Propozycje badañ geochemiczno-mineralogicznych dla ska³ magmowych
Justyna Ciesielczuk*
Mój g³os w dyskusji na temat przygotowania projektu g³êbokiego wiercenia w Polsce w ramach ICDP nie doty-czy bezpoœrednio lokalizacji wiercenia. Chcia³abym zaproponowaæ rodzaj badañ geochemiczno-mineralogicz-nych, które warto by³oby wykonaæ w obrêbie ska³
krysta-licznych, magmowych. Myœlê o przeœledzeniu
przeobra¿eñ tych ska³ g³ównie na etapie hydrotermalnym, czyli innymi s³owy przeobra¿eñ spowodowanych dzia³aniem metamorfizmu hydrotermalnego. Najistotniej-szym walorem tego typu badañ, wykonywanych na rdzeniu wiertniczym g³êbokiego otworu badawczego, by³oby prze-œledzenie zmiennoœci geochemicznych oraz mineralogicz-nych wraz z g³êbokoœci¹.
W tym celu nale¿a³oby okreœliæ:
sk³ad mineralny i chemiczny ska³y nieprzeobra¿onej sk³ad mineralny i chemiczny ska³y przeobra¿onej oraz wype³nieñ szczelin
strefy, charakter oraz etapowoœæ przeobra¿eñ czêstotliwoœæ wystêpowania stref przeobra¿onych i ewentualna ich powtarzalnoœæ w pionie
wiek bezwzglêdny wype³nieñ szczelin
stopnie przeobra¿eñ — indywidualnie, wokó³ ka¿dej ¿y³y hydrotermalnej
wp³yw g³êbokoœci, czyli g³ównie temperatury, na sk³ad mineralny w strefach przeobra¿onych
czynniki przeobra¿aj¹ce ska³ê wyjœciow¹
zachowanie siê pierwiastków g³ównych i œladowych w skale nieprzeobra¿onej oraz przeobra¿onej
zmiany zawartoœci pierwiastków g³ównych i œlado-wych wraz z odleg³oœci¹ od ¿y³y oraz wraz z g³êbokoœci¹
sposoby i kierunki migracji pierwiastków g³ównych i œla-dowych (w uzasadnionych przypadkach pierwiastków rzadkich)
reakcje chemiczne prowadz¹ce do przeobra¿ania ska³y wyjœciowej
bilans masy, liczony przynajmniej dla pierwiastków g³ównych, okreœlaj¹cy kierunki migracji poszczególnych pierwiastków oraz ich mobilnoœæ
sk³ad chemiczny oraz temperaturê i ciœnienie roz-tworów zamkniêtych w inkluzjach minera³ów hydroter-malnych wystêpuj¹cych na ró¿nych g³êbokoœciach
na podstawie sk³adu izotopowego wód hydrotermal-nych okreœliæ ich pochodzenie
zbadaæ sk³ad chemiczny wód obecnych w szczeli-nach na ró¿nych g³êbokoœciach
okreœliæ warunki fizykochemiczne, przy których zachodzi³y reakcje pomiêdzy roztworem hydrotermal-nym a ska³¹
prowadzenie prac eksperymentalnych po wykonaniu odwiertu.
Proponowane badania mog³yby stanowiæ jeden z punk-tów w dyskutowanym projekcie (projektach) g³êbokiego wiercenia. Ska³y magmowe, które by³yby obiektem badañ, powinny zostaæ nawiercone w kilku z proponowanych przez innych autorów lokalizacji g³êbokiego otworu, np. w obrêbie GZW, bloku przedsudeckiego, Sudetów i in. Je¿eli uzyskiwanie rdzenia wiertniczego nie by³oby mo¿liwe na ca³ej g³êbokoœci otworu, to na pewno warto by³oby go uzy-skiwaæ na odcinku wystêpowania ska³ magmowych.
