Tom 28 2012 Zeszyt 3
DOI 10.2478/v10269-012-0019-x
KATARZYNA STANIENDA*, JACEK NOWAK*, TOMASZ KUKIE£KA**
Fazy mineralne w triasowych ska³ach wêglanowych
rejonu Chorzowa
Wprowadzenie
W obszarze Górnego Œl¹ska wystêpuje fragment profilu utworów triasowych, od pstrego piaskowca do kajpru. S¹ to osady epikontynentalnego Zbiornika Germañskiego (Bodzioch 1990, 1998; Stanienda 2008, 2011; Szulc 1990, 2000). Przedmiotem niniejszego artyku³u s¹ wapienie, wystêpuj¹ce w niektórych obszarach rejonu Chorzowa. Spotyka siê tu ska³y utworów wêglanowych stropowej czêœci profilu pstrego piaskowca oraz osady sp¹gowej czêœci profilu utworów wapienia muszlowego – warstw gogoliñskich.
W pó³nocnej czêœci Chorzowa (rejon Maciejkowic, czêœciowo Chorzowa Starego) wy-stêpuj¹ ska³y wieku triasowego. S¹ one reprezentowane przez wapienie, dolomity i margle, a tak¿e piaski i i³y pstrego piaskowca oraz wapienie, margle i dolomity wapienia muszlo-wego (rys. 1). Utwory te na obszarze Chorzowa przykryte s¹ czwartorzêdowymi osadami lodowcowymi (gliny, piaski), a tak¿e i³ami i piaskami trzeciorzêdowymi. Mi¹¿szoœæ nad-k³adu nad ska³ami triasowymi dochodzi do kilku metrów.
W XIX wieku i pierwszej po³owie XX ska³y wêglanowe by³y na obszarze Chorzowa eksploatowane na potrzeby dzia³aj¹cej w tym mieœcie huty (Königshütte, póŸniej Koœ-ciuszko) oraz budownictwa (rys. 2) (Encyklopedia Chorzowa 2009; Nowak 2007; Ziemia 1928). Niestety, dostêp do dawnych kamienio³omów zosta³ odciêty poprzez zasypanie ich
** Dr in¿., Instytut Geologii Stosowanej, Wydzia³ Górnictwa i Geologii, Politechnika Œl¹ska, Gliwice;
e-mail: katarzyna.stanienda@polsl.pl, jacek.nowak@polsl.pl
** Mgr in¿., Katedra Nauki o Materia³ach, Wydzia³ In¿ynierii Materia³owej i Metalurgii, Politechnika Œl¹ska, Katowice; e-mail: tomasz.kukielka@polsl.pl
Ry s. 1. Budowa g eologiczna p ó³nocnej czêœ ci Chorzowa Starego (W y czó³kowski 1957) 1 – m iejsce pobr ania pr óbki nr 1, 2 – m iejsce pobr ania pr óbek 2 –11 Fig. 1. Geological building o f the Nor th p ar t o f C hor zów S tar y (W y czó³kowski 1957) 1 – the place where sam ple 1 was taken, 2 – the place where sam ples fr om 2 to 1 1 w ere taken
odpadami górniczymi, wysypiskami œmieci, a tak¿e czêœciowe zasypanie i za- budowanie obiektami przemys³owymi. Obecnie na terenie Chorzowa nie ma dostêpnych wychodni ska³ wêglanowych.
Jednak prowadzone w ostatnich latach na terenie pó³nocnej czêœci Chorzowa prace ziemne (przebudowa kanalizacji, fundamentowanie budynków) pozwoli³y na pobranie próbek, które poddano badaniom (rys. 1). W trakcie pobierania próbek kierowano siê makroskopowym zró¿nicowaniem ska³, a tak¿e lokalizacj¹ prac ziemnych (rys. 3, 4).
