-w postaci zestawień wyników statystycznych w tabelkach i na diagramach

Transkrypt

1 dr hab. Bogusław Bagiński, profesor UW Warszawa, 15 października 2018 r. Instytut Geochemii, Mineralogii i Petrologii Wydział Geologii, Uniwersytet Warszawski b.baginski1@uw.edu.pl RECENZJA rozprawy doktorskiej mgr Norberta Szczepary zatytułowanej Geologia i petrologia permskich skał wulkanicznych rejonu Świeżawy i Nowego Kościoła w niecce północnosudeckiej Recenzję niniejszej rozprawy doktorskiej przygotowałem na zlecenie Rady Wydziału Geologii Uniwersytetu Wrocławskiego, zgodnie z decyzją z dnia 8 czerwca 2018 roku. Promotorem ocenianej rozprawy jest prof. UWr dr hab. Marek Awdankiewicz. Recenzowana dysertacja stanowi obszerne opracowanie naukowe, poświęcone szczegółowemu opisowi petrograficznemu utworów wulkanicznych jak i odtworzeniu ewolucji procesów, które te utwory ukształtowały. Rozprawa liczy 164 strony tekstu podzielonego na 10 rozdziałów, a autor do przygotowania pracy sięgnął po niemal 200 pozycji literaturowych (dokładnie 199). W rozdziale pierwszym, wstępie przedstawiono rys procesów magmatyzmu i wulkanizmu na obszarze Europy oraz w południowej Polsce, w okresie orogenezy waryscyjskiej. Zarysowano również cel pracy określając go jako kompleksowe i szczegółowe odtworzenie ewolucji permskiego wulkanizmu oraz procesów powstawanie i dyferencjacji magmy na obszarze pomiędzy Nowym Kościołem a Świeżawą. Rozdział drugi, liczący 7 stron zapoznaje czytelnika ze szczegółową budowa geologiczną obszaru badań. Dwa szkice geologiczne oraz profil litostratygraficzny utworów górnego karbonu i permu niecki północnosudeckiej oraz tabela zestawiająca różne propozycje literaturowe podziału litostratygraficznego obszaru dobrze uzupełniają informacje na temat dotychczasowej historii badań skał wulkanicznych niecki północnosudeckiej. Zastosowane w pracy metody badań opisano w rozdziale trzecim. Autor wskazuje w nim, że głównymi źródłami szczegółowych danych do opracowania 234 próbek skał były badania mikroskopowe w świetle spolaryzowanym, badania mikrosondowe oraz analizy 1

2 geochemiczne składu skał. W badaniach za pomocą mikroskopu optycznego w świetle spolaryzowanym zastosowano cyfrową analizę obrazu pochodzącego z zeskanowanych 44 płytek cienkich, posiłkując się programami ImageJ i GIMP 2.0. Analizy geochemiczne 32 całych skał (25 ryolitów i 7 andezytów bazaltowych) wykonano w ACME Labs. w Kanadzie, natomiast oznaczenia składu chemicznego minerałów w mikroobszarze w 22 próbkach ryolitów oraz 4 próbkach andezytów bazaltowych, za pomocą mikrosond elektronowych w trzech laboratoriach europejskich w Warszawie, Salzburgu i Bochum. Liczący 27 stron rozdział czwarty to najobszerniejsza część pracy. Dotyczy on obserwacji terenowych autora. Umieszczono w nim szczegółowe zestawienie 60 punktów obserwacyjnych (z dokładną lokalizacją), z których pobierano próbki do dalszych badań. Opisano oraz przedstawiono dokumentację w postaci fotografii z terenu oraz dodatkowych zestawień w formie profili z głównych lokalizacji poboru próbek, na które składają się przede wszystkim ryolity Wielisławki oraz ryolity i bazaltowe andezyty Różanej, uzupełnione spostrzeżeniami z próbek ryolitów z Sędziszowej oraz Rzeszówka, jak i tufów ryolitowych Wołka i piaskowców wulkanogenicznych Owczarni. Kolejny rozdział to opis petrograficzny wyselekcjonowanych szlifów skał wulkanicznych. Autor załącza tu kilkadziesiąt fotografii spod mikroskopu petrograficznego oraz elektronowego mikroskopu skaningowego dla zobrazowania niuansów zmiany składu drobnych faz. Są to zarówno skany całych szlifów dla lepszej prezentacji tekstury jak i powiększone niewielki fragmenty szlifu dla pokazania charakterystycznych fenokryształów lub szczegółów tekstury. Szósta część pracy to analiza modalna i teksturalna obrazów cyfrowych uzyskanych ze skanów płytek cienkich pod polaryzacyjnym mikroskopem optycznym. Przeprowadzona została tu analiza zawartości (proporcje ilości, wielkości i rodzaju) fenokryształów. Wyniki przedstawiono na 3 sposoby: -w formie graficznej w postaci zmodyfikowanych obrazów badanych szlifów, gdzie można wizualnie ocenić ilość oraz pozycje poszczególnych fenokryształów w płytce cienkiej, -w tabeli, gdzie podano ilości (jako przybliżony % objętości, przy podziale ich na kwarc, skaleń alkaliczny, plagioklaz oraz sumę biotytu i minerałów nieprzezroczystych), średnie wielkości oraz liczbę fenokryształów w badanych szlifach, -w postaci zestawień wyników statystycznych w tabelkach i na diagramach 2