Karpaty–Orawa: rola pióropuszy p³aszcza w obszarach orogenicznych, problematyka
subdukcji, szwu kontynentalnego oraz pod³o¿a kadomsko-paleozoicznego
(bloki ma³opolski i górnoœl¹ski pod Karpatami)
Jan Golonka*, Marek Cieszkowski*, Marek Michalik*, Nestor Oszczypko*, Andrzej Œl¹czka*,
Ewa S³aby**, Adam Górka***, Micha³ Krobicki****, Tadeusz S³omka****, Mihal Potfaj*****
Opracowanie zagadnienia roli pióropuszy p³aszcza i okreœlenie ich relacji do kolizji i subdukcji maj¹ zasiêg glo-balny, a ich wyjaœnienie w rejonie karpackim pozwoli na
stworzenie uniwersalnego modelu ewolucji orogenów. Przez obszar karpacki przebiega granica europejskiego pola plam gor¹ca, wyznaczona neogeñskim wulkanizmem, oraz rozk³adem strumienia cieplnego. Na obszarze pomiê-dzy Górn¹ Oraw¹ a Górnym Œl¹skiem, linia graniczna ³¹cz¹ca neogeñskie wulkanity Zakarpacia z andezytami rejonu przypieniñskiego i bazaltami Dolnego Œl¹ska, prze-cina skoœnie nasuniêcia jednostek fliszowych Karpat Zew-nêtrznych. Równoczeœnie w rejonie Orawy do pieniñskiego pasa ska³kowego skoœnie dochodzi oœ kara-packiej, ujemnej anomalii grawimetrycznej, a pod³o¿e skonsolidowane wystêpuje na g³êbokoœci ok. 10 km, co sugeruj¹ przez wyniki badañ megnetotellurycznych (¯ytko, 1999) i magnetycznych. Podniesienie to, przy 163
Przegl¹d Geologiczny, vol. 50, nr 2, 2002
*Uniwersytet Œl¹ski, ul. Bêdziñska 60,
41-200 Sosnowiec, e-mail: jciesiel@ultra.cto.us.edu.pl
*Uniwersytet Jagielloñski, Instytut Nauk Geologicznych, ul. Oleandry 2a, 30-063 Kraków; golonka@geos.ing.uj.edu.pl, , mark@geos.ing.uj.edu.pl; nestor@ing.uj.edu.pl
**Wydzia³ Geologii, Uniwersytet Warszawski, ul. ¯wirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa
*** PGNiG Geonafta, ul. Lubicz 25, 31-503 Kraków, ****Akademia Górniczo-Hutnicza, al. Mickiewicza 30, 30-063 Kraków
*****Geological survey of Slovak Republic, Ustav Dionyza Stura, Mlynská dolina 1, 817 04 Bratislava, Slovak Republic; mipo@gssr.sk
generalnym zapadaniu pod³o¿a platformy europejskiej pod Karpaty ku po³udniowi, mo¿e byæ spowodowane warunkami geotermicznymi, wskutek podnoszenia siê astenosfery i wystêpowania pióropuszy p³aszcza. Pióropusze te mog¹ byæ niezale¿ne od karpackiej kompresji i subdukcji. Z pióropusza-mi typióropusza-mi ³¹czy siê lokalna i regionalna ekstensja w warunkach megaregionalnej kompresji. Zjawiska tego rodzaju nie s¹ jesz-cze dok³adnie poznane, aczkolwiek wystêpuj¹ w kilku miej-scach na œwiecie (np. Panteleria na Morzu Œródziemnym).
Do priorytetowych zagadnieñ badawczych jakie mo¿na by by³o rozwi¹zaæ wykonuj¹c g³êbokie wiercenie na obszarze Orawy nale¿¹ niew¹tpliwie:
weryfikacji modeli i okreœlenia typu i kierunku
sub-dukcji (typ A lub B) w obrêbie basenów karpackich
weryfikacji wystêpowania i wieku skorupy
oce-anicznej w tych basenach
okreœlenia stopnia zaanga¿owania p³yty
euroazja-tyckiej i teranów wewn¹trzokarpackich w procesach kom-presyjno-nasuwczych
okreœlenia lokalizacji szwów miêdzyp³ytowych
(sutures) pomiêdzy Eurazj¹ a teranami
okreœlenia paleoszerokoœci geograficznej p³yt i teranów wyjaœnienia relacji procesów subdukcji do ruchów
przesuwczych
wyjaœnienia roli wulkanizmu w procesach
geotekto-nicznych
wyjaœnienia roli pióropuszy p³aszcza i okreœlenie ich
relacji do kolizji teranów i subdukcji.