2. Metodyka badañ
Podczas prac terenowych wykonano dokumentacjê fotograficzn¹ miejsc pobrania próbek ska³ oraz pobrano, z poszczególnych wydzieleñ, reprezentatywne dla nich próbki punktowe do badañ laboratoryjnych. Próbki ska³ wêglanowych opisano makroskopowo, a nastêpnie poddano je badaniom mikroskopowym w œwietle przechodz¹cym, analizie rentgenogra-ficznej oraz badaniom przy zastosowaniu elektronowego mikroskopu skaningowego. Opis mikroskopowy w œwietle przechodz¹cym wykonano przy u¿yciu mikroskopu polaryza-cyjnego AXIOSKOP firmy ZEISS, wyposa¿onego w analizator obrazu KS 300. Analizê rentgenograficzn¹ wykonano przy u¿yciu dyfraktometru HZG4 przy zastosowaniu lampy miedziowej z filtrem niklowym, warunki analizy: napiêcie 35 kV, natê¿enie 18 mA. Elektro-now¹ mikroskopiê skaningow¹ przeprowadzono przy u¿yciu mikroskopu z zimn¹ katod¹ (FEG) Hitachi S-4200, wyposa¿onego w detektor promieniowania rentgenowskiego z dys-Rys. 2. Kamienio³om wapienia w Maciejkowicach w czasie oko³o 1928 roku. Fot. M. Steckel (Ziemia 1928)
Rys. 3. Utwory pstrego piaskowca w wykopie fundamentowym w Chorzowie Starym Fig. 3. Sediments of Bundsandstain from the foundation excavation in Old Chorzów
Rys. 4. Utwory wapienia muszlowego w wykopie w Maciejkowicach Fig. 4. Sediments of Bundsandstain from the excavation in Maciejkowice
persj¹ energii (EDS) firmy THERMO. Obserwacje próbek prowadzono stosuj¹c technikê elektronów wtórnych (SE) przy napiêciu przyspieszaj¹cym 15,0 kV. Uzyskane wyniki pomiarów analizowano z wykorzystaniem programu NSS (Noran System Seven). Przed przyst¹pieniem do analiz próbki zosta³y napylone grafitem.
3. Wyniki badañ
3.1. C h a r a k t e r y s t y k a p e t r o g r a f i c z n a b a d a n y c h s k a ³
Wapienie dolomityczne stropowej czêœci profilu pstrego piaskowca to ska³y barwy ¿ó³tawej, wykazuj¹ce makroskopowo strukturê mikrytow¹ oraz teksturê zbit¹, bez³adn¹ (rys. 5). S¹ to ska³y o ma³ej zwiêz³oœci. S³abo reaguj¹ na zimno z HCl, silnie po sproszko-waniu, co wskazuje na obecnoœæ w tych ska³ach dolomitu.
W obrazach mikroskopowych badana próbka, pobrana z tych utworów (pr. 1), to ska³a o strukturze sparytowej i teksturze zbitej, bez³adnej (rys. 6, 7). Ska³a zbudowana jest z podstawowej masy sparytowej, o zró¿nicowanej wielkoœci kryszta³ów. W masie tej do-minuj¹ romboedryczne kryszta³y dolomitu, zidentyfikowano te¿ kryszta³y kalcytu (rys. 6). Ponadto w skale wystêpuj¹, w postaci rozproszonej, domieszki zwi¹zków ¿elaza, tworz¹ce w niektórych obszarach ska³y agregaty (rys. 8). Wyniki analiz makroskopowej oraz mikro-skopowej wskazuj¹, ¿e badana ska³a to dolomit.
Utwory triasu œrodkowego (wapienia muszlowego) rejonu Chorzowa, to ska³y warstw gogoliñskich. Wykazuj¹ barwy od szarej (pr. 5) poprzez be¿ow¹ (pr. 2, 3, 4, 6, 8, 9), ciemnobe¿ow¹ (pr. 7) do brunatno-be¿owej (pr. 10, 11), strukturê najczêœciej organo-detrytyczn¹ (pr. 3, 4, 8, 10), biomorficzn¹ (pr. 9, 11) lub mikrytow¹ (pr. 2, 6, 7). W wa-pieniach o strukturze mikrytowej (pr. 7) stwierdzono obecnoœæ gniazd wtórnego kalcytu (rys. 9). Jedna z próbek (pr. 5) posiada strukturê makroskopowo-psefitow¹ (rys. 10). W skale wystêpuj¹ okruchy ska³ wêglanowych spojone cementem wêglanowym.
