Geologiczna zagadka krzemienia pasiastego. Zdzisław M. Migaszewski Andrzej Migaszewski

Transkrypt

1 Geologiczna zagadka krzemienia pasiastego Zdzisław M. Migaszewski Andrzej Migaszewski

2

3 Zakres badań krzemieni pasiastych ( ) 1. Badania terenowe i koordynacja (UJK w Kielcach); 2. Badania mikropaleontologiczne (PIG w Krakowie); 3. Badania mikroskopowe (PIG w Warszawie); 4. Analizy rentgenostrukturalne (PAN w Warszawie, UJ w Krakowie); 5. Analizy spektroskopowe w podczerwieni (U.Wrocł., California Institute of Technology, Pasadena); 6. Analizy termiczne w podczerwieni (U.Wrocł.); 7. Analizy izotopowe tlenu w SiO 2 i wodoru w grupach OH - (University of New Mexico w Albuquerque), tlenu w SiO 2 oraz węgla i tlenu węglanach (UMCS w Lublinie); 8. Analizy chemiczne (CLCh PIG w Warszawie); 9. Współpraca z Los Alamos National Laboratory.

4 Występowanie krzemieni pasiastych w Górach Świętokrzyskich

5 Najważniejsze stanowiska krzemienia pasiastego w Górach Świętokrzyskich 1. Błaziny Górne 2. Krzemionki 3. Śródborze 4. Wojciechówka 5. Morawica 6. Głuchowiec 7. Gnieździska 8. Bukowa

6 Uproszczony profil stratygraficzny od oksfordu środkowego do kimerydu dolnego w Górach Świętokrzyskich Krzemienie dekoracyjne występują w: 1. Wapieniach kredowatych najwyższego oksfordu (NE obrzeżenie G. Świętokrz.): krzemienie czekoladowe krzemienie pasiaste krzemienie brunatne 2. Wapieniach pasiastych kimerydu dolnego (SW obrzeżenie Gór Świętokrz.)

7 Profil litologiczny najwyższego Oksfordu w Krzemionkach (Michniak, 1992) Objaśnienia: 1 gleba, 2 przemyte piaski polodowcowe, 3 zwietrzelina wapieni pelitowych, 4 wapienie pelitowe, 5 wapienie koralowe, 6 wapienie oolitowe, 7 buły krzemieni pasiastych

8 Konkrecje krzemieni pasiastych w kopalni neolitycznej w Krzemionkach

9 Śródborze k. Ożarowa

10 Wojciechówka k. Ożarowa

11 Profil litologiczny kimerydu dolnego w Głuchowcu (Kutek, 1968)

12 Osuwisko podmorskie (brekcja grawitacyjna) w Głuchowcu k. Małogoszcza

13 Toczeńce margliste z rogalami krzemieni

14 Warstewki krzemieni powyżej brekcji grawitacyjnej (Głuchowiec k. Małagoszcza))

15 Badania krzemieni pasiastych

16 Formy występowania konkrecji i buł (ø do 2 m) krzemienia pasiastego (konkrecje proste i złożone, mikrobrekcje, impregnacje skamieniałości) Wszystkie konkrecje mają białą korę. Barwa krzemieni jest związana z ilością i wielkością porów i kanalików a nie z domieszką substancji organicznej!

17 Zdjęcia mikroskopowe w świetle przechodzącym od kory (A,B,C) do środka konkrecji (D,E,F) maleje ilość wielkość porów i kanalików (czarne)

18 Zdjęcie w skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM) tło skalne tworzy kryptokrystaliczny kwarc niskotemperaturowy ( -kwarc), miejscami z gniazdami kwarcu mikrokrystalicznego

19 Zdjęcie SEM mikrodruza kwarcu mikrokrystalicznego o pokroju sub- i euhedralnym

20 Zdjęcie SEM próżnia po rozpuszczeniu węglanów

21 Badania rentgenostrukturalne na preparatach proszkowych (dyfraktogram A) oraz zorientowanych (pręcikach krzemieni wyciętych prostopadle do powierzchni konkrecji) wykazały większy stopień uporządkowania krystalitów w centralnych partiach konkrecji (1) w porównaniu z ich korą (3) piki z dwóch konkrecji B i C

22 Badania spektroskopowe w podczerwieni potwierdziły zbliżoną zawartość substancji organicznej w białych, szarych i czarnych partiach krzemieni pasiastych. Badania termiczne ujawniły niewielką zawartość wody od 0,165% w jądrach konkrecji do 1,2% w korze. Analizy chemiczne wykazały, że krzemienie są zubożone w metale śladowe i pierwiastki ziem rzadkich.