G³êbokie wiercenie w rejonie Orawy przyczyni³oby siê nie tylko do wyjaœnienia tych zagadnienieñ, ale równie¿ rzuci³oby nowe œwiat³o na wiele problemów o znaczeniu regionalnym, maj¹cych jednak istotne znaczenie dla zro-zumienia procesów geologicznych w makroregionie. W ostatnim okresie nast¹pi³ wyraŸny postêp w badaniach nad geodynamik¹ i tektonik¹ p³yt orogenu karpackiego w Pol-sce i w obszarach przyleg³ych (Birkenmajer, 1988; Golon-ka i in., 2000; Kováè i in., 1998; PlašienGolon-ka, 1999). W dalszym ci¹gu wiele problemów pozostaje jednak nieroz-wi¹zanych. G³êbokie wiercenie na Orawie uzupe³ni³oby dane z wiercenia Zawoja 1 i pozwoli³oby na pe³niejsze roz-poznanie wystêpowania utworów wczesnomioceñskich pod Karpatami oraz potencja³u naftowego tego rejonu. Dowiercenie do pod³o¿a pozwoli³oby na rozpoznanie tera-nów Bruno–Vistulicum i Ma³opolskiego i wyznaczenie zasiêgu frontu deformacji hercyñskich pod Karpatami (zob. Picha, 1996). Projektowane wiercenie pozwoli³oby na pe³niejsze zbadanie, ³atwiejsz¹ korelacjê oraz wyjaœnie-nie wzajemnego stosunku wyjaœnie-niektórych jednostek struktural-nych Karpat fliszowych pod nasuniêciem p³aszczowiny magurskiej. Do takich jednostek nale¿y m.in. rozpoznana w g³êbokich wierceniach na profilu Kraków–Zakopane i na Orawie jednostka Obidowej–S³opnic (Cieszkowski i in., 1981a, b). Ten drugi zestaw problemów mo¿na by by³o uj¹æ w nastêpuj¹cych punktach:
rozpoznanie systemu naftowego Karpat Zachodnich
i ich pod³o¿a, jako modelu porównawczego dla innych basenow ropogazonoœnych
wyjaœnienia kontrowersyjnych zagadnieñ
stratygra-ficzno-facjalnych, w szczególnoœci korelacji poszczegól-nych sukcesji fliszowych Karpat zewnêtrzposzczegól-nych
korelacji g³ównych jednostek strukturalnych w
Kar-patach Zachodnich i Wschodnich
wyjaœnienia struktury pod³o¿a kadomsko-paleozoicznego
Karpat i zapadliska przedkarpackiego
zasiêgu wczesnomioceñskiego zapadliska
przedkar-packiego
odtworzenie hercyñskiego etapu ewolucji regionu
wokó³karpackiego oraz wzajemnego stosunku teranów przedalpejskich
paleobiogeograficzna rekonstrukcja basenów
kar-packich
rola paleobiogeografii w odtworzeniu pozycji
tera-nów pod³o¿a paleozoicznego.
Wiercenie „Orawa” by³oby usytuowane w rejonie Jab³onki–Lipnicy na linii przekroju sejsmicznego CELEBRATION CEL01 (Guterch i in., 2001), jak równie¿ w niedalekim s¹siedztwie g³êbokiego przekroju geologicz-nego Kraków–Zakopane (Sikora i in., 1980; Cieszkowski i in., 1985) i na linii przekroju Andrychów–Chy¿ne (Oszczypko, 1998). Przekroje Kraków–Zakopane i Andry-chów–Chy¿ne wykorzystuj¹ wiele wierceñ Pañstwowego Instytutu Geologicznego i PGNiG, a tak¿e badania sej-smiczne i magnetoteluryczne. Usytuowanie wiercenia w rejonie przygranicznym pozwoli na miêdzynarodow¹ wspó³pracê z geologami i geofizykami s³owackimi.
