Wykorzystanie sk³adu mineralnego i morfologii ziaren minera³ów ciê¿kich
do okreœlania œrodowiska sedymentacyjnego
Bogus³aw Marcinkowski*
Cechy strukturalno-teksturalne osadów plejstoceñskich s¹ cennym Ÿród³em informacji o warunkach œrodowiska, w których zosta³y zdeponowane (Mycielska-Dowgia³³o, 1995; Bujak i in., 2006). Spoœród licznych badañ, s³u¿¹cych do okreœlania cech strukturalno-teksturalnych, wa¿n¹ rolê odgry-waj¹ badania minera³ów ciê¿kich, które uzupe³niaj¹ informacje odnoœnie czasu, d³ugoœci i dynamiki transportu materia³u.
W dotychczasowych badaniach litologiczno-petrogra-ficznych wiêksz¹ rolê przypisywano minera³om przezro-czystym, a minera³y nieprzezroczyste traktowano przewa¿nie jako jedn¹ grupê. Nie prowadzono ich szczegó³owej iden-tyfikacji i nie wykorzystywano w badaniach ich cech fizycznych i optycznych. Szczególnie niewystarczaj¹ce by³o wykorzystanie wyników badañ nieprzezroczystych minera³ów ciê¿kich w badaniach litologiczno-petrogra-ficznych podczas realizacji Szczegó³owej mapy
geologicz-nej Polski w skali 1 : 50 000. Wynika³o to z trudnoœci
identyfikacji minera³ów nieprzezroczystych przy u¿yciu mikroskopu optycznego, spowodowanych tym, ¿e czêsto tworz¹ one minera³y mieszane i ulegaj¹ przeobra¿eniom chemicznym i mechanicznym. Jednak zastosowanie do ich identyfikacji nowych technik badawczych, w tym mikro-sondy elektronowej EDS, daje du¿o lepsze wyniki (Marcin-kowski & Starnawska, 2004). Podstawowym materia³em do korelacji poziomów litostratygraficznych glin moreno-wych pozostaj¹ badania petrograficzne ¿wirów (Kenig, 1998; Lisicki, 2004). Obecnie wykorzystanie wyników szczegó³owych badañ minera³ów ciê¿kich z osadów miê-dzymorenowych, szczególnie grupy minera³ów nieprze-zroczystych, mog¹ byæ pomocne do rozwi¹zania wielu zagadnieñ litostratygraficznych o lokalnym znaczeniu. Minera³y ciê¿kie, w zale¿noœci od budowy wewnêtrznej, pokroju i twardoœci, w ró¿nych œrodowiskach sedymenta-cyjnych w ró¿ny sposób ulegaj¹ obróbce mechanicznej i przeobra¿eniom chemicznym. Dlatego w ró¿nych œrodowi-skach sedymentacyjnych obserwujemy odmienny wygl¹d zewnêtrzny tych samych minera³ów.
Badania nieprzezroczystych minera³ów ciê¿kich mo¿na wykorzystywaæ w wielu dziedzinach geologii. Na przyk³ad w geologii z³o¿owej stanowi¹ one mineralogiczne i geoche-miczne wskaŸniki poszukiwañ rozsypiskowych z³ó¿ metali (diopsyd, ilmenit, leukoksen, pirop, pikroilmenit i spinel chromowy), a tak¿e charakteryzuj¹ œrodowisko sedymen-tacyjne pod wzglêdem warunków oksydacyjno-reduk-cyjnych (getyt, limonit, piryt i syderyt), warunków hydrody-namicznych (ilmenit i magnetyt), chemizmu wód (wiwianit) oraz warunków klimatycznych (leukoksen i rutyl).
W geologii osadów czwartorzêdowych minera³y ciê¿-kie s¹ pomocne g³ównie do okreœlania œrodowisk sedymen-tacyjnych, ustalania kierunku, dynamiki i d³ugoœci trans-portu oraz (poœrednio) do wydzielania wieku kompleksów geologicznych. Tak¿e w tych osadach mo¿na wydzieliæ minera³y wskaŸnikowe, charakterystyczne dla okreœlonych œrodowisk (biotyt, chloryt, dysten, glaukonit i staurolit).