W obrazach mikroskopowych badane ska³y wykazuj¹ struktury od biomorficznej (pr. 8, 9, 10) poprzez organodetrytyczn¹ (pr. 3, 4, 5 i 11), sparytow¹ (pr. 7), mikrosparytow¹ (pr. 6) do mikrytowej (pr. 2). W ska³ach wystêpuj¹ ró¿nego typu bioklasty, najczêœciej fragmenty muszli, trochity liliowców, fragmenty szkieletów, w mniejszym stopniu peloidy (rys. 11, 12). Bioklasty spojone s¹ cementem najczêœciej porowym, kontaktowym, miejscami palisa-dowym. W wapieniach, w sk³adzie mineralnym dominuj¹: kalcyt (rys. 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18), dolomit (rys. 11), w formie domieszek wystêpuj¹: kwarc (rys. 10), chalcedon i muskowit (rys. 12). Kalcyt buduje bioklasty oraz cement w wapieniach. Kryszta³y cementu s¹ zró¿nicowane pod wzglêdem wielkoœci (od mikrytu do sparytu) i kszta³tu. Prawdo-podobnie pierwotna masa ska³ uleg³a rekrystalizacji oraz agradacji, co doprowadzi³o do powstania cementu drugiej generacji (rys. 9, 10, 11, 14). W ska³ach czêsto mo¿na za-obserwowaæ gniazda lub ¿y³ki, zbudowane z wiêkszych ziaren kalcytu. W niektórych kryszta³ach widoczna jest romboedryczna ³upliwoœæ (rys. 13). Dolomit wystêpuje w obrêbie
Ry s. 6. Obr az m ikr o skopowy p ró bki 1 , 1 N p ow. 4 00× Fig. 6. Microscopic v iew o f sam ple 1 , 1 N, Enlargem ent 4 00× Ry s. 5. Pr óbka 1 pobr ana z u twor ów pstr ego p iaskowca Fig. 5. Sam p le 1 taken fr om Bundsandstein sedim ent Ry s. 8. Obr az m ikr o skopowy p ró bki 1 , X N p ow. 200× Fig. 8. Microscopic v iew o f sam ple 1 , XN, Enlargem ent 2 00× Ry s. 7. Obr az m ikr o skopowy p ró bki 1, 1N pow. 200× Fig. 7. M icr oscopic v iew o f sam ple 1 , 1 N, E n lar g em ent 200×
Ry s. 10. Pr óbka 5 z utwor ó w w apienia m uszlowego Fig. 10. S am ple 5 taken fr o m M uschelkalk sedim ent Ry s. 9. Pr óbka 7 z utwor ó w w apienia m uszlowego Fig. 9. Sam p le 7 taken fr om Muschelkalk sedim ent Ry s. 12. O br az m ikr oskopowy p ró bki 11, 1N pow. 1 00× Fig. 12. M icr oscopic v iew o f sam ple 1 1, 1N, E nlar gem ent 100× Ry s. 11. Obr az m ikr o skopowy p róbki 9, 1N pow. 1 00× Fig. 11. Microscopic v iew o f sam ple 9 , 1 N, Enlargem ent 1 00×
Ry s. 14. O br az m ikr oskopowy pr óbki 7, XN pow. 200× Fig. 14. M icr oscopic v iew o f sam ple 7 , XN, E n lar g em ent 200× Ry s. 13. Obr az m ikr o skopowy p róbki 7, 1N pow. 4 00× Fig. 13. Microscopic v iew o f sam ple 7 , 1 N, Enlargem ent 4 00× Ry s. 15. Obr az m ikr o skopowy p róbki 8, 1N pow. 100× Fig. 15. Microscopic v iew o f sam ple 8 , 1 N, Enlargem ent 1 00× Ry s. 16. Obr az m ikr o skopowy p ró bki 4 , X N pow. 4 00× Fig. 16. M icr oscopic v iew o f sam ple 4 , XN, E n lar g em ent 400×
Ry s. 18. O br az m ikr oskopowy pr óbki 8, 1N pow. 100× Fig. 18. M icr o scopic view of sam p le 8, 1N, E nlar gem ent 100× Ry s. 17. Obr az m ikr o skopowy p róbki 8, 1N pow. 1 00× Fig. 17. Microscopic v iew o f sam ple 8 , 1 N, Enlargem ent 1 00× Ry s. 19. Dy fr aktogr am pr óbki 1 Fig. 19. X -ray d if fr action p attern of sam p le 1 Ry s. 20. Dy fr aktogr am pr óbki 2 Fig. 20. X -ray d if fr action p attern of sam p le 2
Ry s. 21. Dy fr aktogr am pr óbki 5 Fig. 21. X -ray d if fr action p attern of sam p le 5 Ry s. 22. Dy fr aktogr am pr óbki 9 Fig. 22. X -ray d if fr action p attern of sam p le 9 Ry s. 23. Dy fr aktogr am pr óbki 11 Fig. 23. X -ray d if fr action p attern of sam p le 11
cementu w postaci sparytowych, romboedrycznych kryszta³ów (rys. 15). W ska³ach obecne s¹ równie¿ zwi¹zki ¿elaza, wystêpuj¹ce w postaci rozproszonej, miejscami tworz¹ agregaty lub wype³niaj¹ stylolity (rys. 17, 18).
Wyniki analizy makroskopowej oraz mikroskopowej wskazuj¹, ¿e próbki 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11 to wapienie, natomiast próbka 5 reprezentuje zlepieniec o zbudowanych z okruchów ska³ wêglanowych, scementowanych spoiwem wêglanowym.
