O dwudzielności piaskowców białego spągowca w środkowej części monokliny przedsudeckiej w świetle wyników analizy dyskryminacyjnej składu ich frakcji ciężkiej

HALINA NEMEC, ANDBZEJ SOLECKI, ·WOJCIECH NEMEC ·Uniwersytet Wroclawsld

o

DWUDZIELNOSCI PIAsKOWCOW BIAl.EGO SP1\GOWCA

W SRODKOWEJ

C~CI

MONOKLINY PRZEDSUDECKIEJ

W .

SWIETLE WYNIKOW ANALIZY DYSKRYMINACYJNEJ

SKl.ADU ICH FRAKCn

C~KIEl

Wys~ujllea

w

stropie utworow czerwonego

spIl-gowea lPartia blalyeh lub bialoszaryeh plaskowe6w, · przykrytycp :przez tzW.

mpki

miechionOiSne oraz

ewa-poraty eecbsztynuj stanowd od dawna przed:miot licz-nyeh badail i ~. W 06tatnim cz8lSlie ~ s7JCZe-g610wyeh opraeowan doczekalosi~ zwlaszcza zagad-nienie sepymentologii i petrologii tyeb pias'kowc6w

(n,p. 13, 12, 5, 8, 10).

Jednym z ·nowyeb 1 zaslugujllcyeh na szczeg61nll· uwag~

faWw

jest zadbllerwo:w8na na obstllarze

mo-noldiny pr~udeckiej do§6 wyrazna dwudzielno§6 omawianycl!. piaskowe6w bialego 9,PlIgowca (5).

Dwu-dzJelnoll6 ta ·zaznacza si~ w profi'lu pionowym WStPo-mnianych piaskowc6w poprzez mniej 100 bardmej wyraine zr6mieowanie w ieh cechach &truk.turalnyeh (5, 9, 10), a w pewnym stopniu r6wniet tebturalnych

(9, 10).

G6rny. czlon plaskowc6w bialego s.p~owea, 0 millz-szo§cd od kWrudziesi~u eentymetrOw do kilku me-t.r6w, jest bez Wcl'Ii>ieniaoeadem ogene'Zie.

plydjk'o-morskiej '(,5, 9, 10, 8; .. por. teZ 11), gdy czlon dolny (0 mUlZszo§ci od kilku do ki1ltunasbu, a maksymalnie 30 metrow), zbudowany z piaskowc6w 0 wielko&ka-lowyt\U warstwowaniu tprzelaltnym, lI\ezony jest z ni-zejleglymi czerwonymi· i charakteryiujllcymi si~ ana-logicznymi ceehami 9trukturalnq-.teksturalnYJlli

pias-kowc:aml. cierwonego·' sp~owca w j~DII facj~

eoli-eznll (9, 10). .

Jak wynika. z ipowytszego, wspomniana dwudziel-no~ plaskowc6w bialego &Pllgow~a ma oczywiste implikacje w aspekcie §rodowiska ieh sedymentacji, . bowiemwillie si~ ~§le z ioch poligenicznym

charak-terem (9, 10). Celowe ,wydaje sl-: zatem ustaleniepew-nego ze$llOhl kryteri6w, ikt6re pozwolilylby na jedno-znaczne rozdzielenie obJ,l ezlon6w omawianych piaskowc6w. Umotliwi to bowiem ...:. po pierwsze -prze~lectzenie ich owzajemnych relacji przestrzennych · w . aspek1Cie regionalnym (tzn. roz1dadu transgi'esyw-· nyeh piaskowc6w cechsztyDskiego morzs. w

prze-strzeni,) 1 - !PO drugie - pozwoli na rOZ'9trzygni-:eie wielu towarzyBZIIcych problem6w, takich jak na przy-klad moZliwo§6 ewenJtualnego wydzielenia g6rnego oczlonu tyeh pi81lkowc6w jako formacji

stratygraficz-nej. .

