Występowanie łupków iłowo-anhydrytowych z solami kryształowymi w złożu Siedlec-Moszczenica

Pr Geologiczny, vot. 44, nr 11, 1996 z egląd Występowanie łupków iłow-anhydrtc złożu w Tomasz Prace wiertnicze, przeprowadzone po II wojnie świato­ wej na obszarze zapadliska przedkarpackiego, dostarczył licznych danych geologicznych dotycząh występoani badeńskij formacji solnśej (Garlicki, 1979, z literauą) . Rezultatem tych badń było również odkrycie i udokumensoli kamiennej m.in. na zachód od towanie nowych złóż Bochni w Łężkowicah i Siedlcu-Moszczenicy (Garlicki, 1960, 1970a, b, 1971a, b). Szcegółow studium litologiczne profili badeńskij serii solnej wykształconej w facji chlorkowej, pozwlił na wydzielenie pod kątem petrologicznym charakterystycznych utworów przewodnich, do których zalicza się m.in. kompleks łupków iłow-anhydrtc z solami kryształowymi (Garlicki, 1968, 1971a, 1979). Kompleks ten został stwierdzony zarówno w osadach solnych miocenu autochonicznego (Garlicki 1968), jak i allochtonicznego (Garlicki, 1970a, 1971 , 1979; Poborski, 1952). Ponadto przypuszcza s ię, że jego odpowiednikiem "facjalnym" s ą sole zielone pokładwe występujące w złożu wielickim (Garlicki,1979; Wiewiórka, 1974). Zarys budowy geologicznej Siedlec-Moszczenica złoża Złoże soli kamiennej Siedlec- Moszczenica należy do cią­ gu złóż bocheńskig Podkarpacia (ryc. 1). Znajduje się ono w obręie miocenu sfałdowneg (allochtonicznego) w tzw. jednostce głównej (poborski & Skoczylas-Ciszewska, 1963). Jest to złoże typu pokładweg o skomplikowanej budowie wenętrzj. Wykonane na obszarze miejscowś Siedlec i Moszczenica otwory wieltnicze powierzchniowe oraz udostę­ pnienie złoża wyrobiskami gómiczymi, pozwlił na przedstawienie profilu litologicznego oraz budowy geologicznej złoża (Garlicki,1970a; Szybist & Tobła , 1995). W profilu litologicznym, podobnie jak w sąiednch złożach, wyróżnioch został pięć cyk10temów solnych, w tym trzy z nich mają sole kamienne. Są to sole południwe , środkwe i północe poprzedzielane kompleksami iłow­ ców, iłowcó marglistych i iłowcó z anhydrytami (Garlicki, 1960, 1970a, 1971b; Szybist & Tobła, 1995). W budowie geologicznej złoża zancją się dwa odmienne style tektoniczne. Na zachodzie dominuje tzw. styl łężkowic charkteyzują się znacą szerokścią serii złoża i zwężenim w środkwej . solnej w górnej częśi Ponowny wzrostzłoża szerokści obserwuje się w spągowej jego częśi. W kierunku wschodnim tektonika ta stopniowo zanika, przechodą w tzw. styl bocheński. Odznacza się on wąsk wychodnią podczwartęą serii solnej i znacznym rozszerzeniem złoża w rejonie poziomów VI i VII 1995). (Szybist &Tobła, Cechą charkteyszną budowy wenętrzj złoża jest skomplikowany przebieg warstw. Wyraż się on stromym fałdowniem , wyciśnęam i zgrubieniami komple- *Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środ ow iska, Akademia Górniczo-Hutnicza, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków 1138 kryształowmi z solami Siedlec-Moszczenica Tobła* ksów solnych, licznymi przerwaniami warstw itp. (Szybist 1995). Ze względu na dużą podatnść na plasty& Tobła, czne odkształceni , największe rozprzestrzenienie w złożu mają sole środkwe (ryc . 