ROZWÓJ SEDYMENTACJI WARSTW CERGOWSKICH JEDNOSTKI GRYBOWSKIEJ (KAMIENIO OM W KLÊCZANACH, ZACHODNIE KARPATY FLISZOWE)

Transkrypt

1 GEOLOGIA 2009 Tom 35 Zeszyt 2/ ROZWÓJ SEDYMENTACJI WARSTW CERGOWSKICH JEDNOSTKI GRYBOWSKIEJ (KAMIENIO OM W KLÊCZANACH, ZACHODNIE KARPATY FLISZOWE) Sedimentary development of the Cergowa Beds of the Grybów Unit (Klêczany quarry, Polish Western Carpathians) Renata STADNIK Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydzia³ Geologii, Geofizyki i Ochrony Œrodowiska, Katedra Geologii Ogólnej, Ochrony Œrodowiska i Geoturystyki; al. Mickiewicza 30, Kraków; kocon@geolog.geol.agh.edu.pl Abstract: The studies were focused on the Cergowa Beds within the northern part of Grybów Unit, the Klêczany Limanowa tectonic window. The studied formations originated within deep-sea fan, furthermore in the quarry there are sediments which belong to middle fan area (subenvironment of channel fill and its margin, interchannel sediments, levee sediments) and outer fan area (despositional lobe). Key words: Flysch Carpathians, Klêczany Limanowa tectonic window, Cergowa Beds, deep-sea fan S³owa kluczowe: Karpaty fliszowe, okno tektoniczne Klêczan Limanowej, warstwy cergowskie, g³êbokomorski sto ek WSTÊP Kamienio³om Klêczany po³o ony jest na po³udniowym zboczu wzniesienia Bia³owodzka Góra, w po³udniowej czêœci Pogórza Ro nowskiego. Jest jednym z najwiêkszych kamienio³omów w obrêbie Karpat fliszowych. Pod wzglêdem geologicznym znajduje siê w obrêbie okna tektonicznego Klêczan Limanowej (Pisarzowej) (Fig. 1). Eksploatowane s¹ tutaj warstwy cergowskie, jednostki grybowskiej pó³nocnej (Cieszkowski et al. 1985, Burtan et al. 1992, Cieszkowski 1992, 2001). Utwory te reprezentowane s¹ g³ównie przez piaskowce o barwach szarych. Prze³awicane s¹ ³upkami, czêsto marglistymi lub zapiaszczonymi, zawieraj¹cymi niejednokrotnie du e iloœci rozproszonego muskowitu lub detrytusu roœlinnego. Wiek tych utworów okreœlany jest na wy sz¹ czêœæ wczesnego oligocenu (Burtan et al. 1992, Cieszkowski 1992). Jako podstawow¹ metodê badawcz¹ wybrano sedymentologiczn¹ analizê facjaln¹. Do analizy wziêto pod uwagê g³ównie cechy strukturalne i teksturalne badanych utworów. Szcze-

2 24 R. Stadnik gólnie zwracano uwagê na zmiennoœæ litofacjaln¹ warstw cergowskich oraz wyodrêbnienie charakterystycznych sekwencji (negatywnych i pozytywnych) w poszczególnych profilach. Fig. 1. Mapa geologiczna okna tektonicznego Klêczan Limanowej (Gucik 1964, Cieszkowski 1992 zmodyfikowane). Objaœnienia: 1 jednostka magurska, 2 jednostka grybowska bez warstw kroœnieñskich, 3 warstwy kroœnieñskie jednostki grybowskiej, 4 jednostka œl¹ska, 5 utwory czwartorzêdowe, 6 nasuniêcia, 7 profile szczegó³owe Fig. 1. Geological map of the Klêczany-Limanowa tectonic window (after Gucik 1964, Cieszkowski 1992 modified). Explanations: 1 Magura Unit, 2 Grybów Unit without Cergowa Beds, 3 Cergowa Beds of Grybów Unit, 4 Silesian Unit, 5 Quaternary, 6 overthrusts, 7 localization of the detailed profiles ŒRODOWISKO SEDYMENTACJI WARSTW CERGOWSKICH Kamienio³om w Klêczanach nale y do niezwykle ciekawych ods³oniêæ. Reprezentuje bowiem kilka subœrodowisk sedymentacji w obrêbie g³êbokomorskiego sto ka, w strefie sto ka œrodkowego i zewnêtrznego. W ods³oniêciu tym mo na przeœledziæ zmiennoœæ œrodowiska sedymentacji nastêpuj¹c¹ zarówno w profilu pionowym, jak i lateralnie. W dolnej czêœci profilu kamienio³omu Klêczany wystêpuj¹ utwory charakterystyczne dla œrodowiska sto ka œrodkowego. Mo na tu obserwowaæ w³aœciwie wszystkie subœrodowiska tej czêœci sto ka. Iloœciowo przewa aj¹ osady kana³ów rozprowadzaj¹cych. Przy czym wyró niæ mo na wœród nich przynajmniej jeden g³ówny kana³ o szerokoœci oko³o 250 metrów oraz szereg mniejszych kana³ów rozprowadzaj¹cych o szerokoœciach dochodz¹cych do kilkudziesiêciu metrów. Utwory zakwalifikowane do tego œrodowiska reprezentowane s¹ g³ównie przez litofacje piaskowców i piaskowców z mu³owcami. Wykazuj¹ bardzo grube i grube u³awi-

