GEOFIZYCZNO-GEOLOGICZNA INTERPRETACJA ANOMALII GRAWIMETRYCZNYCH I MAGNETYCZNYCH W POLSKICH KARPATACH ZACHODNICH

Transkrypt

1 GEOLOGIA 2007 Tom 33 Zeszyt 4/ GEOFIZYCZNO-GEOLOGICZNA INTERPRETACJA ANOMALII GRAWIMETRYCZNYCH I MAGNETYCZNYCH W POLSKICH KARPATACH ZACHODNICH Geophysical-and-geological interpretation of gravity and magnetic anomalies in Polish Western Carpathians Teresa GRABOWSKA, Grzegorz BOJDYS, Marek LEMBERGER & Zdzis³awa MEDOÑ Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanis³awa Staszica, Wydzia³ Geologii Geofizyki i Ochrony Œrodowiska; al. Mickiewicza 30, Kraków; tgrabow@geol.agh.edu.pl, bojdys@geol.agh.edu.pl, lemberger@geol.agh.edu.pl, medon@geol.agh.edu.pl Treœæ: W pracy, na tle budowy geologicznej œrodkowej czêœci polskich Karpat Zachodnich, zosta³y przedstawione wyniki jakoœciowej interpretacji anomalii si³y ciê koœci i anomalii ca³kowitego pola magnetycznego Ziemi. Interpretacja anomalii grawimetrycznych poprzedzona zosta³a analiz¹ gêstoœci ska³ fliszu karpackiego i pod³o a. Mapy anomalii lokalnych o ró nym stopniu detalizacji uzyskano dokonuj¹c transformacji pól anomalnych przy odpowiednio dobranych parametrach. Transformowane anomalie grawimetryczne i magnetyczne skonfrontowano z wynikami badañ geologicznych i badañ magnetotellurycznych. Wykazano zbie noœæ ujemnych anomalii grawimetrycznych ze œródgórskimi zapadliskami i strefami wystêpowania okien tektonicznych oraz dodatnich anomalii grawimetrycznych z dodatnimi anomaliami magnetycznymi i elewacjami prekambryjskiego pod³o a, rozpoznanego badaniami magnetotellurycznymi. S³owa kluczowe: Karpaty fliszowe, pod³o e Karpat, anomalie grawimetryczne, anomalie magnetyczne, transformacje pola anomalnego, interpretacja jakoœciowa Abstract: The study presents results of qualitative interpretation of gravity anomaly and anomaly of the total intensity of the geomagnetic field against the background of the geological structure of the central part of Polish Western Carpathians. Interpretation of gravity anomalies was preceded by an analysis of density of Carpathian flysch and substratum rocks. Maps of local anomalies showing various degree of details have been obtained by transformation of anomaly fields with appropriately selected parameters. The transformed gravity and magnetic anomalies were confronted with geological research data and magnetotelluric data. Convergence of negative gravity anomalies occurrence with the intermontane depressions Orava Nowy Targ and Nowy S¹cz and the zones of tectonic windows occurrence as well as positive gravity anomalies with positive magnetic anomalies and Precambrian substratum elevations, were demonstrated. Key words: Flysch Carpathians, Carpathian substratum, gravity anomalies, magnetic anomalies, anomaly field transformation, qualitative interpretation

2 104 T. Grabowska, G. Bojdys, M. Lemberger & Z. Medoñ WSTÊP Karpaty zewnêtrzne (Karpaty fliszowe) to obszar o z³o onej tektonice, w którym wystêpuj¹ liczne struktury fa³dowe, zbudowane ze ska³ charakteryzuj¹cych siê zró nicowaniem litologicznym i facjalnym. W chwili obecnej obszary o tego typu budowie s¹ obiektem zainteresowania geologów z uwagi na mo liwoœæ wystêpowania z³ó wêglowodorów. Jak wynika z dotychczasowych badañ geologicznych i geofizycznych perspektywy poszukiwawcze w Karpatach zewnêtrznych wi¹ ¹ siê zarówno z wybranymi strefami orogenu fliszowego jak i formacjami buduj¹cymi pod³o e (Górecki & Stefaniuk 2003, Kotarba et al. 2004). Za ska³y macierzyste dla ropy i gazu migruj¹cych ku górze, uznaje siê w czêœci zachodniej Karpat wêglonoœne ska³y górnego karbonu bloku górnoœl¹skiego, a w czêœci wschodniej np. w obrêbie kontynuuj¹cego siê ku po³udniowi bloku ma³opolskiego, ska³y dolnopaleozoiczne g³êbokiego pod³o a Karpat (Guterch et al. 1996). Znajduj¹cy siê w granicach Polski obszar Karpat zewnêtrznych by³ i jest obiektem intensywnych badañ geofizycznych, maj¹cych na celu rozpoznanie prekambryjskiego pod³o a, pod³o a mezopaleozoicznego, a tak e zaburzonego tektonicznie nasuniêcia karpackiego. Wœród metod geofizycznych wa n¹ rolê nale y przypisaæ metodzie grawimetrycznej, ujawniaj¹cej z³o ony obraz anomalii si³y ciê koœci Karpat zewnêtrznych, w którym zawarte s¹ informacje o strukturach geologicznych, bêd¹cych wynikiem wieloetapowego rozwoju geologicznego tego rejonu Polski. Wyniki badañ grawimetrycznych przedstawione w pracach Bojdysa i Lembergera (Bojdys et al. 1983, Bojdys & Lemberger 1986a, 1986b) wskazuj¹ na g³êbokie Ÿród³a (dolna litosfera) regionalnej depresji obserwowanej w obrazie anomalii si³y ciê koœci wzd³u Karpat Zewnêtrznych (Królikowski & Petecki 1995). Dokumentuj¹ one tak e obecnie powszechny pogl¹d o zjawisku trzeciorzêdowej subdukcji p³yty paleozoicznej pod m³od¹ p³ytê po³udniowej Europy (Bojdys & Lemberger 1986a, 1986b, Tomek 1993, Vozar et al. 1998, Bielik 1995, 1999, Bielik et al. 2004, 2006). PóŸniejsze badania grawimetryczne (Królikowski & M³ynarski 2003) nawi¹zuj¹ce w obszarze Karpat zewnêtrznych do wyników sejsmicznych badañ refrakcyjnych pod³o a skonsolidowanego, g³êbokich sondowañ sejsmicznych i badañ magnetotellurycznych, a tak e badañ realizowanych w ramach miêdzynarodowego projektu CELEBRATION (Grabowska & Bojdys 2005, Grabowska et al ) sta³y siê nowym Ÿród³em informacji odnoœnie struktury litosfery w polskich Karpatach Zachodnich. Bardzo wa na rola w rozpoznawaniu pod³o a prekambryjskiego i pod³o a mezopaleozoicznego Karpat przypada badaniom magnetotellurycznym (Ry³ko & Tomaœ 1995, 1999, Ry³ko & Tomaœ 2001, Czerwiñski et al. 2003, Tomaœ 2003). Rezultaty interpretacji danych magnetotellurycznych dostarczy³y informacji o strukturze i zmiennoœci litologicznej g³êboko pogr¹ onych fragmentów pokrywy fliszowej, a zw³aszcza jej pod³o a (Czerwiñski et al. 2003). W mniejszym zakresie w powierzchniowych badaniach geofizycznych (grawimetrycznych i magnetycznych) zajmowano siê wykorzystaniem anomalii pól potencjalnych o charakterze lokalnym do rozpoznania szczegó³ów budowy tektonicznej nasuniêcia karpackiego i jego pod³o a. Wykonanie w latach 80. i póÿniejszych pó³szczegó³owych zdjêæ grawimetrycznego i magnetycznego obejmuj¹cych m.in. obszar Karpat zewnêtrznych, wyniki g³êbokich badañ sejs-

