Fanerozoiczna historia termiczna polskiego segmentu strefy szwu transeuropejskiego
— obecny stan badañ w projekcie PAP
Pawe³ Poprawa*, Izabela Grotek*, Marian Wagner**, Hanna Matyja*
Badania historii termicznej pokrywy osadowej polskie-go segmentu strefy szwu transeuropejskiepolskie-go (TESZ) s¹ prowadzone w ramach projektu PAP przede wszystkim w celu genetycznego powi¹zania procesów tektonicznych i termicznych, kszta³tuj¹cych TESZ w proterozoiku-fanero-zoiku. Stanowi¹ one uzupe³nienie dla innych badañ, jak np. analiz historii diagenezy ska³ osadowych, czy te¿ badañ paleomagnetycznych (problem termicznych przemagneso-wañ).
W odniesieniu do centralnej czêœci polskiego segmentu TESZ Majorowicz i in. (1984) na podstawie analizy gra-dientów dojrza³oœci termicznej zasugerowali, i¿ obszar ten uleg³ silnemu podgrzaniu pod koniec waryscyjskiego cyklu tektonicznego, skutkuj¹cemu póŸniejszym systema-tycznym studzeniem w permie, mezozoiku i kenozoiku. Permsko-mezozoiczn¹ historiê basenu polskiego, na stre-fie TESZ, analizowa³ Karnkowski (1999). Na podstawie dwuwymiarowych modelowañ termicznych zasugerowa³ on obecnoœæ w po³udniowo-zachodniej czêœci basenu pod-wy¿szonego strumienia cieplnego w permie, triasie i jurze, prowadz¹cego do podwy¿szenia dojrza³oœci termicznej ska³ w tym rejonie. W szeregu kolejnych prac analizowano historiê termiczn¹ poszczególnych jednostek tektonicz-nych, sk³adaj¹cych siê na TESZ (np. Be³ka, 1990; Œrodoñ, 1995; Burzewski i in., 1966; Poprawa i in., 2001; Narkie-wicz, 2002).
Na obecnym etapie badañ przeprowadzono wstêpn¹ rekonstrukcjê fanerozoicznej ewolucji re¿imu termicznego TESZ. Dla pokrywy osadowej okreœlono profile doj-rza³oœci termicznej, stosuj¹c metodê analizy stopnia odbi-cia œwiat³a witrynitu VRo (por. Narkiewicz i in., 1998; Grotek, 1999, 2000; Marynowski, 1999; Jurczak-Drabek, 2000). Przeprowadzono równie¿ jednowymiarowe, kom-puterowe modelowania historii termicznej, stosuj¹c model Sweeneya i Burnhama (1990).
W strefie zewnêtrznych waryscydów Wielkopolski stwierdzono obecnoœæ istotnych anomalii dojrza³oœci termicznej, charakteryzuj¹cych siê siln¹ oboczn¹ zmiennoœci¹ zarówno dojrza³oœci termicznej w stropie utworów karbo-ñskich, jak i jej gradientów. Dla obszaru tego stwierdzono relatywnie wysokie, choæ obocznie zmienne wartoœci pale-ostrumienia cieplnego. Nie zaobserwowano natomiast wp³ywu zaburzeñ tektonicznych na dojrza³oœæ termiczn¹, co pozwala sugerowaæ, ¿e ukszta³towa³a siê ona po g³ównej fazie deformacji orogenicznych. Jednoczeœnie przegrzanie zewnêtrznych waryscydów poprzedza ich wydŸwigniêcie i erozjê. ród³em waryscyjskiego prze-grzania zewnêtrznej strefy orogenu mog¹ byæ hipotetyczne cia³a plutoniczne w obrêbie skorupy, co sugeruj¹ owalne kszta³ty rozleg³ych anomalii dojrza³oœci termicznej oraz wysokie wartoœci paleostrumienia cieplnego.