3.2. W y n i k i a n a l i z y r e n t g e n o g r a f i c z n e j
Wyniki analizy rentgenograficznej wskazuj¹, ¿e w przypadku wiêkszoœci badanych próbek, dominuj¹c¹ faz¹ wêglanow¹ jest kalcyt (rys. 20–22). Potwierdza to obecnoœæ szeregu linii dyfrakcyjnych typowych dla tej fazy. Wyj¹tek stanowi próbka 1 (rys. 19), w dyfraktogramie której ujawni³y siê linie dyfrakcyjne, o wysokich intensywnoœciach, pochodz¹ce od dolomitu. W dyfraktogramach wiêkszoœci próbek (1, 2, 5, 11) (rys. 19, 20, 21, 23) stwierdzono tak¿e obecnoœæ linii dyfrakcyjnej 3,34C. Jest to najsilniejsza linia pochodz¹ca od kwarcu. Jej ma³a intensywnoœæ wskazuje, ¿e minera³ ten wystêpuje w podrzêdnej iloœci.
3.3. W y n i k i b a d a ñ p r z y z a s t o s o w a n i u e l e k t r o n o w e g o m i k r o s k o p u s k a n i n g o w e g o
Podczas badañ, przy zastosowaniu elektronowego mikroskopu skaningowego, wyko-nano fotografie mikroobszarów analizowanych próbek, a tak¿e przeprowadzono mikro-analizê rentgenowsk¹ w mikroobszarach. W czasie wykonywania mikroanalizy iloœciowej sk³adu chemicznego, ze wzglêdu na napylenie próbek grafitem oraz ograniczenia metody EDS, wêgiel i tlen oznaczone zosta³y jedynie jakoœciowo. Iloœciowy udzia³ CO2obliczony zosta³ na podstawie zawartoœci CaO, MgO i FeO.
Wyniki analizy, wykonane w wybranych punktach mikroobszarów badanych próbek (rys. 24 do 43) wykaza³y, ¿e w badanych wapieniach dominuje wêglanowa faza kalcytowa, z mniejszym udzia³em faz zawieraj¹cych magnez i ¿elazo oraz faz niewêglanowych, g³ównie krzemianowych i glinokrzemianowych. Wskazuje na to wysoka zawartoœæ CaO (tab. 1 i 2) oraz obecnoœæ w widmach pierwiastkowych próbek wêgla i tlenu. W wapieniu z utworów pstrego piaskowca stwierdzono ni¿sz¹ – w porównaniu z próbkami z warstw gogoliñskich wapienia muszlowego – zawartoœæ wapnia, a podwy¿szon¹ magnezu (tab. 1, rys. 24 do 27) co mo¿e œwiadczyæ o dominacji w tej skale dolomitu oraz innych faz wêglanowych, wzbogaconych w magnez (Davis, Dove, De Yoreo 2000; Deleuze, Brantley 1997). Niska zawartoœæ krzemionki wskazuje na czystoœæ faz wêglanowych w tej skale. Ska³y utworów wapienia muszlowego (warstw gogoliñskich) charakteryzuj¹ siê zmienn¹, lecz wysok¹ zawartoœci¹ CaO od 45,48 do 55,82% (tab. 1 i 2), co potwierdza dominacjê kalcytu w tych wapieniach. Zawartoœæ MgO jest tu zdecydowanie mniejsza, nie przekracza wartoœci 1%, natomiast miejscami obserwuje siê podwy¿szon¹ zawartoœæ SiO2, przekraczaj¹c¹ w
nie-Próbka 1 – dol omi t z u tw orów pst rego p ia skow ca Ry s. 24. Obr az p ró bki 1 w m ikr oobszar ze 1, pow. 5 00×, 2 – m iejsce wy konanej analizy chem icznej Fig. 24. T he electr o nic im age of the fir st m icro-area of sam p le 1, Enlargem ent 500×, 2 – the point wher e the chem ical analy sis was conducted Ry s. 25. W idm o p ro m ieniowania rentgenowskiego w punkcie 2 pier wszego m ikr o obszar u p róbki 1 Fig . 2 5 . S p ectru m o f elem en ts in th e seco n d p o in t o f th e fi rst m icro of sam p le 1 Ry s. 26. Obr az p ró bki 1 w m ikr oobszar ze 2, pow. 5 00× Fig. 26. T he electr onic im age of th e second m icro-area of sam p le 1, E n lar g em ent 500× Rys. Widm o p rom ieniowania rentgen owskiego w m ikr oobszar ze 2 p róbki Fig. 27. S pectr u m o f elem ents o f the second m icr o-ar ea of sam p le