3 Geofizyczno-geologiczna interpretacja anomalii grawimetrycznych i magnetycznych micznych (CELEBRATION 2000), przeprowadzane wzd³u profili sejsmicznych modelowania grawimetryczne (Królikowski & M³ynarski 2003, Grabowska & Bojdys 2005, Grabowska et al , Bielik et al. 2006), wyniki sondowañ magnetotellurycznych, sejsmiki refleksyjnej, geofizyki wiertniczej, a tak e zaawansowany stan rozpoznania geologicznego badanego obszaru sk³aniaj¹ do podjêcia geofizyczno-geologicznej jakoœciowej interpretacji anomalii pól potencjalnych posiadaj¹cych lokalny charakter. KRÓTKI ZARYS BUDOWY GEOLOGICZNEJ Badany obszar, ograniczony od pó³nocy lini¹ nasuniêcia karpackiego a od po³udnia granic¹ Polski, obejmuje œrodkow¹ czêœæ zachodnich polskich Karpat fliszowych. W obszarze tym na zapadaj¹cym w kierunku po³udniowym prekambryjskim pod³o u, bêd¹cym przed³u eniem ró nego pochodzenia bloków: ma³opolskiego (SE fragment paleozoicznej platformy) i górnoœl¹skiego (fragment Brunovistulicum) (Malinowski et al. 2005), spoczywaj¹ utwory mezopaleozoiczne. Stanowi¹ one wraz z przykrywaj¹cym je miocenem autochtonicznym fundament zaburzonych tektonicznie utworów trzeciorzêdowych, buduj¹cych nasuniête z po³udnia p³aszczowiny (magurska, przedmagurska, œl¹ska, podœl¹ska i skolska) (Golonka 2007). W œwietle badañ magnetotellurycznych (Ry³ko & Tomaœ 2001) opisywany fragment Karpat Zachodnich przeciêty jest przez dwie g³ówne strefy dyslokacyjne. Jedn¹ nich jest strefa biegn¹ca od Babiej Góry (rejon Zawoi) w kierunku Rzeszotar (na po³udnie od Krakowa) po wschodniej stronie, której wzrasta g³êbokoœæ skonsolidowanego pod³o a. Druga strefa dyslokacyjna, to przeciêta licznymi dyslokacjami ni szego rzêdu strefa regionalnego sk³onu pod³o a (Tomaœ & Ry³ko 1995), biegn¹ca w przybli eniu od Mszany Dolnej w kierunku Szczawnicy, wzd³u której nastêpuje gwa³towne obni anie siê ku po³udniowi skonsolidowanego pod³o a. Przedtrzeciorzêdowy fundament zachodnich Karpat wed³ug danych geologicznych (Poprawa & Nemèok 1989) dzieli siê na dwa rejony. Na wschód od linii Jordanów Kalwaria Zebrzydowska stanowi¹ go utwory jury górnej, przykryte w czêœci pó³nocno-wschodniej tego rejonu górn¹ kred¹. Natomiast na zachód od tej linii fundament buduj¹ utwory paleozoiczne g³ównie karbonu górnego, a na SW od Bielska-Bia³ej, ska³y paleoproterozoiku (Poprawa & Nemèok, 1989). Wyj¹tek stanowi obecnoœæ triasu (T1), pojawiaj¹cego siê w podtrzeciorzêdowym pod³o u miêdzy Such¹ Beskidzk¹ a Kalwari¹ Zebrzydowsk¹. W opisywanym rejonie prekambryjskie pod³o e równie zapada w kierunku po³udniowym, ale g³êbokoœci jego wystêpowania w porównaniu z rejonem wschodnim s¹ mniejsze i silniej zró nicowane. Na podkreœlenie zas³uguje tutaj wypiêtrzenie utworów prekambryjskich w obszarze Bielska Andrychowa (rygiel Bielska Andrychowa) (Bu³a et al. 2004). Podobnego typu wypiêtrzenie utworów prekambryjskich ma miejsce w rejonie Rzeszotar (na po³udnie od Krakowa). W ca³ym obszarze skonsolidowane pod³o e (prekambr), przykrywaj¹ utwory mezopaleozoiczne, których strop posiada urozmaicon¹ morfologiê, wykazuj¹c¹ podobieñstwo do morfologii pod³o a prekambryjskiego (Czerwiñski et al. 2003). Na ska³ach mezopaleozoicznych, przykrytych osadami miocenu autochtonicznego o zmieniaj¹cej siê mi¹ szoœci, le ¹ najbardziej interesuj¹ce ze wzglêdu na wystêpowanie z³ó

4 106 T. Grabowska, G. Bojdys, M. Lemberger & Z. Medoñ ropy i gazu ziemnego, sfa³dowane g³ównie w miocenie, ska³y fliszowe górnej jury, kredy i paleogenu (Stupnicka 1997, Golonka 2007). Granic¹ po³udniow¹ Karpat zewnêtrznych jest zaznaczaj¹cy siê na mapach anomalii magnetycznych (Ma³oszewski 1980, Birkenmajer 1986) pieniñski pas ska³kowy (PPS), zbudowany z wapienno-krzemionkowych ska³ mezozoicznych, fliszowych ska³ górnokredowych i paleogenu (Golonka 2007), z którym zwi¹zane s¹ liczne intruzje zasadowych wulkanitów. W œwietle badañ geologicznych PPS od ska³ fliszowych Podhala (na po³udniu) i Gorców (p³aszczowina magurska) na pó³nocy oddzielaj¹ dyslokacje. Pó³nocn¹ granicê zachodnich Karpat fliszowych stanowi¹ osady miocenu autochtonicznego zapadliska przedkarpackiego, przykrywaj¹ce paleozoiczne struktury bloków ma³opolskiego i górnoœl¹skiego. Miocen wystêpuj¹cy w zapadlisku przedkarpackim to osady molasowe, w czêœci pó³nocnej badanego obszaru s³abo sfa³dowane w przeciwieñstwie do czêœci po³udniowej obszaru, gdzie s¹ zaburzone tektonicznie przez nasuniêcie Karpat (Golonka et al. 2005). Karpaty zewnêtrzne zbudowane s¹ g³ównie z osi¹gaj¹cych znaczne mi¹ szoœci ska³ detrytycznych, powsta³ych w rozleg³ym basenie sedymentacyjnym, którego lokalizacja nie zosta³a dotychczas œciœle okreœlona przez geologów (Stupnicka 1997). W pierwszym etapie (górna jura) rozwoju basenu mia³a miejsce sedymentacja wêglanowa. Wynikiem jej s¹ znane z rejonu Andrychowa, organodetrytyczne wapienie rafowe zwane sztramberskimi. Te tzw. ska³ki andrychowskie obok wapieni sk³adaj¹ siê z gnejsów, ³upków metamorficznych oraz wykszta³conych odmiennie ni w g³ównych jednostkach karpackich osadów górnokredowych i paleogenu (Stupnicka 1997). W drugim bardzo d³ugim etapie (pogranicze jura kreda do koñca paleogenu) rozwoju zbiornika sedymentacyjnego tworzy³y siê du ej mi¹ szoœci ska³y fliszowe. W czasie tego d³ugiego okresu basen ulega³ zró nicowaniu, którego wynikiem sta³o siê m.in. powstanie szeregu basenów sedymentacyjnych g³ównych serii litostratygraficznych (skolskiej, podœl¹skiej, œl¹skiej i magurskiej) (Ksi¹ kiewicz 1972, Unrug 1979). W miocenie ska³y fliszowe sfa³dowane lub z³uskowane zosta³y odk³ute od pod³o a, podzielone na p³aszczowiny a nastêpnie przemieszczone na pó³noc o co najmniej 70 km i nasuniête na zapadaj¹c¹ w kierunku po³udniowym platformê paleozoiczn¹ przykryt¹ osadami miocenu zapadliska przedkarpackiego. Powsta³e w basenie fliszowym g³ówne serie osadowe zawieraj¹ grube kompleksy ska³ piaskowcowych, które da³y pocz¹tek g³ównym jednostkom tektonicznym Karpat fliszowych, a mianowicie; p³aszczowinie magurskiej, granicz¹cej wzd³u uskoku przesuwczego z pieniñskim pasem ska³kowym, i dalej na pó³noc wysuwaj¹cym siê spod niej grupie p³aszczowin przedmagurskich, a dalej p³aszczowinom podœl¹skiej, œl¹skiej i skolskiej (Golonka 2007). Serie osadowe zawieraj¹ce g³ównie plastyczne ³upki i margle utworzy³y jednostki ods³aniaj¹ce siê jedynie w oknach tektonicznych lub przed czo³em du ych jednostek. Do takich jednostek nale y np. p³aszczowina podœl¹ska charakteryzuj¹ca siê z³o on¹ tektonik¹. Epizod nasuwania p³aszczowiny magurskiej na p³aszczowinê œl¹sk¹ poprzedzi³y procesy erozyjne. Doprowadzi³y one do czêœciowego zniszczenia ska³ jednostki œl¹skiej. Formowanie siê p³aszczowiny magurskiej zakoñczy³o siê w póÿnym miocenie, podobnie jak ruchy tektoniczne na brzegu Karpat (Stupnicka 1997). Badany obszar obejmuje region magurski, który odpowiada zasiêgowi p³aszczowiny magurskiej. Na po³udniu, wzd³u pod³u nych uskoków przesuwczych (Birkenmajer 1986),

