Category: Vol. 75, No 3

The Orava Deep Drilling Project and post-Palaeogene tectonics of the Northern Carpathians

Czasopismo : Annales Societatis Geologorum Poloniae
Tytuł artykułu : The Orava Deep Drilling Project and post-Palaeogene tectonics of the Northern Carpathians

Autorzy :
Golonka, J.
AGH University of Science and Technology, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland, jan_golonka@yahoo.com,
Abstrakty : This paper presents an insight into the geology of the area surrounding the ODDP proposed drilling site, and the structural development of the Carpathians in post-Palaeogene times. Since the deep drilling is proposed to be located in the Orava region of the Northern Carpathians, on the Polish-Slovak border, the structure and origin of the Neogene Orava Basin is also addressed in the paper. The outline of geology of the Carpathian Mountains in Slovakia and Poland is presented. This outline includes the Inner Carpathian Tatra Mountains, the Inner Carpathian Palaeogene Basin, the Pieniny Klippen Belt, the Outer Carpathians, the deep structure below the Carpathian overthrust, the Orava Basin Neogene cover, the Neogene magmatism, faults and block rotations within the Inner and Outer Carpathians, and the Carpathian contemporary stress field. The outline of geology is accompanied by the results of the most recent magnetotelluric survey and the detailed description of the post-Palaeogene plate tectonics of the circum-Carpathian region. The oblique collision of the Alcapa terrane with the North European plate led to the development of the accretionary wedge of the Outer Carpathians and foreland basin. The northward movement of the Alpine segment of the Carpathian-Alpine orogen had been stopped due to its collision with the Bohemian Massif. At the same time, the extruded Carpatho/ Pannonian units were pushed to the open space, towards a bay of weak crust filled up by the Outer Carpathian flysch sediments. The separation of the Carpatho/Pannonian segment from the Alpine one and its propagation to the north was related to the development of the N-S dextral strike-slip faults. The formation of the West Carpathian thrusts was completed by the Miocene time. The thrust front was still progressing eastwards in the Eastern Carpathians. The Carpathian loop including the Pieniny Klippen Belt structure was formed. The Neogene evolution of the Carpathians resulted also in the formation of genetically different sedimentary basins. These basins were opened due to lithospheric extension, flexure, and strike-slip related processes. A possible asteno- sphere upwelling may have contributed to the origin of the Orava Basin, which represents a kind of a rift modified by strike-slip/pull-apart processes. In this way, a local extensional regime must have operated on a local scale in the Orava region, within the frame of an overall compressional stress field affecting the entire West Carpathians. Nevertheless, many questions remain open. Without additional direct geological data, which can be achieved only by deep drilling under the Orava Deep Drilling Project, these questions cannot be fully and properly answered.