Dla utworów górnopaleozoicznych bloku ma³opolskie-go stwierdzono relatywnie nisk¹ dojrza³oœæ termiczn¹, mo¿liw¹ do wyt³umaczenia mezozoicznym pogr¹¿eniem oraz warunkami termicznymi. Wyj¹tkiem s¹ strefy tekto-niczne obrze¿aj¹ce blok ma³opolski, dla których charakte-rystyczne s¹ dojrza³oœci wysokie i obocznie zmienne, prawdopodobnie zwi¹zane z lokalnym podgrzewaniem o charakterze niekonduktywnym. Dotyczy to zw³aszcza roz³amu œwiêtokrzyskiego (por. Be³ka, 1990; Szczepanik, 1997) oraz strefy Kraków–Lubliniec (por. Be³ka & Siew-niak-Madej, 1996) i jej SE przed³u¿enia (por. Poprawa i in., 2001). Relatywnie wysok¹ dojrza³oœæ termiczn¹ wykazuj¹ natomiast utwory dolnego paleozoiku i neoproterozoiku w centralnej czêœci bloku ma³opolskiego. Jako cechê charakte-rystyczn¹ dla bloku ³ysogórskiego sugerowano wysok¹ doj-rza³oœæ termiczn¹ utworów dolnopaleozoicznych i dewoñskich (Narkiewicz, 2002). Jednak w tym przypadku wiêkszoœæ pomiarów pochodzi dotychczas ze strefy przyle-gaj¹cej do roz³amu œwiêtokrzyskiego, przez co powy¿sza teza wymaga dodatkowego potwierdzenia analitycznego.
Na obszarze Pomorza Zachodniego przedmezozoiczna historia termiczna starsza ni¿ mezozoiczna jest trudna do zrekonstruowania, gdy¿ w wiêkszoœci przypadków dojrza³oœæ termiczna utworów paleozoicznych zosta³a ukszta³towana w czasie rozwoju permsko-mezozoicznego basenu pol-skiego. Stwierdza siê natomiast pojedyncze przypadki odwróconych gradientów dojrza³oœci termicznej w profilu utworów górnego paleozoiku, wskazuj¹ce na wp³yw dzia³alnoœci magmowej, prawdopodobnie wczesnoperm-skiej.
Modelowania historii termicznej dla obszaru basenu ba³tyckiego wskazuj¹, ¿e obserwowana dojrza³oœæ utwo-rów dolnego paleozoiku zosta³a ukszta³towana podczas pogr¹¿enia w póŸnym paleozoiku w warunkach podwy¿-szonego strumienia cieplnego. Przeprowadzone analizy potwierdzaj¹ koncepcjê, i¿ górnopaleozoiczny basen ba³tycki kontynuowa³ siê z obszaru krajów ba³tyckich ku Pomorzu Zachodniemu. Na podstawie obserwacji poczy-nionych przez Lazauskienë i Marshalla (2002) mo¿na stwierdziæ, i¿ wystêpuj¹ce w litewskiej czêœci basenu ba³tyckiego profile dojrza³oœci termicznej, nieustabilizo-wane w odniesieniu do stopnia pogr¹¿enia, stanowi¹ zapis obecnoœci gor¹cych p³ynów w górotworze, zwi¹zanych z procesami diagenezy (rozwój obwódek kwarcowych) utworów kambru i dewonu.
Prowadz¹c analizê proterozoiczno-paleozoicznej histo-rii termicznej strefy TESZ okreœlano równie¿ dojrza³oœci utworów permsko-mezozoicznych oraz badano wp³yw zdarzeñ termicznych, zwi¹zanych z rozwojem basenu polskiego na dojrza³oœæ utworów starszych. W efekcie stwierdzono, i¿ w po³udniowo-wschodniej czêœci kujaw-skiego segmentu basenu polkujaw-skiego we wczesnej jurze i/lub na prze³omie wczesnej i œrodkowej jury nast¹pi³o przegrza-nie o charakterze przegrza-niekonduktywnym, zwi¹zane z faz¹ prze-suwczej aktywnoœci tektonicznej. Podobne zjawisko wyst¹pi³o w póŸnej jurze w obszarze obecnej niecki mie-chowskiej, gdzie skorelowano je z ówczesn¹ faz¹ ekstensji. 1219 Przegl¹d Geologiczny, vol. 50, nr 12, 2002
*Pañstwowy Instytut Geologiczny, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa; ppop@pgi.waw.pl; igro@pgi.waw.pl; maty-ja@pgi.waw.pl
**Akademia Górniczo-Hutnicza, Zak³ad Geologii Z³ó¿ Wêgla, Kraków; wagner@geol.agh.edu.pl
W obu przypadkach aktywnoœæ tektoniczna prowadzi³a prawdopodobnie do udro¿nienia szczelin dla gor¹cych p³ynów z g³êbszych stref górotworu. W odniesieniu do póŸnej kredy, a w mniejszym stopniu równie¿ wczesnej kredy, stwierdzono wystêpowanie wyraŸnie obni¿onego strumienia cieplnego co najmniej wzd³u¿ bruzdy œród-polskiej.