2). Występują one głównie w częśi środkwej złoża. Występowanie łupków iłow-anhydrtc z solami Siedlec-Moszczenica w złożu kryształowmi Na obszarze Siedlca i Moszczenicy kompleks łupków z solarni kryształowmi został stwierdzony w więk sz ości otworów wiertniczych powierzchniowych nawiercjąyh lub całkowie przebijaącyh s erię solną, jak np. MŁ-2 , MŁ-3, MŁ-4 , MŁ-13 , SCh-VI, SCh- VII. Otwory te wykonane w latach pięćdzesątych i sześćdiątych, obecnie istotnych informacji przydatnych do szczegónie dostarczją łowej analizy tego kompleksu. Wynika to głównie z braku dostępu do rdzeni wiertniczych, co uniemożlwa pobranie próbek i przeprowadzenie badń laboratoryjnych. Najwięce informacji o zaleganiu i wykształceniu tego kompleksu dostarczył wykonane na obu poziomach kopalnianych, ~. VI i VII otwory podziemne badawcze i kierunkowe wyprzedając oraz wyrobiska górnicze (ryc. 2). Otwory podziemne badawcze był wiercone głównie w kierunku granicy południwej i północej złoża (otwory poziome), jak również jego spągu (otwory pionowe). Znaczna ich liczba przycniła się do dobrego rozpoznania występoani poszczególnych utworów serii solnej, w tym również łupków iłow-anhydr­ towych z solarni kryształowmi. W rdzeniach wiertniczych pochdząy z tych otworów, warstwy łupk iłow-anhydrteg są słabo zachowane. Ulegają one najczęśie pokruszeniu i wymieszaniu, co jest spowodowane głównie ich wykształcenim tekstura1nym, tj . drobnym warstwowaniem. Zachowanie takie nie pozwala na s porządeni szcegółowyh profili litostratygraficznych oraz ich porównanie. Odmiennie natomiast jest zachowana sól kryształow. Występuje ona w formie zbitej , masywnej o dobrze zachowanych cechach strukturalnych i teksturalnych. Szczególnie dużo danych, o kompleksie łupków iłow­ anhydrytowych z solami kryształowmi, uzyskano z od s ło­ nięć w wyrobiskach górniczych. Został on stwierdzony na obu poziomach kopalnianych w przekopach głównych łą­ cząyh szyby Siedlec i Moszcznica oraz w poprzeczniach i innych wyrobiskach eksploatacyjnych. W przekopach iłow-anhydrtc głównych , biegnącyh wzdłuż rozciągłś złoża, odsłnię­ cia tego kompleksu najczęśie występują pod niewielkim kątem do osi wyrobiska. Powoduje to znaczne zwięksen miąższośc pozornej utworów budjącyh łupek iłow-an­ hydrytowy. Wyrobisk tych jest mniej niż prostadłych do rozciągłś i w większośc przypadków są całkowie lub w znacznej częśi zabudowane. Najlepsze rozpoznanie geologiczne wyrobiskami górniczymi, na poziomie VI w okolicy szybu Moszczenica, pozwolił na zebranie znacznej ilośc materiłów. Wykonane w tym rejonie poprzecznie MO/S , MUS, M2/S wielokrotnie przebiły kompleks łupków iłow-anhydrtc z solami kryształowmi. Powstałe w ten sposób odsłnięca są prze- Prze - brzeg Karpat granica miocenu s ~ .,..,-,--c Ryc. 1. Mapa międ z y wy D fałdowneg s tępowani Wielczk ą złóż a Bochni ą z ło ża soli kamiennej ® kopalnie soli soli kamiennej na Podkarpaciu, (wg Garlickiego, 1968) (ryc. 2). Ich charakteryupadu całego kompleksu w większośc przypadków wynoszące ok. 45°. Intersując odsłnięca otrzymano w poprzeczni MO/S na odcinku 10 1-119 m od przekopu główneo oraz w poprzeczni M2/S (ryc. 3). W obu przypadkach zostały odsłnięte szczywarstw . W poprzeczni towe partie antyklinalnego wygięca ważnie do rozciągłś prostadłe s tyczną cehą są również kąty o ---'_..L' 100 200 300m _.L---"_"""'-----I' L...' , T W136 CJ warstwy skawiń CJ kompleks soli północyh , . ~ łupki iłow-anhydrte , . " z solami kry s ztałowymi