Datowanie diabazów i lamprofirów świętokrzyskich metodą K­Ar i Ar­Ar

Datowanie diabazów i lamprofirów œwiêtokrzyskich metod¹ K–Ar i Ar–Ar

Zdzis³aw M. Migaszewski*,**

K–Ar and Ar–Ar dating of diabases and lamprophyres from the Holy Cross Mts (central Poland). Prz. Geol., 50: 227–229. S u m m a r y. Several samples of diabases and lamprophyres from the Holy Cross Mts were radiometrically dated using K–Ar and Ar–Ar methods. The results obtained indicated 391.7 through 254.5 Ma

,

Na obszarze Gór Œwiêtokrzyskich ska³y magmowe wystêpuj¹ tylko w profilu paleozoiku i s¹ reprezentowane przez drobne intruzje (g³ównie dajki) diabazów i lamprofi-rów. Wymienione ska³y nie doczeka³y siê dot¹d datowania radiometrycznego, a ich wiek by³ okreœlany poœrednio na podstawie regionalnych przes³anek stratygraficznych i tek-tonicznych. Przedstawione ni¿ej wyniki datowañ plagio-klazów w diabazach i biotytów w lamprofirach metod¹ K/Ar i Ar/Ar, stanowi¹ kontynuacjê wczeœniejszych badañ (Migaszewski & Ha³as, 1996) i czêœciowo wype³niaj¹ ist-niej¹c¹ lukê w rozpoznaniu ewolucji magmowo-tektonicz-nej po³udniowej czêœci obszaru œwiêtokrzyskiego.

Metodyka badañ

Oznaczenia radiometryczne zosta³y poprzedzone bada-niami petrograficznymi — mikroskopowymi w œwietle przechodz¹cym. Umo¿liwi³y one wytypowanie próbek diabazów i lamprofirów o najmniejszym stopniu przeobra-¿enia. Najbardziej przydatne do datowania radiometrycz-nego okaza³y siê diabazy z Zalesia k. Barda i czêœciowo Pr¹gowca (tylko otoczak z potoku o œrednicy ok. 20 cm) oraz lamprofiry z Salkowej k. Daleszyc i z rejonu Iwani-ska–Wszachów (otwory Kolonia 2 i Wszachów 4; ryc. 1). Nie przeobra¿one ziarna plagioklazów o œrednicy <0,12 mm oraz blaszki biotytów d³ugoœci ok. 0,5–2 mm zosta³y wyseparowane i rozdzielone rêcznie pod mikrosko-pem stereoskopowym. Brak zanieczyszczeñ w plagio-klazach potwierdzono przy u¿yciu analizy rentgenostruktu-ralnej. Wymienione próbki poddano oznaczeniom potasu przy u¿yciu p³omieniowej atomowej spektrometrii absorp-cyjnej oraz odpowiednio argonu radiogenicznego metod¹ spektrometrii masowej z pró¿ni¹ statyczn¹. Nawa¿ki wiel-koœci ok. 50 mg zosta³y stopione w tyglu pró¿niowym, wchodz¹cym w sk³ad aparatury do ekstrakcji, oczyszcza-nia i pomiaru stosunków izotopowych argonu (Ha³as, 1995). Czysty 38_{Ar by³ u¿yty jako znacznik (spike) do} oznaczenia40_{Ar przy u¿yciu spektrometru masowego.} Sto-pieñ zanieczyszczenia argonem atmosferycznym zosta³ wyznaczony z piku36_{Ar. Podstawy teoretyczne datowania} metod¹ K/Ar zosta³y opisane przez Ha³asa (1995).

W przypadku diabazu z Pr¹gowca zastosowano metodê pomiaru Ar–Ar step-wise-heating — stopniowego wygrze-wania próbki, celem uzyskania najlepiej zachowanego argonu (w g³êbi kryszta³u).