23 Geneza krzemieni

24 Teorie pochodzenia krzemionki: 1. Teoria upwellingu działalność organizmów krzemionkowych w strefach wznoszenia się prądów morskich. 2. Teoria transportu krzemionki koloidalnej przez prądy denne z delt i estuariów do głębszych partii zbiorników morskich lub popiołów wulkanicznych. 3. Teoria rozpuszczania krzemionki zawartej w okrzemkach, radiolariach i/lub gąbkach, a następnie jej przemieszczania i powtórnego wytrącania w obrębie wyżej położonych serii skalnych na etapie diagenezy lub epigenezy. 4. Teoria krążenia zhybrydyzowanych wód wadycznych (słodkich i morskich), zawierających krzemionkę. 5. Teoria hydrotermalna powstawanie krzemieni wskutek działalności podmorskich źródeł hydrotermalnych wzbogaconych w krzemionkę.

25 dd [permil SMOW] d18o [permil SMOW] Model upwellingu jest trudny do udowodnienia Ozarow 1b - slice II Brak materiału 32.5 terygenicznego i 32.0 piroklastycznego w 31.5 badanych profilach wyklucza paleoprądy i 31.0 erupcje wulkaniczne jako 30.5 źródła krzemionki Przemieszczanie krzemionki -95 Ozarow 1b - slice II organicznej prowadziłoby -100 do równomiernego rozkładu konkrecji krzemieni w -105 całym profilu i tworzenia -110 się czertów Antyfazowa cykliczność izotopowa wodoru ( D) i -120 tlenu ( 18 O) wyklucza -125 model mieszania się wód morskich i słodkich Odleglosc od srodka [mm]

26 Krzemienie pasiaste tworzyły się w basenie morskim (o czym świadczą brekcje grawitacyjne i kolapsyjne) w wyniku cyklicznego dopływu krzemionki etapy wytrącania wytrawiania (przerw w dopływie SiO 2 i powstawania kanalików) oraz rekrystalizacji SiO 2.

27 Sinusoidalny rozkład stosunków izotopowych wodoru i tlenu wskazuje na cykliczne wahania temperatur w trakcie krystalizacji kwarcu. Dowody świadczące o podwyższonej temperatura krystalizacji krzemieni pasiastych: Obecność w krzemieniach wyściółek otwornic o barwie jasnobrązowej, co świadczy o temperaturze C (Foraminiferal Coloration Index, McNeil i in., 1996). W macierzystych wapieniach otwornice wykazują barwę szarą; Występowanie niskotemperaturowego kaolinitu Al 2 [(OH) 4 Si 2 O 5 ] powstałego w wyniku termalnego rozkładu krzemianów warstwowych w krzemieniach. Prawdopodobny jest model synsedymentacyjnohydrotermalnej genezy krzemieni pasiastych związany z tektoniką ekstensyjną (rozłamową).

28

29 Artykuły i opracowania zespołu badawczego DURAKIEWICZ T. & MIGASZEWSKI Z.M Oxygen isotopic composition of flints from the northeastern margin of the Holy Cross Mts, Poland. Institute of Physics UMCS. Annual Reports: DURAKIEWICZ T., SHARP Z. D., MIGASZEWSKI Z.M. & ATUDOREI V. N Anti-phase radial periodicity in oxygen and hydrogen isotope ratios of chert nodules from the Holy Cross Mts, SE Poland. Geol. Soc. Am. Ann. Meeting, Reno, Nevada, Nov , Geochimica et Cosmochimica Acta. Abstracts with Programs, 32 (7): 347. DURAKIEWICZ T., SHARP Z.D. & MIGASZEWSKI Z.M Isotopic investigations of cherts and dinosaur teeth. Eksploatacja i Niezawodność, 7: DURAKIEWICZ T., MIGASZEWSKI Z.M. & SHARP Z. D Empirical calibration of isotope thermometer D chert- D water. Isotope Workshop. 1-6 July, Cracow, Poland. Book of Abstracts:

30 DURAKIEWICZ T., MIGASZEWSKI Z.M., SHARP Z.D. & ATUDOREI V.N Znaczenie krzemieni górnojurajskich z Gór Świętokrzyskich w badaniach nad genezą skał krzemionkowych. Przegląd Geologiczny, 49 (3): MIGASZEWSKI Z.M. & OLSZEWSKA B Brekcja sedymentacyjna w kamieniołomie Głuchowiec w Małogoszczy przyczynek do genezy krzemieni górnojurajskich w Górach Świętokrzyskich. Przegląd Geologiczny 50 (12): SHARP Z.D., DURAKIEWICZ T., MIGASZEWSKI Z.M. & ATUDOREI V.N Antiphase hydrogen and oxygen isotope periodicity in chert nodules; Implications for thermal instabilities in sedimentary basins. Geochemica et Cosmochimica Acta, 66 (16): MIGASZEWSKI A Występowanie i wykorzystanie krzemieni pasiastych z Gór Świętokrzyskich. Praca magisterska. Instytut Geografii Akademii Świętokrzyskiej w Kielcach. MIGASZEWSKI Z.M., GAŁUSZKA A., DURAKIEWICZ T. & STARNAWSKA E Middle Oxfordian Lower Kimmeridgian chert nodules in the Holy Cross Mts, south-central Poland. Sedimentary Geology 187:

31 Dziękuję za uwagę