kompleks soli s kie środkwych CJ przerosty płone złoża CJ warstwy chodenickie Geologiczny, vol. 44, nr 11, 1996 MO/S skrzydła antykliny zapdją łagodnie pod kątem ok. 30°. Budjący ją kompleks łupków iłow-anhydrtc ma , przy czym granica dolnej z dwie warstwy soli kryształowch niżej zalegjącymi utworami nie został uchwycona (ryc. 4, profil li). W obręie antykliny nie obserwuje się również wię­ kszych zabureń tektonicznych. Warstwy iłowcó i łupków iłow-anhydrtc są ciągłe i nie wykazują mikrozafł­ dowań. Jedynie strop i spąg soli kryształowch uległy w niewielkim stopniu plastycznym odkształcenim . Odmienny charakter ma antyklina w poprzeczni M2/S. Skrzydło północe jest prawie pionowe (ryc. 3), natomiast skrzydło południwe uległo zaburzeniom tektonicznym o charakterze niecągłym. W miejscu soli kryształowch, któwyciśnęte i przerwane, pojawia się druzgot zło­ re zostały żony z iłowcó i łupków ilasto-anhydrytowych. Warstwy leżąc ponad solą kryształową również uległy przerwaniu, a w ich miejsce zostały wciśnęte sole środkwe. Dalszą ich część obserwuje się tuż przy obudowie górniczej , gdzie są one wyraźnie zaburzone (pofałdwne) , szczególnie na kontakcie z solami ś rodkwymi. Przeważni zapdją pod kątem ok. 70° na N. Utwory otaczjąe łupków kompleks z solami kryształowmi iłow-anhydrtc Przeprowadzone badania utworów solnśych na obszarze Siedlca i Moszczenicy pozwliły na ustalenie profilu litologicznego złoża (Garlicki, 1970a, 1979; Szybist & Toboła, 1995). W profilu tym kompleks łupków iłow-anhy­ drytowych z solami kryształowmi kontaktuje w spągu z kompleksem iłowcó anhydrytowych. Są to szare, margliste iłowce i mułowce w n a przemianlgły ułożeni z kilkucentymetrowymi wstęgami anhydrytu konkrecyjnego i trzewiowcowego. Miąższość całego kompleksu iłowcó anhydrytowych wynosi ok. 4 m. Ponad łupkami iłow-anhydrtm został rozpoznany kompleks soli środkwych o miąższośc ok. 25 m. Najczęśiej spotykanymi solami w tym kompleksie s ą sole szare drobno- i średniozast , wyraźnie pasiaste. Są one i białe, stosunkowo czyste. Innym rodzajem soli również często występującm są sole białe i szare, różnoziaste , częśiow pasiaste a częśiow grubolarninowane piaskiem anhydrytowym. Ponadto w niewielkiej ilo ś ci występują sole bardzo czyste białe i szare średnioi gruboziarniste o charakterystycznym wydłużonm pokroju ziarn. W kompleksie soli środk­ wych miejscami pojawią się drobne gniazda lub przerosty iłowcó i iłowcó z gronami anhydrytu o miąższośc od kilku do kikunastu centymetrów. wyrobiska --....;;;::::- góffiICze . -ł kompleks soli południwych g ląd otwory badawcze kierunkowe lokalizacja profilu CD lito stratygraficznego (vide rycA .) Ryc. 2. Mapa geologiczna poziomu VI w rejonie szybu Moszczenica ~ [] s ole łupki . środkwe i łow-anhydrte sole kry Ililll!druzgot s ztałowe Q iłowce g obudowa górnicza Ryc. 3. Profil poprzeczni M2/S na odcinku 338-343 m od przekopu gł ó wnego (ocios lewy) 1139 Pr z egląd Geologiczny, vot. 44, nr 11, 1996 Petrologiczna charakterystyka kompleksu Zebrane materiły i obserwacje w wyrobiskach górniczych Kopalni Siedlec-Moszczenica, pozwliły na szczegółowe zapoznanie się z wykształcenim poszczególnych warstw budjącyh kompleks łupków iłow-anhydrt­ wych z solami kryształowmi. Dużym utrudnieniem, w trakcie prac kartograficznych, była obudowa górnicza chroniąa wię­ ksze partie przerostów płonych . Bezpośrdni kontakt łupków iłow-anhydrtc z kompleksem iłowcó anhydrytowych był przycną ich częśiowej zabudowy. Z tego też względu profIle przedstawione na ryc. 4 są niekompletne. Brak w nich przede wszystkim częśi spągowej. Prawdopodobnie jedynym pełnym profIlem litostratygraficznym, jaki można prześldić jest profrl nr I (ryc. 4). Wykonano go na podstawie odsłnięca z poprzecznika MO/S w odległ ś ci 82 m od przekopu główneo. Najniże występując w tym profilu warstę ilastą zalicyć można do kompleksu iłowcó anhydrytowych, ponad nią są już typowe dla natomiast utwory zalegjąc kompleksu łupków iłow-anhydrtc . W skład kompleksu łupków iłow-anhydrtc z solami kryształowmi wchodzą trzy rodzaje utworów. Są to: sole kryształowe, łupki iłow-anhydrte oraz iłowce. Sole kryształowe tworzą dwie wkładi o podobnym wykształceniu, rozdzielone ok. 90 centymetrowym zespołm warstw łupków iłow-anhydrtc i iłowcó (ryc. 4). Dolna wkład soli ma miąższość ok. 70 cm, natomiast górna jest znacznie cieńsza i osiąga grubość ok. 30 cm. Większą miąższo ś ć (ok. 40 cm) górnej wkładi zaobserwowano jedynie w profilu V z poprzeczni M2/S (ryc. 4). obu warstw są wykształcone podobnie. Sole kry s ztałowe Mają charktey s tyczną teksurę witrażoą, w której substancja ilasta jest zgromadzona głównie na granicach kryształów halitu, tworząc wokół nich otoczki. Jej zawrtość stopniowo wzrasta w i stropu warstwy. Niewielka ilość substancji kierunku spągu ilastej występuje również w obręie niektórych kryształów tworząc słabo widoczne i nieostre smugi lub skupienia. Wielko ś ć kryształów halitu jest zmienna i waha się od l do 6 cm. Są one najczęśie bezbarwne, czyste, rzadziej natomiast pojawią się kryształ o mlecznym zabarwieniu lub o pasmowej budowie łódkowe" . W większośc przypadków mają one tzw. ,kryształ prawidłoe wykształceni. Często towarzysą im kilkumilimetrowej średnicy grona anhydrytu, występujące na kontaktach kryształów z subtancją ilastą. Cechą charkteyszną soli kryształowch jest również wydzielanie - w trakcie rozdrabzapachu bituminiania - intensywnego i szybko zanikjącego nów. W obserwacjach, przeprowadzonych pod lupą binokularą, w kryształch halitu są widoczne partie o dużym zagęsceniu , regularnie występująch inkluzji ciekłyh i ciekło-gazwyh o wielkość ok. O, l mm. Większe inkluzje są spotykane sporadyczprawidłośc rozmieszczenia. nie i nie wykazują Na kontakcie z łupkami iłow-anhydrtm sole krys ztałowe miejscami przechodą w sole szare, bardzo zailone o strukturze porfirowej . Tekstura tej partii soli jest przeważ­ nie bezładn, ajedynie w częśi przylegając bezpośrdni do łupków, zaznacza się laminacja subtancją ilastą i przejście w łupki iłow-slnahydrte . Kryształ halitu mają rozmiary od ok. l mm do 8 mm i wykształceni hipautomorficzne lub ksenomorficzne. Większe z nich są czyste, bezbarwne o bardziej regularnej budowie. Łupki iłow-anhydrte występują w postaci warstewek o grubościah od 2 cm do 35 cm (ryc. 4) . Mają teksurę laminową, podkreślną naprzemilgły ułożenim cienkich warstewek anhydrytu mezokrystlicznego o miąż­ szości ok. l mm i iłu szarego o grubości od 1 do 2 mm. 1140 Warstwy te są rozdzielone iłowcam szarymi i brunatnoszarymi o grubo ś c i ach od 3 do 20 cm. profrlu występujące pomiędzy wkładmi soli W częśi kryształowch obserwuje s ię znacą