W grudniu 1999 Polska dołączyła do programu wierceń kontynentalnych – International Continental Scientific Drilling Program (ICDP). W ramach tego programu jest przygotowywany projekt głębokiego wiercenia w strefie kontaktu teranu Karpat wewnętrznych i płyty północnoeuropejskiej. Praca przedstawia zarys geologii Karpat na terenie Polski i Słowacji, ze szczególnym uwzględnieniem Tatr, paleogenu wewnątrzkarpackiego, pienińskiego pasa skałkowego, zachodnich Karpat zewnętrznych, podłoża nasunięcia karpackiego na południe od Krakowa, neogeńskiego wulkanizmu i budowy geologicznej niecki orawskiej. Wiercenie “Orawa” byłoby usytuowane w rejonie Jabłonki-Chyżnego na linii przekroju sejsmicznego CELEBRATION CEL01, jak również w niedalekim sąsiedztwie głębokiego przekroju geologicznego Kraków-Zakopane i na linii przekroju Andrychów-Chyżne. Przekroje Kraków–Zakopane i Andrychów-Chyżne wykorzystują szereg wierceń Państwowego Instytutu Geologicznego i PGNiG, a także badania sejsmiczne i magnetote-luryczne. Usytuowanie wiercenia w rejonie przygranicznym pozwoli na międzynarodową współpracę z geologami i geofizykami słowackimi. Wiercenie to ma na celu wyjaśnienie szeregu problemów badawczych. Jednym z nich jest zagadnienie młodych i współczesnych ruchów tektonicznych w Karpatach. Przez obszar karpacki przebiega granica europejskiego pola plam gorąca, wyznaczona neogeńskim wulkanizmem oraz rozkładem strumienia cieplnego. Na obszarze pomiędzy Górną Orawą a Górnym Śląskiem, linia graniczna łącząca neogeńskie wulkanity Zakarpacia z andezytami rejonu przypienińskiego i bazaltami Dolnego Śląska przecina skośnie nasunięcia jednostek fliszowych Karpat Zewnętrznych. Równocześnie w rejonie Orawy do pienińskiego pasa skałkowego skośnie dochodzi oś karpackiej, ujemnej anomalii grawimetrycznej, a podłoże skonsolidowane występuje na głębokości nie większej niż 6-9 km, a więc w zasięgu głębokiego wiercenia, co sugerują wyniki badań megnetotellurycznych (Żytko, 1999) i magnetycznych. Podniesienie to, przy generalnym zapadaniu podłoża platformy europejskiej pod Karpaty ku południowi, może bya spowodowane warunkami geotermicznymi, na skutek podnoszenia się astenosfery i występowania pióropuszy płaszcza. Pióropusze te mogą bya niezależne od karpackiej kompresji i subdukcji. Z piórpuszami tymi łączy się lokalna i regionalna ekstensja w warunkach megaregionalnej kompresji. Zjawiska tego rodzaju nie są jeszcze dokładnie poznane, aczkolwiek występują w kilku miejscach na świecie (np. Panteleria na Morzu Śródziemnym). Opracowanie zagadnienia roli pióropuszy płaszcza i określenie ich relacji do kolizji i subdukcji mają zasięg globalny, a ich wyjaśnienie w rejonie karpackim pozwoli na stworzenie uniwersalnego modelu ewolucji orogenów. Nie jest wykluczone, że mamy do czynienia z orogenezą “modyfikowaną” przez pióropusz płaszcza. Powstanie niecki Orawy i Podhala mogłoby więc mieć związek z riftingiem spowodowanym wpływem pióropuszy płaszcza na pograniczu dwóch płyt. Ryft ten jest obrzeżony między innymi wyniesieniami Babiej Góry i Orawskiej Magury. Z ryftem może być związany wulkanizm ukryty pod neogeńskimi utworami niecki orawskiej, a widoczny jako wysokooporowe ciała na profilach megnetotellurycznych. Tektonikę tego obszaru komplikuje występowanie uskoków przesuwczych o różnym przebiegu i orientacji i związane z nimi tworzenie się basenów międzyprzesuwczych typu pull-apart. Proponowane wiercenie przyczyniłoby się do uzyskania odpowiedzi na postawione wyżej problemy. Dla określenia dokładnej lokalizacji wiercenia i jego właściwej interpretacji geologicznej konieczne będzie wykonanie dodatkowych prac geofizycznych. Płytka sejsmika wyjaśniłaby zasięg utworów neogeńskich i pozycję pienińskiego pasa skałkowego pod utworami neogenu, zaś głęboka sejsmika, a zwłaszcza zdjęcie 3-D, przyczyni łaby się do lepszego rozpoznania tektoniki wgłębnej.

Słowa kluczowe : plate tectonics, neotectonics, Carpathians, Palaeogene, Neogene, continental deep drilling,
Wydawnictwo : Polskie Towarzystwo Geologiczne
Rocznik : 2005
Numer : Vol. 75, No 3
Strony : 211 – 248
Bibliografia :
DOI :
Cytuj : Golonka, J. , The Orava Deep Drilling Project and post-Palaeogene tectonics of the Northern Carpathians. Annales Societatis Geologorum Poloniae Vol. 75, No 3/2005

Foraminifera from the Eocene Variegated Shales near Barwinek (Magura Unit, Outer Carpathians), the type locality of Noth (1912) revisited

Czasopismo : Annales Societatis Geologorum Poloniae
Tytuł artykułu : Foraminifera from the Eocene Variegated Shales near Barwinek (Magura Unit, Outer Carpathians), the type locality of Noth (1912) revisited

