ANNALES UNIVERSITATIS MARIAE CURIE-SK ODOWSKA LUBLIN POLONIA VOL. LXV, 2 SECTIO B Uwagi o badaniu minera³ów ciê kich w lessach Polski

Transkrypt

1 DOI: /v z ANNALES UNIVERSITATIS MARIAE CURIE-SK ODOWSKA LUBLIN POLONIA VOL. LXV, 2 SECTIO B 2010 Zachodniopomorski Uniwersytet Techniczny, Katedra Geotechniki, Szczecin ROMAN RACINOWSKI Uwagi o badaniu minera³ów ciê kich w lessach Polski Notes on loess heavy minerals research in Poland S ³ o w a k l u c z o w e: less, minera³y ciê kie, Polska K e y w o r d s: loess, heavy minerals, Poland WSTÊP W Polsce badania minera³ów ciê kich prowadzone s¹ od pocz¹tku XX wieku, pocz¹tkowo dotyczy³y one g³ównie osadów przedczwartorzêdowych. Wycinkowo analizowane by³y tylko osady wydmowe i pla owe. Szczegó³owiej zagadnieniem badañ minera³ów ciê kich w lessach zajmowa³ siê w latach 30. ubieg³ego wieku J. Tokarski (1936) badaj¹cy lessy podolskie. Zagadnienie genezy i sedymentacji lessów w literaturze polskiej rozpatrywa³ miêdzy innymi Malicki (1952) wykorzystuj¹cy do tego celu analizy minera³ów ciê kich (Dobrzañski, Malicki 1949). W tym te czasie Turnau-Morawska zainicjowa³a badania minera³ów ciê kich osadów czwartorzêdowych (preglacjalnych, rzecznych, glacjalnych i lessów). Opublikowa³a te aktualn¹ do tej pory rozprawê dotycz¹c¹ znaczenia badañ minera³ów ciê kich w szeroko pojêtym wnioskowaniu litotologicznym (Turnau-Morawska 1955). Zagadnienie to nastêpnie omówi³a Maliszewska (1969). Du e zainteresowanie wykorzystaniem badañ minera³ów ciê kich we wszechstronnej charakterystyce osadów czwartorzêdowych nast¹pi³o w latach 60. i 70. ubieg³ego wieku. Na szersz¹ skalê zaczêto te prowadziæ badania minera³ów ciê kich utworów lessowych. Wk³ad w tê problematykê wnios³o

2 8 Roman Racinowski wielu badaczy, wyniki tego rozpoznania i wyp³ywaj¹ce z nich wnioski znajduj¹ siê w szeregu specjalistycznych publikacji. Badaniami minera³ów ciê kich w lessach zajmowali siê miêdzy innymi: M. Turnau-Morawska, J. Morawski, J. Trembaczowski, R. Chlebowski, K. Radlicz, R. Racinowski, T. Tyrcha-Czy, M. Krysowska-Iwaszkiewicz, M. Wilgat (por. spis literatury).wyniki tych analiz pocz¹tkowo stanowi³y ogólne wyznaczniki charakteryzuj¹ce lessy na tle innych genetycznie osadów py³owych i gliniastych Polski. Na prze³omie wieków XX i XXI zainteresowanie badaniami minera³ów ciê kich lessów w Polsce wzros³o w zwi¹zku z opini¹, e mog¹ one byæ wykorzystane jako pomocnicze do ustalenia Ÿród³a pochodzenia i kierunku transportu materia³u osadotwórczego, charakterystyki dynamiki œrodowiska akumulacyjnego, stratygrafii lessów oraz ustalania stopnia zwietrzenia spowodowanego procesami paleopedologicznymi. Du e nagromadzenie materia³u faktograficznego spowodowa³o wyst¹pienie szeregu w¹tpliwoœci i krytyczn¹ ocenê efektywnoœci wykorzystania analiz minera³ów ciê kich do uniwersalnego rozwi¹zywania problematyki litogenetycznej i litostratygraficznej (np. Racinowski 1993, 2000). W niniejszym artykule na podstawie badañ w³asnych i innych autorów przedstawiono niektóre zagadnienia metodyczne dotycz¹ce badañ minera³ów ciê kich w lessach, sposobów ich kameralnej prezentacji i interpretacji litogenetycznej, litostratygraficznej i litohipergenicznej. Lokalizacjê stanowisk, z których wykorzystane zosta³y wyniki, przedstawiono na ryc. 1. Szczegó³owe informacje o sposobie oznaczania minera³ów ciê kich znajduj¹ siê w wielu podrêcznikach z zakresu mineralogii. W wê szym zakresie w odniesieniu do osadów czwartorzêdowych Polski prezentowane s¹ miêdzy innymi przez Chlebowskiego i in. (2002, 2004) i Racinowskiego (1992, 1995, 2000). UWAGI METODYCZNE PRZYGOTOWANIE PRÓBKI DO SEPARACJI MINERA ÓW CIÊ KICH I SPOSÓB ROZDZIELANIA MINERA ÓW W Polsce zasadniczo badanie minera³ów ciê kich prowadzi siê na sk³adnikach z materia³u przemytego wod¹ na sitach o okreœlonej œrednicy. Materia³ ten zazwyczaj nie jest poddawany dzia³aniu odczynników chemicznych (np. HCl), które powoduj¹ eliminacjê niektórych sk³adników (np. konkrecji, agregatów, glaukonitu i czêœciowo chlorytów). Zabiegi takie jednak u³atwiaj¹ oznaczanie minera³ów i przyspieszaj¹ wykonywanie analiz.

3 Uwagi o badaniu minera³ów ciê kich w lessach Polski 9 KIELCE LUBLIN Bug OPOLE Wieprz 6 1 Odra CZECHY KATOWICE KRAKÓW Dunajec 2 Wis³a Wis³oka San PRZEMYŒL 8 7 UKRAINA km Ryc. 1. Rozmieszczenie stanowisk i rejonów badawczych, z których omawiane s¹ wyniki analiz minera³ów ciê kich: 1 Baborów; 2 Odonów; 3 rejon lessów P³askowy u Be³ yckiego; 4 rejon Lublina; 5 Nieledew; 6 Ratyczów; 7 rejon lessów Przemyœla; 8 Tarnawce Distribution of stands and research areas, on the basis of which results of heavy minerals analyses are discussed: 1 Baborów; 2 Odonów; 3 area of loesses of the Be³ yce Plateau; 4 area of Lublin;5 Nieledew;6 Ratyczów;7 areaofloessesofprzemyœl;8 Tarnawce W zale noœci od œrednicy analizowanego materia³u nawa ki rozdzielanych sk³adników s¹ zmienne, Nale y jednak zwracaæ uwagê, aby w lejku rozdzielczym masa próbki nie by³a wiêksza od 5 10 g. Jako cieczy ciê kiej, w której nastêpuje rozdzielanie minera³ów ciê kich o ró nych gêstoœciach, u ywano bromoformu. Jednak ze wzglêdu na szkodliwe oddzia³ywanie na zdrowie coraz powszechniej stosuje siê separacjê tych minera³ów w wodnym roztworze poliwolframianu sodu. FORMA ILOŒCIOWEGO USTALANIA SK ADU MINERALNEGO Pocz¹tkowo analizy minera³ów ciê kich wykonywane by³y z frakcji 0,25 0,01 mm lub 0,1 0,01 mm. Oznaczane minera³y zliczane by³y metod¹ planimetrowania powierzchni lub pomiarem œrednicy ziarn, a uzyskane wyniki traktowane by³y jako procenty objêtoœciowe. Obecnie w przypadku lessów, innych utworów py³owych oraz gliniastych badania wykonywane s¹ na ziarnach o wielkoœci 0,1 0,06 mm, rzadziej z frakcji 0,06 0,01 mm. Wydzielone z danej frakcji sk³adniki liczone s¹ w w¹skim pasie preparatu. Jako regu³ê przyjmuje siê, e oznaczonych powinno byæ sk³adników przezroczystych (z wy- ³¹czeniem muskowitu, chlorytów, a niekiedy i glaukonitu). Wyniki takie traktowane s¹ jako procenty iloœciowe, które nawi¹zuj¹ œciœle do sk³adu