5 Geofizyczno-geologiczna interpretacja anomalii grawimetrycznych i magnetycznych region ten graniczy z Pieniñskim Pasem Ska³kowym a granica pó³nocna biegnie wzd³u linii nasuniêcia jednostek przedmagurskich, le ¹cych przed czo³em p³aszczowiny magurskiej (Poprawa & Nemèok 1989). W regionie magurskim mo na wyró niæ kilka mniejszych regionów, z których najwa - niejsze to okno Mszany Dolnej oraz œródgórskie zapadliska orawsko-nowotarskie i s¹deckie wype³nione lekkimi osadami neogeñskimi i czwartorzêdem. Wynurzaj¹c¹ siê spod p³aszczowiny magurskiej p³aszczowinê œl¹sk¹ cechuje znaczna zmiennoœæ budowy, a profil stratygraficzny jest pe³niejszy w zestawieniu np. z p³aszczowin¹ magursk¹ i obejmuje osady od najm³odszej jury do oligocenu. Zachodnia czêœæ p³aszczowiny œl¹skiej nosi nazwê cz¹stkowej p³aszczowiny cieszyñskiej. Jest ona nasuniêta na jednostkê podœl¹sk¹ i osady mioceñskie zapadliska przedkarpackiego. upki i wapienie (najm³odsza jura najstarsza kreda) p³aszczowiny cieszyñskiej przeciête s¹ y³ami ultrazasadowych ska³ wylewnych wystêpuj¹cych w ró nych odmianach (Smulikowski 1980). S¹ to cieszynity, diabazy, monchikity itp., które tworz¹ sille miêdzy ³awicami wapieni i ³upków cieszyñskich. Innymi ska³ami pochodzenia magmowego w Karpatach Zachodnich s¹ lawy poduszkowe bêd¹ce wynikiem podmorskich ekstruzji. Zdaniem geologów (Stupnicka 1997) ska³y magmowe powsta³y w okresie formowania siê zbiornika fliszowego Karpat zewnêtrznych i mog¹ byæ zwi¹zane z jednym ogniskiem magmowym. Podmorski magmatyzm (cieszynity) towarzyszy³ procesom ryftowym (górna jura dolna kreda). Na po³udnie od cz¹stkowej p³aszczowiny cieszyñskiej znajduje siê cz¹stkowa p³aszczowina godulska zbudowana g³ównie z piaskowców (górna kreda), odpornych na wietrzenie i charakteryzuj¹cych siê znacznymi mi¹ szoœciami. Wa n¹ rolê w tym obszarze odgrywaj¹ uskoki o du ych amplitudach, które dziel¹ p³aszczowinê na dwa bloki miêdzy, którymi w kotlinie ywieckiej znajduje siê ywieckie okno tektoniczne o skomplikowanej budowie. W oknie tym ods³aniaj¹ siê ska³y p³aszczowiny cieszyñskiej a spod niej p³aszczowiny podœl¹skiej, pod którymi w wierceniu odygowice 1 stwierdzono obecnoœæ krystalicznych ska³ po³udniowej czêœci bloku górnoœl¹skiego. W obszarze tym znaleziono tak e wystêpuj¹ce najdalej na po³udnie y³y cieszynitów (Stupnicka 1997). Na wschód od Skawy (linia Jordanów Kalwaria Zebrzydowska) nastêpuje zmiana kierunku osi Karpat (Poprawa & Nemèok 1989). W rejonie tym zanika podzia³ p³aszczowiny œl¹skiej na p³aszczowiny cz¹stkowe. Wyklinowaniu ulegaj¹ grube warstwy piaskowców godulskich i istebniañskich, a w górnej kredzie pojawiaj¹ siê osady ³upkowe i cienko³awicowe, drobnoziarniste piaskowce. W rejonie tym nak³adaj¹ siê na siebie dwa kierunki tektoniczne równole nikowy na zachodzie i NW SE na wschodzie. Tektonicznie bardzo interesuj¹ca jest strefa lanckoroñsko- egociñska, która rozci¹ga siê od okolic Wadowic ku Myœlenicom, a nastêpnie przed czo³em p³aszczowiny magurskiej do Iwkowej (Stupnicka 1997). W œwietle danych geologicznych jest to struktura antyklinalna o skomplikowanej wewnêtrznej budowie. W czêœci j¹drowej tej struktury znajduj¹ siê liczne okna tektoniczne (najwiêksze Myœlenic, Wiœniowej i egociny), w których ods³aniaj¹ siê fragmenty profilu serii podœl¹skiej o skomplikowanej tektonice, otulone utworami p³aszczowiny œl¹skiej. S¹ to ska³y górnokredowe i paleogeñskie wykszta³cone w postaci ³upków, margli i wapieni (wk³adki piaskowców nieliczne) (Stupnicka 1997). Du ¹ rolê w budowie tektonicznej jednostki magurskiej odgrywaj¹ dyslokacje poprzeczne (Golonka 2007). Do nich nale ¹ np. dyslokacje w dolinie Skawy (rejon Jordanów Kalwaria

6 108 T. Grabowska, G. Bojdys, M. Lemberger & Z. Medoñ Zebrzydowska), przesuwaj¹ce brzeg p³aszczowiny magurskiej ku pó³nocy (Cieszkowski et al. 2006). Na wschód od tych dyslokacji utwory p³aszczowiny magurskiej s¹ obni one i u³o one p³asko (Golonka 2007). Dyslokacja Skawy kontynuuje siê w kierunku pó³nocnym dziel¹c p³aszczowinê œl¹sk¹ na dwa rejony ró ni¹ce siê stylem tektonicznym i zmian¹ kierunków struktur fa³dowych (Cieszkowski et al. 2006). Jednostka podœl¹ska le ¹ca bezpoœrednio na miocenie wystêpuje w postaci p³atów przy pó³nocnej granicy p³aszczowiny œl¹skiej (np. na pó³noc od Bielska, rejon Wadowic) a tak e na po³udniu p³aszczowiny œl¹skiej przed frontem nasuniêcia jednostki magurskiej (strefa lanckoroñsko- egociñska). Jest to jednostka silnie zaburzona tektonicznie, co ma zwi¹zek z jej litologi¹ (du y udzia³ margli i ³upków). Jednostka skolska w postaci ³uski nasuniêtej na miocen zapadliska przedkarpackiego wystêpuje na pó³noc od Wadowic i Andrychowa i litologi¹ zbli ona jest do ska³ buduj¹cych jednostkê podœl¹sk¹ (Golonka 2007). ANALIZA GÊSTOŒCI Karpaty zewnêtrzne zbudowane s¹ ze ska³ fliszowych kredy i paleogenu. S¹ to przede wszystkim i³owce i mu³owce powsta³e w g³êbokim zbiorniku morskim, a ponadto piaskowce jak równie zlepieñce. Rzadziej natomiast pojawiaj¹ siê ska³y krzemionkowe oraz margle i wapienie (Stupnicka 1997). Na powierzchni ods³aniaj¹ siê ska³y odporne na wietrzenie, takie jak œrednio- i gruboziarniste piaskowce zazwyczaj du ej mi¹ szoœci, które tworzy³y siê wskutek okresowego dop³ywu do zbiornika sedymentacyjnego materia³u gruboziarnistego, co by³o zwi¹zane z ruchami tektonicznymi w otoczeniu basenu lub na jego obszarze (Stupnicka 1997). Jak wynika z dotychczasowych badañ (D¹browski 1974, Fajklewicz 1963, Winiarska 1983, Królikowski 2005) gêstoœci ska³ fliszu s¹ silnie zró nicowane, a ich przestrzenny rozk³ad zale y od zmian facjalnych. Znajduje to potwierdzenie w wynikach najnowszych badañ dotycz¹cych rozpoznania parametrów fizycznych fliszu i pod³o a w obszarze Karpat (Adamczak & Pepel 2003). Na podstawie danych geofizyki wiertniczej okreœlono m.in. gêstoœci ska³ w 20 otworach, zlokalizowanych na wschód od linii Jordanów Kalwaria Zebrzydowska. Jak wynika z zestawionych przez autorów badañ histogramów gêstoœci ska³ fliszu, zawieraj¹ siê one w szerokim przedziale, tj. od 2.1 do 2.7 Mgm 3 przy najczêœciej wystêpuj¹cych gêstoœciach z przedzia³u 2.4 do 2.5 Mgm 3 (Tab. 1). Do tych ostatnich zbli one s¹ œrednie gêstoœci ska³ fliszu w otworach zlokalizowanych w s¹siedztwie karpackiego odcinka profilu CEL 01, gdzie œrednia gêstoœæ utworów ca³ego fliszu oceniona zosta³a na 2.50 Mgm 3 (Królikowski 2005). Podobne do fliszu gêstoœci charakteryzuj¹ równie ska³y miocenu autochtonicznego, reprezentowanego g³ównie przez ³upki, i³owce, mu³owce, piaskowce o gêstoœciach zawieraj¹cych siê w granicach Mgm 3 (Tab. 1). Wed³ug Cz. Królikowskiego œrednia gêstoœæ miocenu obliczona na podstawie danych z otworów z s¹siedztwa profilu Cel 01 wynosi 2.57 Mgm 3. Gêstoœci ska³ podmioceñskiego pod³o a zestawione zosta³y w dalszych czêœciach tabeli 1.