.wspomniane zr6micowanie strlikturalne stanowi w tyro .wzg1~zie niewlltplilwie dobre; jezeU· nie naj-lepsze, kryterium, jednak spelnia ono swoje zadanie 1;y'lko w w)'lPadku prObek rdzeniowych i to tylko wtedy, gdy rdzeniowanie jest peme, a probki dobrze -. zachowane. Praktyka geologiezna natomiast nde zaw-sze pozwala na spemienle tych warunk6w. Dodatko-wq kOlIl(J1ikacj~ Sotanowi tu lokalna obecn~ pia6-kowc6w bezstrukturowych (homogenieznych) w obr-:-bie pakie:tu utwor6w eolicznych (zob. 10). .

.Mo:W.w~ druga,

a

mianowicie kryterium tek:stu-ralne, Die przynosi rezultat6w .(w sensieum.wersal-no§c1) przy zastosowaniu klasycmych 1 bf:cIl\cyeh w powszechnym uZyciu metod analizy aaxiych 1 wyma-ga bard7liej zloZonyeh, szczeg6lowych technik anali-tyeznych (10). Nie jest to jednak zagadnienie zam-kni~te z uwagi na szeroki wac:hdarz moZliwych tutaj

technik. . - .

Trzecill moZ1iwo~cill jest. analiza petrograficzna. W t~ ~lQdzie z kolei, ealoti6 omawianych

pias-UKD 552.1113 :561. 'l38.3.0U.4.:M9.90S.U :1I19.!'1J( 438-14) kowc6w (wll\czajQC 00a eziony piasko~6w bialego spqgowca) nie wykazuje zadnego wyraZnego zr6zni-cowania, a obserwowane nawet roinice odnosZll si~ jedynie do. J?Ojedynezyeh profi16w i sll statystyczme nieistotne (por. 5, 10, 8). Zasadnkzy sldad omawia-nyeh lPiaskowc6w jest bardzo podobny: s~ to gl6w-nie a.rendJty liItyc:me, ze SItoPnlowym i call1rowdcie plynnym _przej~iem w g6r~ profilu (towarzysZllcym· r6wnie stopniowemu wzrostowi dojrzaloSoi.· minera-logi'Cznej) do arenit6w Ikwaroowych. Rawniez s·klad mineralny detrytycznej frakcji ei~ikiej w omawia-nych piaskowcach jest bardzo podobny 1 w~ujq tu takie mmeraly, jak: cyrkon, tunnaltin, apatyt,

gra-nat,

staurolit, amfibole, epidot d. mineraly rudne.·

Za-WB1't~ frakcji ci~Zldej jest niewieltka. (najcz~§ciej

do 0,5" -wagowych), przy czym na og6! nieco wYZaza w piaskowcach g6rnego czlonu bialego sPlIgowea:

Do~ wyratne zr6znicowanie zanotowano nato": mlast w samych IJXQIlorejach sldadu detrytycznej frakcjl{ ci~tkiej. Og()lnie biorQc, 0 ile IPiaskowee dol-nego czlonu piaskowcoo.v bialego sPlIgowca okazujQ si~ by6 i

IPOd

tym ~l~em idenstyezne z ni.Zejleglv-. m. piaskoweami c:zerwonego spqgowea, 0 tyle czlon

g6rny tYICh PieJ.'IWB'ZylCh piask~ ~e wyraz-ne urozmaieenie frakcji ci~zldej, polegajllee na wzbo-: gaceniu jej w mineraly ,przezroczyste, a zwlaszeza w·

cyrkon i turmalin (rye. 1). Pierwszy z tych fakt6w

raz jeszcze potwierdza genetycznll jednoS6 dolnego czlonu lPiaskowc6w biarego 8pIIgowea i niZejleglyeh piaskowcOw czerwanego sPI\gowca; fakt drugi z ko-lei wskazuje na odr~bnoBf ezloo-u g6rnego i moze zoota6 wytluniaczony mechandzmem sedymentacji w najwyt.szej cZf:Sci strefy litorainej (8). Nalezy doda6, ze .;pewna odr~no~f piaskowe6w bialego SP!lgowca pod wzgl~dem pro,porcji w sddadzie frakcjif ei~tkiej

byla juZ wcze~nie, sugerowana w llteraturze (14),

jed-nak tradycyjne traktowanie piaskowcOw bialego

SPII-gowea, jako jednej calOSci, nie poZ'Wolilo na ,pemiej;. sze zarejestrowanie Wyst~ujllcyeh r6Zndc

r

nie dalo jednozn~znych rezultat6w.