4 10 Roman Racinowski objêtoœciowego (Racinowski 1969). Je eli znane jest uziarnienie próbki, to wyniki tych analiz przeliczone mog¹ byæ na procenty wagowe, zarówno w odniesieniu do masy frakcji, z której zosta³y wydzielone, jak i masy ca³ej próbki (Racinowski 1992). PREZENTACJA WYNIKÓW ANALIZ MINERA ÓW CIÊ KICH Najczêœciej spektrum minera³ów ciê kich podawane jest dwucz³onowo. Na wstêpie minera³y rozdziela siê na klasy tj.: 1. minera³y nieprzezroczyste, 2. konkrecje i agregaty, 3.³yszczyki (muskowit, chloryty) 4. minera³y przezroczyste (bez ³yszczyków). Dodatkowo wydzielana mo e byæ klasa glaukonitu. Bardzo czêsto minera³y nieprzezroczyste s¹ ³¹czone z klas¹ konkrecji i agregatów. Szczegó³owym badaniom podlega tylko klasa minera³ów przezroczystych, które dzielone s¹ na grupy mineralne. Zazwyczaj s¹ to: amfibole, biotyt, cyrkon, dysten, epidoty (³¹cznie z zoizytami), granaty, pirokseny, rutyl (³¹cznie z innymi minera³ami tytanowymi), silimanit, turmaliny, inne minera³y (np. andaluzyt, apatyt, monacyt, oliwiny, topaz). Do klasy minera³ów przezroczystych do³¹czane bywaj¹ niekiedy chloryty i glaukonit. Nale y zwróciæ uwagê, e w pocz¹tkowym okresie badañ sk³adu minera³ów ciê kich polskich lessów koncentrowano siê wy³¹cznie na minera³ach przezroczystych (np. Malinowski 1964), a tak e na to, e w analizach sk³adu spektrum mineralnego nie zwracano uwagi na klasê ³yszczyków, w tym równie biotytu. Natomiast chloryty traktowane by³y jako zwietrza³e biotyty. Nie uwzglêdniano w sk³adzie mineralnym muskowitu, konkrecji wêglanowo- elazistych lub nawet glaukonitu, uwa aj¹c, e obecnoœæ tych sk³adników spowodowana zosta³a zani on¹ gêstoœci¹ cieczy, w której wydzielano minera³y ciê kie. UK ADY MINERALNE Czasem wskazane jest przedstawianie sk³adu mineralnego, który w sposób jednoznaczny podaje kolejnoœæ wystêpowania minera³ów ze wzglêdu na zmniejszanie siê ich odsetka w próbce. Nadaje siê do tego zmodyfikowana metoda Kukukazu Doi, pozwalaj¹ca wyodrêbniæ trzy podzbiory sk³adników: minera³y wiod¹ce, wspomagaj¹ce oraz uzupe³niaj¹ce (Racinowski, Coufal 1991; Racinowski 2002). Minera³y wiod¹ce s¹ pierwszymi sk³adnikami w uk³adzie, których suma przekracza 50%. Takie minera³y w spektrum wystêpuj¹ zazwyczaj w udziale powy ej 20%. Opisywaæ je mo na w tekœcie du ymi literami. Je eli zawartoœæ jednego z nich przekracza 50%, jest on minera³em dominuj¹cym. Pozosta³e minera³y w spektrum, zbli one iloœciowo do ostatniego wyrazu sk³adnika wiod¹cego, okreœla siê jako minera³y wspomagaj¹ce. W tekœcie podawaæ je mo na w nawiasie du ymi literami. Zawartoœæ ich w spektrum

5 Uwagi o badaniu minera³ów ciê kich w lessach Polski 11 mineralnym wynosi zazwyczaj 5 20%. Reszta minera³ów, które ze wzglêdu na swoj¹ specyfikê mog¹ mieæ istotne znaczenie w rozwa aniach litologicznych, okreœlana jest jako minera³y uzupe³niaj¹ce i wystêpuje najczêœciej w udziale < 5%. Oznaczaæ je mo na w nawiasie ma³ymi literami. B ÊDY SUBIEKTYWNE I OBIEKTYWNE Wykorzystuj¹c wyniki analiz minera³ów ciê kich do charakterystyki osadów czwartorzêdowych, nale y mieæ na wzglêdzie, e s¹ one obarczone znacznymi b³êdami o charakterze obiektywnym i subiektywnym. Dla pojedynczych próbek zakres ich zbli ony jest do teoretycznego b³êdu w³aœciwego dla rozk³adu normalnego, który orientacyjnie okreœliæ mo na wed³ug zmodyfikowanego x( 100 x) wzoru Griffithsa 2, gdzie: x procentowa zawartoœæ danego 100 minera³u. Wyliczona wartoœæ stanowi jednostronn¹ granicê mo liwego zró - nicowania udzia³u minera³u w próbce. B³êdy w znacznym stopniu s¹ niwelowane przez fakt, e w spektrum mineralnym operuje siê zawartoœci¹ sk³adników, które ujête s¹ w szersze klasy i grupy mineralne, a nie konkretnymi rodzajami minera³ów, które mog¹ byæ b³êdnie oznaczone. Zniwelowanie b³êdu nastêpuje te, gdy operuje siê nie pojedynczymi próbkami, a zbiorami wyników charakteryzuj¹cych pewne kompleksy osadów (na przyk³ad o podobnej genezie, o podobnym wieku, podobnej dynamice œrodowiska, podobnych cechach pedologicznych). Wzglêdne zmniejszenie zakresu b³êdu nastêpuje, gdy wnioskowanie litogenetyczne, litostratygraficzne, litodynamiczne opiera siê na specjalnie wyliczonych wskaÿnikach mineralnych. Jednak interpretacja ich musi byæ stosowana krytycznie. Do czêœciej stosowanych wskaÿników nale ¹ relacje miêdzy minera³ami o ró nej odpornoœci na niszczenie. Wykorzystywane s¹ one g³ównie do okreœlenia stopnia zwietrzenia osadów, wyznaczania poziomów gleb kopalnych, stratyfikacji osadów lessowych. W celu okreœlenia dynamiki œrodowiska sedymentacyjnego ustala siê stosunek minera³ów ciê kich o ró nych ekwiwalentach hydraulicznych lub aerodynamicznych, np. o gêstoœci > 3,4 g/cm 3 do minera³ów o gêstoœci 2,8 3,4 g/cm 3, lub zastêpczo relacje granatów do amfiboli. Wykorzystywany jest te stosunek ³yszczyków (muskowit, chloryty) do pozosta³ych sk³adników czy te amfiboli i piroksenów do biotytu i chlorytu, które informuj¹ o stopniu spokoju depozycyjnego w œrodowiskach pr¹dowych (wodnym i wiatrowym). Trudno jest stwierdziæ wyraÿne prawid³owoœci w dyferencjacji minera³ów ciê kich pod wzglêdem ich ekwiwalentu aerodynamicznego. Nie sprzyja temu

6 12 Roman Racinowski bardzo ma³a masa minera³ów ciê kich, które s¹ transportowane w zawiesinie w strumieniu powietrznym podlegaj¹cym ruchom turbulencyjnym. Jednak w skali lokalnej wystêpowaæ mo e bardzo wyraÿne zró nicowanie sk³adników o ró nych ekwiwalentach aerodynamicznych (Maruszczak, Racinowski 1976). Nale y liczyæ siê z tym, e szybki postêp technik badawczych spowoduje wypracowanie nowych metod analitycznych oraz wiêksze zobiektywizowanie badañ minera³ów ciê kich zarówno w zakresie ich identyfikacji, jak i wykorzystania do wnioskowania o naturze osadów czwartorzêdowych. OGÓLNE CECHY MINERA ÓW CIÊ KICH W MATERIALE WYJŒCIOWYM LESSÓW POLSKICH ród³em zasilania lessów polskich s¹ osady plejstoceñskie zawieraj¹ce minera³y ma³o odporne na procesy niszczenia fizycznego i chemicznego oraz ska³y lokalnego pod³o a przedczwartorzêdowego, zasobne w minera³y odporne na te procesy. Cechy tego materia³u wyjœciowego wp³ywaj¹ na sk³ad minera³ów ciê kich lessów. Na obszarze prawie ca³ej Polski w spektrum minera³ów ciê kich osadów mezozoicznych i trzeciorzêdowych dominuj¹: cyrkon, turmalin, rutyl, staurolit, dysten. Sporadycznie wystêpuj¹ granaty i epidoty. Tylko w sposób œladowy obserwuje siê amfibole, pirokseny, biotyt. Natomiast na przedpolu Karpat i w Zapadlisku Przedkarpackim w utworach trzeciorzêdowych, obok wymienionych, w znacznej iloœci znajduj¹ siê granaty, a tak e amfibole, pirokseny i biotyt. Na przedpolu Sudetów zaznacza siê podwy szona obecnoœæ epidotów oraz obecnoœæ piroksenów i silimanitu W wielu osadach trzeciorzêdowych Polski pó³nocno-zachodniej i zachodniej stwierdza siê znacz¹ce udzia³y amfiboli, biotytu, piroksenów, granatów, rutylu, a tak e glaukonitu, konkrecji elazisto-manganowych oraz muskowitu i chlorytów. Charakterystycznymi przezroczystymi minera³ami ciê kimi polskich osadów czwartorzêdowych s¹ granaty, amfibole, cyrkon, biotyt, epidoty, rutyl. Pozosta³e sk³adniki nie maj¹ znacz¹cej roli przy okreœlaniu cech diagnostycznych osadu. W Polsce NW zaznacza siê pewne podobieñstwo osadów plejstoceñskich do utworów trzeciorzêdowych. Na przedpolu Karpat utwory czwartorzêdowe wzbogacone s¹ g³ównie w granaty i chloryty pochodz¹ce ze zwietrzelin fliszowych ska³ karpackich. Natomiast na przedgórzu sudeckim w osadach czwartorzêdowych lokalnie wystêpuj¹ podwy szone udzia³y piroksenów, staurolitu, silimanitu. Na tej podstawie generalnie uznaje siê, e lessy pod wzglêdem sk³adu mineralnego wykazuj¹ wyraÿne zwi¹zki z ró nowiekowymi utworami przed-