W pozosta³ych obszarach TESZ, stanowi¹cych obiekt badañ historii termicznej w projekcie PAP, postawienie spój-nych hipotez uznano obecnie za przedwczesne z uwagi na trwaj¹ce analizy dojrza³oœci termicznej oraz modelowania komputerowe. W wiêkszoœci badanych stref materia³ anali-tyczny jest obecnie rozszerzany o badania CAI, SCI, TAI, analizy pirolityczne, analizy inkluzji ciek³ych oraz AFTA.
Literatura
BE£KA Z. 1990 — Thermal maturation and burial history from cono-dont colour alteration data, Holy Cross Mountains, Poland. Cour. For-sch.-Inst. Senckenberg, 118: 241–251.
BE£KA Z. & SIEWNIAK-MADEJ A. 1996 — Thermal maturation of the Lower Palaeozoic strata in the southwestern margin of the Malopol-ska Massif, southern Poland: no evidence for Caledonian regional metamorphism. Geol. Rundsch., 85: 775–781.
BURZEWSKI W., MAÆKOWSKI T., £APIÑKIEWICZ P., BACHLEDA-CURUŒ T. & SEMYRKA R. 1996 — Modelling of the Paleothermal Gradient for Deteremination of the Distribution of the Hydrocarbon Phases in the Western Pomeranian Devonian–Car-boniferous Complex. Oil and Gas News from Poland, 6: 171–174. GROTEK I. 1999 — Origin and thermal maturity of the organic matter in the Lower Palaeozoic rocks of the Pomeranian Caledonides and their foreland (northern Poland). Geol. Quart., 43: 297–312.
GROTEK I. 2000 — Zmiennoœæ stopnia uwêglenia rozproszonej mate-rii organicznej z utworów karbonu brze¿nej czêœci platformy wschod-nioeuropejskiej w Polsce. Praca doktorska, Pañstw. Inst. Geol. Warszawa. JURCZAK-DRABEK A. 2000 — Rozwój mikrofacji organicznej w profilu litostratygraficznym karbonu górnoœl¹skiego zag³êbia wêglowe-go. Biul. Pañstw. Inst. Geol., 390: 5–34.
KARNKOWSKI P.H. 1999 — Origin and evolution of the Polish Rotliegend basin. Polish Geological Institute Special Papers 3. LAZAUSKIENË J. & MARSHALL J. 2002 — Chitinozoan reflectance and the thermal history of the Lower Palaeozoic sediments of the Baltic Basin. The Fifth Baltic Stratigraphic Conference, Wilno, 93–97. MAJOROWICZ J.A., MAREK S. & ZNOSKO J. 1984 — Paleoge-othermal gradients by vitrinite reflectance data and their relation to the present geothermal gradient patterns of the Polish Lowland. Tecto-nophysics, 103: 141–156.
MARYNOWSKI L. 1999 — Stopieñ przeobra¿enia termicznego mate-rii organicznej w ska³ach dewonu Gór Œwiêtokrzyskich. Prz. Geol., 47: 1125–1129.
NARKIEWICZ M. 2002 — Ordovician through earliest Devonian development of the Holy Cross Mts. (Poland): constraints from subsi-dence analysis and thermal maturity data. Geol. Quart., 46: 255–266. NARKIEWICZ K., GROTEK I. & MATYJA H. 1998 — Thermal maturity of organic matter in the Upper Devonian deposits of of the Radom–Lublin and Pomerania areas. Pr. Pañstw. Inst. Geol., 165: 235–244.