P ró b k a2–w a p ie ñ zu tw o ró w w a p ie n ia m u sz lo w e g o Ry s. 28. Obr az p ró bki 2 w m ikr oobszar ze 1, pow. 2 50×, 1–3 – m iejsca wykonanej analizy chem icznej Fig. 28. T he electr o nic im age of the fir st m icro-area of sam p le 2, Enlargem ent 250×, 1–3 – the points wher e the chem ical analy sis was conducted Ry s. 30. W idm o pr om ieniowania re ntgenowskiego w punkcie 2 p ier w szego m ikr oobszar u p ró bki 2 Fig. 30. S pectr u m o f elem ents in the second point o f the fir st m icr o -a re a of sam p le 2 Ry s. 29. W idm o p ro m ieniowania rentgenowskiego w punkcie 1 pier wszego m ikr o obszar u p róbki 2 Fig. 29. Spectr u m o f elem ents in the fir st point of the fir st m icr o-ar ea of sam p le 2 Ry s. 31. W idm o p ro m ieniowania rentgenowskiego w punkcie 3 pier wszego m ikr o obszar u p róbki 2 Fig. 31. S pectr u m o f elem ents in the thir d point of the fir st m icr o-ar ea of sam p le 2
Ry s. 32. Obr az p ró bki 2 w m ikr oobszar ze 2, pow. 500×, 1–3 – m iejsca wykonanej analizy chem icznej Fig. 32. T he electr onic im age of th e second m icro-area of sam p le 1, E n lar g em ent 5 00×, 1–3 – the points w her e the chem ical analy sis was conducted Ry s. 34. W idm o p ro m ieniowania rentgenowskiego w punkcie 2 dr ugiego m ikr oobszar u p róbki 2 Fig. 34. Spectr u m o f elem ents in the second point of the second m icr o-ar ea of sam p le 2 Ry s. 35. W idm o p ro m ieniowania rentgenowskiego w punkcie 3 dr ugiego m ikr oobszar u p róbki 2 Fig. 35. S pectr u m o f elem ents in the thir d point of the second m icr o-of sam p le 2 Ry s. 33. W idm o p ro m ieniowania rentgenowskiego w punkcie 1 dr ugiego m ikr oobszar u p róbki 2 Fig. 33. S pectr u m o f elem ents in the fir st point of the second m icr o-of sam p le 2
TABELA 1 Iloœciowy sk³ad chemiczny w mikroobszarach próbek 1 i 2
TABLE 1 The quantitative chemical composition in microareas of samples 1 and 2
Sk³adniki chemiczne
Numery analizowanych chemicznie punktów w mikroobszarach próbek 1 i 2 [%wag] Pr 1 m1-pt 2 Pr 2 m1-pt 1 Pr 2 m1-pt 2 Pr 2 m1-pt 3 Pr 2 m2-pt 1 Pr 2 m2-pt 2 Pr 2 m2-pt 3 MgO 22,03 0,57 0,58 0,28 0,00 0,00 0,58 SiO2 0,40 9,70 0,74 0,94 65,81 0,38 10,67 CaO 29,98 45,48 54,78 54,92 0,00 55,82 45,14 Al2O3 0,00 2,94 0,28 0,24 16,25 0,00 3,58 FeO 0,00 2,23 0,00 0,00 0,00 0,00 1,39 K2O 0,00 1,40 0,00 0,21 17,94 0,00 1,21 SO3 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,50 CO2* 47,59 37,68 43,62 43,41 – 43,81 36,91
m2 – mikroobszar drugi, pt 2 – punkt 2
* Obliczona na podstawie zawartoœci CaO, MgO i FeO
TABELA 2 Iloœciowy sk³ad chemiczny w mikroobszarach 1 i 2 próbki 5
TABLE 2 The quantitative chemical composition in microareas 1 and 2 of sample 5
Sk³adniki chemiczne
Numery analizowanych chemicznie punktów w mikroobszarach 1 i 2 próbki 5 [%wag] Pr 5 m1-pt 1 Pr 5 m1-pt 2 Pr 5 m1-pt 3 Pr 5 m2-pt 1 Pr 5 m2-pt 2 Pr 5 m2-pt 3 Pr 5 m2-pt 3 MgO 0,65 0,54 0,53 0,58 0,51 0,35 0,22 SiO2 3,48 0,68 5,35 3,42 9,30 0,72 0,34 CaO 52,32 54,91 50,62 51,87 48,40 55,21 55,58 Al2O3 1,23 0,19 1,20 1,11 2,70 0,00 0,00 FeO 0,00 0,00 0,90 0,70 0,00 0,00 0,00 K2O 0,57 0,00 0,31 0,33 0,53 0,00 0,00 SO3 0,00 0,00 0,24 0,19 0,00 0,00 0,00 CO2* 41,76 43,68 40,85 41,78 38,55 43,72 43,86
m2 – mikroobszar drugi, pt 2 – punkt 2