Warunki geologiczne wystêpowania diabazów i lamprofirów

Intruzje diabazów w Górach Œwiêtokrzyskich stwier-dzono zarówno w regionie ³ysogórskim — w pó³nocnej czêœci fa³du ³ysogórskiego (Œwiêta Katarzyna, Milejowi-ce), jak równie¿ w regionie kieleckim — we wschodniej czêœci synklinorium kielecko-³agowskiego (Pr¹gowiec, Zalesie, Wide³ki). Wed³ug dotychczasowych pogl¹dów, diabazy œwiêtokrzyskie tworz¹ trzy ró¿nowiekowe odmia-ny: tzw: „bardziañsk¹” (sylur górny/dewon dolny — odpo-wiednio ludlow górny? ¿edyn?), „zieleñcow¹” (prze³om dewonu i karbonu?) i „mikrolitow¹ (karbon? perm?) (£abêcki, 1970; Ryka, 1974). Mi¹¿szoœæ intruzji diabazu „bardziañskiego” w w¹wozie w Pr¹gowcu, przecinaj¹cej seriê ³upków graptolitowych syluru (wenloku górne-go/ludlowu dolnego), wynosi ok. 21 m, a ¿y³ek diabazu „mikrolitowego” — kilku centymetrów.

Obecnoœæ lamprofirów stwierdzono jedynie w regionie kieleckim, w pó³nocnej brze¿nej czêœci antyklinorium dymiñsko-klimontowskiego. Omawiane ska³y nie tworz¹ wyraŸnych wychodni i z tego te¿ wzglêdu zosta³y najlepiej rozpoznane w otworach, szybikach i rowach w rejonie Daleszyc (Czarnocki, 1928, 1939; Rubinowski, 1962; Wróblewski, 1965) oraz Iwanisk i Wszachowa (Samsono-wicz, 1928; Tarnowska, 1967, 1968, 1974). W pierwszym z wymienionych rejonów intruzje lamprofirowe przecinaj¹ mu³owcowo-piaskowcowo-ilaste utwory kambru dolnego (Góra Salkowa k. Daleszyc). Najwiêksz¹ iloœæ tych intruzji stwierdzono jednak we wschodniej czêœci regionu — w rejonie Iwaniska–Wszachów. W tym ostatnim wystêpuj¹ one w obrêbie mu³owców kambru dolnego (otwór Kolonia 2), osadów klastycznych dewonu dolnego (otwór Wsza-chów 4) oraz dolomitów dewonu œrodkowego (eiflu). Mi¹¿szoœæ pojedynczych intruzji waha siê od kilkunastu centymetrów do kilku metrów.

Zarys charakterystyki petrograficznej badanych diabazów i lamprofirów

Diabazy œwiêtokrzyskie s¹ ska³ami barwy czarnej i ciemnoszarej, w Pr¹gowcu z odcieniem lekko zielonka-wym, ujawniaj¹ce w obrazie mikroskopowym charaktery-227 Przegl¹d Geologiczny, vol. 50, nr 3, 2002

*Pañstwowy Instytut Geologiczny, ul. Rakowiecka 4 , 00-975 Warszawa; zmig@pgi.waw.pl

**Akademia Œwiêtokrzyska, ul Chêciñska 5, 25-020 Kielce; zmig@pu.kielce.pl

styczn¹ teksturê intersertaln¹ lub ofitow¹. T³o skalne stanowi¹ polisyntetycznie zbliŸniaczone tabliczki plagio-klazów (labradoru) z interstycjalnymi skupieniami pirok-senów (augitu) o œrednicy ok. 0,15 mm (Zalesie) i 0,25 mm (Pr¹gowiec). Plagioklazy z Zalesia nie ujawniaj¹ na ogó³ wiêkszego przeobra¿enia i tylko miejscami zawieraj¹ pseudomorfozy chalcedonowo-wêglanowe. Stopieñ prze-obra¿enia plagioklazów z Pr¹gowca jest wyraŸnie wiêkszy — znacznie czêœciej spotyka siê pseudomorfozy kaolinitu. Tabliczki plagioklazów przetkane s¹ czêsto wrostkami magnetytu–ilmenitu. Pirokseny wykazuj¹ ró¿ny stopieñ chlorytyzacji.