7 Geofizyczno-geologiczna interpretacja anomalii grawimetrycznych i magnetycznych Tabela (Table) 1 Gêstoœci ska³ wg Adamczak & Pepel (2003) Density of rocks acc. to Adamczak & Pepel (2003) Przedzia³ gêstoœci Density range [Mgm 3 ] Flisz Flysch Miocen autochtoniczny Autochthonous Miocene Mezozoik Mesozoic Karbon górny Upper Carboniferous Karbon dolny, dewon Lower Carboniferous + Devonian Przedzia³ gêstoœci ska³ z maksymaln¹ liczebnoœci¹ próbek Density range of the rocks with the maximal numerical force of the samples [Mgm 3 ] Gêstoœci ska³ wg Królikowskiego (2005) (profil CEL 01) Density of rocks acc. to Królikowski (2005) (profile CEL 01) Œrednie wartoœci gêstoœci Average density [Mgm 3 ] Czwartorzêd 2.25 Quaternary > 2.55 < W ramach realizacji projektu badawczego pt. Nowe aspekty interpretacji wyników pomiarów geofizycznych dla weryfikacji mo liwoœci poszukiwania wêglowodorów w Karpatach Zachodnich wykonana zosta³a analiza gêstoœci i porowatoœci ska³ badanego obszaru. Bazuj¹c na wynikach badañ laboratoryjnych (GEST), otworowych profilowaniach gêstoœciowych (RHOB) i obliczeniach gêstoœci przy wykorzystaniu programu Estymacja (RHEQ) okreœlono gêstoœci ska³ i ich porowatoœæ w ponad 20. otworach wiertniczych zlokalizowanych g³ównie w zachodniej i pó³nocnej czêœci badanego rejonu (Jarzyna 2007). Maj¹c na uwadze specyfikê budowy geologicznej zachodnich Karpat oraz przedstawione w formie map wyniki zdjêcia grawimetrycznego, dla potrzeb interpretacji geofizycznogeologicznej anomalii grawimetrycznych dokonano zestawienia gêstoœci osobno w otworach zlokalizowanych w obrêbie jednostki magurskiej i jednostek œl¹skiej i podœl¹skiej (Tab. 2). Analizuj¹c zestawione w tabelach 1 i 2 gêstoœci mo na zauwa yæ, e ró nice gêstoœci miêdzy utworami fliszu i miocenu autochtonicznego nie przekraczaj¹ œrednio 0.1 Mgm 3. Najsilniejszy, przekraczaj¹cy 0.1 Mgm 3, kontrast gêstoœci przypada na granicê miocen autochtoniczny jura (J3). Druga istotna granica gêstoœciowa pojawia siê miêdzy lekkim górnym karbonem a charakteryzuj¹cym siê podwy szonymi gêstoœciami karbonem dolnym i dewonem. Na podstawie sk¹pych informacji mo na by s¹dziæ o obni onych gêstoœciach ska³ kambru w porównaniu do zmieniaj¹cych siê w szerokich granicach gêstoœciach ska³ prekambryjskiego pod³o a (Tab. 2).

8 110 T. Grabowska, G. Bojdys, M. Lemberger & Z. Medoñ W zwi¹zku z powy szym anomaliotwórcz¹ rolê nale a³oby przypisaæ ukszta³towaniu powierzchni stropowych jury i karbonu dolnego / dewonu a tak e hipotetycznie prekambru. Bior¹c pod uwagê budowê geologiczn¹ badanego rejonu, wa n¹ rolê w kreowaniu anomalii o charakterze lokalnym w jego wschodniej czêœci mo e odgrywaæ morfologia stropu jury natomiast w jego czêœci zachodniej powierzchnia stropowa karbonu dolnego, dewonu czy wreszcie prekambru. Tabela (table) 2 Okres Period Flisz Flysch Miocen autochtoniczny Autochthonous Miocene Kreda Cretaceous Jura Jurassic Trias Triassic Perm Permian Karbon Carboniferous Dewon Devonian Kambr Cambrian Prekambr Precambrian P³aszczowina magurska i pod³o e Magura nappe and basement Czwartorzêd 2.45, Quaternary 2.45 Mgm 3 Œrednia gêstoœæ Average density [Mgm 3 ] Przedzia³ gêstoœci Density range [Mgm 3 ] n = n = n = n = n = 8 {C2 = 2.57 n = 2 C1 = 2.70 n = 1} 2.72 n = n = 4 P³aszczowiny œl¹ska, podœl¹ska i pod³o e Silesian nappe, Sub-Silesian nappe and basement Przedzia³ gêstoœci Density range [Mgm 3 ] Œrednia gêstoœæ Average density [Mgm 3 ] 2.43 n = n = n = n = 14 {J3 = 2.64 n = 4 J2 = 2.50 n = 2} 2.56 n = n = n = 15 {C2 = 2.40 n = 3 C1 = 2.66 n = 4} 2.70 n = n = n = 5 Zestawione w tabeli 2 gêstoœci wskazuj¹ równie na wyraÿne ró nice w gêstoœciach ska³ buduj¹cych p³aszczowiny. Na podkreœlenie zas³uguje obni enie gêstoœci ska³ p³aszczowiny œl¹skiej i podœl¹skiej w zestawieniu ze ska³ami p³aszczowiny magurskiej. Dotyczy to zarówno utworów trzeciorzêdowych jak i ska³ pod³o a. Przyczyny tego zjawiska mog¹ tkwiæ w zró nicowaniu litologicznym utworów fliszowych powsta³ych w ró nych basenach sedymentacyjnych a tak e w rozwijaj¹cych siê w g³êbokich basenach procesach kompakcji.

9 Geofizyczno-geologiczna interpretacja anomalii grawimetrycznych i magnetycznych ANOMALIE GRAWIMETRYCZNE Obraz anomalii si³y ciê koœci w red. Bouguera polskich Karpat zewnêtrznych, których fragment prezentuje figura 1 zdominowany jest przez rozleg³¹ regionaln¹ depresjê grawimetryczn¹ towarzysz¹c¹ ca³emu ³ukowi Karpat. Jak wynika z dotychczasowych badañ (Bojdys & Lemberger 1986a, Bojdys & Lemberger 1986b, Królikowski & M³ynarski 2003, Grabowska et al , Bielik et al. 2006) przyczyny depresji s¹ z³o one. Stanowi ona superpozycjê oddzia³ywañ grawitacyjnych, z których najwa niejsze to efekty zwi¹zane z zanurzaniem siê na po³udnie pod³o a Karpat zewnêtrznych i lokalnie zapadaniem w kierunku po³udniowym granicy Mohorovièièa (Bielik et al. 2006), która jak wynika z g³êbokich badañ sejsmicznych (Œroda et al. 2006) osi¹ga maksymaln¹ g³êbokoœæ pod Pieniñskim Pasem Ska³kowym. Fig. 1. Mapa anomalii si³y ciê koœci w redukcji Bouguera ( g B). Anomalie zestawione na podstawie gridu gb w siatce s = 0.5 km (Ÿród³o: PIG). Gêstoœæ warstwy redukowanej 2.67 Mgm 3. Standard grawimetryczny: IGSN 71. Pole normalne wg GRS zasiêg p³aszczowin: M magurskiej, Œ+pŒ œl¹skiej i podœl¹skiej (wg Poprawa & Nemèok 1989); 2 kontury okien tektonicznych i zapadlisk (wg Poprawa & Nemèok 1989); 3 pieniñski pas ska³kowy (PPS) (wg Poprawa & Nemèok 1989) Fig. 1. Bouguer gravity anomaly map ( g B). Anomalies presented on the basis of grid g B in mesh s = = 0.5 km (source: PIG). The reduced layer density 2.67 Mgm 3. Gravimetric standard: IGSN 71. Normal field acc. to GRS range of nappes acc. to Poprawa & Nemèok (1989) M the Magura Nappe, Œ+pŒ the Silesian and Sub-Silesian Nappes; 2 contours of tectonic windows and depressions acc. to Poprawa & Nemèok (1989); 3 Pieniny Klippen Belt (PPS) acc. to Poprawa & Nemèok (1989)