Autorzy :
Golonka, J.
AGH University of Science and Technology, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland, jan_golonka@yahoo.com,
Kender, S.
Department of Earth Sciences, University College London, Gower Street, London WC1E 6BT, U.K, s.kender@ucl.ac.uk,
Abstrakty : A rich deep-water agglutinated foraminifera (DWAF) fauna (approximately 50 taxa) is documented from the lower to middle Eocene Variegated Shales of the Magura Unit, Outer Carpathians. Four localities have been sampled from the Barwinek region, which are thought to correspond to those studied by Rudolf Noth in 1912. A stream section of variegated red and green shales outcrop near Zyndranowa (Poland), was logged and extensively sampled. A further two outcrops of red shales were sampled in stream sections near Vyšny Komarnik (Slovakia), and a stream section close to Olchowiec (Poland). The DWAF recovered closely resemble assemblages of the same age in localities throughout the Carpathians. The material under study in this report has been correlated using the first appearance of Reticulophragmium amplectens, dating the samples early Middle Eocene. Two DWAF assemblages have been differentiated. The 'Rhabdammina Assemblage' is found mainly in green shales and is thought to be indicative of a high-energy slope or deep sea fan environment slightly reduced in oxygen; and the 'Paratrochamminoides Assemblage' is found mainly in red shales and is thought to be indicative of a well-oxygenated condensed sequence. The two faunas are otherwise very similar in composition. Of the seven new species described by Noth in 1912, one has been identified in this report and re-described as Paratrochamminoides deflexiformis (Noth).

Niniejsza publikacja stanowi opracowanie mikrofauny otwornicowej z eoceńskich łupków pstrych serii magurskiej z okolic Barwinaka, miejscowooeci usytuowanej na S od Dukli. Mikrofaunę otwornicową z występujących tam stanowisk pstrych łupków opisał w roku 1912 Rudolf Noth. Niestety, zebrane i zdeponowane przez niego we Wiedniu materiały mikropaleontologiczne zostały zniszczone w czasie wojny. Ich bezpooerednia rewizja okazała się zatem niemożliwa, a ponowne zbadanie zespołów ze stanowisk Notha wymagało zdobycia nowego materiału. W tym celu pobrano próbki do nowych badań mikropaleontologicznych z wystąpień pstrych łupków reprezentujących serię magurską w czterech miejscowooeciach w rejonie Barwinka (Fig. 1, 2). Opróbowane stanowiska znajdują się na terenie Polski w miejscowościach Zyndranowa (punkt 1) i Olchowiec (punkt 4) oraz w miejscowości Vyšny Komarnik na Słowacji (punkty 2 i 3) (Fig. 3). Z punktów 2, 3 i 4 pobrano pojedyncze próbki, natomiast odsłonięcie w punkcie 1 w Zyndranowej opróbowano kompleksowo. Jest to odsłonięcie w skarpie brzegowej potoku Panna. Występujące tu utwory reprezentowane są przez łupki czerwone i zielonawe (Fig. 4, 5) Omawiane wystąpienia pstrych łupków zlokalizowane są w północnej, brzeżnej strefie płaszczowiny magurskiej, zwanej pod jednostką Siar. Pozycję stratygraficzną tych łupków ilustruje załączony schemat litostratygraficzny (Fig. 2). Badane utwory są usytuowane ponad warstwami inoceramowymi (vel. ropianieckimi) wieku senon – paleocen, natomiast w ich nadkładzie występują reprezentujące eocen górny, warstwy podmagurskie i glaukonitowe piaskowce magurskie (piaskowce z Wątkowej), a lokalnie także warstwy malcowskie wieku oligoceńskiego (por. Cieszkowski w: Ślączka et al. 1991) . W Zyndranowej pstre łupki występują u samego czoła płaszczowiny magurskiej, która nasuwa się tu na jednostkę dukielską. Przy prawie całkowitym braku nanoplanktonu wapiennego, do okreoelenia wieku badanych pstrych łupków, reprezentujących formację łupków z Łabowej (fm.) (Oszczypko, 1991), posłużyć mogły jedynie otwornice aglutynujące. Najstarsze zespoły wystąpiły w próbkach Z11 i Z10 z Zyndranowej. Są one datowane na wczesny eocen, czyli poniżej pierwszego pojawienia się Reticulophragmium amplectens, ale powyżej zespołu z Glomospira. Podobny wiek mają zespoły w próbach S12 (Vyšny Komarnik) i S15 (Olchowiec). Uważa się, że pierwsze pojawienie się Reticulophragmium amplectens mialo miejsce około 50 Ma (spąg eocenu środkowego). Gatunek ten został znaleziony w próbkach Z7 – Z0 z Zyndranowej oraz S8 i S13 z Vyšnego Komarnika. Najwyższy wiekowy zasięg zespołów otwornicowych z tych próbek jest określany na 42 Ma (koniec zony Reticulophragmium amplectens). W profilu w Zyndranowej próbki Z9 i Z8 są pozbawione otwornic. Ich datowanie na interwał między 38 Ma a 35,3 Ma (oerodkowy – wczesny eocen) ustalono w oparciu o występujący w nich nanoplankton wapienny. Reprezentowane są one przez brązowe, miękkie margle, które należą do innej jednostki litostratygraficznej i w obrębie pstrych łupków są jedynie tektonicznie zaklinowane. Udokumentowana i sfotografowana przy pomocy SEM bogata mikrofauna składa się z otwornic aglutynujących (całościowo w liczbie ponad 50 gatunków, a przeciętnie 29 gatunków na próbkę) (Tabela 1; Fig. 9-12). Zidentyfikowano dwa zespoły otwornicowe, z których pierwszy to zespół z Rhabdammina w zielonych łupkach, a drugi – zespół z Paratrochamminoides, pochodzący z łupków czerwonych. Oba zespoły są bardzo do siebie podobne, ale zespół z Rhabdammina wykazuje nieco większe zróżnicowanie taksonomiczne. Stwierdza się tu liczną obecność, trudnych do identyfikacji gatunkowej form z rodzaju Paratrochamminoides. Spośród siedmiu nowych gatunków opisanych przez Notha (1912) z okolic Barwinka, tylko gatunek Trochmmina deflexiformis jest tutaj uznany za ważny. W niniejszej publikacji jest on zredefiniowany jako Paratrochamminoides deflexiformis (Noth). Oryginalne rysunki Notha przedstawia Fig. 8. Omawiane pstre łupki deponowane były we wczesnym eocenie w środowisku morskim poniżej CCD, na głębokości zbliżonej do 2,5 km a później w oerodowisku jeszcze głębszym. Zespół z Rhabdammina prawdopodobnie reprezentuje oerodowisko o wyższej energii usytuowane blisko skłonu kontynentalnego i zdominowane przez turbidity. W tych warunkach szybka sedymentacja powodowała zmniejszenie zawartości tlenu w osadzie i jego zielone zabarwienie. Zespół z Paratrochamminoides reprezentuje głębokowodne środowisko o niższej energii i spowolnionej sedymentacji (sekwencja skondensowana). Lista oznaczonych taksonów oparta jest o klasyfikację otwornic aglutynujących wg Kaminskiego (2004). Identyfikacja gatunków bazuje głównie na pracach taksonomicznych Kamińskiego i Gerocha (1993) oraz Kaminskiego et al. (1988, 1989, 1996).

