GEOSTANOWISKO ZACHEŁMIE PRZYCZYNKI DO ZNAJOMOŚCI DEWONU W REJONIE ZAGNAŃSKA KOŁO KIELC

Transkrypt

1 Artur Zieliński (red.) ZNANE FAKTY-NOWE INTERPRETACJE W GEOLOGII I GEOMORFOLOGII Instytut Geografii UJK w Kielcach, s GEOSTANOWISKO ZACHEŁMIE PRZYCZYNKI DO ZNAJOMOŚCI DEWONU W REJONIE ZAGNAŃSKA KOŁO KIELC Geosite Zachełmie contribution to the recognition of Devonian in the Zagnańsk area near Kielce ZBIGNIEW ZŁONKIEWICZ Oddział Świętokrzyski, Państwowy Instytut Geologiczny - - Państwowy Instytut Badawczy, ul. Zgoda 21, Kielce zbigniew.zlonkiewicz@pgi.gov.pl Treść: Najniższa część profilu w Zachełmiu wykształcona jest w postaci madstonów oraz wakstonów/pakstonów, drobnogrudkowych, z przewarstwieniami masywnych i laminowanych margli dolomitycznych oraz cienkimi wkładkami łupków iłowcowych. Powszechnie występują struktury mikrobialne od laminitów, po wkładki kopułowych stromatolitów. W wyższej części profilu dominują laminity, pojawiają się wkładki pakstonów/grainstonów o charakterze tempestytów, rzadko masywnych, zwykle laminowanych poziomo, smużyście i soczewkowo ( dolomity pasiaste ), a nawet przekątnie. W górnej partii profilu, oprócz laminitów i utworów masywnych, obecne są wkładki dolomitów amfiporowych, sporadycznie występują muszle małżów lub ramienionogów. Profil reprezentuje transgresyjne utwory płytkomorskie środowisk lagunowych i szelfowych. Najprawdopodobniej odsłonięte w kamieniołomie utwory dewonu w całości należą do formacji z Wojciechowic. Słowa kluczowe: Zachełmie, dewon, litostratygrafia, sedymentologia Key words: Zachełmie, Devonian, lithostratigraphy, sedimentology

2 106 Z. Złonkiewicz Kamieniołom Zachełmie na grzbiecie Góry Chełmowej w gminie Zagnańsk, około 12 km na północ od centrum Kielc, znany był przede wszystkim z eksploatacji dolomitów. Ściana, w której odsłonięto kontakt skał dewońskich i permsko-triasowych objęta została ochroną w formie pomnika przyrody nieożywionej, a od 2010 r. kamieniołom stał się rezerwatem przyrody nieożywionej. Od lat był też obiektem dydaktycznym. Wśród zbieraczy minerałów słynął z występowania hematytu. Przed dwoma laty Zachełmie rozsławiły środki masowego przekazu także daleko poza granicami Polski, dzięki opublikowaniu na łamach "Nature" (Niedźwiedzki et al., 2010) informacji o odkryciu najstarszych lądowych śladów czworonogów. Odsłonięte w kamieniołomie utwory permo-triasu były przedmiotem szczegółowych badań sedymentologicznych (Kuleta i in., 2006) i paleontologicznych (Ptaszyński, Niedźwiedzki 2004). Natomiast profil dewonu z Zachełmia, datowany na należącą do eiflu dobę costatus (Narkiewicz, Narkiewicz, 2010), dotąd nie został bliżej opracowany pod kątem sedymentologicznym. Artykuł prezentuje wyniki własnych obserwacji autora przeprowadzonych w kamieniołomie w latach 2010 i W Zachełmiu utwory dewonu odsłaniają się w profilu długości około 100 m i zapadają ku północy pod kątem Reprezentowane są niemal wyłącznie przez płytowe dolomity (mikrosparyty i sparyty, rzadziej mikryty) ciemnoszare, rzadziej o zabarwieniu oliwkowym lub szaroróżowym. Ich struktura ujawnia się na zwietrzałych powierzchniach. Czuć od nich słabą woń siarkowodoru. Uzyskanie nieprzerwanego profilu dewonu, zwłaszcza jego najniższej części, odsłoniętej w izolowanych ściankach, nastręcza trudności. Przyczynia się do tego nie tylko pokrycie partii wyrobiska gruzem poeksploatacyjnym i trudna dostępność ścian, ale także obecność poprzecznych uskoków o niewielkiej, lecz nieznanej amplitudzie. Uskoki te zabliźnione są drobnookruchową brekcją dolomitową, spojoną szaroróżowym cementem kalcytowym lub dolomityczno-kalcytowym. W najniższej części profilu (dolne parę metrów) w południowych ścianach oraz SE narożniku wyrobiska, odsłonięto cienko- i średnioławicowe madstony oraz wakstony/pakstony, najprawdopodobniej drobnogrudkowe, z przewarstwieniami masywnych i laminowanych margli dolomitycznych oraz cienkimi wkładkami łupków iłowcowych. Oprócz ławic masywnych, licznie występują drobnorytmiczne laminity. Warstwowania prądowe (laminacje poziome i smużyste) i falowe (drobne warstwowania kopułowe) występują na przemian ze strukturami o genezie mikrobialnej (poziome laminacje, soczewkowate naskorupienia kolonijne, poziomy kopułowych struktur stromatolitowych). Obserwuje się drobne struktury wskazujące na pełznięcie nieskonsolidowanego osadu oraz drobne pogrązy. W tej części profilu odkryto ślady czworonogów oraz powierzchnię pokrytą śladami żerowania