10 112 T. Grabowska, G. Bojdys, M. Lemberger & Z. Medoñ Zgeneralizowany obraz anomalii grawimetrycznych badanego obszaru dobrze odzwierciedla mapa anomalii regionalnych, bêd¹ca wynikiem aproksymacji anomalii si³y ciê koœci w red. Bouguera wielomianem 6 (Fig. 2). Na mapie tej w strefie depresji grawimetrycznej o osi WWS NNE zlokalizowane s¹: zapadlisko orawsko-nowotarskie i zapadlisko Nowego S¹cza. Bior¹c pod uwagê zwi¹zek depresji z g³êbok¹ struktur¹ skorupy taka lokalizacja obu trzeciorzêdowych zapadlisk wzglêdem omawianej strefy mo e byæ dowodem wp³ywu g³êbokiej budowy geologicznej na przebieg zjawisk tektonicznych zachodz¹cych w trzeciorzêdzie. Fig. 2. Mapa regionalnych anomalii si³y ciê koœci. Anomalie si³y ciê koœci ( g B) aproksymowane wielomianem 6. 1 kontury zapadlisk (wg Poprawa & Nemèok 1989) Fig. 2. Map of regional gravity anomalies. Gravity anomalies ( g B) approximated by polynomial 6. 1 Contours of depressions acc. to Poprawa & Nemèok (1989) Analiza skonstruowanej z pomoc¹ techniki wizualizacyjnej mapy anomalii si³y ciê koœci w red. Bouguera (Fig. 3), potwierdza przes³anki odnoœnie wp³ywu g³êbokiego pod³o a na lokalizacjê zapadlisk. Wyeksponowane na niej strefy gradientowe anomalii si³y ciê koœci towarzysz¹ m.in. pó³nocnemu skrzyd³u depresji grawimetrycznej, w kreowaniu której maj¹ równie udzia³ wype³nione lekkimi utworami czwartorzêdowymi i neogenu wspomniane wczeœniej zapadliska. Strefy gradientowe o podobnym przebiegu widoczne s¹ te w rejonach Jordanowa i egociny. W ten sam kierunek wpisuje siê strefa gradientowa z rejonu ywca Lachowic Suchej Beskidzkiej, pokrywaj¹ca siê z pó³nocno-zachodni¹ granic¹ jednostki magurskiej, na której przedpolu znajduje siê dobrze widoczne na opisywanej mapie okno ywieckie.

11 Geofizyczno-geologiczna interpretacja anomalii grawimetrycznych i magnetycznych Fig. 3. Mapa anomalii si³y ciê koœci g B cieniowana (oœwietlenie od NW ). 1 zasiêg p³aszczowin: M magurskiej, Œ+pŒ œl¹skiej i podœl¹skiej (wg Poprawa & Nemèok 1989); 2 kontury okien tektonicznych i zapadlisk (wg Poprawa & Nemèok 1989); 3 strefa gradientu g B; 4 pieniñski pas ska³kowy (PPS) (wg Poprawa & Nemèok 1989) Fig. 3. Shaded Bouguer gravity anomaly image map (illumination from NW). 1 range of nappes acc. to Poprawa & Nemèok (1989), M Magura Nappe, Œ+pŒ the Silesian and Sub-Silesian nappes; 2 Contours of tectonic windows and depressions acc. to Poprawa & Nemèok (1989); 3 Gradient zone of g B; 4 Pieniny Klippen Belt (PPS) acc. to Poprawa & Nemèok (1989) Interesuj¹cym elementem jest równie pojawiaj¹ca siê w NW czêœci mapy strefa gradientowa, biegn¹ca wzd³u linii Pszczyna Wadowice Kalwaria Zebrzydowska Myœlenice. W rejonie Myœlenic ³¹czy siê ona z lini¹ zasiêgu jednostki magurskiej. Nale y podkreœliæ w tym miejscu równie zwi¹zek omawianej strefy gradientowej ze stref¹ tektoniczn¹ lanckoroñsko- egociñsk¹, której towarzysz¹ liczne okna tektoniczne (Myœlenic, Wiœniowej, egociny, a która kontynuuje siê do Iwkowej. Warto zasygnalizowaæ tak e obecnoœæ strefy gradientowej (Nowy Targ Czorsztyn Szczawnica) o prawie równole nikowym przebiegu, pozostaj¹cej najprawdopodobniej w zwi¹zku ze stref¹ wystêpuj¹cych tu uskoków. Poza obszarem badañ zwraca uwagê równie strefa gradientowa pojawiaj¹ca siê w rejonie Krakowa i Wieliczki, maj¹ca niew¹tpliwie zwi¹zek ze zrêbem Rzeszotar. Ujawnione dziêki technice wizualizacyjnej g³ówne strefy gradientowe anomalii si³y ciê - koœci, wskazuj¹ce na mo liwoœæ wystêpowania w pod³o u nieci¹g³oœci tektonicznych i ich

12 114 T. Grabowska, G. Bojdys, M. Lemberger & Z. Medoñ widoczna zbie noœæ z elementami budowy geologicznej nasuniêæ p³aszczowinowych i geometri¹ ich granic, mo na uznaæ za potwierdzenie tezy o wp³ywie tektoniki g³êbokiego pod³o- a na przebieg zjawisk tektonicznych w trzeciorzêdzie. ANOMALIE MAGNETYCZNE Anomalie magnetyczne, których wyrazisty obraz widoczny jest na mapie transformowanych anomalii magnetycznych, reprezentowane s¹ w tym przypadku przez pierwsze pochodne pionowe anomalii ca³kowitego pola magnetycznego (Fig. 4). Obraz ten zdominowany jest przez dwuwymiarow¹ siln¹ dodatni¹ anomaliê Jordanowa, zlokalizowan¹ miêdzy Kalwari¹ Zebrzydowsk¹ a Nowym Targiem i zespó³ anomalii Nowego S¹cza o mniejszej intensywnoœci. Fig. 4. Mapa pierwszych pochodnych pionowych anomalii T ca³kowitego pola magnetycznego Ziemi, obliczona wg wzoru Baranova dla parametru transformacji p = 7 km na podstawie gridu T w siatce s = 0.5 km, DGRF (Ÿród³o: PIG). 1 zasiêg p³aszczowin: M magurskiej, Œ+pŒ œl¹skiej i podœl¹skiej (wg Poprawa & Nemèok 1989); 2 strefa kontaktowa ska³ paleozoicznych z mezozoicznymi (wg Poprawa & Nemèok 1989), izolinie co SI Fig. 4. Map of first vertical derivatives of magnetic anomalies ( T) computed acc. to the Baranov formula for transformation parameter p = 7 km on the basis of T grid in mesh s = 0.5 km, DGRF (source: PIG). 1 range of nappes acc. to Poprawa & Nemèok (1989), M the Magura nappe, Œ+pŒ the Silesian and Sub-Silesian nappes; 2 contact zone of the Paleozoic and Mesozoic rocks acc. to Poprawa & Nemèok (1989), contour interval SI