7 Uwagi o badaniu minera³ów ciê kich w lessach Polski 13 czwartorzêdowymi oraz czwartorzêdowymi osadami glacjalnymi, fluwioi limnoglacjalnymi jak te ró nogenetycznym materia³em strefy peryglacjalnej czy te interglacjalnymi (interstadialnymi) utworami rzecznymi i jeziorzyskowymi. Przyjmuje siê, e niektóre minera³y wykorzystywane mog¹ byæ do wnioskowania o Ÿródle i wieku materia³u wyjœciowego oraz kierunku transportu (np. Borowiec i in. 1978; Buraczyñski i in. 1978, 1986; Chlebowski i in. 1976, 1991, 2002; GwóŸdŸ, Racinowski 1968; Malinowski, Mojski, 1960; Racinowski 1976; Racinowski i in. 2004). Uwa a siê, e glaukonit wskazuje na doprowadzanie do osadów sk³adników pochodz¹cych ze zwietrzelin ska³ mezozoicznych (przewa nie kredowych) lub trzeciorzêdowych (g³ównie oligoceñskich). Znaczna obecnoœæ amfiboli, biotytu, piroksenów œwiadczy o materiale pochodz¹cym z rozwiewanych plejstoceñskich osadów lodowcowych. Podwy szone udzia³y granatów sugeruj¹ powi¹zanie utworów py³owych z utworami fluwialnymi i jeziorzyskowymi, a na przedpolu Karpat ze zwietrzelin¹ ska³ fliszowych. MASA MINERA ÓW CIÊ KICH W POLSKICH LESSACH Zawartoœæ minera³ów ciê kich w lessach jest stosunkowo niewielka, bo wynosi poni ej 0,001% w stosunku do masy ca³ego osadu. We frakcji 0,25 0,1 mm masa minera³ów ciê kich mieœci siê w zakresie 0,2 7,0% wagowych tej frakcji. W najczêœciej analizowanej w lessach frakcji 0,1 0,06 mm udzia³ tych sk³adników mieœci siê w zakresie 0,06 3,0%, a we frakcji 0,06 0,01 mm jest w interwale 0,01 0,30%. Tymczasem w glinach zwa³owych we frakcji 0,1 0,06 mm masa minera³ów ciê kich znajduje siê w zakresie 0,11 2,57%, a we frakcji 0,06 0,01 mm 0,30 0,51%. Dla mu³ków odpowiednio we frakcji 0,1 0,06 mm wynosi 0,09 4,8%, a we frakcji 0,06 0,01 mm jest jej 0,20 4,0%. Dla utworów piaszczysto- wirowych (fluwioglacjalnych, fluwialnych) rozpatrywaæ mo na tylko zawartoœæ minera³ów ciê kich we frakcji 0,1 0,06 mm, ich udzia³ mieœci siê w przedziale 0,4 30,0% wagowych. Tak wiêc generalnie mo na przyj¹æ, e w stosunku do wyjœciowego materia³u czwartorzêdowego w lessach nastêpuje znacz¹ce zmniejszenie masy minera³ów ciê kich w porównaniu z innymi osadami plejstoceñskimi. ŒREDNICE MINERA ÓW CIÊ KICH W POLSKICH LESSACH Minera³y ciê kie wydzielone z lessów grupuj¹ siê skrajnie w przedziale œrednic 0,25 0,01mm. Dla lessów lubelskich i przemyskich zazwyczaj 50%

8 14 Roman Racinowski przezroczystych minera³ów ciê kich mieœci siê w przedziale œrednic mm Zobrazowane jest to w tabeli 1, w której podano wielkoœci pierwszego kwartyla (Q1) odpowiadaj¹cego 25% udzia³owi œrednic danego sk³adnika oraz wielkoœæ trzeciego kwartyla (Q3) bêd¹cego granic¹ jej 75%. Tab. 1. Granice œrednic w mm, w których mieœci siê 50% sk³adników mineralnych, okreœlone na podstawie 100 próbek pobranych z lessów lubelskich i przemyskich z frakcji < 0,25 mm (Racinowski 1976) Limits of diameters of mineral grains in mm, which contain 50% of mineral elements, determined on the basis of 100 samples collected from loesses of Lublin and Przemyœl areas, from fraction < 0.25 mm (Racinowski 1976) Sk³adniki mineralne Kwartyle œrednic ziarn mineralnych w mm (klasy i grupy) Q1 = 25% Q3 = 75% Minera³y nieprzezroczyste 0,30 0,60 yszczyki 0,40 0,70 Amfibole 040 0,80 Biotyt 0,40 0,60 Cyrkon 0,40 0,60 Dysten 0,40 0,60 Epidoty 0,40 0,70 Glaukonit 0,30 0,40 Granaty 0,40 0,70 Rutyl 0,30 0,60 Staurolit 0,50 0,80 Turmalin 0,40 0,70 Q1 pierwszy kwartyl wskazuj¹cy na graniczn¹ œrednicê 25% ziarn danego minera³u w populacji; Q3 trzeci kwartyl wskazuj¹cy na graniczn¹ œrednicê 75% ziarn danego minera³u w populacji Rozpatruj¹c skrajne wartoœci œrednich udzia³u danych minera³ów w próbkach lessów z profilu w Nieledwi (tab. 2), obserwuje siê, e mieszcz¹ siê one w przedziale œrednic mm. Odnotowaæ nale y, e najmniejsze rozstêpy miêdzy wartoœciami skrajnymi charakterystyczne s¹ dla minera³ów o relatywnie du ych zawartoœciach w spektrach minera³ów ciê kich. Z przytoczonych danych wyraÿnie wynika, e materia³ wydzielony frakcji od 0,1 mm (lub 0,12 mm czy te 0,16 mm) do 0,06 mm (lub 0,05 mm) jest miarodajny do oceny sk³adu minera³ów ciê kich lessów, oddaj¹c w sposób wiarygodny spektrum mineralne dla danego zespo³u próbek wydzielonego z analizowanego profilu lub przekroju, i mo na go wykorzystywaæ do ró nych celów porównawczych osadów lessowych.

9 Uwagi o badaniu minera³ów ciê kich w lessach Polski 15 Tab. 2. Zakres zmiennoœci œrednic minera³ów ciê kich wydzielonych z frakcji 0,25 0,01 mm niektórych grup mineralnych lessów z profilu Nieledew, okreœlony na podstawie 24 próbek (Racinowski 1969) Range of variability of heavy minerals diameters separated from fractions mm of some mineral groups of loesses from the Nieledew profile, determined on the basis of 24 samples (Racinowski 1969) Œrednie wielkoœci ziarn mineralnych w mm Sk³adniki mineralne (klasy i grupy) Minimalne Maksymalne Minera³y nieprzezroczyste 0,029 0,059 yszczyki 0,035 0,080 Minera³y przezroczyste bez ³yszczyków 0,044 0,063 Amfibole 0,035 0,067 Biotyt (³¹cznie z chlorytem) 0,033 0,083 Cyrkon 0,033 0,056 Dysten 0,035 0,080 Epidoty 0,035 0,063 Glaukonit 0,030 0,060 Granaty 0,041 0,068 Rutyl 0,028 0,061 Staurolit 0,040 0,098 Turmalin 0,020 0,074 ZRÓ NICOWANIE SK ADU MINERA ÓW CIÊ KICH LESSÓW W ZALE NOŒCI OD BADANEJ ŒREDNICY Jak ju zaznaczono powy ej, z punktu widzenia metodycznego najw³aœciwsze jest prowadzanie analiz minera³ów ciê kich z frakcji 0,1 0,06 mm. Nie mniej celowa jest znajomoœæ zawartoœci tych sk³adników w innych frakcjach. Jako jeden z pierwszych ocenê tak¹ przeprowadzi³ Morawski (1971). Stwierdzi³ on, e w miarê zmniejszania siê badanej œrednicy wzrasta udzia³ cyrkonu i rutylu, natomiast maleje zawartoœæ amfiboli i granatów. Bardziej szczegó³owo analizê tak¹ przeprowadzi³ autor dla sk³adników znajduj¹cych siê we frakcjach o œrednicach 0,25 0,1 mm, 0,1 0,06 mm, 0,06 0,01mm dla próbek lessów wierzchowinowych z Lublina (tab. 3) oraz dla lessów i mu³ków stokowych z Baborowa (tab. 4). W obu przypadkach stwierdza siê, e niezale nie od analizowanych frakcji wystêpuj¹ w nich analogiczne jakoœciowo grupy minera³ów przezroczystych, jednak ich œrednie zawartoœci zmieniaj¹ siê wraz z wielkoœci¹ frakcji. Zauwa a siê te, e niektóre sk³adniki w sposób konsekwentny s¹ zró nicowane w obu zbiorach wyników. Dotyczy to