POPRAWA P., NARKIEWICZ K., SWADOWSKA E. & BRUSZEWSKA B. 2001 — Analiza dojrza³oœci oraz jednowymiarowe modelowanie historii termicznej utworów potencjalnie macierzystych dla wêglowodorów w rejo-nie Liplas–Tarnawa. Pr. Pañstw. Inst. Geol., 174: 173–204.
SWEENEY J.J. & BURNHAM A.K. 1990 — Evaluation of a simple model of vitrinite reflectance based on chemical kinetics. AAPG Bull. 74: 1559–1570.
SZCZEPANIK Z. 1997 — Preliminary results of thermal alteration investigations of the Cambrian acritarchs in the Holy Cross Mts. Geol. Quart., 4: 257–264.
ŒRODOÑ J. 1995 — Reconstruction of maximum paleotemperatures at present erosional surface of the Upper Silesia Basin, based on the com-position of illite/smectite in shales. Stud. Geol. Pol., 108: 9–20.
Paleobiogeografia masywu ma³opolskiego i bloku ³ysogórskiego w œrodkowym
sylurze na podstawie badañ graptolitów
El¿bieta Porêbska*
Ró¿nice w ewolucji geologicznej ³ysogórskiej i kielec-kiej czêœci Gór Œwiêtokrzyskich we wczesnym paleozoiku sta³y siê podstaw¹ pogl¹du o ich przynale¿noœci do dwóch odrêbnych terranów — ³ysogórskiego i ma³opolskiego (Po¿aryski i in., 1992). Paleokontynentalne pochodzenie tych terranów oraz czas ich amalgamacji interpretowany na podstawie zapisu stratygraficznego kambru i ordowiku jest przedmiotem rozbie¿nych interpretacji. Rozwój litofacjal-ny œrodkowego syluru oraz znaczenie paleobiogeograficzne fauny graptolitowej i trylobitowej tego wieku nie by³y dot¹d analizowane w kontekœcie rozwa¿anego problemu. Podstaw¹ zastosowanego przez autorkê testu paleogeogra-ficznego jest póŸnowenlockie wymieranie, znane jako zda-rzenie lundgreni. Scenariusz tego wydarzenia jest zró¿nicowany paleogeograficznie, co wyra¿a siê w sk³adzie taksonomicznym i frekwencji fauny dokumen-tuj¹cej trzy etapy zdarzenia (wymieranie, przetrwanie i
odnowienie) oraz swoistymi sygnaturami geochemiczny-mi. Zdarzenie lundgreni ma m.in. swój model gondwañski (Jaeger, 1991; Porêbska, 1997) i ba³tycki (Koz³owska i in., 2000).
Interdyscyplinarne badania osadów górnego wenloku przeprowadzone w otworze Wilków–1 (£ysogóry), w w¹wozie Pr¹gowiec (masyw ma³opolski) oraz w otworze Wola Obszañska–9 (masyw ma³opolski) wskazuj¹, ¿e œro-dowisko sedymentacji górnego wenloku w wymienionych rejonach zdominowane by³o procesami depozycji suspen-syjnej o charakterze hemipelagicznym, p³ytszej w basenie kieleckim, g³êbszej i bardziej pelagicznej w basenie ³ysogórskim oraz w po³udniowej czêœci masywu ma³opolskiego.
Kielecki zapis zdarzenia lundgreni mieœci siê precyzyj-nie w modelu ba³tyckim powielaj¹c sukcesjê zespo³ów graptolitów i w konsekwencji biostratygrafiê oraz rozwój litofacjalny. Najbardziej znacz¹cym momentem w przebie-gu zdarzenia by³o tu masowe, krótkotrwa³e pojawienie siê fauny bentonicznej we wczesnej fazie graptolitowego „przetrwania” charakteryzuj¹cego siê równie licznym pojawieniem siê Colonograptus parvus i Gothograptus
nassa. Ta asocjacja graptolitów i bentosu zaznacza siê we
wszystkich ekwiwalentnych wiekowo osadach znanych z 1220
Przegl¹d Geologiczny, vol. 50, nr 12, 2002
*Instytut Nauk Geologicznych UJ, ul. Oleandry 2a, 30-063 Kraków