P ró b k a5–w a p ie ñ zu tw o ró w w a p ie n ia m u sz lo w e g o Ry s. 36. Obr az p ró bki 5 w m ikr o obszar ze 1, pow. 50×, 1–3 – m iejsca wykonanej analizy chem icznej Fig. 36. T he electr onic im age of the fir st m icr o-ar ea of sam p le 5, E n lar g em ent 5 0×, 1–3 – the points w her e the chem ical analy sis was conducted Ry s. 37. W idm o pr om ieniowania re ntgenowskiego w punkcie 1 p ier w m ikr oobszar u p ró bki 5 Fig. 37. S pectr u m o f elem ents in the fir st p oint of the fir st m icr o-ar of sam p le 5 Ry s. 38. W idm o p ro m ieniowania rentgenowskiego w punkcie 2 pier wszego m ikr oobszar u p ró bki 5 Fig. 38. S pectr u m o f elem ents in the second point o f fir st the m icr o -a re a of sam p le 5 Ry s. 39. W idm o p ro m ieniowania rentgenowskiego w punkcie 3 pier wszego m ikr o obszar u p róbki 5 Fig. 39. S pectr u m o f elem ents in the thir d point of the fir st m icr o-of sam p le 5
Ry s. 40. Obr az p ró bki 5 w m ikr oobszar ze 2, pow. 1 8×, 1–4 – m iejsca wykonanej analizy chem icznej Fig. 40. T he electr onic im age of th e second m icro-area of sam p le 5, E n lar g em ent 1 8×, 1–4 – the points w her e the chem ical analy sis was conducted Ry s. 41. W idm o pr om ieniowania re ntgenowskiego w punkcie 1 dr ugiego m ikr oobszar u p ró bki 5 Fig. 41. S pectr u m o f elem ents in the fir st point of the second m icr o-ar ea of sam p le 5 Ry s. 42. W idm o p ro m ieniowania rentgenowskiego w p unkcie 2 d rugiego m ikr oobszar u p ró bki 5 Fig. 42. S pectr u m o f elem ents in the second point o f the fir st m icr o -a re a of sam p le 5 Ry s. 43. W idm o pr om ieniowania re ntgenowskiego w punkcie 3 dr ugiego m ikr oobszar u p ró bki 5 Fig. 43. S pectr u m o f elem ents in the thir d point of the fir st m icr o-ar ea of sam p le 5
nowych i glinokrzemianowych (tab. 1 i 2). Potwierdza to równie¿ podwy¿szona iloœæ K2O, w niektórych punktach przekraczaj¹ca wartoœæ 1%. Powy¿sze nie dotyczy jednak punktu 1 w mikroobszarze próbki 2, w którym zawartoœci SiO2, Al2O3 i K2O s¹ zdecydowanie wy¿sze: SiO2– 65,81%, Al2O3 – 16,25%, K2O – 19,94%. Sk³ad chemiczny, oznaczony w tym punkcie (pr. 2 m2-pt 1 – tab. 1, rys. 32) odpowiada teoretycznemu sk³adowi skalenia potasowego.
Wzbogacenie w SiO2, Al2O3i K2O, mo¿e œwiadczyæ o obecnoœci w badanych ska³ach kwarcu, skaleni, mik oraz minera³ów ilastych. Obecnoœæ siarki w analizowanych próbkach mo¿e wskazywaæ na podwy¿szone zasolenie wody morskiej zbiornika, w którym nastêpo-wa³a sedymentacja wapieni, co potwierdza teoriê o sedymentacji badanych ska³ w p³ytkim, epikontynentalnym zbiorniku morskim (Stanienda 2008; Szulc 1990, 2000).
Wnioski
Na podstawie uzyskanych wyników badañ stwierdzono, ¿e wœród ska³ pstrego piaskowca dominuj¹ dolomity, zbudowane g³ównie z masy sparytowej, zawieraj¹cej dolomit oraz w mniejszej iloœci kalcyt. Kalcyt to g³ównie kryszta³y sparytowe, o zró¿nicowanej wielkoœci. Prawdopodobnie jest to kalcyt drugiej generacji, który powsta³ w wyniku procesów za-awansowanej diagenezy, wskutek rekrystalizacji i agradacji ziaren utworzonych wczeœniej. Dolomit wystêpuje w postaci idiomorficznych, romboedrycznych kryszta³ów. Tê fazê wêglanow¹ nale¿a³oby natomiast traktowaæ jako produkt bezpoœredniej krystalizacji lub wczesnodiagenetycznej dolomityzacji w luŸnym, niezdiagenezowanym osadzie wêglanu wapnia. W niewielkich iloœciach wystêpuj¹ równie¿ fazy niewêglanowe – kwarc, zwi¹zki ¿elaza, minera³y ilaste oraz muskowit, co potwierdzaj¹ wyniki analizy rentgenograficznej i badañ w mikroobszarach.