Makroskopowo, lamprofiry s¹ ska³ami barwy zielonej, szarej i ró¿owawoszarej, przewa¿nie o strukturze porfiro-wej, teksturze bez³adnej, niekiedy fluidalnej, z³o¿onymi z krypto- do mikrokrystalicznego t³a skalnego, w obrêbie którego tkwi¹ du¿e fenokryszta³y biotytów. Miejscami notuje siê obecnoœæ por i spêkañ wype³nionych kalcytem. W sk³adzie petrograficznym dominuj¹ skalenie (albit, oli-goklaz, ortoklaz i anortoklaz), stanowi¹c ok. 60–70% objê-toœci ska³y. Wymienione sk³adniki wykazuj¹ na ogó³ doœæ znaczny stopieñ kaolinityzacji i karbonatyzacji. Blaszki biotytów wykazuj¹ niekiedy zró¿nicowany stopieñ

chlory-tyzacji. Sporadycznie pojawia siê augit, tworz¹c silnie przeobra¿one agregatowe skupienia chlorytowo-kalcyto-wo-magnetytowe. W iloœciach akcesorycznych s¹ obecne apatyt, magnetyt, kwarc, piryt i leukoksen.

Wiek i geneza diabazów i lamprofirów œwiêtokrzyskich w œwietle dotychczasowego stanu wiedzy

Zgodnie z dotychczasowymi pogl¹dami wiêkszoœci badaczy (Kardymowicz, 1962, 1967; Rubinowski, 1962; Wróblewski, 1965; Kowalczewski, 1974; Kowalczewski, & Lisik, 1974), magmatyzm diabazowy na obszarze Gór Œwiêtokrzyskich zosta³ zainicjowany przypuszczalnie w sylurze górnym (ludlowie górnym). Z kolei, lamprofiry mia³y stanowiæ koñcowy etap tego rozwoju. Badania geo-logiczno-strukturalne wskazywa³y na waryscyjski (karbo-ñsko-permski) wiek lamprofirów (Paw³owska, 1958; Kardymowicz, 1962, 1967; Rubinowski, 1962; Tarnow-ska, 1974). Zdaniem Tarnowskiej (1967) w Górach

Œwiê-tokrzyskich wystêpuj¹ lamprofiry starsze

(przeddewoñskie) oraz m³odsze (podewoñskie). Precyzyj-ne okreœlenie wieku tych ska³ na podstawie przes³aPrecyzyj-nek geo-logicznych napotyka jednak na trudnoœci z uwagi na brak

228

Przegl¹d Geologiczny, vol. 50, nr 3, 2002

Ska³a Minera³ Lokalizacja próbki Metoda datowania Wiek (Ma) Pozycja stratygraficzna*

Diabazy Plagioklaz Pr¹gowiec Ar–Ar 254,5±12 perm górny

Zalesie K–Ar 391,7±19 dewon dolny

Salkowa (k/Daleszyc) K–Ar 347,8±15 karbon dolny

Kolonia 2 (122,0 m) K–Ar 311,5±15 karbon górny

Lamprofiry Biotyt Kolonia 2 (140,1 m) K–Ar 351,2±15 karbon dolny

Wszachów 4 (74,0 m) K–Ar 288,8±15 perm dolny

Wszachów 4 (81,0 m)** Ar–Ar 275,0±15 perm dolny

Wszachów 4 (81,0 m)** K–Ar 374,4±15 dewon œrodkowy

Tab. 1. Wyniki datowania diabazów i lamprofirów metod¹ K–Ar i Ar–Ar

Table 1. Results of diabase (micrograbbro) and lamprophyre dating with K–Ar and Ar–Ar methods

*Wed³ug International Union of Geological Sciences, 2000 **Dwie odmiany petrograficzne

KIELCE JÊDRZEJÓW CHMIELNIK SANDOMIERZ £AGÓW DALESZYCE 3 1 2 5 4 0 10 20 km

A

B

Ryc. 1. Lokalizacja punktów opróbowania diabazów i lamprofirów œwiêtokrzy-skich

Fig. 1. Location of sampling points of diabases and lam-prophyres in the Holy Cross Mts; 1 — Pr¹gowiec; 2 — Zalesie; 3 — Salkowa; 4 — Kolonia 2; 5 — Wszachów 4

na obszarze Gór Œwiêtokrzyskich datowanych osadów obejmuj¹cych karbon górny i prawie ca³y perm (do sp¹gu cechsztynu).

Wed³ug opinii £abêckiego (1970) i Ryki (1974), diaba-zy i lamprofiry (trachyandediaba-zyty-trachybazalty) by³y zwi¹zane ze wspólnym ogniskiem magmowym zlokalizo-wanym w pobli¿u obszaru œwiêtokrzyskiego.

Wyniki datowania diabazów i lamprofirów

Wyniki datowania radiometrycznego (K–Ar i Ar–Ar) plagioklazów diabazów i biotytów lamprofirów przedsta-wiono w tab.1.