10 16 Roman Racinowski Tab. 3. Zró nicowanie sk³adu przezroczystych minera³ów ciê kich w zale noœci od œrednicy badanej frakcji lessów wierzchowinowych z Lublina (X wartoœci œrednie, m minimalna i maksymalna zawartoœæ minera³ów) Differentiation of the content of transparent heavy minerals depending on the diameter of the examined fraction of top loesses from Lublin (X mean values, m minimum and maximum content of minerals) Frakcje wmm Iloœæ próbek n=10 amfibole biotyt (z chlorytem) Przezroczyste minera³y ciê kie w procentach iloœciowych cyrkon dysten epidoty glaukonit granaty piroksen rutyl staurolit turmaliny inne 0,25 0,1 X 11,9 29,3 11,0 3,2 10,6 0,1 20,7 1,4 3,5 2,1 5,7 0,5 m 6,6 21,1 6,6 67,9 0,0 30,1 0,0 3,6 4,0 21,1 0,0 1,4 6,6 36,0 0,0 5,0 0,0 10,0 0,0 7,7 0,0 11,0 0,0 3,0 0,1 0,06 X 12,0 7,2 15,5 4,3 13,5 0,0 29,9 2,0 8,7 1,5 4,7 0,7 m 3,9 19,4 1,1 11,0 4,4 29,6 2,3 7,4 9,1 19,5 0 13,7 47,5 0,7 4,5 3,2 15,2 0,7 3,2 0,4 9,1 0,0 3,4 0,06 0,01 X 15,6 7,0 23,5 4,2 15,5 0,1 16,5 1,0 10,9 0,9 2,4 2,4 m 8,3 29,2 1,8 15,5 12,6 39,4 0 8,3 12,4 18,4 0,0 0,6 12,6 20,6 0,0 2,4 6,3 17,4 0,0 2,5 0,5 4,7 0,0 5,8 Tab. 4. Zró nicowanie sk³adu przezroczystych minera³ów ciê kich w zale noœci od œrednicy badanej frakcji lessów i mu³ków stokowych w profilu Baborów (X wartoœci œrednie, m minimalna i maksymalna zawartoœæ minera³ów) Differentiation of the content of transparent heavy minerals depending on the diameter of the examined fraction of loesses and slope muds in the Baborów profile (X mean values, m minimum and maximum content of minerals) Frakcje wmm Iloœæ próbek n=19 Przezroczyste minera³y ciê kie w procentach iloœciowych amfibole biotyt cyrkon dysten epidoty glaukonit granaty piroksen rutyl staurolit turmaliny inne 0,25 0,1 X 21,3 8,7 5,0 5,0 7,4 1,2 17,3 5,5 4,7 15,4 7,3 1,2 m 5,9 31,8 3,5 15,8 1,3 10,9 1,1 8,8 4,0 11,9 0,0 5,7 8,6 30,0 0,0 10,7 1,6 17,1 5,7 27,1 3,1 14,3 0,0 2,9 0,1 0,06 X 21,2 9,4 21,5 3,0 8,9 1,8 9,9 3,1 11,5 3,9 4,6 1,2 m 9,8 30,4 3,9 21,4 10,7 36,8 1,3 7,3 3,0 11,9 3,0 11,9 3,4 15,9 1,4 5,9 3,8 20,7 0,4 6,6 2,6 8,2 0,0 2,3 0,06 0,01 X 11,6 3,3 32,8 2,3 13,4 1,8 11,1 0,8 16,1 2,7 3,2 0,9 m 3,7 19,8 1,3 7,7 19,2 44,2 1,0 3,7 6,7 19,9 0,5 3,8 4,8 17,4 0,0 1,9 11,7 26,0 0,0 3,4 1,1 6,7 0,0 2,1

11 Uwagi o badaniu minera³ów ciê kich w lessach Polski 17 cyrkonu, rutylu, epidotu, których udzia³ wzrasta w miarê zmniejszania siê œrednicy. Natomiast w kierunku tym maleje iloœæ biotytu, staurolitu i turmalinu. Granaty i amfibole nie wykazuj¹ takich prawid³owoœci i udzia³y ich dla obu stanowisk przebiegaj¹ w odrêbny sposób. Wydaje siê, e przyczyny tego zjawiska wynikaj¹ z odrêbnoœci materia³u Ÿród³owego oraz przebiegu procesu depozycji i redepozycji w miejscu jego obecnego wystêpowania. Niezale nie od tendencji zró nicowania œrednich udzia³ów na uwagê zas³uguje wielkoœæ rozstêpu miêdzy skrajnymi zawartoœciami w poszczególnych grupach przezroczystych minera³ów ciê kich w badanych frakcjach próbek pobranych w danych profilach czy te stanowiskach badawczych. Jednoznaczna interpretacja takiego zró nicowania jest trudna do wyjaœnienia. S¹dzi siê, e nak³adaj¹ siê tu czynniki zwi¹zane ze zmian¹ Ÿród³a alimentacji materia³u py³owego, z lokalnym zró nicowaniem kierunków nawiewania, zmian¹ dynamiki w strumieniu powietrza transportuj¹cego chmurê py³ow¹, a nastêpnie przekszta³ceniem œwie o zakumulowanego osadu w efekcie procesów redepozycyjnych (przewiewanie, sp³ukiwanie). ZRÓ NICOWANIE LITOSTRATYGRAFICZNE MINERA ÓW CIÊ KICH W NIEKTÓRYCH PROFILACH LESSOWYCH Na podstawie dotychczasowych wyników badañ minera³ów ciê kich w polskich lessach nie mo na stwierdziæ, aby w zró nicowaniu zawartoœci poszczególnych sk³adników na obszarze ca³ej Polski, czy nawet w jednym regionie, nastêpowa³y prawid³owoœci, na których podstawie mo na przeprowadziæ wnioskowanie litostratygraficzne. Wyniki te mog¹ wspomagaæ opisy z dokumentacji badañ terenowych lub te uzupe³niaæ wnioskowanie o warunkach paleogeograficznych w pewnym kompleksie stratygraficznym (okreœlonym w oparciu o np. datowania termoluminescencyjne, badania paleomagnetyzmu itp.). Tytu- ³em przyk³adu przytoczono wyniki sk³adu minera³ów ciê kich dla niektórych profili lessowych. Poniewa s¹ to badania sprzed wielu lat, a autor nie jest kompetentny w sprawie przyjêcia ujednoliconej dla zestawianych kompleksów litologicznych pozycji wiekowej, przyjêto oznaczenia stosowane przez opisuj¹cych je badaczy. W przypadku profilu Odonów (tab. 5) opracowanego przez Jersaka (za Racinowski, Œnieszko 1997) obserwuje siê, e w lessach najm³odszych relatywnie najwy sze s¹ udzia³y amfiboli i rutylu w stosunku do cyrkonu i granatu. W stropowych poziomach lessów starszych górnych zaznaczaj¹ siê wahania zawartoœci udzia³ów amfiboli, cyrkonu, granatów, turmalinu. Stosunkowo ma³o jest rutyli. Obserwuje siê, e ku sp¹gowi tego poziomu zmniejszaj¹ siê udzia³y

12 18 Roman Racinowski Tab. 5. Uproszczony œredni sk³ad przezroczystych minera³ów ciê kich (frakcja 0,2 0,06 mm) w kompleksach litostratygraficznych lessu z profilu Odonów (dane archiwalne J. Jersaka za R. Racinowski, Z. Œnieszko 1997) A simplified mean content of transparent heavy minerals (fraction mm) in lithostratigraphic loess complexes from the Odonów profile (archival data by J. Jersak after R. Racinowski, Z. Œnieszko 1997) Kompleksy litostratygraficzne Iloœæ próbek Przezroczyste minera³y ciê kie w procentach iloœciowych amfibole apatyt cyrkon dysten epidoty granaty pirokseny rutyl staurolit turmalin inne a b c d e f g h i Objaœnienia kompleksów wg J. Jersaka: a less m³odszy IIb; b gleba typu komorniki; c less m³odszy IIa; d kompleks glebowy nietulisko; e less starszy górny Ib; f gleba typu nieledew; g less starszy górny Ia; h kompleks glebowy typu tomaszów; i less starszy dolny