przewagę miąższośc­ wą łupków iłow-anhydrtc nad iłowcam (ryc. 4). Warstewki łupków iłow-anhydrtc osiągaj tu największą miąższość w całym profrlu dochzą do 35 cm. Warstwy ilaste natomiast s ą stosunkowo cienkie (3-12 cm). Ponad górną wkładą soli kryształowch , miąższośc warstw łupków s ą znacznie mniejsze i wyno s zą od 2 do 12 cm na kontakcie z solami ś rodkwymi . W tej częś c i profilu proporcje łupków i iłowcó wyrónują się, z nieznacą przewagą tych drugich. Na kontakcie kompleksu łupków iłow-anhydrtc z zaobserwowano występoanie w pięcu solami środkwymi profilach charakterystycznie z a fałdownej warstewki iłowcó o miąższo ś ci do 1 cm (ryc. 4, 5). Warstewka ta przeważni występuje bezpośrdni na łupk lub też jest oddzielona od niego kilkucentymetrowej mi ą ższości warstą soli białych i szarych (ryc. 5). Amplituda fałdów wynosi ok. l cm, a szerokość ok. 3 cm. Zafłdowni te nie odzwierclają się w soli iłow-anhydrtc . ani w łupkach CD 0 @ ® 0 @ ® 1m 0.5 o -0.5 -1 -1.5 -2.0 mm sole []]] łupki B kry pofałdwn iłow szt U ałowe - anhydrytowe warstwa ilasta ~ iłowc e anhydrt IBl sole środkwe CD - profile litostratygraficzne w Kopalni Siedlec - Moszczenica (lokalizacja ryc. 1.) ® - profillitostratygraficzny w Kopalni B~chnia Ryc. 4. Zestawienie profili litostratygraficznych kompleksu ków iłow-anhydrtc z solami kryształowmi łup­ Pr z egląd Geologiczny, vol. 44, nr 11, 1996 omawianego kompleksu) przyjmuje powlną kryze słabo skoncentrowanych roztworów. łupkami iłow-anhydrtm a solami Granica pomiędzy kryształowmi jest nieostra. Zmiana warunków sedymentacji zachodą stosunkowo szybko w tym okresie doprwaził do soli szarych. Utwory te w powstania niewielkiej miąższośc iłow-anhydrtc przechodą stopniowo kierunku łupków poprzez laminowanych subtancją od soli o teksturze bezładnj, ilastą do łupków iłow-sln anhydrytowych. Struktury spływoe , typowe dla niespokojnego obszaru sedymentacji jakim było zapadlisko przedkarpackie, wielokrotnie był opisywane w literaturze geologicznej dot yczą­ cej sedymentacji soli badeńskich (np. Garlicki, 1968, 1979). w osadach ilasto-siarczanowych, Obserwowano je głównie gdzie warstwy świeżo osadzonego i nieskonsolidowanego anhydrytu uległy upłynie oraz przemieszczeniu po nachydnie zbiomika. Zdaniem lonym nawet pod niewielkim kątem można zastowć rówautora tego typu mechanizm zabureń nież do występujące w górnej częśi profilu, charakterystycznie pofałdwnej warstewki ilastej (ryc. 5). Warstewka ta tuż po osadzeniu, prawdopodobnie w wyniku drgań sejsmicznych uległa niewielkiemu przemieszczeniu oraz zafłdowniu . łowych stalizcję D sól szara []] łupek iłow D sól biał - anhydrytowy G iłowec [B] sole środkwe Ryc. 5. Kontakt kompleksu łupków iłow-anhydrtc mi środkwymi (poprzecznia MO/S 112 m od przekopu główneo) z sola- Warunki sedymentacji Wykształceni kompleksu łupków iłow-anhydrt­ wych z solami kryształowmi świadczy o stosunkowo zmiennych warunkach ich sedymentacji. Gwałtonym zmianom ulegało przede wszystkim stężeni roztworów oraz dostawa materiłu terygenicznego. Czynniki te można wiązać głównie ze zmianami warunków atmosferycznych takich jak temperatura i ilość opadów. Okres sedymentacji łupków iłow-anhydrtc i warstw iłowcó przeważni odznacł się zmniejszeniem stę­ żenia roztworu nie pozwaljącym na wytrącanie soli kamiennych . Naprzeminlgł ułożeni