Ró¿ne œrodowiska sedymentacyjne charakteryzuj¹ siê zmiennym sk³adem minera³ów ciê¿kich, wielkoœci¹ ziaren, ich procentow¹ zawartoœci¹, stosunkiem minera³ów prze-zroczystych do nieprzeprze-zroczystych, obtoczeniem ziaren oraz zmianami wtórnymi na ich powierzchniach (Wajda, 1970; Racinowski, 1974; Brown i in., 2000; Schneiderman i in., 2003). Wyró¿niono nastêpuj¹ce œrodowiska sedymen-tacji: zastoiskowe; fluwialne; fluwioglacjalne; gliny more-nowe; pokrywy zwietrzelinowe na zwartych kompleksach ska³ magmowych i metamorficznych; osady strefy brzego-wej (œrodowisko pla¿owe). W wymienionych œrodowiskach najmniej zró¿nicowany sk³ad minera³ów ciê¿kich maj¹ gli-ny morenowe i osady fluwioglacjalne. Jednak wykorzystanie sk³adu minera³ów ciê¿kich do odró¿niania œrodowisk sedy-mentacji doœæ czêsto nie daje zadowalaj¹cych wyników.
Niektóre minera³y ciê¿kie s³u¿¹ do okreœlenia wzajem-nych relacji ich udzia³u w ró¿wzajem-nych osadach — wyznacza-nia wspó³czynników mineralnych. S¹ to:
stosunek granatów do amfiboli;
stosunek minera³ów odpornych na niszczenie do nieodpornych;
stosunek siarczków do tlenków wtórnych (hematyt, limonit, goethyt i lepidokrokit);
stosunek cyrkonu do granatów i amfiboli;
stosunek chlorytu do amfiboli i piroksenów;
stosunek biotytu do amfiboli i piroksenów;
stosunek minera³ów o wysokich ekwiwalentach hydrodynamicznych do minera³ów o niskich ekwi-walentach hydrodynamicznych.
Wymienione wspó³czynniki stosuje siê do okreœlania œrodowisk sedymentacyjnych oraz dynamiki, kierunku transportu i d³ugoœci transportu, a w geologii z³o¿owej jako przes³anki wystêpowania z³ó¿ mineralnych i wyznaczania obszarów prospekcji geochemiczno-szlichowej.
Literatura
BROWN C.J., RAKOVAN J. & SCHOONEN M.A. 2000 —Heavy mine-rals and sedimentary organic matter in Pleistocene and cretaceous sedi-ments on Long Island, New York, with emphasis on pyrite and marcacite in the Magothy Aquifer. US Geol. Surv. Report, 99–4216. Coram NY. BUJAK £., WORONKO B. & WROTEK K. 2006 —Cechy strukturalne osadów jako Ÿród³o informacji o warunkach œrodowiska sedymentacji na przyk³adzie osadów pleistoceñskich z profilu Glinojeck (Równina Raci¹ska). Prz. Geol., 54: 319–325.
KENIG K. 1998 —Petrograficzne podstawy stratygrafii glin moreno-wych Polski pó³nocno-wschodniej. Biul. Pañstw. Inst. Geol., 380. LISICKI S. 2004 —Litotypy i litostratygrafia glin lodowcowych ple-istocenu dorzecza Wis³y. Pr. Pañstw. Inst. Geol., CLXXVII. MARCINKOWSKI B. & STARNAWSKAE. 2004 — Zastosowanie mikrosondy EDS do badania minera³ów ciê¿kich przy realizacji SMGP w skali 1 : 50 000. CAG PIG.
MYCIELSKA-DOWGIA££O E. 1995 —Wybrane cechy teksturalne osa-dów i ich wartoœæ interpretacyjna. [W:] Mycielska-Dowgia³³o E. & Rutkowski J. (red.), Metody badañ osadów czwartorzêdowych. Wybra-ne metody i interpretacja wyników. WGiSR UW.
RACINOWSKI R. 1974 —Dynamika œrodowiska sedymentacyjnego strefy brzegowej Pomorza Zachodniego w œwietle badañ minera³ów ciê¿kich i uziarnienia osadów. Pr. Nauk. Polit. Szczec. Inst. In¿. Wod., 4: 60–96. SCHNEIDERMAN J.S., CHEN Z. & EKERT J.O. 2003 —Heavy mine-rals and river channel migration in the Yangte delta plain, Easter China. Jour. Cost. Res., 19: 326–335.
WAJDA W. 1970 —Minera³y ciê¿kie piasków dennych polskiego wybrze¿a Ba³tyku. Rocz. PTG, 40.
207
Przegl¹d Geologiczny, vol. 55, nr 3, 2007
*Pañstwowy Instytut Geologiczny, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa, boguslaw.marcinkowski@pgi.gov.pl