3 Rozdział siódmy poświęcono analizie składu chemicznego minerałów w mikroobszarze. Na 20 stronach przedstawiono dane w postaci rozbudowanych tabeli analizy składu chemicznego podsumowujące ponad 200 analiz skaleni, ponad 110 analiz łyszczyków oraz 60 analiz minerałów nieprzezroczystych. Zamieszczono również analizy piroksenu, talku, minerałów ilastych oraz chlorytów. Na trójkątach Or-Ab-An zobrazowano trendy zmiany składu chemicznego skaleni, natomiast w układzie Al.-Mg-Fe zmienność składu analizowanych łyszczyków. Podkreślono rolę przemian wtórnych obrazując na diagramach składy chlorytów i innych faz minerałów warstwowych będących powszechnymi produktami tych procesów. Ważne dane dla rozważań nad genezą wulkanitów okolic Świeżawy i Nowego Kościoła prezentowane są w kolejnym rozdziale, poświęconym składowi geochemicznemu całych skał. Wnikliwa analiza rozkładu koncentracji, 10 głównych pierwiastków oraz wartości strat prażenia oraz 32 pierwiastków śladowych, przedstawiona została na diagramach zróżnicowania zawartości wybranych pierwiastków względem LOI, SiO2 oraz Zr. Obrazu dopełniają diagramy pajęcze zmienności REE oraz wybranych pierwiastków śladowych znormalizowane do pierwotnego płaszcza. Rozdział dziewiąty obejmuje interpretację przedstawionych na wcześniejszych 125 stronach wyników badań oraz dyskusję. Autor podsumowując wykonane badania, zwłaszcza terenowe, wnioskuje o zmianę relacji wiekowej pojawienia się ekstruzji skał pośrednich (bazalt andezytowy) i kwaśnych. Dotychczasowe, przedstawione w literaturze następstwo melafir-ryolit wnioskuje zastąpić następstwem odwrotnym, przytaczając ku temu dowody terenowe, związane przede wszystkim z formami występowania skał pośrednich, widoczne w badanych odsłonięciach terenowych. Pociąga to za sobą reinterpretację przebiegu permskiej aktywności wulkanicznej na obszarze niecki północnosudeckiej, co autor zarysowuje w podrozdziale Doktorant proponuje również spore zmiany dotyczące wydzieleń litologicznych w badanych odsłonięciach, szczególnie w odniesieniu do zbyt szerokiego zakresu występowania tufów ryolitowych według obecnych danych literaturowych. W dużej części autor interpretuje je jako obszar występowania przeobrażonych i silnie zwietrzałych szklistych ryolitów. Najważniejsza formacja efuzywna badana w pracy - ryolity Różanej nie budzi wątpliwości autora, który określa ją jako rezultat aktywności efuzywnej. Ważne wnioski płyną z analizy diagramów opartych na pierwiastkach śladowych. Wykorzystano tu przede wszystkim te mało mobilne - Nb, Ta, Th, LREE i Yb. Doktorant 3

4 podobnie jak Awdankiewicz (2006), widzi źródło materiału dla skał andezytowych w zmodyfikowanym, zmetasomatyzowanym górnym płaszczu. Tego typu magma mogła być poddana, w dalszych etapach jej ewolucji, procesom frakcjonalnej krystalizacji. Mogły ją dodatkowo modyfikować niewielkie dopływy bardziej prymitywnych stopów, a w zaawansowanym stadium dyferencjacji dodatkowo procesy kontaminacji utworami skorupowymi. Tego typu obraz można skonstruować na podstawie analiz danych geochemicznych z wykorzystaniem odpowiednich diagramów dyskryminacyjnych. Jeśli chodzi o magmy ryolitowe można rozpatrywać dwa główne modele ich powiązania ze skałami andezytowymi A- Skały kwaśne nie mają bezpośredniego związku z bazaltowymi andezytami i są efektem anateksis skał skorupy B- Zakłada się ścisły związek obu grup, a skały kwaśne są efektem dyferencjacji skał bardziej maficznych bez udziału materiału skorupowego Analiza danych geochemicznych pozwoliła wypracować swego rodzaju kompromis, zakładający powstanie ryolitów w procesie frakcjonalnej krystalizacji, ale nie wprost z magm andezytowych. Dużą rolę autor przypisuje kontaminacji utworami skorupy kontynentalnej na co wskazują podobieństwa proporcji Th/Nb czy La/Sm w skałach osadowych typu szarogłazów i badanych ryolitach. 12 końcowych wniosków podsumowujących rozważania przedstawione w 9 wcześniejszych częściach rozprawy ujęto w punktach w ostatnim rozdziale. Ocena merytoryczna rozprawy W mojej ocenie Pan magister Norbert Szczepara przedstawił spójny, wielowątkowy obraz procesów powstawania i przemian jakim uległy skały wulkaniczne okolic Świeżawy i Nowego Kościoła w niecce północnosudeckiej. Do rozwiązania postawionych w rozprawie problemów zastosował odpowiednio dobrane narzędzia analityczne i udokumentował, że potrafi je zastosować oraz wyciągnąć poprawne wnioski z uzyskanych za ich pomocą rezultatów. Wnikliwe obserwacje terenowe oraz dobra dokumentacja odsłonięć, odpowiednia liczba i jakość pobranych prób (choć w większości był to trudny mocno zmieniony materiał skalny), dokładne obserwacje mikroskopowe w świetle spolaryzowanym oraz pod skaningowym mikroskopem elektronowym, wreszcie spora ilość analiz chemicznych w mikroobszarze, trudnych, silnie zmienionych fenokryształów i 4