. - Z uzys}i:BIIlych wyruk6lw (rye. 1) wlda6, ze

wprarw-dzie g6rny czlon lPiaskowcOw bialego s:PlIgowca i ieh czlon dolny (wlllczajQc niZejaegle piaskowee czerwo-ne) - jeZeli potraktowane jako dwie caloSci - r6tnill

si~ generaInie pod wzgl~em proporcji w sldadzie detrytyeznej frakcji m~Zkiej, to jednak r6mica ta

jest niewystarczajqco ostra, tzn. zbyt plynna i ~to.p­

niowa, by zarejestrowaf jll praktyeznie,np. bezpo-· §rednio w pojedync:zym profilu. Autorzy dokonali za-tern pr(>by obiektywnego uwypuklenia tej r6inicy w celu r021patrzenia moiliwo§ci wykorzystanla jej jako krytedum bardziej uniwersalnego.

DIa zanalizowania jednoczeenyeh zmian w rwy-st~owaniu sldadnik6w (taldch jak minaral)

w

ra-mach pewnego wie.loskladnikowego ukladu (ta1ciego jak DIP. fla'kcja ei-:ika), konieezne jest zastosowanie

stMystyoki w'ielo.wymiarowej. W o.mawli.BIIlym ~­

padku zastosowano metod~ tzw. analizy dyskrymina-cyjnej. Najog61niej polega ona na tym, by dIa da-nego Zbioru wie1owymiarowyeh ohserwaeji z pewnej Jliczt;>y . jednostek (pr(bek geolog'icznych. a Wita'j -preparatOw szlichowych), 0 kt6rych wiemy cIoldadnie z jakieh ~u1aeji (w tym wypadku - c:donu

Ryc. 1. -Wynik Tnuuu£nej k£asyjikacji badanych

pias-kowc6w pod wzgl~dem proporcji w skiadzie ich frak-cji ci~tkiej. _

1 - piaskowce g6rnego czJ:onu bialego sPlIgowea. II - pial-kowce dolnego czlonu bialego SPlIgowca. 3 - piaskowce

g6rneJ partii utwor6w czerwonego sPlIgowca.

Fig. 1. ReSuUs of moda£ classification of the Weiss.-fiegendes sandstones according to. composition of

their heav1l fraction. Rye. 2. Wynik ana£izy -dys-kryminacyjnej badanych pia-skowc6w, ozna.czenia ;ak nO.

e e

CYRKON

+

TUAMALlN

o

o

o

o

50

o

01

Cl 2 • :5

•

MIN£~V

RUDN£

1. - sandstones of upper. part of ~he weiSsliegend.es. ):_--sandstones of lower -part of the Weissliegendes •.

3

""':uppiior

- Rotliegendes sandstones: . . . . - - ,.

<Tye. 1. .

•• "' ... eo

I"".

iI" . . .

,

..

I. 1 I I I I I I I· 1

I I· L I.·

··.f

Fig. 2. ResuZts of discrimina-tive -analysis of the Weiss-liegendes sandstones.

E:z:p£a-~~~~~~~~~~D.m·m~·w.

nations as in Fig. 1.

kowc6w) pochodz~, okreSlic pewn~ regul~ post~po­

wania, kt6ra b~dzie. przyporUldkowywac dalsze jed-nostki wlasciwyorn· popu.1acjom z minimalnym praw-dopodobieflstwem popelnienia bl~u. Strona mate-matyczna anaLizy dyt!kryminacy'jnej zostala przedsta-wiona w wielu szczeg610wych opracowaniach (np. 1, 2, 6, 16) inie wymaga w tym miejscu_ rekapitulacji. Natomiast Jiczne iPrzyklady zastosO'Wania tej metody znalezc moma w wielu wsp6lcze6nych pracach (np. 3, 4, 7, 15, 16).