3 Rozwój sedymentacji warstw cergowskich jednostki grybowskiej (kamienio³om w Klêczanach, zachodnie Karpaty fliszowe) 25 cenie, maksymalnie do 15 metrów. W profilach zaznaczaj¹ siê sekwencje pozytywne, polegaj¹ce na zmniejszaniu siê zarówno wielkoœci ziarna, jak i mi¹ szoœci ³awic ku stropowi profilu (Fig. 2B). awice czêsto s¹ amalgamowane. Ich powierzchnie sp¹gowe s¹ ostre, równe lub nierówne (erozyjne i deformacyjne). W piaskowcach dominuj¹ ziarna œredniopsamitowe, ale pojawiaj¹ siê równie frakcje drobno- i grubopsamitowe (te ostatnie czêsto z domieszk¹ drobnokalibrowego wiru). Charakterystyczn¹ cech¹ rozpoznanych tutaj kana³ów rozprowadzaj¹cych jest szybka zmiana charakteru œrodowiska obserwowana zarówno w profilu pionowym, jak i lateralnie. Œwiadczyæ to mo e o du ej dynamice kana³ów rozprowadzaj¹cych i ich migracji po sk³onie. W bezpoœrednim s¹siedztwie kana³ów rozprowadzaj¹cych sprofilowano osady wa³ów kana³owych (Fig. 2A) oraz obrze enia kana³ów (Fig. 2C). Wed³ug autorki w kamienio³omie wystêpuj¹ równie osady miêdzykana³owe z niewielkim udzia³em warstw piaskowcowych i zdecydowanej dominacji cz³onów mu³owcowych. Jednak e ich sprofilowanie szczegó³owe nie by³o mo liwe ze wzglêdu na niebezpieczeñstwo wynikaj¹ce z niestabilnoœci skarp kamienio³omu. Na figurze 3A widoczne jest oboczne przejœcie utworów kana³u rozprowadzaj¹cego do osadów obrze enia kana³u. Te ostatnie, kontynuuj¹ siê lateralnie na d³ugoœci oko³o 27 metrów, po czym przechodz¹ w bardziej cienko³awicowy flisz, a nastêpnie kolejne wype³nienie niewielkiego (o szerokoœci oko³o 35 m) kana³u rozprowadzaj¹cego. W obrêbie sprofilowanych osadów obrze enia kana³ów dominuj¹ litofacje piaskowców z mu³owcami, przy czym iloœciowo zdecydowanie przewa aj¹ piaskowce (oko³o 93%) (Fig. 2C). Piaskowce wystêpuj¹ w ³awicach œrednich i grubych, przy czym w ich obrêbie dominuje frakcja drobnopsamitowa. W profilu rozpoznaæ mo na sekwencjê pozytywn¹. W bliskim s¹siedztwie kana³ów rozprowadzaj¹cych (Fig. 2A, 3B) rozpoznano równie osady wa³ów kana³owych. Charakteryzuj¹ siê one znacznym udzia³em piaskowców w stosunku do ³upków (oko³o 64%) i dominacj¹ cienko³awicowych piaskowców. W ich obrêbie s³abo zaznaczaj¹ siê krótkie sekwencje pozytywne i negatywne. Podobnie wykszta³cone utwory wystêpowa³y w kamienio³omie wielokrotnie w pobli u poszczególnych wype³nieñ kana³owych. W wy szej czêœci ods³oniêcia wyraÿnie zaznacza siê ujednolicenie litofacji. Tworz¹ siê g³ównie grubo³awicowe piaskowce, ci¹g³e lateralnie, poprzedzielane niekiedy pojedynczymi, i raczej niewielkimi (do kilku metrów szerokoœci), strefami efemerycznych kana³ów rozprowadzaj¹cych. Zaczynaj¹ siê tu pojawiaæ sekwencje negatywne. Prawdopodobnie utwory te reprezentuj¹ strefy przejœciowe pomiêdzy sto kiem œrodkowym a zewnêtrznym, gdzie energia pr¹du zawiesinowego znacznie spada, materia³ okruchowy gromadzony jest masowo w lobach, po których migruj¹ jeszcze niewielkie kana³y rozprowadzaj¹ce. W górnej czêœci profilu pojawiaj¹ siê typowe osady dla lobów depozycyjnych sto ka zewnêtrznego. W ods³oniêciu sprofilowano szczegó³owo dwa profile reprezentuj¹ce to œrodowisko. Pierwszy z nich (Fig. 4D) reprezentuje prawdopodobnie proksymaln¹ czêœæ lobu, drugi natomiast dystaln¹ (Fig. 4E). W sprofilowanych utworach lobowych dominuj¹ iloœciowo piaskowce nad mu³owcami. Wystêpuj¹ one w regularnych, ci¹g³ych lateralnie ³awicach. W profilach wyraÿnie zaznaczaj¹ siê sekwencje negatywne, polegaj¹ce g³ównie na zwiêkszaniu siê mi¹ szoœci ³awic ku stropowi sekwencji (Fig. 3C, 3D). W czêœci proksymalnej lobu dominuj¹ ³awice bardzo grube, zbudowane z frakcji œredniopsamitowej. W dystalnej natomiast wystêpuj¹ zarówno ³awice œrednie (które tutaj dominuj¹ iloœciowo), ³awice grube, cienkie i bardzo cienkie. Najczêœciej zbudowane s¹ z frakcji drobnopsamitowej.