3 Geostanowisko Zachełmie przyczynki do znajomości dewonu 107 bezkręgowców, szczeliny z wysychania i struktury związane z matami mikrobialnymi ( Kinneyia, skóra słonia ). Zwraca uwagę brak widocznych makroskopowo szkieletowych szczątków organodetrytycznych. W nadległym profilu (około 50 m) dominują dolomity średnioławicowe, podrzędnie występują margle dolomityczne i sporadyczne wkładki łupków iłowcowych. Obserwuje się kilka grubych ławic dolosparytów o zatartej strukturze wewnętrznej, obecnych zwłaszcza w połowie profilu i górnej jego części. Także i w cieńszych ławicach obserwuje się struktury gruzłowe, najprawdopodobniej będące efektem selektywnej sparytyzacji lub nierównomiernej dolomityzacji pierwotnego osadu. Profil tworzą w znacznym udziale typy litofacjalne, charakterystyczne dla najniższej części profilu. Mniejszy jest jednak udział margli, zaś obecność powierzchni pokrytych kopułami stromatolitowymi jest rzadka i ograniczona do dolnej połowy profilu. Cykliczność sedymentacji wyraża się powtarzaniem sekwencji litofacjalnych. Nie rzadko w obrębie jednej ławicy obserwuje się następstwo kilku typów facjalnych. Dominują laminity mikrobialne i prądowe, drobno warstwowane poziomo i smużyście. Licznie występują utwory masywne, zawierające rozproszony drobny materiał detrytyczny. Rzadko spotyka się drobne warstwowania kopułowe. W profilu pojawiają się ławice lub pakiety ławic pakstonów/grainstonów o charakterze tempestytów, rzadko masywne, zwykle laminowane poziomo, smużyście i soczewkowo ( dolomity pasiaste ), a nawet przekątnie. Ich materiał detrytyczny reprezentowany jest najprawdopodobniej przez materiał ziarnowy frakcji drobnoarenitowej i (grudki pelletowe, intraklasty, ooidy lub mikroonkoidy), w tym szczątki organodetrytyczne, makroskopowo nieoznaczalne. W ławicach obserwuje się kilkunastocentymetrowej miąższości poziomy, zawierające przekroje gałązek amfipor, od pojedynczych po obejmujące do 30 % masy skalnej. W kilku izolowanych ławicach obecne są cienkoskorupowe muszle małżów lub ramienionogów, pokruszone oraz zachowane w całości. W obrębie ławicy są one rozproszone i rozmieszczone chaotycznie. Nieco poniżej środkowej partii profilu w spągu jednej z ławic obecna jest powierzchnia ze strukturami cf. Talassinoides isp. W górnej połowie profilu (około 50 m), ponad grubymi ławicami dolosparytów o zatartej strukturze wewnętrznej, spotyka się średniej miąższości ławice bardzo słabo wapnistych dolomitów amfiporowych (do 80% masy skalnej). Także i tu obecne są parometrowej miąższości pakiety dolomitów pasiastych, ponadto utwory masywne oraz laminity mikrobialne. Udział tych ostatnich jest mniejszy, niż w dolnej partii profilu. Sporadycznie obecne są drobne warstwowania kopułowe. W środkowej części profilu obecne są sporadyczne muszle małży lub ramienionogów. Obserwuje się około 10-centymetrowej miąższości wkładkę muszlowca. Ponadto w gruzowisku pod ścianą, na powierzchni granicznej jednej z ławic, stwierdzono nagromadzenie