5 matriksu, uzupełniona analizami geochemicznymi całych skał, umożliwiły po przeanalizowaniu danych ze wszystkich źródeł, zaproponowanie spójnego modelu genezy wulkanitów okolic Świeżawy i Nowego Kościoła. Praca jest zredagowana starannie, kolejne rozdziały wynikają z poprzednich i posiłkują się ich danymi. Dość liczne figury (w sumie w pracy jest ich 52), zarówno w formie szkiców geologicznych, zdjęć terenowych, zdjęć mikroskopowych (spod mikroskopu polaryzacyjnego jak i skaningowego), diagramów dyskryminacyjnych, diagramów koncentracji pierwiastków w próbkach, cyfrowo zmodyfikowanych skanów szlifów wyselekcjonowanych szlifów oraz schematów ideowych przygotowane zostały starannie i odpowiednio zlokalizowane w tekście stanowiąc jego dopełnienie i uzupełnienie (w myśl chińskiego przysłowia jeden obraz wart więcej niż tysiąc słów). Tabele (w pracy jest ich 19) z lokalizacją próbek, wynikami analiz geochemicznych skał oraz analizami w mikroobszarze wybranych minerałów stanowią ważny element prezentujący twarde fakty dotyczące badanych próbek skał. W każdej nawet starannie przygotowanej pracy można dostrzec pewne mankamenty. A w tym miejscu mojej recenzji przyszedł moment na wskazanie, może subiektywne, braków. W rozważaniach dotyczących skał wulkanicznych, zwłaszcza przy próbach rozwikłania genezy szczególnie dużą rolę zwraca się na pewne cechy minerałów i składników skały, które mogą zawierać ukrytą informację o procesach (np. mieszania się magm). Nie zauważyłem w pracy żadnej analizy szkliwa. Rozumiem, że skały są mocno zmienione, ale w ponad 200 szlifach brak jakiejkolwiek informacji o szkliwie jest zastanawiające, zwłaszcza, że ten komponent niesie często cenne informacje o genezie. Podobnie jest z minerałami akcesorycznymi, których ilość w badanych skałach jest niewielka, ale brak o nich informacji jest pewnym mankamentem pracy. Takie fazy jak apatyt, monacyt, xenotym mogą zawierać cenne informacje np. o procesach mieszania się magm. W pracy o minerałach akcesorycznych można wnioskować jedynie obserwując dokładnie fotografie szlifu 188 (Ryc.5.4C.) Inną kwestią, którą chciałbym również poruszyć jest wykorzystanie i jakość niektórych analiz mikrosondowych. Jakość większości załączonych w tabelach danych mikrosondowych jest dobra, ale są wyjątki. Na przykład analiza skalenia RR8.2 daje sumę kationów 4.81 co przy sumie Si i Al w pozycji tetraeadycznej wskazuje na spory niedomiar pozostałych kationów w strukturze minerału. Analizy mik zamykające się poniżej 92% wag. tlenków (próbka RW 3) też powinny zostać pominięte jako wątpliwe. 5

6 W oddzielnym załączniku zamieszczam uwagi edycyjne. Dotyczą one pewnych zmian i uzupełnień, sugestii zmian, zwłaszcza na załącznikach w postaci zdjęć i diagramów. Podaję tam też uchwycone przeze mnie drobne błędy w tekście rozprawy. Podsumowanie Przedstawiona do oceny rozprawa doktorska Pana magistra Norberta Szczepary świadczy o dobrym opanowaniu warsztatu metodologicznego oraz naukowego. Stwierdzam, że rozprawa spełnia wymogi stawiane pracom doktorskim w świetle Ustawy z dnia 14 marca 2003 roku O stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuk (Dz. U. Nr 65, poz. 595, z późn. zm.) wnioskuję o dopuszczenie Pana magistra Norberta Szczepary do dalszych etapów przewodu doktorskiego. 6