych skał. Celem badań było ustosunkowanie się do kwestii depozycji lub redepozycji materiału wulkanicznego w utworach wulkanoklastycznych oraz rozważenie ich pozycji w profilach czerwonego spągowca w aspekcie litostratygraficznym. Rozpoznanie genezy tych utworów było do tej pory nie- wystarczające dla prawidłowej klasyfikacji litostratygraficznej. Przeprowadzone badania wykazały, że seria wulkanoklastyczna jest zdominowana objętościowo przez utwory epiklastyczne, a składające się na nie osady tworzyły się w klimacie wilgotnym i ciepłym, gdzie znaczący wpływ na erozję i depozycję miała woda. Są to osady mokrych stożków aluwialnych i równi aluwialnej, zarówno rzeczne, jak też jeziorne. W ich rozwoju zaznacza się cykliczność stymulowana fluktuacjami paleoklimatu i aktywnością tektoniczną. Przewarstwienia skał piroklastycznych w tych utworach świadczą o eksplozywnej aktywności wulkanicznej, synchronicznej z sedymentacją detrytu, którego materiałem źródłowym były głównie kwaśne tufy, lawy i tefra, lokalnie zaś także andezyty, bazalty oraz skały okruchowe nie związane z wulkanizmem. Stan zachowania ziarn oraz niedojrzałość strukturalna osadów wskazuje na krótki transport mechaniczny detrytu w środowisku wodnym. Osady równi aluwialnych były deponowane wolniej niż osady stożków aluwialnych, które deponowane są przy znaczącym udziale transportu grawitacyjnego. Przed ostateczną depozycją składniki osadów były słabo zwietrzałe, przeobrażenia ich rozwinęły się najsilniej na etapie diagenezy i metamorfizmu bardzo niskiego stopnia. Głównym czynnikiem dezintegracji skał macierzystych nie było zatem wietrzenie chemiczne, lecz najprawdopodobniej erupcje freatyczne lub freatomagmowe powodujące rozsadzenie stożków stratowulkanów. Okruchy starszych skał wulkanicznych wraz z piroklastami juwenilnymi zostały uruchomione w postaci lawin, laharów lub przemieszczone za pośrednictwem wód powierzchniowych, a podczas transportu uległy przemieszaniu z detrytem pochodzącym ze skał otaczających. Środowisko geotektoniczne materiału źródłowego omawianych osadów określono jako aktywną krawędź kontynentalną, przy czym utwory zasobniejsze w okruchy starszych skał wylewnych, andezytów i bazaltów, ujawniają cechy środowiska kontynentalnego łuku wysp. Zasięg basenu sedymentacyjnego odzwierciedla obszar późniejszej, wzmożonej subsydencji i sedymentacji w górnym czerwonym spągowcu. Badanym utworom, związanym ze środowiskiem sedymentacji w basenie aluwialnym, nadano roboczą nazwę - seria epiklastyczno-piroklastyczna. W ramach tej nieformalnej jednostki litostratygraficznej o przewadze skał epiklastycznych wyróżniono kompleks skał piroklastycznych zdefiniowany jako ogniwo Objezierza. Ogniwo obrzyckie pozostaje w wielkopolskiej formacji wulkanogenicznej.