13 Geofizyczno-geologiczna interpretacja anomalii grawimetrycznych i magnetycznych Anomalie te, jak wykaza³y wczeœniej przeprowadzone badania (Ma³oszewski 1956, Grabowska et al ), zwi¹zane s¹ z g³êbokim pod³o em Karpat. Lokalizuj¹ one w pod³o u bloków górnoœl¹skiego i ma³opolskiego miejsca wystêpowania ska³ magmowych, posiadaj¹cych w³asnoœci magnetyczne, przez co poœrednio wskazuj¹ na zró nicowanie pod wzglêdem litologicznym g³êbokiego pod³o a obu bloków. Analizuj¹c bardziej szczegó³owo obraz transformowanych anomalii warto zauwa yæ, e oœ dodatniej anomalii jordanowskiej w przybli eniu pokrywa siê z opisywan¹ wczeœniej stref¹ kontaktu ska³ paleozoicznych z mezozoicznymi, biegn¹c¹ wzd³u linii Jordanów Kalwaria Zebrzydowska, zlokalizowan¹ w strefie uskoków Skawy. Jedn¹ z zespo³u wspomnianych wy ej anomalii Nowego S¹cza, usytuowanych w obrêbie bloku ma³opolskiego jest anomalia Nowy S¹cz egocina o kierunku NW SE, który jest charakterystyczny dla struktur platformy paleozoicznej. Na uwagê zas³uguje równie nale ¹ca do tego zespo³u trójwymiarowa anomalia znajduj¹ca siê miêdzy Nowym S¹czem a Czorsztynem, wystêpuj¹ca w strefie regionalnej depresji grawimetrycznej. W obrêbie bloku górnoœl¹skiego poza wybitn¹ anomali¹ Tychów, zlokalizowan¹ na NW od obszaru badañ, na podkreœlenie zas³uguj¹ anomalie wystêpuj¹ce w obszarze jednostki œl¹skiej w rejonie Andrychowa, Bielska-Bia³ej i Czechowic. Jak wynika z danych geologicznych obszar ten, to rejon tzw. rygla andrychowskiego, gdzie ska³y pod³o a prekambryjskiego s¹ silnie wyniesione, a le ¹ce wy ej utwory cz¹stkowej p³aszczowiny cieszyñskiej przeciête s¹ y³ami ultrazasadowych ska³ wylewnych. TRANSFORMOWANE ANOMALIE SI Y CIÊ KOŒCI Z³o on¹ budowê nasuniêcia karpackiego i jego pod³o a dobrze odzwierciedlaj¹ mapy obrazuj¹ce rozk³ady anomalii lokalnych. Po dokonaniu wielu prób ich wydzielenia wybrano dwa rodzaje transformacji, zastosowanie których u³atwi³o korelacjê anomalii lokalnych z elementami budowy geologicznej. Pierwsza z tych map to mapa anomalii si³y ciê koœci poddana zabiegowi filtracji czêstotliwoœciowej, której dokonano korzystaj¹c z oprogramowania firmy FUGRO-LCT. Obliczenia anomalii filtracyjnych przeprowadzono stosuj¹c górnoprzepustowy filtr Butterwortha. ród³a tych anomalii w myœl za³o eñ teoretycznych powinny siê znajdowaæ w przedziale g³êbokoœci od 0 do 6 km. Mapa anomalii filtracyjnych (Fig. 5) prezentuje obraz anomalii lokalnych z umownie przyjêtym ni szym stopniem detalizacji. Na ich tle zosta³y przedstawione elementy budowy geologicznej, a mianowicie kontury wyraÿnie rozdzielonych zapadlisk Orawy i Nowego Targu, zapadliska Nowego S¹cza, a tak e ywieckiego okna tektonicznego, sytuuj¹ce siê w miejscach wystêpowania ujemnych anomalii. Uwagê zwraca równie dobrze zaznaczaj¹ca siê stref¹ ujemnych anomalii granica zasiêgu p³aszczowiny magurskiej, przed frontem której zlokalizowane s¹ okna tektoniczne, gdzie ods³aniaj¹ siê lekkie ska³y p³aszczowiny podœl¹skiej. W tym na podkreœlenie zas³uguje równie dobrze widoczna w postaci pasma ujemnych anomalii, interesuj¹ca ze wzglêdu na jej budowê geologiczn¹ strefa lanckoroñsko- egociñska. Jest to jak wynika z badañ geologicznych struktura antyklinalna o z³o onej wewnêtrznej budowie, posiadaj¹ca wed³ug da-

14 116 T. Grabowska, G. Bojdys, M. Lemberger & Z. Medoñ nych grawimetrycznych g³êbokie za³o enia tektoniczne i mo liwoœæ kontynuacji w kierunku pó³nocno-zachodnim wzd³u linii Wadowice Pszczyna na obszar zapadliska przedkarpackiego (por. Fig. 3). Wœród uwidocznionych na mapie anomalii filtracyjnych licznie wystêpuj¹cych dodatnich anomalii na uwagê zas³uguje dodatnia trójwymiarowa (3D) anomalia, wystêpuj¹ca miêdzy Andrychowem, Such¹ Beskidzk¹ i Lachowicami, której lokalizacja pokrywa siê z miejscem wystêpowania opisywanej wczeœniej 3D anomalii magnetycznej. Fig. 5. Mapa lokalnych anomalii si³y ciê koœci (anomalie filtracyjne, filtr górno przepustowy HP6, przedzia³ g³êbokoœci 0 < h < 6 km). 1 zasiêg p³aszczowin: M magurskiej, Œ+pŒ œl¹skiej i podœl¹skiej (wg Poprawa & Nemèok 1989); 2 kontury okien tektonicznych i zapadlisk (wg Poprawa & Nemèok 1989); 3 pieniñski pas ska³kowy (PPS) (wg Poprawa & Nemèok 1989) Fig. 5. Map of the local gravity anomalies (filtrated anomalies, upper-band filter HP6, range of depth 0<h < 6 km). 1 range of nappes acc. to Poprawa & Nemèok (1989); M the Magura nappe, Œ+pŒ the Silesian and Sub-Silesian nappes; 2 contours of tectonic windows and depressions acc. to Poprawa & Nemèok (1989); 3 Pieniny Klippen Belt (PPS) acc. to Poprawa & Nemèok (1989) Lokalna anomalia Andrychów Sucha Beskidzka Lachowice oddzielona jest od zachodu stref¹ ujemnych anomalii Bielsko-Bia³a ywiec, od miejsca wystêpowania s³abych dodatnich anomalii, kontynuuj¹cych siê w kierunku zapadliska przedkarpackiego. Wymienione anomalie zlokalizowane s¹ w obrêbie wypiêtrzonego bloku prekambru, przykrytego miocenem autochtonicznym i fliszem buduj¹cym cz¹stkow¹ p³aszczowinê godulsk¹. Wystê-

15 Geofizyczno-geologiczna interpretacja anomalii grawimetrycznych i magnetycznych puj¹ce w tym rejonie uskoki dziel¹ j¹ na dwa bloki, miêdzy którymi w kotlinie ywieckiej zlokalizowane jest bardzo dobrze widoczne na wszystkich mapach grawimetrycznych okno ywieckie. Druga ze skonstruowanych, dla potrzeb jako ciowej interpretacji, map anomalii transformowanych to mapa anomalii drugich pochodnych pionowych si³y ciê ko ci (Fig. 6). Prezentuje ona anomalie o charakterze lokalnym przy umownie przyjêtym wy szym stopniu detalizacji. W ród licznie wystêpuj¹cych tutaj anomalii lokalnych wyra nie zaznaczaj¹ ujemne anomalie lokalizuj¹ce zapadliska orawskie, nowotarskie i nowos¹deckie, a tak e wystêpuj¹ce przed czo³em jednostki magurskiej liczne okna tektoniczne, (My lenic, Wi niowej, egociny, Iwkowej), w których pojawiaj¹ siê ska³y jednostki pod l¹skiej charakteryzuj¹ce siê obni onymi gêsto ciami. Na podkre lenie zas³uguje równie ujemna anomalia odpowiadaj¹ca miejscu wystêpowania okna wadowickiego, w którym ods³aniaj¹ siê ska³y o obni onych gêsto ciach p³aszczowiny pod l¹skiej i skolskiej. Fig. 6. Mapa drugich pochodnych pionowych anomalii si³y ciê ko ci, obliczona wg wzoru Elkinsa, p = 2 km (na podstawie gridu gb w siatce s = 0,5 km ( ród³o: PIG)). 1 zasiêg p³aszczowin: M magurskiej, +p l¹skiej i pod l¹skiej (wg Poprawa & Nemèok 1989); 2 kontury okien tektonicznych i zapadlisk (wg Poprawa & Nemèok 1989); 3 pieniñski pas ska³kowy (PPS) (wg Poprawa & Nemèok 1989), izolinie co SI Fig. 6. Map of the second vertical derivatives of gravity anomalies, computed acc. to the Elkins formula, p = 2 km (on the basis of gb grid in a mesh s = 0.5 km (source: PIG)). 1 range of nappes acc. to Poprawa & Nemèok (1989), M the Magura nappe, +p the Silesian and Sub-Silesian nappes; 2 contours of tectonic windows and depressions acc. to Poprawa & Nemèok (1989); 3 Pieniny Klippen Belt (PPS) acc. to Poprawa & Nemèok (1989), contour interval SI