Słowa kluczowe : Foraminifera, Eocene, stratigraphy, palaeoecology, Magura Unit, Outer Carpathians,
Wydawnictwo : Polskie Towarzystwo Geologiczne
Rocznik : 2005
Numer : Vol. 75, No 3
Strony : 249 – 271
Bibliografia :
DOI :
Cytuj : Golonka, J. ,Kender, S. , Foraminifera from the Eocene Variegated Shales near Barwinek (Magura Unit, Outer Carpathians), the type locality of Noth (1912) revisited. Annales Societatis Geologorum Poloniae Vol. 75, No 3/2005
[Top]

Middle Jurassic ammonitico rosso deposits in the northwestern part of the Pieniny Klippen Belt in Poland and their palaeogeographic importance; a case study from Stankowa Skała and “Wapiennik” Quarry in Szaflary

Czasopismo : Annales Societatis Geologorum Poloniae
Tytuł artykułu : Middle Jurassic ammonitico rosso deposits in the northwestern part of the Pieniny Klippen Belt in Poland and their palaeogeographic importance; a case study from Stankowa Skała and “Wapiennik” Quarry in Szaflary

Autorzy :
Golonka, J.
AGH University of Science and Technology, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland, jan_golonka@yahoo.com,
Kender, S.
Department of Earth Sciences, University College London, Gower Street, London WC1E 6BT, U.K, s.kender@ucl.ac.uk,
Sidorczuk, M.
Institute of Geology, University of Warsaw, Al. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa, Poland, sima@uw.edu.pl,
Abstrakty : Carbonate deposits of the ammonitico rosso-type developed in the Czorsztyn Succession represent the shallowest northern facies zone of the Pieniny Klippen Basin, formed on the southern slope of a submarine ridge named the Czorsztyn Ridge. The lithology of the Middle Jurassic ammonitico rosso-type deposits in the Czorsztyn Succession of the north-westernmost part of the Pieniny Klippen Belt in Poland appears highly diversified and includes: shell coquinas and distinctly laminated limestones consisting of micritic and organodetrital, mostly crinoidal laminae. The microfacies vary from pure micrite to packstones rich in filaments, and packstone- grainstones rich in various bioclasts and peloids. Neptunian dyke infillings are of similar lithological and microfacies types. The history of deposition of the oldest ammonitico rosso-type and associated deposits was different in the north-westernmost part of the Polish section of the Pieniny Klippen Basin, compared to its central and eastern parts. A distinct differentiation of the basin is thus proposed along the Czorsztyn Ridge: from a shallower, north-westernmost part to deeper parts, with the boundary-zone in the present Szaflary area, which is characterised by scarp breccias and neptunian dykes cutting through the basement composed of crinoidal limestones. This indicates that the Czorsztyn Ridge was laterally differentiated into subordinate highs and lows that were formed in a tectonically active environment.

Środkowojurajskie osady typu ammonitico rosso, będące przedmiotem badań, znajdują się w dwóch odsłonięciach północno- zachodniej części polskiego odcinka pienińskiego pasa skałkowego. Wybrane odsłonięcia – Stankowa Skała koło Zaskala i kamieniołom “Wapiennik” w Szaflarach należą do czorsztyńskiej sukcesji skałkowej (Fig. 1). Profil Stankowej Skały rozpoczyna się wapieniami krynoidowymi zaliczanymi do formacji wapienia ze Smolegowej. Powyżej występują wapienie reprezentujące formację wapienia czorsztyńskiego (Fig. 2), z których została szczegółowo opisana najniższa część (warstwy 1 i 2 – Fig. 3). W kamieniołomie “Wapiennik” występują wapienie krynoidowe zaliczanedo formacji wapienia ze Smolegowej, które są pocięte opisanymi w pracy żyłami neptunicznymi formacji wapienia czorsztyńskiego (Fig. 7). Bezpośrednio nad wapieniami krynoidowymi znajdują się uławicone wapienie formacji wapienia czorsztyńskiego. Ze wschodniej, starej