Multidyscyplinarne podejœcie, miêdzynarodowy sk³ad zespo³u realizatorów oraz szeroki zakres integracji ró¿nego rodzaju danych geofizycznych i geologicznych oraz tech-nik interpretacyjnych przy opracowaniu g³êbokiego wier-cenia na Orawie gwarantuje naszym zdaniem uzyskanie wyników na najwy¿szym œwiatowym poziomie.
Literatura
BIRKENMAJER K. 1988 — Exotic Andrusov Ridge: its role in pla-te-tectonic evolution of the West Carpathian Foldbelt, Stud. Geol. Pol., 91: 7–37.
CIESZKOWSKI M., DURKOVIC T., JAWOR E., KORAB T. & SIKORA W. 1981a — A new tectonic unit in the Polish and Slovak Flysch Carpathians. Carpatho-Balkan Geol. Ass., 12 Congress, Abs-tracts, Bucharest: 118–120.
CIESZKOWSKI M., DURKOVIC T., JAWOR E., KORAB T., SIKORA W. 1981b — Geolgical interpretation of the Obidowa–S³opnice unit in the Polish and Slovak Flysch Carpathians. Carpatho–Balkan Geol. Ass., 12 Congress. Abstracts, Bucharest: 372–374.
CIESZKOWSKI M., ŒL¥CZKA A. & WDOWIARZ S. 1985 — New data on structure of the Flysch Carpathians. Prz. Geol., 33: 313–333. GOLONKA J., OSZCZYPKO N. & ŒL¥CZKA A. 2000 — Late Car-boniferous–Neogene geodynamic evolution and paleogeography of the circum–Carpathian region and adjacent areas. Ann. Soc. Geol. Pol., 70: 107–136.
GUTERCH A. & GRAD M. and Polonaise’97 and Celebration 2000 Working Group, 2001— New deep seismic studies of the Lithospherie in Central Euro-pe. POLONAISE’97 and CELEBRATION 2000 seisnic experiments. Biul. Pañstw. Inst. Geol., 396: 61.
KOVÁÈ M., NAGYMAROSY, A., OSZCZYPKO N., ŒL¥CZKA A., CSONTOS L., MARUNTEANU M., MATENCO L. & MÁRTON M. 1998 — Palinspastic reconstruction of the Carpathian–Pannonian region during the Miocene. [In:] Rakús M. (ed.) — Geodynamic deve-lopment of the Western Carpathians. Geol. Surv.Slovac Republic, Bra-tislava: 189–217.
OSZCZYPKO N. 1998 — The Western Carpathian Foredeep – deve-lopment of the foreland basin in front of the accretionary wedge and its burial history (Poland), Geol. Carp., 49: 415–431.
PICHA F. J. 1996 — Exploring for Hydrocarbons Under Thrust Belts A Challenging New Frontier in the Carpathians and Elsewhere. AAPG Bull., 89: 1547–1564.
PLAŠIENKA D. 1999 — Tectonochrology and paleotectonic model of the Jurassic–Cretaceous evolution of the Central Western Carpathians, Veda, Bratislava: 1–127.
SIKORA W., BORYS£AWSKI A. & CIESZKOWSKI M. 1980 — Przekrój geologiczny Kraków–Zakopane. Wyd. Geol.
¯YTKO K. 1999 — Symetryczny uk³ad pó¿noalpejskich rysów pod³o¿a pó³nocnych Karpat praz ich przedpola i zagórza; szew orogenu i kratonu. Pr. Pañstw. Inst. Geol., 168: 135–164.
164