ModaJ.ny sklad detrytycznej frakcji ci~zkiej

w

ba-danycn piaskowcach okreslono w na&t(8)uj~cych

trzech kategoriach; cyI'kon i turmal:n (l~czn5.e), mi-neraly tudne oraz l~cznie inne mineraly przeiroczy-ste (rye. 1). Dla danych tych ustalon() empirycznie

funkcj~ d~kryminacyjn~;

-Y = 4,20 XCH

+

5,05 Xr

+

Xi

gdzie przez X wyrazono odpowiednio trzy wspomnia-ne wy.zej kategorie (war.tosci w procentach). Funkcj~ t~ mozna traldowac jako plaszczyzn~ dziel~~

roz-patrywan~ .przestrzen na dwie cZ~Sci, z kt6rych kaz-da: odpowiada jednej z badanycb populacji. Warlosli dyskryminacyjna (r()zdzielaj~ca) tej funitcji wynosi 1:"0 = 450,16. Zatem, jezeli obliczona dla danej pr6lbki wartosli funkcji Y wyniesie wi~cej niz 450,16 -

bI;:-dzie . to wSkazywac na .przynaleznosc tej pr6bki do grupy ~iaskowc6w .eolicznych; W ipl'zeciwnym

wy-padku - tzn. gdy obHczGlla war:tOOC ~ie n~2lsza od 450,16 - pr6bkl: zaklasyfikujemy do grupy piaskow-c6w plytkomorskich, czyli do g6rnego czlonu pia6-kowc6w bialego SJpqgQW!Ca. WYillilk: ldasyf;iikoaicjI

ba-danych pr6bek przedstlllWia rye. 2.

Wprawdzie trudno jest ustalili SciSle poziom praw-dopodobieilstwa tego typu klasyfikacji, to jednak

86

FUNKCJA

DVSKRVMIN~CV;;JNA

. 0 f Cl 2··

.3'

nie ulega w~tpliwoSci, ze w dimyni wypadku fest to metod~ sZYlbsza i latwiejsza VI uzyciu niz

.np .. test.

t Studenta. Z dakonanej klasyfikacji wynikajli wy::' razne przeslanki dGtyczqee· jej zastosowania jak;o., j.e-: szeze jednego kryterium pozwalaj~cego na r.ozdziele-nie eolicznego iplytkomorskiego czlonu piaskowc6w· bialego sPllgowca w profilach wiertIiiczych ... B:or~ri

pod uwag~ sam charakter wymaganych w takim

wy,-padku pr6b, nalezy przyq:lUszczac ze metOda tit znai-dzie szersze zastosowanie i nie tylko w .odniesienlu

do uwzgl~dnionycb tutaj cech. .. .' .

Niniejszy komunikat nalezy tralttowali.: jedynie jako .badania wst~pne i dotyczllce 'stosunkowo ~s.."

k:.ego obszaru. Dopiero przyszle prace powdnnywy;' kazac czy podana tutaj funkcja ma sens uIilwersal' •. ny i pGprzez weryfikacj~ .do.prowadzili ewentualiiie do takiego wlasnie jej charakteru. . .

LITERATURA

1. A g t er b erg F. P. - Geomathematics~ mathe.,. m8ltical background and geo-science. applications. Elsevier, Amsterdam, 1974. -:, _ .-. 2. Cool e y W. W., L 0 h n esP. R. -'-

Multivaria-te procedures for the behavioral sciences~ Wciley:· and Sons, New York, 1962.

3. Davies D. K., E-thridge F. G. - SandS<t.;me composition and depositional environment .. Bul1-. -AAPG, 1975, vol. ,59. . 4. D z i e d z i c K. - Param~try granulomewyczne

a geneza osadu w swietle analizy dyskrymina-cyjnej. Kwart. geol. 1975, nr 1.

5. Jerzykiewicz T., Kijewski·,·P., Mrocz-kowski J., Teisseyre A. K. - Geneza osa-d6w bialego sp~gowca monokliny·.przedsudeck:ej.

6. Kin g L. J. - 5al~lstic~ aJ;laly&la in geography,·

Prentice Hall, New Jersey, 1969. ." ' ; ' '.' :""

7. Klovan J. E., Billings

a.

·

K. ,-

.

Classifies-1I;ion of ge()logical samples by discriminant-fUn-ction analysis. Canad. Petrol. Geol ·BulL 1967 ..

vol. 1'5. . . . . .' .