części kamieniołomu pochodzi brekcja zbudowana z okruchów wapieni krynoidowych i czerwonego matryksu zaliczana do ogniwa brekcji z Wapiennika, najniższej części formacji wapienia czorsztyńskiego, opisywana przez Birkenmajera (1952; 1958; 1963; 1977) (Fig. 6). Osady w wymienionych odsłonięciach, mimo, że tradycyjnie zaliczane do osadów typu ammonitico rosso, znacznie różnią się pod względem wykształcenia od osadów formacji wapienia czorsztyńskiego z centralnej i wschodniej części pienińskiego pasa skałkowego. Profil Stankowej Skały charakteryzuje się występowaniem uławiconych, twardych, niezbulonych wapieni, które często wykazują laminację (warstwa 1b, 2a i 2c; Fig. 5). Wapienie laminowane reprezentują następujące mikrofacje: szkarłupniowomuszlową, peloidową, peloidowo-szkarłupniową, filamentowokrynoidow ą, mikrytową oraz “z krynoidami”(Fig. 4). Wapienie pozostałej częoeci badanego odcinka formacji wapienia czorsztyńskiego (warstwa 1a i 2b) reprezentują dwa rodzaje mikrofacji: filamentową i filamentowo-peloidową ze szkarłupniami (Fig. 4). W kamieniołomie “Wapiennik” w obrębie wapieni krynoidowych występują skośne żyły neptuniczne, głównie z wapieniami mikrytowymi i wapieniami ziarnistymi (Fig. 8). Osady tworzące żyły neptuniczne reprezentują następujące mikrofacje: szkarłupniowofilamentow ą, szkarłupniowo-muszlową, peloidową, peloidowofilamentow ą, filamentową, mikrytową oraz mikrofację ziarn z powłokami mikrobialnymi i peloidami (Fig. 9). Wapienie dolnej części formacji wapienia czorsztyńskiego z odsłonięcia Stankowa Skała i wypełnienia żył neptunicznych z kamieniołomu “Wapiennik” k/Szaflar można zaliczyć do przedziału najwyższy(?) bajos – kelowej. Istnieją znaczne różnice w wykształceniu najstarszych osadów typu ammonitico rosso występujących we wschodniej i środkowej części pienińskiego pasa skałkowego w Polsce oraz tych obserwowanych w opisanych odsłonięciach z części północozachodniej. W profilach wschodniej i oerodkowej części pienińskiego pasa skałkowego, poniżej wapieni ammonitico rosso, występują czerwone wapienie krynoidowe zaliczane do formacji wapienia z Krupianki, których nie stwierdzono w badanej północo-zachodniej części, co może wskazywać na istnienie znacznej luki stratygraficznej w tym rejonie (Fig. 10A; patrz także Fig. 2). Natomiast w środkowej i wschodniej części pienińskiego pasa skałkowego występują wapienie bulaste, charakteryzujące się obecnością mikrofacji filamentowej i mikrofacji filamentowej ze ślimakami juwenilnymi z niewielkim udziałem innych bioklastów oraz okruchów skał starszych – “ekstraklastów”. W części północno-zachodniej wapienie ammonitico rosso nie są zbulone, często wykazują laminację nawet z warstwowaniem skośnym i uziarnieniem frakcjonalnym, a mikrofacje reprezentują znacznie szersze spectrum: od mikrofacji filamentowych poprzez szkarłupniowe i szkarłupniowo-muszlowe aż do peloidowych i mikrytowych, są także bogatsze w “ekstraklasty”. Zespół wymienionych cech wskazuje na redepozycję materiału, a sedymentacja tego osadu mogła zachodzić w połogich spękaniach dna tworząc poziome żyły neptuniczne (sille), które na skutek późniejszej erozji zostały pozbawione osadu przykrywającego. Ponadto z rejonu Szaflar opisano liczne żyły neptuniczne i brekcje wapienne (Birkenmajer, 1952, 1958, 1963, 1977) interpretowane jako brekcje przyskarpowe, związane z synsedymentacyjnymi procesami tektonicznymi zachodzącymi na obszarze grzbietu czorsztyńskiego, które miały miejsce na przełomie bajosu i batonu w czasie mezokimeryjskich ruchów ekstensyjnych (Fig. 10B). Powyższe obserwacje wskazują, że wschodnia i środkowa część pienińskiego pasa skałkowego Polski oraz jego północnozachodni obszar reprezentują odmienne strefy sedymentacji w basenie skałkowym, ze strefą “graniczną” w rejonie dzisiejszych Szaflar.