Ska³y sp¹gowej czêœci utworów wapienia muszlowego (warstw gogoliñskich) to g³ównie wapienie dwóch typów: odmiany zawieraj¹ce allochemy i ortochemy oraz odmiany z ma³¹ iloœci¹ lub brakiem allochemów. Wyj¹tek stanowi próbka 5, która reprezentuje zlepieniec, zbudowany z okruchów ska³ wêglanowych, spojonych cementem równie¿ wêglanowym. Analizowane ska³y zbudowane s¹ g³ównie z kalcytu. Ponadto, w analizowanych wapieniach stwierdzono równie¿ – jednak w mniejszej iloœci – obecnoœæ faz niewêglanowych, takich jak: kwarc, muskowit oraz minera³y ilaste. W ska³ach warstw gogoliñskich mo¿na zaobser-wowaæ dwie generacje kalcytu. Kalcyt pierwszej generacji wystêpuje w postaci ziaren mikrytowych, buduj¹cych niektóre szcz¹tki organiczne. Minera³ ten wchodzi te¿ w sk³ad spoiwa. Fazê tê nale¿y traktowaæ jako produkt bezpoœredniej krystalizacji w luŸnym osadzie wêglanu wapnia. Kalcyt drugiej generacji – sparytowy, wype³niaj¹cy niektóre allochemy, w tym trochity liliowców – powsta³ prawdopodobnie podczas procesów zaawansowanej diagenezy, wskutek rekrystalizacji i agradacji ziaren utworzonych wczeœniej. Kryszta³y
dolomitu, podobnie jak w ska³ach pstrego piaskowca, wystêpuj¹ w spoiwie lub koncentruj¹ siê w obrêbie masy sparytowej. Dolomit wystêpuje w postaci idiomorficznych, rombo-edrycznych kryszta³ów. Tak¿e tê fazê wêglanow¹ nale¿a³oby traktowaæ jako produkt bez-poœredniej krystalizacji lub wczesnodiagenetycznej dolomityzacji w luŸnym, niezdiage-nezowanym osadzie wêglanu wapnia. Wyniki analizy w mikroobszarach przy zastosowaniu mikroskopu skaningowego wykaza³y, ¿e w badanych ska³ach dominuje faza kalcytowa, z mniejszym udzia³em faz zawieraj¹cych magnez czy ¿elazo. Wyj¹tek stanowi próbka 1 (dolomit z utworów Pstrego Piaskowca), w której oznaczono podwy¿szon¹ zawartoœæ magnezu wskazuj¹c¹ na obecnoœæ dolomitu. Wyniki analizy w mikroobszarach wyka-za³y równie¿, ¿e badane wapienie oprócz zmiennej zawartoœci MgO s¹ równie¿ zró¿nico-wane pod wzglêdem zawartoœci udzia³y SiO2, Al2O3i K2O, co wskazuje na obecnoœæ faz krzemianowych (kwarc) i glinokrzemianowych (skaleñ potasowy, minera³y ilaste, muskowit).
LITERATURA
B o d z i o c h A., 1990 – International workshop field seminar the Muschelkalk- sedimentary environment, facies and diagenesis. Kraków-Opole, s. 9–11.
B o d z i o c h A., 1998 – Materia³y XXXII Sympozjum Speleologicznego. Kamieñ Œl¹ski, 23–25.10.1998 r., s. 6–7.
D a v i s K.J., D o v e P.M., De Y o r e o J.J., 2000 – The role of Mg2+as an impurity in calcite growth. Science,
vol. 290.
D e l e u z e M., B r a n t l e y S.L., 1997 – Inhibition of calcite crystal growth by Mg2+at 100°C and 100 bars:
Influence of growth regime. Geochim. et Cosmochim. Acta, vol. 61, s. 1475–1485. Encyklopedia Chorzowa. Praca zbiorowa pod red. G. Grzegorka. Prasa i Ksi¹¿ka, Katowice 2009.
N o w a k J., 2007 – Obiekty geoturystyczne Chorzowa. Zeszyty Naukowe Politechniki Œl¹skiej, seria: Górnictwo, z. 280, Gliwice.
S t a n i e n d a K., 2008 – Charakterystyka faz wêglanowych w wapieniach triasowych warstw gogoliñskich i góra¿d¿añskich z Ligoty Dolnej, Góry Œw. Anny i Gogolina. Zeszyty Naukowe Politechniki Œl¹skiej, seria: Górnictwo, z. 285, s. 259–269.
S t a n i e n d a K., 2011 – Przejawy dolomityzacji w wapieniach triasowych z³o¿a „Tarnów Opolski”. Monografia, Wydawnictwo Politechniki Œl¹skiej, Gliwice.
S z u l c J., 1990 – International Workshop – Field Seminar The Muschelkalk – Sedimentary Environments, Facies and Diagenesis – Excursion Guidebook and Abstracts. Kraków-Opole, s. 1–32.
S z u l c J., 2000 – Middle Triassic evolution of the Northern Peri-Tethys area is influenced by early opening of the Tethys Ocean. Annales Societatis Geologorum Poloniae, vol. 70, s. 1–48.