4 108 Z. Złonkiewicz muszli, o charakterze nieciągłego bruku muszlowego. Wewnątrz jednej z ławic w najwyższej części profilu, w stropie utworów masywnych odnotowano domichnia Skolithos isp., przykryte utworami drobnodetrytycznymi. Następstwo facjalne wiąże profil z Zachełmia z transgresją. Obrazuje stopniowe pogłębianie basenu, któremu towarzyszyły wahania poziomu morza i migracja środowisk. Wykształcenie najniższej części profilu potwierdza, że powstała ona w morskich środowiskach płytkowodnych wewnętrznego szelfu, o spokojnych wodach (Narkiewicz, Narkiewicz, 2010), a nawet środowiskach skrajnie płytkowodnych, odpowiadających płytkim lagunom, bądź zagłębieniom na obszarze równi pływowej, lokalnie okresowo wysychającym (Niedźwiedzki et al., 2010). Wyższa część profilu wskazuje na sedymentację w środowiskach lagun lub przybrzeżnych środowiskach osłoniętego szelfu, okresowo poddanych oddziaływaniu prądów, a także falowania sztormowego. Przynależność stratygraficzna oraz wiek całości utworów dewonu odsłoniętych w profilu z Zachełmia nie są w pełni jednoznaczne. Na mapach geologicznych (Filonowicz, 1971, 1973) niższą część profilu kamieniołomu zaliczył do dolomitów płytowych eiflu górnego, które wchodzą w skład warstw wojciechowickich (sensu Pajchlowa 1957). Wyższą część profilu zaliczył do warstw stringocefalowych żywetu dolnego. W sformalizowanym podziale (Narkiewicz i in., 1990; Narkiewicz 1991) część warstw wojciechowickich, została wydzielona jako formacja z Wojciechowic, wyższa - wraz z warstwami stringocefalowymi - weszła w skład formacji z Kowali. Konodonty znalezione w dolnej, choć nie najniższej części profilu w Zachełmiu (Narkiewicz, Narkiewicz, 2010; Niedźwiedzki et al., 2010) datują wiek utworów na dobę costatus wczesnego eiflu. W przybliżeniu dolna połowa odsłoniętego profilu z laminitami mikrobialnymi została zaliczona do formacji z Wojciechowic (op. cit.). W podziale tym górna połowa profilu, zawierająca ławice amfiporowe, weszła w skład formacji z Kowali, jako odpowiednik warstw stringocefalowych, czyli zgodnie z interpretacją Filonowicza (1971, 1973). Spąg formacji z Kowali przypada w dolnej części późnoeifelskiego poziomu kockelianus (Narkiewicz i in., 2006). Prezentowane wyniki badań przeprowadzonych w kamieniołomie ukazują potrzebę zrewidowania tej interpretacji litostratygraficznej. Obserwacje wskazują, że profil z Zachełmia w całym swym odsłoniętym odcinku, wykazuje przede wszystkim cechy (wykształcenie w postaci dolomitów marglistych i dolomitów z fauną amfiporową, brak koralowców) charakterystyczne dla tej części warstw wojciechowickich, która w sformalizowanym ujęciu (Narkiewicz i in., 1990; Narkiewicz 1991) weszła w skład formacji z Wojciechowic. Za przynależnością całości profilu z Zachełmia do formacji z Wojciechowic przemawia także jego stosunkowo niska pozycja w odniesieniu do klastycznych utworów dewonu, a ponadto brak obecności, pomimo dobrego