Słowa kluczowe : Pieniny Klippen Belt, Czorsztyn Ridge, Middle Jurassic, palaeogeography, ammonitico rosso, microfacies, neptunian dykes,
Wydawnictwo : Polskie Towarzystwo Geologiczne
Rocznik : 2005
Numer : Vol. 75, No 3
Strony : 273 – 285
Bibliografia :
DOI :
Cytuj : Golonka, J. ,Kender, S. ,Sidorczuk, M. , Middle Jurassic ammonitico rosso deposits in the northwestern part of the Pieniny Klippen Belt in Poland and their palaeogeographic importance; a case study from Stankowa Skała and “Wapiennik” Quarry in Szaflary. Annales Societatis Geologorum Poloniae Vol. 75, No 3/2005
[Top]

Origin of chert nodules from the Polish Muschelkalk, Middle Triassic

Czasopismo : Annales Societatis Geologorum Poloniae
Tytuł artykułu : Origin of chert nodules from the Polish Muschelkalk, Middle Triassic

Autorzy :
Golonka, J.
AGH University of Science and Technology, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland, jan_golonka@yahoo.com,
Kender, S.
Department of Earth Sciences, University College London, Gower Street, London WC1E 6BT, U.K, s.kender@ucl.ac.uk,
Sidorczuk, M.
Institute of Geology, University of Warsaw, Al. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa, Poland, sima@uw.edu.pl,
Kwiatkowski, S.
Institute of Geological Sciences, Polish Academy of Sciences, Research Centre in Kraków, Senacka 1, 31-002 Kraków, Poland,
Abstrakty : In the Muschelkalk of Poland, carbonate nodules and chert nodules (siliceous and silico-carbonate ones) occur in two regions: the Upper Silesia and the Holy Cross Mountains. The chert nodules were formed by silicification of carbonate deposit, what is proved by silicified skeletal remains of carbonate fauna. The primary deposit formed in aerobic and sometimes evaporitic conditions was permeable, not lithified, and contained some per cent of SiO2. The silicification advanced either radially from the centre outwards, or from the outer surface inwards. In the latter case, a precursor of chert nodule was probably a carbonate nodule. The formation of chert nodules proceeded in two stages. In the first stage, the primary fabrics of rock were silicified but preserved, while in the second one they were destroyed. Simultaneously, the organic matter and iron were removed. Lithification advanced from the outer surface inwards. At first, the whole nodule was in a semi-plastic state, what is proved by the occurrence of plastic deformations. Some deformations have been induced by earthquake tremors. With aging of the nodule, only its outer, indurated part underwent cracking. The cortex was developed mostly after nodule's lithification at the expense of the outer part of the nodule, and it entered into the nodule's interior along the cracks. The transformations in particular nodules were stopped in various stages of their development.