Zró¿nicowany stopieñ przeobra¿enia diabazów i lam-profirów œwiêtokrzyskich uniemo¿liwi³ objêcie datowa-niem radiometrycznym wszystkich ich wyst¹pieñ. Mimo, ¿e uzyskane wyniki nie daj¹ pe³nego obrazu rozwoju mag-matyzmu w Górach Œwiêtokrzyskich, to pozwalaj¹ one jednak na wyci¹gniêcie kilku interesuj¹cych wniosków:

‘Przedzia³ wiekowy diabazów i lamprofirów waha siê od 391,7 do 254,5 Ma, czyli od dewonu dolnego po najwy-¿szy perm (IUGS, 2000). Uzyskane wartoœci œwiadcz¹ o d³ugotrwa³ym i wieloetapowym procesie tworzenia siê dia-bazów i lamprofirów, co potwierdza wczeœniejsze pogl¹dy o istnieniu wielu ich generacji.

‘Cykl magmowy na obszarze Gór Œwiêtokrzyskich zapocz¹tkowa³y prawdopodobnie diabazy z Zalesia. Czy jego zamkniêcie stanowi³y diabazy z Pr¹gowca? — pozo-staje w dalszym ci¹gu pytaniem bez odpowiedzi. Jeœli taka sukcesja mia³a rzeczywiœcie miejsce, to intruzje lamprofi-rów nie zakoñczy³y tego cyklu, lecz reprezentowa³y lamprofi- rów-noleg³y nurt rozwoju wywodz¹cy siê ze skontaminowanej magmy gabrowej.

‘Wiek ska³ magmowych potwierdza wczeœniejsze przypuszczenia o zwi¹zku co najmniej czêœci wk³adek tufów i tufitów wystêpuj¹cych w profilu dewoñsko-karbo-ñskim Gór Œwiêtokrzyskich z wulkanizmem lokalnym (Migaszewski, 1996 i literatura tam cytowana), a nie zloka-lizowanym poza obszarem œwiêtokrzyskim (m.in. Chle-bowski, 1995).

Nale¿y podkreœliæ, ¿e stopieñ przeobra¿enia plagiokla-zów w diabazach z Pr¹gowca jest wyraŸnie wiêkszy ni¿ w ich odpowiednikach z Zalesia. W obu przypadkach badano przypuszczalnie próbki diabazów z tzw. odmiany bardzia-ñskiej — starszej, wi¹zanej dotychczas z górotwórczoœci¹ m³odokaledoñsk¹ (Kowalczewski, 1974). Ustalony wiek intruzji z Zalesia 391,719 Ma mo¿na wi¹zaæ z tym w³aœnie okresem magmatyzmu œwiêtokrzyskiego. Sytuacja geolo-giczna wystêpowania intruzji w okolicach Pr¹gowca zosta³a rozpoznana dok³adnie, nie dostarczaj¹c przy tym argumentów za tez¹ o podewoñskim wieku podstawowej masy cia³a magmowego (Kowalczewski & Lisik, 1974). Nie mo¿na wiêc wykluczyæ „odm³odzenia” w permie wymienionej intruzji, w wyniku podgrzania i przeobra¿e-nia starszych odmian diabazu przez iniekcje diabazu mikrolitowego. Ponowne kompleksowe badania porów-nawcze diabazów z Zalesia i Pr¹gowca powinny

definityw-nie wyjaœniæ wszystkie relacje zachodz¹ce pomiêdzy intru-zjami magmowymi w obu skrzyd³ach synkliny bardziañskiej.

Brak innych (obok plagioklazów i biotytów) niezmie-nionych minera³ów, uniemo¿liwia zastosowanie kontrolnej metody datowania radiometrycznego, np. U/Th–Pb lub Sm–Nd. Mimo wielu znaków zapytania, uzyskane wyniki, z wyj¹tkiem diabazów z Pr¹gowca, potwierdzaj¹ w zasa-dzie wiêkszoœæ dotychczas przyjêtych pogl¹dów odnoœnie pozycji geologiczno-strukturalnej magmatyzmu œwiêto-krzyskiego, przesuwaj¹c tylko jego wiek do epoki wary-scyjskiej (i postwarywary-scyjskiej?).