W y c z ó ³ k o w s k i J., 1957 – Szczegó³owa Mapa Geologiczna Polski Arkusz Zabrze.
„Ziemia” Dwutygodnik Krajoznawczy Ilustrowany Organ Polskiego Towarzystwa Krajoznawczego, rok XIII, nr 15–16, Warszawa, sierpieñ 1928, s. 240.
Chorzów, pstry piaskowiec, wapieñ muszlowy, warstwy gogoliñskie, ska³y wêglanowe, wapienie, dolomity
S t r e s z c z e n i e
W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badañ próbek ska³ wêglanowych pobranych z utworów tria-sowych w rejonie pó³nocnej czêœci Chorzowa. Przedmiotem badañ by³a identyfikacja faz mineralnych, obecnych w tych ska³ach, szczególnie faz wêglanowych.
W pó³nocnej czêœci Chorzowa wystêpuj¹ utwory triasowe reprezentowane przez ska³y stropowej czêœci profilu pstrego piaskowca oraz sp¹gowej czêœci profilu utworów wapienia muszlowego – warstw gogoliñskich. Utwory te eksploatowane by³y w XIX i pierwszej po³owie XX wieku.
W artykule przedstawiono wyniki analiz próbek ska³ wêglanowych, pobranych z tych warstw. Wykonano ich opis petrograficzny, badania mikroskopowe w œwietle przechodz¹cym, analizy dyfraktometryczne oraz badania sk³adu chemicznego w mikroobszarach z wykorzystaniem mikroskopu skaningowego.
Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono, ¿e w utworach pstrego piaskowca dominuj¹ dolomity. W sk³adzie mineralnym tych ska³, poza dolomitem, stwierdzono obecnoœæ sparytowego kalcytu, ponadto ziden-tyfikowano równie¿ kwarc, minera³y ilaste, muskowit oraz zwi¹zki ¿elaza.
Utwory wapienia muszlowego to g³ównie wapienie, a tak¿e zlepieñce otoczaków wapiennych scemento-wane spoiwem wêglanowym. W sk³adzie mineralnym tych ska³ dominuje kalcyt dwóch generacji. Kalcyt pierwszej generacji tworzy ziarna mikrytowe, natomiast kalcyt drugiej generacji wystêpuje w postaci ziaren sparytowych, zró¿nicowanych pod wzglêdem wielkoœci i kszta³tu. Miejscami w ziarnach sparytowych mo¿na zaobserwowaæ doskona³¹ ³upliwoœæ romboedryczn¹. Ponadto w ska³ach zidentyfikowano równie¿ dolomit, a z minera³ów niewêglanowych – kwarc, muskowit oraz minera³y ilaste. Badania mikroskopowe wykaza³y zró¿nicowanie struktur próbek wapieni od biomorficznej, przez organodetrytyczn¹, sparytow¹, mikrosparytow¹ do mikrytowej.
MINERAL PHASES OF CARBONATE TRIASSIC ROCKS OF THE CHORZÓW AREA
K e y w o r d s
Chorzów, Bundsandstein, Muschelkalk, Gogolin Beds, carbonate rocks, limestone, dolomite
A b s t r a c t
This article presents the results of research on carbonate rock samples taken from Triassic sediments of the northern area of Chorzów City. The aim of the research was to identify the mineral phases of these rocks, especially carbonate phases.
The rocks from the roof part of the Bundsandstein profile and floor part of the Muschelkalk profile – Gogolin Beds - are typical sediments from the northern part of Chorzów City. These rocks were mined in the XIX century and the beginning of the XX century.
The article also presents the results of research on samples of carbonate rocks taken from investigated strata. It provides a Petrographic description, the results of microscopic analysis executed in polarized, transmitted light, X-ray analysis, and microprobe measurements using a scanning microscope.
The results of these analyses showed that dolomites dominate in the Bunsandstein strata. Dolomites (The sampled rocks?) are composed mainly of dolomite, but sparry calcite was also identified. Moreover, quartz, clay minerals, muscovite and iron minerals were observed in the Bundsandstein rocks. The Muschelkalk sediments
are mainly represented by limestone. In some areas, conglomerates were also found. The conglomerates are composed of carbonate rock boulders connected by carbonate cement. Two generations of calcite were observed while investigating the limestone. The first generation calcite is micritic, and the second generation calcite forms sparry crystals different in size and shape. In some areas of the sparry calcite it is possible to observe perfect rhobohedral cleavage. Moreover, dolomite, rhodohrosite, and noncarbonate minerals like quartz, muscovite, and clay minerals were identified. The results of microscopic analysis also showed that the limestone is different in texture. The limestone presents the following textures: biomorphic, detrical, sparry, microsparry and micritic.