W wapieniu muszlowym Polski nodule czertowe (krzemionkowe i krzemionkowo-wapienne) oraz węglanowe (Tabela 1) występuj ą wyłącznie w dwóch regionach: górnośląskim i świętokrzyskim (Fig. 1, 2). Regiony te odpowiadają dwóm połączeniom morza wapienia muszlowego z Tetydą – bramie wschodnio-karpackiej i bramie morawskiej. W obu regionach ilość i wielkość nodul zmniejsza się ku ich peryferiom. Występowanie nodul jest nieregularne lecz obfite w niektórych poziomach (Fig. 2), w skałach osadzonych w warunkach dobrego utlenienia (w wapieniach organogenicznych lub oolitowych) i w węglanowych osadach powstających wspólnie z ewaporatami. Nodule tworzyły się w osadzie węglanowym, niezlityfikowanym, przepuszczalnym, zawierającym kilka procent krzemionki i kilka procent substancji organicznej. W skałach zawierających nodule czertowe zawartość krzemionki w samym wapieniu jest niższa niż w skałach bez nodul, co dowodzi, że zawartość krzemionki w pierwotnym osadzie była mniej więcej wyrównana i utworzenie nodul czertowych nie było powiązane z dodatkową dostawą krzemionki do osadu. Nie było też żadnego wpływu opadów tufowych. Zsylifikowane szczątki węglanowej pierwotnie fauny dowodzą, że nodule czertowe utworzyly się przez sylifikację skały węglanowej. Poziome wymiary nodul są zawsze większe od ich wymiarów pionowych, co prawdopodobnie wynika z większej przepuszczalności horyzontalnej osadu i większej dostawy krzemionki lub węglanu w poziomie niż w pionie. Nodule utworzone w warunkach ewaporacyjnych są bardziej spłaszczone, co świadczy, że w tych warunkach różnica między przepuszczalnościami osadu w pionie i poziomie była większa niż w innych osadach. W nodulach czertowych sylifikacja obejmowała całkowicie lub częściowo (Fig. 5C) ooidy, onkoidy i drobne resztki szkieletowe. Duże wapienne skorupki fauny były zazwyczaj rozpuszczane z pozostawieniem próżni (Fig. 4B). Często nodule czertowe zawierają relikty skały macierzystej, zazwyczaj w centrum noduli (Fig. 3A,F, 4D) oraz żyły i romboedry węglanowe utworzone w czasie diagenezy (Fig. 5B). Sylifikacja postępowała bądź od środka noduli na zewnątrz, bądź od zewnątrz ku środkowi.Wpierwszym przypadku niekiedy powierzchnia noduli zatrzymywała się na dużej skorupie (Fig. 4C). Także nodule o strukturze grubych pasm powstały prawdopodobnie przez wzrost od środka w zmieniających się warunkach fizyko-chemicznych. We wnętrzach nodul tworzących się od zewnątrz węglany dominują nad krzemionk ą w środku noduli (Fig. 4E, F). Takie nodule powstały prawdopodobnie przez sylifikację nodul wapiennych. Części nodul, w których dominują węglany są dużo bardziej zanieczyszczone substancj ą organiczną niż części, w których dominuje krzemionka (Fig. 5A). Wyróżniono dwa etapy tworzenia się noduli czertowej. W pierwszym sylifikacja obejmuje elementy pierwotnej skały – ooidy, onkoidy (Fig. 5C), szczątki szkieletowe, laminację (Fig. 3E, D, 7D) nie niszcząc ich kształtu, zachowując część pierwotnej porowatości i tworząc w ten sposób strukturę widmową, przeważnie ciemnej barwy. W drugim stadium sylifikacja powoduje zniszczenie kształtów elementów pierwotnej skały, zmniejszenie porowatości