16 118 T. Grabowska, G. Bojdys, M. Lemberger & Z. Medoñ Uk³ad lokalnych anomalii na tej mapie, podobnie jak w przypadku anomalii filtracyjnych, zaznacza z³o ony geometrycznie zarys zasiêgu jednostki magurskiej sygnalizuj¹cy zmiany kierunków g³ównych karpackich struktur fa³dowych. Analizuj¹c mapy anomalii transformowanych nale y zwróciæ uwagê na wyraÿnie zaznaczaj¹c¹ siê trójwymiarow¹ dodatni¹ anomaliê o niewielkich rozmiarach, zlokalizowan¹ na wschód od miejscowoœci Wiœniowa. Wed³ug danych geologicznych (Poprawa & Nemèok 1989) jest to miejsce wystêpowania piaskowców oligoceñskich, otulonych od po³udnia i po- ³udniowego wschodu lekkimi ska³ami p³aszczowiny podœl¹skiej. Obecnoœæ tej anomalii, otoczonej strefami gradientowymi na cieniowanej mapie g B (Fig. 3), a tak e zasygnalizowanie jej wystêpowania na mapie anomalii si³y ciê koœci w red. Bouguera wskazuje na g³êbokie Ÿród³a tej dodatniej anomalii. WYNIKI KOMPLEKSOWEJ INTERPRETACJI TRANSFORMOWANYCH ANOMALII SI Y CIÊ KOŒCI Próby kompleksowej interpretacji, której celem by³o rozpoznanie Ÿróde³ anomalii grawimetrycznych dokonano zestawiaj¹c elementy anomalii magnetycznych na tle lokalnych anomalii si³y ciê koœci (Fig. 7). Pozwoli³o to na wskazanie tych anomalii, które mog¹ mieæ zwi¹zek z pod³o em prekambryjskim a œciœlej z jego wykszta³ceniem litologicznym. Do tego rodzaju anomalii mo na zaliczyæ dodatni¹ anomaliê s¹siaduj¹c¹ od strony pó³nocnej z zapadliskiem orawskim a tak e anomaliê zlokalizowan¹ na pó³noc od Jordanowa. Podobna uwaga dotyczy dodatniej anomalii znajduj¹cej siê miêdzy Bochni¹ a egocin¹ oraz dodatniej anomalii usytuowanej na pó³noc od Nowego S¹cza. Najlepsza zgodnoœæ w lokalizacji obu rodzajów anomalii dotyczy obszaru Andrychów Sucha Beskidzka, gdzie wyniesione ska³y prekambryjskiego pod³o a charakteryzuj¹ siê podwy szon¹ gêstoœci¹ i w³asnoœciami magnetycznymi. Wa nych informacji przydatnych w identyfikacji Ÿróde³ lokalnych anomalii si³y ciê - koœci dostarcza równie porównanie ich obrazu z przedstawion¹ w postaci mapy morfologi¹ pod³o a prekambryjskiego, którego rozpoznanie jest wynikiem badañ magnetotellurycznych (Czerwiñski et al. 2003). Uwidocznione na figurze 8 obszary wyniesieñ i obszary obni eñ powierzchni stropowej pod³o a prekambryjskiego w wiêkszoœci przypadków pokrywaj¹ siê z miejscami wystêpowania odpowiednio dodatnich i ujemnych anomalii. Dotyczy to przede wszystkim dodatniej anomalii Andrychów Sucha Beskidzka, dodatniej anomalii usytuowanej na pó³noc od Jordanowa, dodatniej anomalii znajduj¹cej siê na po³udnie od Bochni. Wszystkim tym miejscom towarzysz¹ równie dodatnie anomalie magnetyczne, co mog³oby œwiadczyæ o wp³ywie litologii na ukszta³towanie powierzchni stropowej pod³o a. Nieco inna sytuacja ma miejsce w przypadku dodatnich anomalii wystêpuj¹cych w rejonie Wiœniowej i Mszany Dolnej, gdzie anomalie te odpowiadaj¹ wyniesionym fragmentom pod³o a, zbudowanego ze ska³ nie wykazuj¹cych w³asnoœci magnetycznych. Zwi¹zek miêdzy anomaliami a morfologi¹ pod³o a mo na zauwa yæ równie w przypadku wystêpowania ujemnych anomalii, których lokalizacja pokrywa siê ze strefami obni- eñ pod³o a. Sytuacjê tego rodzaju obserwuje siê w rejonie Wadowic, Wieliczki, egociny, Mszany Dolnej i Zawoi.

17 Geofizyczno-geologiczna interpretacja anomalii grawimetrycznych i magnetycznych Fig. 7. Zestawienie obszarów wystêpowania dodatnich anomalii magnetycznych, obliczonych wzorem Baranova (p. Fig. 4) na tle lokalnych anomalii si³y ciê ko ci, obliczonych przy u yciu filtru górnoprzepustowego HP6 (p. Fig. 5). 1 zasiêg p³aszczowin: M magurskiej, +p l¹skiej i pod l¹skiej (wg Poprawa & Nemèok 1989); 2 kontury wystêpowania dodatnich anomalii magnetycznych Fig. 7. Comparison of areas of occurrence of positive magnetic anomalies computed according to the Baranov formula (see Fig. 4) against the background of local gravity anomalies, calculated with upper-band filter HP6 (see Fig. 5). 1 range of nappes acc. to Poprawa & Nemèok (1989), M Magura nappe, +p the Silesian and Sub-Silesian nappes; 2 contours of positive magnetic anomalies PODSUMOWANIE Anomalie grawimetryczne obszaru Karpat zewnêtrznych (Fig. 1) stanowi¹ superpozycjê daj¹cych siê jako ciowo wydzieliæ efektów zwi¹zanych z g³êbok¹ struktur¹ skorupy i górnego p³aszcza (Fig. 2), ukszta³towaniem i litologi¹ prekambryjskiego pod³o a (Fig. 5, 7, 8) i budow¹ p³aszczowinowych nasuniêæ (Fig. 5, 6). Przedstawione wyniki jako ciowej kompleksowej interpretacji pozwalaj¹ potwierdziæ zwi¹zek miêdzy budow¹ geologiczn¹ nasuniêæ p³aszczowinowych a ukszta³towaniem pod³o a zarówno w rejonie bloku górno l¹skiego jak i ma³opolskiego. Zró nicowanie gêsto ci ska³ buduj¹cych p³aszczowiny, a przede wszystkim obni one gêsto ci ska³ buduj¹cych p³aszczowiny pod l¹sk¹ i skolsk¹ maj¹ kapitalne znaczenie w rozpoznaniu budowy tektonicznej p³aszczowin i ich zasiêgu. Zestawione w postaci map obrazy anomalii transformowanych (Fig. 5, Fig. 6) wskazuj¹ na mo liwo æ wystêpowania licznych dyslokacji i stref uskokowych, z których najwa niejsze

18 120 T. Grabowska, G. Bojdys, M. Lemberger & Z. Medoñ to uwidaczniaj¹ce siê na cieniowanej mapie gb (Fig. 2) strefy gradientowe wskazuj¹ce na mo liwo æ istnienia dyslokacji o kierunkach NW SE (Pszczyna Wadowice Kalwaria Zebrzydowska My lenice Wi niowa ) i SW NE ( ywiec Sucha Beskidzka, Jordanów egocina Iwkowa, Nowy Targ Nowy S¹cz), w które wpisuje siê z³o ona linia zasiêgu jednostki magurskiej dobrze widoczna na mapach anomalii transformowanych. Fig. 8. Zestawienie szkicu morfologii stropu pod³o a prekambryjskiego (badania magnetotelluryczne, Czerwiñski et al. 2003) na tle lokalnych anomalii si³y ciê ko ci, obliczonych przy u yciu filtru górnoprzepustowego HP6 (p. Fig. 5). 1 zasiêg p³aszczowin: M magurskiej, +p l¹skiej i pod l¹skiej (wg Poprawa & Nemèok 1989); 2 izohipsy stropu pod³o a prekambryjskiego wg Czerwiñski et al. 2003; 3 obszary wyniesieñ (a) i obni eñ (b) prekambryjskiego pod³o a wg danych magnetotellurycznych (Czerwiñski et al. 2003) Fig. 8. A sketch of morphology of the top of the Precambrian basement (magnetotelluric survey, Czerwiñski et al. 2003) against the background of local gravity anomalies, computed with the upper-band filter HP6 (see Fig. 5). 1 range of nappes acc. to Poprawa & Nemèok (1989), M Magura nappe, +p the Silesian and Sub-Silesian nappes; 2 isohypses of the Precambrian roof acc. to Czerwiñski et al. (2003); 3 places of the uplift (a) and depression (b) of the Precambrian basement acc. to magnetotelluric data (Czerwiñski et al. 2003) Praca zosta³a wykonana w czasie realizacji projektu badawczego nr 4 T12 B Ministerstwa Nauki i Informatyzacji pt. Nowe aspekty interpretacji wyników pomiarów geofizycznych dla weryfikacji mo liwo ci poszukiwania wêglowodorów w Karpatach Zachodnich.