13 Uwagi o badaniu minera³ów ciê kich w lessach Polski 19 Tab. 6. Uproszczony œredni sk³ad przezroczystych minera³ów ciê kich we frakcji 0,1 0,05 mm w kompleksach litostratygraficznych profilu Ratyczów 1 wg K. Radlicza (za J. Buraczyñskim i in. 1978) A simplified mean content of transparent heavy minerals (fraction mm) in lithostratigraphic complexes of the Ratyczów 1 profile acc. to K. Radlicz (after J. Buraczyñski et al. 1978) Kompleksy litostratygraficzne Przezroczyste minera³y ciê kie w procentach iloœciowych amfibole biotyt cyrkon dysten epidoty glaukonit granaty monacyt piroksen rutyl staurolit silimanit turmalin inne VII 5,0 2,8 11,9 2,0 6,5 1,3 41,3 0,9 1,7 12,0 1,5 1,8 9,6 1,7 VI 5,7 1,9 14,8 2,3 4,3 0,5 34,6 1,8 0,3 14,2 2,2 1,1 14,3 2,0 V 4,8 2,4 15,1 2,6 6,1 1,2 37,7 2,8 1,3 13,3 3,3 0,2 8,2 1,0 IV 6,2 1,7 12,9 2,4 10,0 3,1 26,0 3,5 2,6 14,3 3,2 1,6 11,2 1,3 III 9,3 0,4 11,8 1,8 8,5 3,8 30,4 4,9 2,4 13,0 1,2 1,1 8,4 3,0 II 6,4 0,4 8,7 2,3 7,4 4,0 30,4 4,6 2,8 15,2 1,5 0,1 11,4 4,8 I 9,3 0,6 9,6 2,1 8,4 5,7 24,5 5,1 3,6 16,3 1,6 0,8 7,9 4,5 Objaœnienia kompleksów wg J.Buraczyñskiego i in (uproszczone): I less starszy ze s³abo wykszta³con¹ gleb¹ (zlodowacenie po³udniowopolskie); II III lessy starsze przedzielone gleb¹ kopaln¹; IV less starszy (zlodowacenie œrodkowopolskie); V less m³odszy (najni szy) z gleb¹ paudorff (komorniki); VI less m³odszy œrodkowy; VII less m³odszy górny

14 20 Roman Racinowski amfiboli i rutyli. Przeciwn¹ tendencjê wykazuj¹ granaty i epidoty. Natomiast zawartoœæ cyrkonu wykazuje skokowe zmiany w poszczególnych kompleksach litostratygraficznych. W prezentowanym profilu zwiêksza siê ku górze iloœæ amfiboli, co wskazywaæ mo e, i wyjœciowy by³ materia³ pochodz¹cy z rozwiewanych œwie ych osadów lodowcowych i wodnolodowcowych. Natomiast na podstawie wzrostu udzia³u cyrkonu i epidotu w lessach sp¹gowych wnioskowaæ mo na, e materia³em Ÿród³owym by³y rozwiewane plejstoceñskie osady aluwialne i limniczne. W profilu Ratyczów (tab. 6) wystêpuj¹ podobne pod wzglêdem jakoœciowym przezroczyste minera³y ciê kie. Du e s¹ ró nice iloœciowe. Zasadniczo du e s¹ udzia³y granatów, których udzia³ wzrasta ku stropowi. Stosunkowo ma³o jest amfiboli, przy czym relatywnie wiêcej jest go w dolnej czêœci profilu. Stosunkowo du o jest turmalinu, a mniej cyrkonu i rutylu. Wyznaczenie prawdopodobnych miejsc, z których nawiewany by³ materia³ py³owy, omówione zosta³o przez K. Radlicza (Buraczyñski i in. 1978). Dodatkowo mo na jednak przyj¹æ, e du ¹ zawartoœæ granatów wi¹zaæ mo na z lokalnym materia³em pochodz¹cym z osadów lodowcowych redeponowanych (rozmywanych) do œrodowiska wód p³yn¹cych lub stoj¹cych. Z kolei w profilu Nieledew (tab. 7) wed³ug badañ M. Wilgat (Maruszczak, Wilgat 1978) charakterystyczne jest podwy szanie udzia³ów amfiboli i granatów od sp¹gu ku stropowi lessów. W przeciwn¹ stronê wzrasta zawartoœæ cyrkonu i rutyli. WyraŸne wzbogacenie górnej czêœci profilu w amfibole wskazuje, e Ÿród³em materia³u lessu by³y rozwiewane osady bezpoœredniej akumulacji lodowcowej lub wodnolodowcowej. Natomiast w dolnej czêœci profilu wœród minera³ów ciê kich przewa aj¹ sk³adniki bardziej odporne na niszczenie, pochodz¹ce prawdopodobnie z redeponowanych ska³ przedczwartorzêdowych i zwietrzeliny osadów lodowcowych w œrodowisku jeziorzyskowo-rozlewiskowym. W profilu lessów w Tarnawcach na Pogórzu Przemyskim (tab. 8) w ustalonym przez M.Wilgat ( anczont, Wilgat 1994) sk³adzie przezroczystych minera³ów ciê kich zaznacza siê przewaga trzech sk³adników: cyrkonu, granatów, rutyli. Wskazuje to w sposób wyraÿny na zwi¹zek lessów z redeponowan¹ zwietrzelin¹ fliszowych ska³ karpackich, które w formie aluwiów i deluwiów wywiewane by³y z dna doliny Sanu.

15 Uwagi o badaniu minera³ów ciê kich w lessach Polski 21 Tab. 7. Uproszczony œredni sk³ad przezroczystych minera³ów ciê kich (frakcja 0,06 0,01 mm) w kompleksach litostratygraficznych lessu z profilu Nieledew (wg Maruszczak, Wilgat 1978) A simplified mean content of transparent heavy minerals (fraction mm) in lithostratigraphic loess complexes from the Nieledew profile (acc. to Maruszczak, Wilgat 1978) Kompleksy litostratygraficzne Przezroczyste minera³y ciê kie w procentach iloœciowych amfibole biotyt cyrkon dysten epidoty glaukonit granaty monacyt rutyl staurolit turmalin inne 1 19,7 4,5 14,6 0,3 22,5 0,9 12,6 0,8 14,4 0,2 3,2 6,3 2 21,8 2,7 16,1 1,8 25,9 0,5 11,0 0,4 11,0 0,4 3,1 5,3 3 11,6 3,5 22,8 1,4 24,0 1,3 8,8 1,2 17,1 0,4 1,6 6,3 4 20,7 2,3 16,3 0,8 24,8 0,3 8,3 0,2 15,5 0,7 4,5 5,6 5 7,2 1,3 26,8 0,7 22,7 1,1 11,8 0,9 18,8 0,7 3,1 4,9 6 9,1 2,4 23,8 1,1 28,4 0,2 7,9 1,3 16,1 1,0 2,5 6,2 7 8, ,3 1,0 25,3 1,1 6,6 0,4 20,0 0,7 5,8 7,0 8 9,1 1,3 23,3 0,6 19,7 1,2 8,1 0,1 25,0 0,5 4,6 6,5 Objaœnienia kompleksów (wg wydzieleñ Maruszczaka 1991): 1 less m³odszy wêglanowy, LMg+s+d+n); 2 sedymenty glebowe wœród lessów m³odszych (sg); 3 gleba interglacjalna GJ/A+A3+B); 4 lessy starsze wêglanowe górne i œrodkowe (LSg+s); 5 gleby interstadialne wœród lessów starszych (Gi/A+AC); 6 lessy starsze dolne i najni sze z oznakami pedogenezy (LSd+n); 7 gleba interglacjalna oddzielaj¹ca lessy starsze od najstarszych (GJ/A+A3+B); 8 less najstarszy (LN)

16 22 Roman Racinowski Tab. 8. Uproszczony œredni sk³ad przezroczystych minera³ów ciê kich (frakcja 0,2 0,06 mm) w profilu Tarnawce ko³o Przemyœla (wg anczont, Wilgat 1994) A simplified mean content of transparent heavy minerals (fraction mm) in the Tarnawka near Przemyœl profile (acc. to anczot, Wilgat 1994) Symbole kompleksów wg H. Maruszczaka Iloœæ próbek Przezroczyste minera³y ciê kie w procentach iloœciowych amfibole apatyt cyrkon dysten epidoty granaty pirokseny rutyl staurolit turmalin inne LMg2 1 0,6 0,0 18,7 0,3 0,5 57,7 0,0 16,5 1,5 1,2 3,0 Gi/LMs 1 0,5 0,5 22,4 0,0 0,8 58,0 0,0 14,0 1,3 1,3 1,2 Gi/LMd 1 0,0 0,0 40,6 0,2 2,0 32,3 0,0, 21,7 0,7 0,7 1,8 LMn 1 1,2 0,0 46,8 0,3 3,5 11,3 0,0 29,8 2,6 2,6 1,9 GJ1/LSg 2 0,6 0,4 44,1 0,3 3,8 12,1 0,0 31,9 3,4 3,1 0,3 sg/lsg2 1 1,1 0,3 47,0 0,3 5,4 8,3 0,0 32,0 2,7 1,3 1,6 LSg ,3 2,2 29,7 0,4 5,9 34,2 0,0 19,3 2,3 1,7 2,0 LSg4 1 4,0 0,0 26,1 0,0 8,8 35,3 0,0 19,9 2,0 1,4 2,5 LSd+s 3 0,9 3,0 27, 0,3 3,5 41,2 0,1 18,5 2,1 1,0 2,4 Objaœnienia kompleksów litostratygraficznych: LMg2 less m³odszy górny; Gi/LMs gleba interstadialna; Gi/LMd less m³odszy œrodkowy; LMn less m³odszy najni szy; GJ1/LSg1 gleba interglacjalna, eemska; sg/lsg2 sedyment glebowy, less starszy górny œredni; LSg2+3 less starszy górny œredni i wczesny; LSg4 less starszy górny najwczeœniejszy; LSd+s less starszy dolny i œrodkowy. Nazewnictwo jednostek lessowych i glebowych wg Maruszczaka (1991)