5 Geostanowisko Zachełmie przyczynki do znajomości dewonu 109 odsłonięcia tej części profilu, wkładki utworów biostromowych, typowej dla spągowej części formacji z Kowali (sensu Narkiewicz i in. 1990; Narkiewicz, 1991). Chyba, że za odpowiednik biostromy uzna się około 10-centymetrowej miąższości wkładkę muszlowca w środkowej części profilu z Zachełmia lub przeławicenia amfiporowe obecne w górnej partii profilu. Zaliczenie górnej części profilu do formacji z Kowali (Narkiewicz, Narkiewicz, 2010) ma także swoje istotne konsekwencje paleogeograficzne, dotyczące relacji między regionem łysogórskim, strefą kostomłocką i regionem kieleckim. Lokuje ono rejon Zachełmia w basenie późnego eiflu w strefie przejściowej, na pograniczu stref sedymentacji formacji z Wojciechowic i formacji z Kowali. Powyższe spekulacje, dotyczące przynależności litostratygraficznej wymagają przede wszystkim biostratygraficznej weryfikacji wieku wyższej części profilu z Zachełmia. Literatura Filonowicz P., Arkusz Kielce (815). Szczegółowa mapa geologiczna Polski w skali 1: Wyd. Geologiczne. Filonowicz P., Arkusz Kielce (815). Objaśnienia do Szczegółowej mapy geologicznej Polski w skali 1: Wyd. Geologiczne. Kuleta M., Zbroja S., Gągol J., Niedźwiedzki G., Ptaszyński T., Studencka J., Wycieczka W2. Lądowe osady pstrego piaskowca w północnym obrzeżeniu Gór Świętokrzyskich: warunki sedymentacji, tropy kręgowców, walory surowcowe. [w]: Skompski S., Żylińska A. (red.). Procesy i zdarzenia w historii geologicznej Gór Świętokrzyskich. 53 Zjazd Naukowy Polskiego Towarzystwa Geologicznego. Ameliówka k. Kielc czerwca 2006 r. Materiały konferencyjne, s Narkiewicz M., Procesy dolomityzacji mezogenetycznej na przykładzie żywetu i franu Gór Świętokrzyskich. Prace Państwowego Instytutu Geologicznego, 82, Narkiewicz K., Narkiewicz M., Mid Devonian carbonate platform development in the Holy Cross Mts. area (central Poland): new constraints from the conodont Bipennatus fauna. N. Jb. Geol. Paläont. Abh., 255/3, p Narkiewicz M., Racki G., Wrzołek T., Litostratygrafia dewońskiej serii stromatoporoidowo-koralowcowej w Górach Świętokrzyskich. Kwartalnik Geologiczny, 34/3, s Narkiewicz M., Racki G., Skompski S., Szulczewski M., Zapis procesów i zdarzeń w dewonie i karbonie Gór Świętokrzyskich. [w]: Skompski

6 110 Z. Złonkiewicz S., Żylińska A. (red.). Procesy i zdarzenia w historii geologicznej Gór Świętokrzyskich. 53 Zjazd Naukowy Polskiego Towarzystwa Geologicznego. Ameliówka k. Kielc czerwca 2006 r. Materiały konferencyjne, s Niedźwiedzki G., Szrek P., Narkiewicz K., Narkiewicz M., Ahlberg P. E., Tetrapod trackways from the early Middle Devonian period in Poland. Nature, 463, p Ptaszyński T., Niedźwiedzki G., Conchostraca (muszloraczki) z najniższego pstrego piaskowca Zachełmia, Góry Świętokrzyskie. Przegląd Geologiczny, 52, s Pajchlowa M., Dewon w profilu Grzegorzowice - Skały. Biuletyn Instytutu Geologicznego, 122, s SUMMARY The Zachełmie quarry is located at the range of the Chełmowa Hill, about 12 km to the north from Kielce. The Devonian deposits in the quarry comprises a section about 100 m long. The lowermost part of the section (several meters) is represented by mudstones and wackstone/packstones (fine pellets grains), with intercalations of massive and laminated dolomitic marls, and thin shale layers. The microbial structures (planar laminites, lenticular structures and stromatolitic columns) are common. These facial types are present also above. The laminites predominate and packstone/grainstone intercalations of tempestites may be distinguished. The grains are represented by fine pellets, intraclasts, ooids, microonkoids and fine not recognized biodetritus. Some of them is massive, but usually the parallel, flaser, lenticular and even cross bedding is present. There are laminites, massive layers and several amphiporous layers in the upper part of the section. Also scarce shells (bivalve or brachiopods), with a shell-bed concentration may be distinguished. The Zachełmie Devonian section represents deposits of the transgressive systems of shallow water environments, lagunal to shelfal. Probably the entire section belongs to the Wojciechowice Formation (sensu Narkiewicz et al. 1990).