8. N e m e c H. - Petl'ogeneza i charakterystyka' se· dymentologiczna piask0wc6w bialego s~gOlWca.

rejonu miQdzy Bo.rz~cinem a. RadzUldzem-(mono-'

:k:lina przedsudecka);. za 'szczeg61nym uwzgl~e":,

niem analizy mineral6w' ci~ch. fraca·. magi-sterska, Arch. Inst. Nauk Gear., lJniw; .. Wrocl, Wroclaw, 1976. . .' . . . •• . ;' " ; ,:". 9. Nemec W., Por~bski- S; .. J. - . O·tPOl1geDl:C~"'·

nym charaikterze piaskowc6w bialego" spl:lgGWca

na obszarze monokliny' przec:l-Sudeckief.. Prz;

geot

1976,nr 12. ' .. ' . '. . .

10. Ne m e c W., Po r'~ bs k f S. J •. ..:... Weissllegendes" san-d&tones: a tl'art&ition from fluvial-aeolian. to·

.shalllow-marine sedimentation (pennian of the.

For~-Sudetic Monocllne). Geol. Sudetica, vol. 12

(w drukU). .'. . .

SUMMARY

The problem of ' bipartity of. Weissliegeooes (Per" mian) sandstones from central parts of the Fore-Su-detic monocline is discussed. The series of white or white-gray s/mlhitones occurring dLrectly above t~e

Rotliegendes deposits and ovel'l1ain with so-called copper-bearing shales and eVlllPOriJtes of the Zechsteln have been the subject of .numerous lPaJPers and dis-cussions. The ,paper presents :results Of discrimina-tive-- analysis of com:P06ition of heavy mineral frac-tion elf these' sandstones.

~11 .. 0be.r·c·

J.,

Tomaszewski J . .:.... Niett6re

za-~ttdh:i~1a •. stratygrafif

i

"

pOdzia!u~cechsztYnU mo-1OOk1m.y Wl'ochJ.lWBmj. Prz. geol. 1963, llll'

12.

·12. Po

r

~Ib s k f. S. J; _. Sedymentacja bialego s~­

gow.ca . wrejoo~ekopalni Polkow-ice. Praca. ma-gi'sterska, Arch. Inst. Nauk' .Geol. Un4w.. Wood., . Wooiclaw, 1974.. .

IS; . Pr: Y'o'r

w.

·

A. - Petrologx of' the WefssUegendes .sandstones in the Harz and Werra-Fulda areas, . " Ge~ani. Gaol .. Rundsch. 1971, vol. 60 . .

14.Pr.z.y,bylolWicz. T~ - 0 momwo~ci

rozdziele-wa

·

czer.-wonego

·

i, bialego· SPllgowca

w

reJonie OStr9wea, Wie~OiPOJ.skiego na tie badaf!. petro-grafieznych; Aota. geol pol. 1-968, vol. 18 ..

m

:<

S

:

aJi

u ·B; K; ~ Depositfonar'mechanism from the

;siie anaiY.s.is of' elastic sedimen·ts.. Jour .. Sedilm.

,~tro1. i9~4, vol. 34~. ,

16. W i a tr I., S ten z e 1 P. - Zastosowanie ana-lizy wyrOtniajllcej

w

geologii. Prz. geOJ.. 1975,

nr' 5.

·PE3IOME

ABoroPbl 06cy3t~ J¥)npoc ~BYX BKAOB nec'lIqlH-ROB 6enoro nelKeH.II BblCTyJIaIO~nx B ~eH'l'p8JILHOii '1aC'l'H npe~cyp;eTCltoii IIOHOKmmaJIH. B Iq)OBJIe ocap;-ROB KpaCHOro nelKeull paCTHrHBalO'l'CII 6em.JI~ HJIH

6eno-ce}lLle neC'laHHKH DPHlq)wlbIe lIep;eHOCHbUolH

cnlUIIllUIH H SB8nopH'I'aMH ~exmTeAHa. !3m necTlaHHKH

c~BHa SlBJUDO'l'CII npe~eoroll lIHorHX HCCJreP;OBaHmi

H 06cylK~eBJdi •. CTa'l'Ea.R eop;epEH'l' pe3ynhTa'J'bl

npoBe-p;elnloro aBTOp8M:H p;HCKpHllHHaqHOHH'OrO lUIaJIH38CG-CTaBa 'rSIlKenoA cPpa~ 9'1'HX neC'IIUIHKOB. .