17 Uwagi o badaniu minera³ów ciê kich w lessach Polski 23 ZMIENNOŒÆ SK ADU MINERALNEGO W RÓ NYCH POZIOMACH GLEBOWYCH Badania minera³ów ciê kich we wspó³czesnych nalessowych poziomach glebowych P³askowy u Na³êczowskiego, wykonane przez J. Morawskiego (Uziak i in. 1971), przedstawiono w formie uœrednionej w tabeli 9. Wyniki te nie pozwalaj¹ na stwierdzenie wiêkszych odrêbnoœci miêdzy poziomami glebowymi A i B. Zaznaczaj¹ siê jednak odrêbnoœci miêdzy nimi a utworami pod³o a (poziom C i D). W poziomach wyjœciowych jest wiêcej amfiboli, a mniej cyrkonu, granatów oraz rutylu. Jednak rozstêp miêdzy skrajnymi wartoœciami wszystkich grup przezroczystych minera³ów ciê kich we wszystkich poziomach glebowych jest podobny. Dlatego te na podstawie analizy pojedynczych próbek wnioskowanie jest obarczone bardzo du ym b³êdem. W oparciu o przytoczony przyk³ad s¹dziæ mo na, e wspó³czesne procesy glebowo-hipergeniczne nie wp³ynê³y w istotny sposób na zmianê sk³adu mineralnego i nie spowodowa³y eliminacji przezroczystych minera³ów ciê kich ma³o odpornych na wietrzenie. Obraz zró nicowania minera³ów ciê kich w glebach kopalnych podano przyk³adowo dla kilku stanowisk badawczych. W stanowisku Odonów II, w którym sk³ad minera³ów ciê kich podany zosta³ dla frakcji 0,2 0,06 mm przez J. Jersaka (Racinowski, Œnieszko 1997) tab. 5 nie mo na zaobserwowaæ zró nicowania miêdzy odmiennymi genetycznie i wiekowo poziomami gleb kopalnych. Dodatkowe informacje o sk³adzie minera³ów ciê kich w glebie kopalnej typu tomaszów dla frakcji 0,16 0,06 mm i 0,06 0,01 mm podano w tabeli 10 (za Racinowski i Œnieszko 1997). Stwierdza siê, e pod wzglêdem jakoœciowym wystêpuj¹ podobne sk³adniki. Jednak we frakcji grubszej jest nieco wiêcej amfiboli, epidotów, granatów i turmalinów. Natomiast we frakcji drobniejszej zaznacza siê wzrost iloœci cyrkonów i rutyli. W obu analizowanych frakcjach s¹ zbli one udzia³y epidotów. Uwa a siê, e materia³em Ÿród³owym minera³ów ciê kich by³y redeponowane osady lodowcowe, przemieszane ze znajduj¹cymi siê na wtórnym z³o u zwietrzelinami lokalnych ska³ przedczwartorzêdowych. By³y to prawdopodobnie rozwiewane osady wysychaj¹cych jeziorzysk. Nale y zwróciæ uwagê, e i w tym profilu nie ma wyraÿnego zró nicowania miêdzy ró nymi genetycznie i wiekowo poziomami glebowymi, w których wystêpuje materia³ o ró nej odpornoœci na niszczenie. W profilu lessów z Nieledwi J. E. Mojski (1965) wyró ni³ szereg poziomów litostratygraficznych, dla których sk³ad mineralny podany zosta³ przez R. Racinowskiego (1969). Uœrednione spektrum mineralne tego profilu zestawiono

18 24 Roman Racinowski Tab. 9. Œredni sk³ad przezroczystych minera³ów ciê kich we wspó³czesnych glebach rozwiniêtych na lessach P³askowy u Na³êczowskiego wg J. Morawskiego (za Uziak i in. 1971). W nawiasach podano wartoœci skrajne Mean content of transparent heavy minerals in contemporary soils developed on the Na³êczów Plateau loesses acc. to J. Morawski (after Uziak et al. 1971). Extreme values given in brackets Poziom glebowy Iloœæ próbek Przezroczyste minera³y ciê kie w orientach iloœciowych amfibole biotyt cyrkon dysten epidoty granaty pirokseny rutyl staurolit turmalin inne A 6 16,8 (0,9 35,9) 1,3 (0,0 3,5) 15,5 (9,0 25,4) 3,2 (1,8 5,5) 10,0 (5,9 7,6) 31,4 (23,7 36,1) 0,2 (0,0 1,0) 13,8 (9,0 18,8) 3,5 (1,4 5,4) 3,1 (1,0 5,4) 1,2 (0,0 2,2) B 2 17,9 (3,0 28,2) 1,7 (0,0 4,8) 16,8 (11,6 25,4) 3,3 (0,0 6,5) 9,1 (5,1 11,8) 26,0 (15,2 33,7) 1,0 (0,0 6,3) 12,0 (5,3 17,1) 4,8 (2,0 8,2) 4,5 (2,0 7,6) 2,9 (0,0 3,9) C 2 32,1 (25,6 38,6) 11,0 (3,4 18,5) 8,8 (6,2 11,4) 3,3 (2,3 4,4) 7,0 (4,5 9,5) 21,3 (16,2 26,4) 1,6 (0,9 2,3) 6,5 (5,3 7,7) 3,3 (1,5 5,2) 3,0 (0,0 6,1) 2,1 (1,7 2,3) D 2 12,7 (1,5 23,4) 2,8 (0,6 9,9) 20,7 (7,9 37,5) 2,7 (1,1 5,0) 5,8 (3,0 9,2) 28,0 (19,0 54,4) 1,3 (0,0 2,5) 12,3 (6,8 21,3) 2,3 (1,4 3,8) 6,6 (3,4 11,4) 4,8 (0,0 15,2) A poziom próchniczny; B poziom wmywania (iluwialny); C poziom ska³y macierzystej; D poziom ska³y podœcielaj¹cej

19 Uwagi o badaniu minera³ów ciê kich w lessach Polski 25 Tab. 10. Sk³ad przezroczystych minera³ów ciê kich w poziomach gleb kopalnych typu tomaszów z profilu Odonów II we frakcji 0,16 0,06 mm i 0,06 0,01mm (oznaczenia symboli warstw i poziomów glebowych zgodnie z opisem J. Jersaka). Za R.Racinowskim, Z. Œnieszko (1997) The content of transparent heavy minerals in the levels of fossile soils, tomaszów type from the Odonów II profile, fraction mm and mm (denotations of the symbols of layers and soil levels acc. to J. Jersak s description). After R. Racinowski, Z. Œnieszko (1997) Symbol warstwy Poziom glebowy Iloœæ próbek Przezroczyste minera³y ciê kie w procentach iloœciowych amfibole apatyt cyrkon dysten epidoty granaty pirokseny rutyl staurolit turmalin inne frakcja 0,16 0,06 mm 10 Ag 6 9,8 0,1 11,6 4,9 14,6 26,0 2,3 12,6 3,8 7,0 7,3 9 C 2 8,3 0,3 11,0 4,2 12,8 22,7 3,8 10,7 3,3 12,7 10,2 8 A1 2 5,2 0,8 9,7 5,2 13,8 22,0 1,7 16,5 11,4 10,5 3,2 7 A3 2 5,9 0,4 13,1 5,2 18,0 25,1 1,8 12,4 4,5 8,4 5,2 4/6 Btg 7 8,9 0,7 10,0 6,9 19,4 22,6 2,0 12,3 3,0 6,9 7,3 frakcja 0,06 0,01 mm 10 Ag 6 3,0 0,2 36,3 3,4 11,8 13,5 0,4 24,3 3,0 2,7 1,4 9 C 2 1,5 0,2 45,4 1,8 10,0 12,2 22,8 2,0 3,3 0,8 8 A1 2 1,9 0,2 43,7 2,6 9,8 13,0 0,5 22,0 2,3 3,0 1,0 7 A3 2 3,3 0,1 39,3 3,9 5,3 14,1 0,6 25,4 2,6 3,8 1,6 4/6 Btg 7 4,4 0,4 39,3 4,1 9,0 1,7 0,3 24,9 1,7 3,1 1,1 Ag poziom próchniczny oglejony; A1 poziom próchniczny akumulacyjny; A3 poziom przemywania (lessives); Btg poziom wmywania gleby p³owej oglejony; C poziom ska³y macierzystej