19 Geofizyczno-geologiczna interpretacja anomalii grawimetrycznych i magnetycznych LITERATURA Adamczak T. & Pepel A., Charakterystyka parametrów fizycznych fliszu i pod³o a w obszarze Karpat. Kwartalnik AGH Geologia, 29, 3 4, Bielik M., Continental convergence in the area of the Western Carpathians on the basis of density modeling. Geologica Carpathica, 46, 1, Bielik M., Geophysical features of the Slovak Western Carpathians. Geological Quarterly, 43, 3, Bielik M., Grabowska T., Bojdys G., Csiscay K. & Šefara J., Density modeling of the lithospheric structure along the CELEBRATION 2000 seismic profile CEL 01. Contributions to Geophysics & Geodesy, 36, special issue, Bielik M., Šefara J., Kováè M., Bezák V. & Plašienka D., The Western Carpathians interaction of Hercynian and Alpine processes. Tectonophysics, 393, Birkenmajer K., State of structure evolution of the Pieniny Clippen Belt. Carpathians. Studia Geologica Polonica, 88. Bojdys G., Lemberger M., WoŸnicki J. & Ziêtek J., The structure of lithosphere in the Kraków Zakopane profile in the light of the gravity modelling. Kwartalnik Geologiczny, 27, Bojdys G. & Lemberger M., 1986a. Three-dimensional gravity modeling of Earth's crust and upper mantle in the Polish Carpathians. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 56, Bojdys G. & Lemberger M., 1986b. Modelowania grawimetryczne jako metoda badania budowy litosfery na przyk³adzie Karpat. Zeszyty Naukowe AGH, Geologia, 33, 106. Bu³a Z., Jawor E. & Baran U., Pozycja geotektoniczna utworów karbonu w po³udniowej czêœci bloku górnoœl¹skiego i ma³opolskiego. W: Mo liwoœci generowania wêglowodorów w ska³ach karbonu w po³udniowej czêœci bloku górnoœl¹skiego i ma³opolskiego. Kotarba M.J. red., Cieszkowski M., Golonka J., Waœkowska-Oliwa A. & Chrustek M., Budowa geologiczna rejonu Sucha Beskidzka Œwinna Porêba (polskie Karpaty fliszowe). Kwartalnik AGH Geologia, 32, 2, Czerwiñski T., Florek R., Klityñski W. & Stefaniuk M., Wyniki regionalnych badañ magnetotellurycznych z zachodniej czêœci Karpat polskich. Badania magnetotelluryczne w Karpatach Materia³y seminaryjne PBG AGH, Czerwiñski T., Klityñski W., Florek R. & Stefaniuk M., Regionalne badania magnetotelluryczne w polskich Karpatach zachodnich. Kwartalnik AGH Geologia, 29, 3 4, D¹browski A., Przyczyny geologiczne anomalii si³y ciê koœci na obszarze Polski w œwietle analizy ciê aru objêtoœciowego. Prace Instytutu Geologicznego, t. LXXIII, Fajklewicz Z., Geneza anomalii si³y ciê koœci z rejonu œrodkowej czêœci przedgórza Karpat. Rocznik Polskiego Towarzystwa Geologicznego, R. 33, 4, Golonka J., Aleksandrowski P., Aubrecht M., Chowaniec J., Chrustek M., Cieszkowski M., Florek R., Gawêda A., Jarosiñski M., Kêpiñska B., Krobicki M., Lefeld J., Lewandowski M., Marko F., Michalik M., Oszczypko N., Picha F., Potfaj M., S³aby E., Œl¹czka A.,

20 122 T. Grabowska, G. Bojdys, M. Lemberger & Z. Medoñ Stefaniuk M., Uchman A &. elaÿniewicz A., Orawa Deep Drilling Project and the Post Paleogene tectonics of the Carpathians. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 75, Golonka J., Tektonika polskich Karpat fliszowych pomiêdzy Bielskiem-Bia³¹ a Nowym Targiem. Kwartalnik AGH Geologia, 33, 4/1, Górecki W. & Stefaniuk M., Badania magnetotelluryczne w Karpatach Materia³y seminaryjne (manuskrypt). Przedsiêbiorstwo Badañ Geofizycznych, Kraków. Grabowska T. & Bojdys G., Preliminary 2D density and magnetic models of the lithosphere for the Polish part of the CELEBRATION 2000 seismic experiment. Geophysical Research Abstract, EGU05-A st General Assembly, volume 7, Grabowska T., Bojdys G., Lemberger M., Cicha M., Medoñ Z., Zabawa-Radomiñska A. & Radomiñski J., Interpretacja anomalii magnetycznych ( T) po³udniowo- -wschodniej Polski trójwymiarowy magnetyczny model skorupy ziemskiej. PB nr 5 T12B , nr umowy AGH Archiwum Katedry Geofizyki AGH. Guterch A., Lewandowski M., Dadlez R., Pokorski J., Wybraniec S., ytko K., Grad M., Kutek J., Sulczewski M. & elaÿniewicz A., Podstawowe problemy g³êbokich badañ geofizycznych i geologicznych obszaru Polski., Publications of the Institute of Geophysics Polish Academy of Sciences, M-20 (294), 44. Jarzyna J., Analiza gêstoœci i porowatoœci z badañ laboratoryjnych oraz wyników pomiarów otworowych i obliczeñ w programie estymacja w wybranych otworach w Karpatach zachodnich. Kwartalnik AGH Geologia, 33, 4/1, Kotarba M.J., Wiêc³aw D., Kosakowski P. & Kowalski A., Chrakterystyka geochemiczna substancji organicznej utworów karbonu w po³udniowej czêœci bloku górnoœl¹skiego. W: Mo liwoœci generowania wêglowodorów w ska³ach karbonu w po³udniowej czêœci bloku górnoœl¹skiego i ma³opolskiego. Kotarba M.J. red., Królikowski Cz. & Petecki Z., Gravimetric Atlas of Poland. Instytut Geologiczny, Warszawa, Królikowski Cz. & M³ynarski S., Struktura g³êbokiego pod³o a Karpat w oparciu o kompleksow¹ interpretacjê danych geofizycznych. Kwartalnik AGH Geologia, 29, 3 4, Królikowski Cz., Rozk³ady gêstoœci wzd³u profilu sejsmicznego CEL 01. (manuskrypt), Archiwum PIG, Warszawa. Ksi¹ kiewicz M., Karpaty. W: Budowa geologiczna Polski. IV, 3. Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa. Malinowski M., elaÿniewicz A., Grad M., Guterch A. & Janik T., Seismic and geological structure of the crust in the transition from Baltica to Paleozoic Europe in SE Poland CELEBRATION 2000 experiment, profile CEL02. Tectonophysics, 401, Ma³oszewski S., Wybitna anomalia magnetyczna w Karpatach w okolicach Jordanowa. Przegl¹d Geologiczny, 6, Ma³oszewski S., The structural position of andesite intrusions in the polish Pieniny Mts. On the basis of magnetic investigation. Publications of the Institute of Geophysics Polish Academy of Sciences, A-8 (130), Poprawa D. & Nemèok J., Geological Atlas of the Western Outer Carpathians and their Foreland. Pañstwowy Instytut Geologiczny, Warszawa, 1 9.