w łupkach cienkich warstewek anhydrytu i iłowcó, świadczy o krótowałych i gwałtonych jego zmianach, prawdopodobnie zwiąanych z przyuscać, że sedymentacja anhydrytu porami roku. Można przyadł na okres letni, gdy parowanie przewyżsało dopływ wód słodkich, co w konsekwencji doprwaził do zwiękse­ nia stężenia roztworu. W porze roku chłodniejsz i bardziej wilgotnej dochził natomiast do osadzenia warstewek ilasdostawy materiłu ilastego potych w wyniku zwięksonej wód słodkich. przez dopływ Grubsze warstwy ilaste, rozdielając łupki iłow-anhy­ drytowe można trakowć jako utwory również zwiąane z Ze względu na ich miąższość, okresami chłodniejszym. okresy te był prawdopodobnie znacznie dłuższe i nie zwią­ zane z porami roku . do warunków powstania warstw W przeciwńst ilastych, sole kryształowe repzntują stosunkowo długie okresy cieplejsze. Ich charakterystyczna tekstura witrażo wskazuje według Garlickiego (1979) na spokjną i wolną sedymntację z silnie skoncentrowanych roztworów. Powstanie jej tłumaczy wzrastaniem na dnie basenu kryształów halitu, które wyciskał powoli osadzjący się ił oraz drobne konkrecje anhydrytu. hipotezę powstania tego typu tekstur Nieco odmieną przedstawił Handford (1991), według którego krystalizacja halitu może zachodić w nieskonsolidowanym i nasyconym so la nką osadzie. Główny powód wzrostu kryształów upatruje w kapilamym przemieszczaniu solanek i ich lokalnej koncentracji. Z szybkością ich wzrostu wiąże natomiast różne formy wykształceni oraz ilość i sposób rozmieszczenia zaniecysń w obręie ziarn halitu. Dla kryształów nie zawierjącyh substancji ilastej lub zawierjącyh ją w (tj. podobnie jak w przypadku soli krysztaniewielkiej ilośc Podsumowanie Wykonane wyrobiska gómicze w Kopalni Siedlec-Moszczenica pozwliły na szcegółow zapoznanie się z wykształcenim kompleksu łupków iłow-anhydrtc z solami kryształowmi. Na podstawie zebranych materiłów i przeprowadzonej analizy petrograficznej tego kompleksu można stwierdzć, że kompleks ten: - ma dwie wkładi soli kryształowch przedzielonych naprzemilgły warstewkami łupków iłow-anhydrt­ wych i iłowcó, - w stropie kontaktuje z kompleksem soli środkwych a spąg stanowią utwory kompleksu iłowcó anhydrytowych, on w zmiennych warunkach sedymentacyj- powstał nych prawdopodobnie o charakterze regionalnym. Zmianom podlegał głównie nasycenie roztworu oraz dostawa materiłu terygenicznego do zbiomika sedymentacyjnego. stałością wykształceni zarówno - odznacza się dużą na obszarze Kopalni Siedlec-Moszczenica, jak również w bezpośrdni sąiadujcyh złożach Łężkowic i Bochni, - charakterystyczne wykształceni pozwala na łatwą jego identyfkację w profilu serii solnej. Literatura GARLICKI A. 1960 - Prz. Geol., 8: 43-45 . GARLICKI A. 1968 - Biul. Inst. Geol., 215: 5-78. GARLICKI A. 1970a - Kwart. Geol., 14: 350-360 GARLICKI A. 1970b - Biul. Inst. Geol., 251: 609-614. GARLICKI A. 1971a- Kwart. Geol. , 15: 726-727 . GARLICKI A. 1971b - Ibidem, 15: 930-946. GARLICKI A. 1979 - Pr. Geol. PAN, 119: 1-67. HANDFORD C. R. 1991 - Developments in Sedimentology, 50: 1-66. POBORSKI J. 1952 - Biul. Inst. Geol., 78: 1-160. POBORSKI J. & SKOCZYLAS-CISZEWSKA K. 1963 Rocz. Pol. Tow. Geol. , 33: 339-348. SZYBIST A. & TOBŁA T. 1995 - Prz. Geol., 43: 682-686. WIEWIÓRKA J. 1974 - Stud. i Mat. do Dziejów Żup Solnych w Polsce, 3: 46-58. 1141