20 26 Roman Racinowski Tab. 11. Sk³ad przezroczystych minera³ów ciê kich (frakcja 0,1 0,06 mm) w kompleksach litostratygraficznych lessu z profilu Nieledew (za R. Racinowskim, 1969 zmodyfikowane) The content of transparent heavy minerals (fraction mm) in lithostratigraphic loess complexes from the Nieledew profile (after R. Racinowski 1969 modified) Kompleksy litostratygraficzne Iloœæ próbek Przezroczyste minera³y ciê kie w procentach iloœciowych amfibole biotyt cyrkon dysten epidoty glaukonit granaty pirokseny rutyl staurolit turmalin inne IVA 1 13,0 2,3 26,2 3,1 10,7 0,0 18,8 0,5 19,6 1,5 0,5 3,8 IVC 6 17,0 2,2 27,1 2,4 6,4 1,4 12,3 0,0 22,9 0,9 3,3 4,1 IIIA 2 7,8 2,8 31,7 1,7 9,2 0,0 10,8 0,0 26,4 2,4 3,5 3,7 IIIB 3 9,9 3,5 35,1 1,9 5,9 0,5 11,7 0,7 23,1 0,2 3,0 4,5 IIIC 2 7,4 2,0 30,5 1,4 4,4 0,4 20,2 0,4 25,8 0,0 3,1 4,4 IIA 4 5,3 2,5 37,6 2,3 7,7 0,7 5,6 0,4 27,7 2,3 2,5 5,4 IIB 3 7,9 2,8 33,3 2,3 6,5 0,7 11,0 0,5 26,4 1,6 3,0 4,0 IIC 2 13,6 2,3 35,4 1,3 7,1 0,4 13,6 0,0 21,9 0,0 2,7 1,7 Objaœnienia kompleksów litostratygraficznych wg wydzieleñ Mojskiego (1965): IVA wspó³czesny poziom glebowy A (holocen); IVC less, poziom glebowy C (stadia³ g³ówny zlodowacenia Wis³y); IIIA less, poziom A gleby kopalnej (paudorf); IIIB less, poziom B gleby kopalnej (paudorf); IIIC less, poziom C gleby kopalnej (faza przed paudorf); IIA less, poziom A gleby kopalnej (brørup); IIB less, poziom B gleby kopalnej (br rup); IIC less, poziom C gleby kopalnej (stadia³ szczeciñski)

21 Uwagi o badaniu minera³ów ciê kich w lessach Polski 27 w tabeli 11. Po³o enie stratygraficzne poszczególnych kompleksów lessowych przez póÿniejszych badaczy zosta³o zaktualizowane (np. Maruszczak, Wilgat 1978). Jednak generalnie uznaæ mo na, e w ca³ej badanej sekwencji lessu Ÿród³o materia³u mineralnego by³o podobne i by³o ono najprawdopodobniej zwi¹zane z mu³kami jeziorzyskowymi, powsta³ymi w efekcie redepozycji zwietrzeliny lokalnych ska³ przedczwartorzêdowych oraz redeponowanych osadów akumulacji glacjalnej. Nie mo na te w sposób jednoznaczny zaobserwowaæ, aby ró ne genetycznie poziomy glebowe wykazywa³y odrêbnoœci zwi¹zane z ró nym stopniem natê enia procesu wietrzenia przezroczystych minera³ów ciê kich. MINERA Y CIÊ KIE LESSÓW NA TLE INNYCH CZWARTORZÊDOWYCH OSADÓW PY OWYCH I GLINIASTYCH OGÓLNY SK AD MINERA ÓW CIÊ KICH Uœrednione wyniki sk³adu przezroczystych minera³ów ciê kich w glinach zwa³owych, mu³kach i lessach przedstawiono w tabeli 12. W sk³ad glin zwa³owych wchodz¹ minera³y pochodz¹ce z rozkruszonych skandynawskich ska³ krystalicznych i osadowych oraz lokalnego pod³o a. Znajduj¹ siê tu minera³y o ró nej odpornoœci na niszczenie. Przyj¹æ mo na, e minera³y mniej odporne pochodz¹ g³ównie z rozdrobnienia ska³ krystalicznych, natomiast odporne na niszczenie domieszane zosta³y z przedczwartorzêdowego lokalnego pod³o a (trzeciorzêdowego i mezozoicznego). G³ównymi przezroczystymi minera³ami ciê kimi s¹ granaty, amfibole, cyrkon, biotyt, epidoty, rutyle. Pozosta³e sk³adniki nie maj¹ znacz¹cej roli przy okreœlaniu cech osadu. Wszystkie minera³y wykazuj¹ du e zró nicowanie swojej zawartoœci w poszczególnych próbkach. Obrazuje to wspó³czynnik zmiennoœci, który dla glin zwa³owych wynosi œrednio V = (S/X) = 0,40 (0,64 0,24), gdzie X œrednia arytmetyczna, S odchylenie standardowe. Mu³ki (osady wodnej genezy) maj¹ pod wzglêdem jakoœciowym i iloœciowym spektra przezroczystych minera³ów ciê kich zbli one do glin zwa³owych. G³ównymi minera³ami w kolejnoœci ich zawartoœci s¹ granaty, amfibole, cyrkony, biotyt, epidoty, rutyle. S¹ to minera³y pochodz¹ce z materia³u skandynawskiego jak i z lokalnego pod³o a. Miêdzy poszczególnymi próbkami tych osadów wystêpuje wiêksze zró nicowanie ni w przypadku glin zwa³owych. Znajduje to wyraz we wspó³czynniku zmiennoœci, który wynosi V = (S/X) = 0,8 (1,3 0,4). Lessy w odró nieniu od zaprezentowanych powy ej osadów zawieraj¹ zdecydowanie mniej minera³ów nieodpornych na niszczenie. G³ównymi

22 28 Roman Racinowski Tab. 12. Sk³ad przezroczystych minera³ów ciê kich we frakcji 0,1 0,06 mm w osadach plejstoceñskich: gliny zwa³owe (G), mu³ki (M), lessy (L). Wed³ug R. Racinowskiego 2003 (X wartoœci œrednie, S odchylenie standardowe) The content of transparent heavy minerals (fraction mm) in Pleistocene deposits: boulder clays (G), muds (M), loesses (L). Acc. to R. Racinowski 2003 (X mean values, S standard deviation) Rodzaj osadu Iloœæ próbek Cechy statystyczne Przezroczyste minera³y ciê kie w procentach iloœciowych amfibole apatyt biotyt cyrkon dysten epidoty glaukonit granat monacyt piroksen rutyl staurolit sulimanit turmaliny inne G 450 X 14,4 0,8 17,1 13,1 2,3 7,4 2,3 25,5 0,0 2,4 8,6 2,2 0,1 3,3 0,5 S 4,73 0,92 7,68 4,92 1,36 4,73 2,47 6,18 0,00 1,49 3,50 2,20 0,30 2,08 0,91 M 212 X 18,5 0,7 11,6 13,2 2,5 9,7 2,5 22,1 0,0 3,8 7,8 3,2 0,0 4,2 0,2 S 11,0 0,81 14,8 10,6 1,77 7,00 4,06 9,38 0,19 4,53 6,85 3,38 0,18 2,90 0,29 L 420 X 8,3 0,8 2,5 23,3 2,4 8,7 0,9 26,6 0,6 1,7 16,4 1,8 0,3 4,8 0,9 S 4,95 1,05 2,09 11,4 1,95 6,27 1,34 12,8 1,52 1,58 5,25 1,89 0,91 3,45 1,38