Autor dziêkuje Panu Prof. dr hab. Stanis³awowi Ha³asowi z Pracowni Spektrometrii Mas Uniwersytetu Marii Curie-Sk³odowskiej w Lublinie za wykonane datowania radio-metryczne i owocn¹ dyskusjê oraz Recenzentowi za krytyczne uwagi i stymuluj¹c¹ dyskusjê.

Literatura

CHLEBOWSKI R. 1995 — Wulkanizm w dolnym karbonie Gór Œwiê-tokrzyskich. Prz. Geol., 43: 543–545.

CZARNOCKI J. 1928 — O odkryciu lamprofirów w œrodkowej czêœci Gór Œwiêtokrzyskich. Pos. Nauk. Pañstw. Inst. Geol., 19–20: 37. CZARNOCKI J. 1939 — Sprawozdanie z badañ terenowych wykona-nych w Górach Œwiêtokrzyskich w r. 1938. Biul. Pañstw. Inst. Geol., 15: 1–41.

CZERMIÑSKI J. & RYKA W. 1962 — Bemtonit w dolomitach eiflu w Jurkowicach ko³o Klimontowa. Kwart. Geol., 6: 8–22.

HA£AS S. 1995 — Geochronologia izotopowa oparta na rozpadzie promieniotwórczym potasu–40. Prz. Geol., 12: 993–998.

KARDYMOWICZ I. 1962 — Studia petrologiczne lamprofirów Gór Œwiêtokrzyskich. Kwart. Geol., 6: 271–311.

KARDYMOWICZ I. 1967 — Intruzje mniejsze Gór Œwiêtokrzyskich. Biul. Inst. Geol., 197: 329–410.

KOWALCZEWSKI Z. 1974 — Pozycja geologiczno-strukturalna mag-matyzmu œwiêtokrzyskiego w œwietle wyników ostatnich badañ geolo-gicznych. Biul. Inst. Geol., 275: 11–62.

KOWALCZEWSKI Z. & LISIK R. 1974 — Nowe dane o diabazach i budowie geologicznej okolic Pr¹gowca w Górach Œwiêtokrzyskich. Biul. Inst. Geol., 275: 113–158.

£ABÊCKI J. 1970 — Petrochemiczna charakterystyka diabazów i lam-profirów œwiêtokrzyskich w œwietle nowych badañ. Kwart. Geol., 14 : 599–600.

MIGASZEWSKI Z. 1995 — Wystêpowanie ska³ piroklastycznych w utworach karbonu dolnego Gór Œwiêtokrzyskich. Prz. Geol., 43: 7–10. MIGASZEWSKI Z. M. & HA£AS S. 1996 — The age of the Holy Cross Mountains lamprophyre based on preliminary K/Ar dating. Annual Report. Inst. of Physics MCS University: 169–170.

PAW£OWSKA K 1958 — Nowe dane o lamprofirach z pod Iwanisk w Górach Œwiêtokrzyskich. Kwart. Geol., 2: 688–705).

RUBINOWSKI Z. 1962 — Lamprofiry okolic Daleszyc i zwi¹zane z nimi przejawy mineralizacji. Kwart. Geol., 6: 245–269.

RYKA W. 1974 — Brekcje, kataklazyty i melonity diabazu z Kêdziorki w Górach Œwiêtokrzyskich. Biul. Inst. Geol., 275: 159–166.

SAMSONOWICZ J. 1928 — Lamprofiry okolic Iwanisk w £ysogórach i okolic Siewierza. Pos. Nauk. Pañstw. Inst. Geol., 19–20: 38–39. TARNOWSKA M. 1967 — Mineralizacja i przeobra¿enia kontaktowe towarzysz¹ce lamprofirom z wierceñ: Wszachów 1 i 2 oraz Iwaniska 3. Kwart. Geol., 11: 462–463.

TARNOWSKA M. 1968 — Morfologiczno-strukturalne cechy lampro-firów w rejonie Iwanisk–Wszachowa. Kwart. Geol., 12: 1104–1105. TARNOWSKA M. 1974 — Lamprofir w dewonie œrodkowym Gór Œwiêtokrzyskich. Biul. Inst. Geol., 275: 63–93.

WRÓBLEWSKI T. 1965 — Wychodnie lamprofirów w Sierakowie ko³o Daleszyc. Kwart. Geol., 9: 951–952.

229 Przegl¹d Geologiczny, vol. 50, nr 3, 2002