i wyparcie na zewnątrz znacznej części substancji organicznej i związków żelaza (Fig. 3E, 6D). Usunięcie substancji organicznej następuje prawdopodobnie przez utworzenie rozpuszczalnych związków organiczno-krzemionkowych i ich od prowadzenie na zewnątrz. Powstaje struktura homogeniczna (Fig. 3H, 4G), zazwyczaj jasna. Najczęoeciej struktura widmowa występuje w środku noduli, a struktura homogeniczna ją otacza. Niekiedy cała nodula jest zachowana w jednej strukturze widmowej lub homogenicznej. Oprócz tych dwóch podstawowych struktur wyróżniono: 1) strukturę grubopasmową (Fig. 3I, 4E, 6A, 7F, H), w której współśrodkowe pasma różnią się składem mineralnym, strukturą lub kolorem, 2) strukturę drobnopasmową typu pierścieni Lieseganga (Fig. 6B, C), 3) strukturę kłębkową (Fig. 6D, E) porozrywanych i skłębkowanych pasm, 4) strukturę krystaliczną (Fig. 7A) drobno przekrystalizowanej krzemionki. Struktury te współwystępują ze strukturami widmową i homogeniczną. Lokalnie obserwowano przejścia od struktury grubopasmowej do kłębkowej (Fig. 6F, G, H). Nodule czertowe były początkowo przez krótki czas w stanie półplastycznym, o czym świadczą: 1) struktura kłębkowa powstała prawdopodobnie ze struktury grubopasmowej przy trzęsieniu ziemi, 2) rzadko występujące w nodulach pionowe rurki puste lub wypełnione kalcytem lub krzemionką -prawdopodobnie oelady ichnofauny (Fig. 7C, D) i 3) rzadko występujące pogrązy wapienia w stropie nodul czertowych (Fig. 7B) Oprócz typowych nodul czertowych z wyraźnymi granicami występują rzadko skupienia krzemionki z zatartymi granicami (Fig. 7E). W większości nodul czertowych występują spękania, czasem przechodzące w skałę otaczającą, czasem ograniczone do samych nodul. W nodulach krzemionkowych (nie krzemionkowo-wapiennych) spękania sa często wypełnione osadem identycznym ze skałą macierzystą (Fig. 4G, H, 6C, 7G), co dowodzi, że powstały przed lityfikacją skały macierzystej. Stwardnienie plastycznych nodul zaczynało się od zewnątrz. Początkowo tworzyła się twarda skorupka otaczająca miękkie jądro. Płytkie spękania ograniczały się do tej skorupki. Na powierzchni większości nodul występuje jasna, porowata kora (Fig. 3C, F, H), która często wnika wzdłuż spękań do wnętrza noduli (Fig. 3A, D, H, 4F). Tworzyła się więc po powstaniu spękań. Kora noduli czertowych wapienia muszlowego Polski tworzyła się inaczej niż kora czertowych noduli kredy Francji (Tabela 2). Wspólne występowanie w tych samych odsłonięciach nodul krzemionkowych, wapienno-krzemionkowych i wapiennych, o różnych strukturach, z korą lub bez kory, ze spękaniami wypełnionymi lub nie wypełnionymi osadem dowodzi, że diageneza w poszczególnych nodulach przebiegała różnie i zatrzymywała się w różnych stadiach swego rozwoju.

Słowa kluczowe : chert nodules, silicification, earthquakes, Muschelkalk, Poland,
Wydawnictwo : Polskie Towarzystwo Geologiczne
Rocznik : 2005
Numer : Vol. 75, No 3
Strony : 287 – 308
Bibliografia :
DOI :
Cytuj : Golonka, J. ,Kender, S. ,Sidorczuk, M. ,Kwiatkowski, S. , Origin of chert nodules from the Polish Muschelkalk, Middle Triassic. Annales Societatis Geologorum Poloniae Vol. 75, No 3/2005
[Top]