4 26 R. Stadnik Fig. 2. Profil warstw cergowskich w kamienio³omie w Klêczanach: A osady reprezentuj¹ce wa³y kana³owe, B osady kana³u rozprowadzaj¹cego, C osady obrze enia kana³u. Objaœnienia: frakcja: MD mu³ i i³, FS piasek drobny, MS piasek œredni, CS piasek gruby, FP wir; litologia: 1 mu³owce, 2 piaskowce, 3 osady osuwisk podmorskich, 4 cienkie piaskowce (poni ej 3 cm) riplemarkowe, 5 cienkie piaskowce (poni ej 3 cm) laminowane i masywne; struktury: 6 laminacja równoleg³a, 7 laminacja falista, 8 warstwowanie przek¹tne, 9 warstwowanie konwolutne, 10 klasty ³upkowe; powierzchnia sp¹gowa: 11 równa, p³aska, 12 erozyjna lub deformacyjna; sekwencje: 13 pozytywna, 14 negatywna

5 Rozwój sedymentacji warstw cergowskich jednostki grybowskiej (kamienio³om w Klêczanach, zachodnie Karpaty fliszowe) 27 Fig. 3. Warstwy cergowskie w kamienio³omie w Klêczanach: A lateralne przejœcie osadów kana³ów rozprowadzaj¹cych (stropowa czêœæ profilu B) do osadów obrze enia kana³u (profil C), B kontakt sp¹gu osadów kana³u rozprowadzaj¹cego (profil B) z osadami wa³ów (profil A), C osady czêœci proksymalnej lobu depozycyjnego (profil D) z zaznaczon¹ sekwencj¹ negatywn¹, D osady czêœci dystalnej lobu depozycyjnego (profil E) z zaznaczonymi sekwencjami negatywnymi Fig. 3. Cergowa Beds in the Klêczany quarry: A lateral transition between channel fill sediments (the top part of profile B) and channel margin sediments (profile C), B contact of the bottom of channel fill sediments (profile B) with leeve sediments (profile A), C sediments of the proximal part of despositional lobe (profile D) with the negative sequence marked, D sediments of the distal part of despositional lobe (profile E) with the negative sequence marked Fig. 2. Profiles of the Cergowa Beds of the Klêczany quarry representing middle fan: A levee sediments, B channel fill sediments, C channel margin sediments. Explanations: fraction: MD clay and silt, FS fine sand, MS medium sand, CS coarse sand, FP fine gravel; lithology: 1 muddy and clayey shales, 2 sandstones, 3 deposits of submarine flows, 4 thin-bedded (below 3 cm) sandstones with ripple marks, 5 thin-bedded (below 3 cm) sandstones, laminated and massive cross-bedding; structures: 6 parallel lamination, 7 wavy lamination, 8 diagonal bedding, 9 convolute lamination, 10 shale clasts. Bottom surface: 11 smooth, flat, 12 erosional or deformational; cycles: 13 positive cycle, 14 negative cycle