23 Uwagi o badaniu minera³ów ciê kich w lessach Polski 29 sk³adnikami s¹ granaty, cyrkon, rutyl, wspomagany przez amfibole i epidoty. W poszczególnych szeregach znajduje siê materia³ o œrednim lub s³abym zró nicowaniu ich zawartoœci. Wielkoœæ wspó³czynnika zmiennoœci V = (S/X) = 0,43 (0,72 0,32). Porównanie testem Ko³mogorowa-Smirnowa œrednich rozk³adów przezroczystych minera³ów ciê kich wskazuje na podobieñstwo spektrum mineralnego glin zwa³owych z mu³kami, które s³abo ró ni¹ siê od rozk³adu charakteryzuj¹cego lessy (Racinowski 2003). MINERA Y WIOD CE W spektrum mineralnym czwartorzêdowych polskich osadów py³owych i gliniastych wiod¹ce s¹ granaty G), cyrkon (C), amfibole (A), rutyl (R), biotyt (B) i czasami epidoty (E). Dla glin zwa³owych œredni uk³ad minera³ów wiod¹cych jest nastêpuj¹cy: G > B > A. Przesz³o 50% próbek ma dwa pocz¹tkowe sk³adniki wiod¹ce G > A lub G > B, rzadziej G > (B,A). Uk³ady takie s¹ charakterystyczne dla ca³ego badanego polskiego materia³u, niezale nie od usytuowania regionalnego i wieku glin. W mu³kach zazwyczaj nastêpstwo minera³ów wiod¹cych jest nastêpuj¹ce: G > A > C > B. Jednak w zale noœci od usytuowania regionalnego zaznacza siê zmienne nastêpstwo dwóch pierwszych minera³ów wiod¹cych. Na obszarze Ni u Polskiego zasadniczo charakterystyczny jest uk³ad A > G lub G > B. Natomiast na obszarze wy ynnym kraju i jego po³udniowym zapleczu najczêœciej wystêpuj¹ uk³ady G > C, G > R, C > G. Zaprezentowane prawid³owoœci w sposób wyraÿny wskazuj¹ na bliski zwi¹zek mu³ków ni owych z osadami akumulacji lodowcowej i wodnolodowcowej. Natomiast wzbogacenie w rutyl i cyrkon mu³ków wystêpuj¹cych na po³udniu kraju sugeruje powa n¹ domieszkê materia³u pochodz¹cego z lokalnych ska³ przedczwartorzêdowych. Wzrost udzia³u granatu w mu³kach znajduj¹cych siê na przedpolu Karpat sugeruje domieszanie do materia³u lodowcowego sk³adników pochodz¹cych z redeponowanej przez wody p³yn¹ce zwietrzeliny ska³ fliszu karpackiego. W lessach uk³ad minera³ów wiod¹cych jest inny: G > C > R, jako minera³y wspomagaj¹ce s¹ E > A. Uk³ad ten odbiega w sposób znacz¹cy od zaprezentowanego dla glin zwa³owych i mu³ków. Bardziej szczegó³owa analiza uk³adu minera³ów wiod¹cych pozwala zaobserwowaæ pewne prawid³owoœci regionalne. Na wy ynach œrodkowopolskich dominuje zasadniczo spektrum dwóch pierwszych wyrazów uk³adu jako G > C, C > G, C > R. Jednak lessy m³odsze, a nawet starsze górne (zlodowacenia Wis³y i Warty) tego obszaru jako kolejny minera³ wiod¹cy (lub nawet drugi) maj¹ amfibole. Na przedpolu

24 30 Roman Racinowski Sudetów obok zasygnalizowanego uk³adu licznie wystêpuj¹ spektra mineralne, w których jest uk³ad C > A i C > E. Natomiast na przedgórzu Karpat charakterystyczne s¹ uk³ady z tylko jednym minera³em dominuj¹cym G lub uk³ad G > C ILOŒCIOWA ZMIENNOŒÆ ZAWARTOŒCI MINERA ÓW WIOD CYCH AMFIBOLE. W glinach zwa³owych niezale nie od regionu i wieku wiêkszoœæ utworów charakteryzuje 10 20% zawartoœæ amfiboli. W mu³kach s¹ dwie grupy osadu. W pierwszej znajduje siê materia³ o zawartoœci amfibolu 0 10%. Charakterystyczny jest on dla strefy wy ynnej Polski i jej po³udniowego zaplecza. W drugiej grupie udzia³ tego minera³u wynosi 20 35%. Jest to podzbiór typowy dla ni owej czêœci kraju. W lessach maksimum próbek ma zawartoœæ amfiboli w granicach 0 15%. Zazwyczaj lessy m³odsze cechuj¹ siê podwy szonymi udzia³ami tego minera³u. Sytuacja taka zdaje siê w³aœciwa dla wszystkich polskich lessów wy ynnych. BIOTYT. W glinach zwa³owych oko³o 50% próbek materia³u zawiera 15 25% biotytu, a trzy czwarte cechuje siê 10 30% udzia³ami tego sk³adnika. Nie mo na dopatrzyæ siê zró nicowania zawartoœci biotytu w zale noœci od wieku glin lub regionu ich wystêpowania. Mu³ki w wiêkszoœci zawieraj¹ < 15% biotytu. Natomiast w strefie wy ynnej i na jej po³udniowym zapleczu zazwyczaj udzia³ biotytu jest < 5%, a na Ni u Polskim nawet 10 15%. Lessy posiadaj¹ bardzo ma³¹ zawartoœæ biotytu, gdy przesz³o 90% materia³u ma go mniej ni 5%. EPIDOTY. W glinach zwa³owych w oko³o 75% próbek zawartoœæ epidotu jest < 10% (g³ównie 5 10%). Tylko 10% materia³u zawiera > 15% epidotu. Mu³ki cechuj¹ siê bardzo zmienn¹ zawartoœci¹ epidotu. Obok osadów, w których jest go > 15%, w znacz¹cej iloœci próbek jest go mniej ni 5%. W lessach oko³o 90% próbek zawiera poni ej < 10% epidotu. Zazwyczaj lessy starsze zawieraj¹ mniej epidotu ni lessy m³odsze. Lessy przedsudeckie wykazuj¹ podwy szon¹ zawartoœæ tego minera³u. GRANATY. W przesz³o 60% próbek glin zwa³owych zawartoœæ granatu wynosi 20 30%, a ca³y materia³ cechuje siê jego udzia³ami 15 35%. Zasadniczo trudno dopatrzyæ siê zró nicowania zawartoœci granatu w zale noœci od wieku i regionu, w którym wystêpuj¹ gliny zwa³owe. W mu³kach zawartoœæ granatu waha siê od 10% do 30%, z dominant¹ w przedziale 20 30%. Nie stwierdzono, aby zró nicowanie udzia³u granatu zwi¹zane by³o z wiekiem mu³ków lub miejscem ich wystêpowania. W lessach jest bardzo du y rozrzut zawartoœci granatu. Stwierdzane s¹ tu próbki 5% z udzia³ami tego minera³u zarówno poni ej 5%, jak i powy ej 65%. Przewa aj¹ jednak lessy o zawartoœci granatu

25 Uwagi o badaniu minera³ów ciê kich w lessach Polski %. Brak jest wyraÿnego zwi¹zku miêdzy zawartoœci¹ tego sk³adnika a wiekiem lessów. Stwierdza siê, e lessy podkarpackie maj¹ podwy szon¹ zawartoœæ granatu w stosunku do lessów wy ynnych. CYRKON. Cyrkon w glinach zwa³owych wystêpuje w iloœci 5 20%, przy czym najwiêcej próbek ma 10 15% tego sk³adnika. Na podstawie zawartoœci cyrkonu w badanym materiale nie obserwuje siê odrêbnoœci regionalnych i wiekowych glin zwa³owych. W mu³kach dominuj¹ próbki z zawartoœci¹ cyrkonu 5 20%. Zwraca uwagê fakt, e oko³o 20% tego materia³u ma zawartoœæ cyrkonu < 5%. Jednak w pojedynczych próbkach udzia³ tego minera³u przekraczaæ mo e 35%. Niska zawartoœæ cyrkonu wi¹ e siê z mu³kami glacjalnymi (typu kemowego). Natomiast w du ej iloœci wystêpuje w osadach znajduj¹cych siê w s¹siedztwie wychodni starszego pod³o a. W lessach ca³y materia³ zasobny jest w cyrkon. Przy tym przewa aj¹ próbki z jego zawartoœci¹ 20 40%, niekiedy dochodz¹c nawet do 60%. Tylko sporadycznie wystêpuje mniejsza od 10% zawartoœæ cyrkonu (oko³o 15% próbek). RUTYL. W glinach zwa³owych oko³o 60% osadu zawiera 5 10% rutylu. Jest to minera³ o charakterze wspomagaj¹cym, nierzutuj¹cym na cechy litologiczne osadów. W mu³kach rutyl wystêpuje w iloœci < 10%, jednak lokalnie w s¹siedztwie wychodni osadów przedczwartorzêdowych udzia³ jego mo e wynosiæ 20 30%. W lessach zawartoœæ rutylu jest nieco wiêksza ni w opisywanych powy ej osadach. Na obecnym etapie rozpoznania trudno dopatrzyæ siê zwi¹zku zró nicowanej zawartoœci tego minera³u z wiekiem osadu i regionem, w którym wystêpuj¹ lessy. UWAGI KOÑCOWE W przypadku wykonywania badañ sk³adu minera³ów ciê kich lessów najczêœciej wykorzystywana jest frakcja 0,1 0,06 mm. Jako cieczy ciê kiej u ywa siê bromoformu lub wodnego roztworu poliwolframianu sodu. Zazwyczaj minera³y ciê kie rozdzielane s¹ z próbek przemytych tylko w wodzie. Niekiedy pomocne jest poddanie próbek dzia³aniu HCl (na zimno lub gor¹co). U³atwia to okreœlanie sk³adu przezroczystych minera³ów ciê kich. Jednak w efekcie takiej procedury nastêpuje eliminacja sk³adników wêglanowych, wodorotlenków elaza oraz czêœciowo glaukonitu i chlorytów. Zazwyczaj wyniki badañ sk³adu minera³ów ciê kich podawane s¹ w formie dwucz³onowej. Wyodrêbnia siê mianowicie minera³y nieprzezroczyste, konkrecje i agregaty, ³yszczyki (muskowit i chloryty), minera³y przezroczyste (bez ³yszczyków). Te ostatnie s¹ bardziej szczegó³owo oznaczane. Spektra mineralne