6 28 R. Stadnik Fig. 4. Profile warstw cergowskich w kamienio³omie w Klêczanach reprezentuj¹ce osady lobów depozycyjnych sto ka zewnêtrznego: D czêœæ proksymalna lobów, E czêœæ dystalna lobów. Objaœnienia jak do figury 2 Fig. 4. Profiles of the Cergowa Beds of the Klêczany quarry representing despositional lobe sediments of outer fan: D proximal part of lobe, E distal part of lobe. Other explanations as in figure 2

7 Rozwój sedymentacji warstw cergowskich jednostki grybowskiej (kamienio³om w Klêczanach, zachodnie Karpaty fliszowe) 29 Zinterpretowane œrodowiska sedymentacji w kamienio³omie w Klêczanach œwiadcz¹ ostopniowym pog³êbianiu siê obszaru sedymentacji warstw cergowskich lub te wynoszeniu obszaru Ÿród³owego materia³u okruchowego. Pomierzone kierunki paleotransportu wskazuj¹ na dystrybucjê materia³u z po³udnia na pó³noc. St¹d te uzyskane wyniki badañ potwierdzaj¹ istnienie wyniesienia (grzbietu przedmagurskiego) oddzielaj¹cego basen magurski od tak zwanych basenów przedmagurskich (Cieszkowski 1992, 2003, Golonka et al. 2000, 2005). WNIOSKI W wyniku przeprowadzonej interpretacji œrodowiska sedymentacji warstw cergowskich obserwowanych w kamienio³omie w Klêczanach wyodrêbniono kilka subœrodowisk sedymentacji tych utworów. Generalnie mo na powiedzieæ, e powstawa³y one w obrêbie g³êbokomorskiego sto ka, w strefie sto ka œrodkowego i zewnêtrznego. Ods³oniêcie w Klêczanach stanowi typowy przyk³ad rozwoju sto ka g³êbokomorskiego. W jednym miejscu przeœledziæ mo na zasiêgi poszczególnych subœrodowisk sedymentacyjnych, a tak e ich podstawowe cechy diagnostyczne. LITERATURA Burtan J., Cieszkowski M., Jawor E. & Œl¹czka A., Budowa geologiczna okna tektonicznego Klêczan Limanowej. W: Zuchiewicz W. & Oszczypko N. (eds), Przewodnik LXIII Zjazdu PTG, Koninki wrzeœnia 1992, Cieszkowski M., Strefa Michalczowej nowa jednostka strefy przedmagurskiej w zachodnich Karpatach fliszowych i jej geologiczne otoczenie. Geologia (kwartalnik AGH), 18, 1 2, Cieszkowski M., Fore-Magura Zone of the Outer Carpathians in Poland. Biuletyn Pañstwego Instytutu Geologicznego, 396, Cieszkowski M., The Outer Carpathians thrustbelt. W: Golonka J. & Lewandowski M. (eds), Geology, geophysics, geothermics and deep structure of the West Carpathians and their basement. Publications of the Institute of Geophysics Polish Academy of Sciences, Monographic Volume, Warszawa, M-28 (363), Cieszkowski M., Œl¹czka A. & Wdowiarz S., New data on structure of the flysch Carpathians. Przegl¹d Geologiczny, 6, Golonka J., Krobicki M., Matyszkiewicz J., Olszewska B., Œl¹czka A. & S³omka T., Geodynamics of ridges and development of carbonate platforms within the Outer Carpathian realm in Poland. Slovak Geological Magazine, 11, 1, Golonka J., Oszczypko N. & Œl¹czka A., Late Carboniferous Neogene geodynamic evolution and paleogeography of the circum-carpathian region and adjacent areas. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 70, Gucik S., Szczegó³owa mapa geologiczna Polski 1 : , Ark. Nowy S¹cz. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.