Z ESZ Y TY N A U K O W E PO LITEC H N IK I ŚLĄ SK IEJ Seria: G Ó R N IC T W O z. 249
2001 N r kol. 1515
Iw ona M ZY K , Piotr C IEŚLO K , T om asz K OM A N
Politechnika Śląska,W ydział G órnictw a i G eologii, Instytut G eologii Stosow anej 44-100 G liw ice, ul. A kadem icka 2
CHARAKTERYSTYKA LITOFACJALNA PIASKOWCÓW Z WARSTW GÓRNORUDZKICH KWK „CHWAŁOWICE”
S treszczen ie. W arstw y górnorudzkie w obszarze górniczym K W K „C hw ałow ice” zostały naw iercone otw oram i w iertniczym i, w profilach których stw ierdzono w ystępow anie licznych horyzontalnie rozprzestrzenionych w arstw piaskow ców . Z e w zględu na to, że w arstw y te w niecce chw ałow ickiej są w przew adze w ykształcone jak o kom pleks m ułow ców i iłow ców , podjęto badania m ające na celu określenie budow y petrograficznej oraz w arunków sedym entacji naw ierconych ław ic piaskow ców .
LITOFACIAL CHARACTERISTIC OF SANDSTONES FROM UPPER RUDA BEDS OF CHWALOWICE COAL MINE
S u m m a ry . In C hw alow ice Coal Trough U pper R uda beds are m ostly form ed as claystones and m udstones. In C hw alow ice m ine field U pper R uda beds have been perforated by drill-holes. A lot o f strata o f sandstones have occurred in profiles o f these holes. On that account the authors have undertaken the exam ination to qualify petrografic structure and sedim ential condition o f those beds.
N iecka chw ałow icka je s t jednym z elem entów strukturalnych budow y geologicznej zachodniej części G ZW ograniczonym od w schodu przez nasunięcie orłow skie, a od zachodu przez nasunięcie m ichałkow ickie, oddzielające nieckę chw ałow icką od niecki jejkow ickiej.
M aksym alną depresję niecka chw ałow icka osiąga w obrębie obszaru górniczego kopalni
„C hw ałow ice” .
W arstw y karbonu produktyw nego w niecce chw ałow ickiej reprezentuje: seria paraliczna (nam ur A ), odpow iadająca w edług pow szechnie używ anego nazew nictw a w arstw om brzeżnym , górnośląska seria piaskow cow a (nam ur B i C), odpow iadająca w arstw om zabrskim (siodłow ym ) i rudzkim sensu stricto oraz seria m ułow cow a (w estfal A) [4,5].
116 I. M zyk, P. C ieślok, T. Kom an
W arstw y górnorudzkie w ykształcone są głów nie ja k o kom pleks iłow ców i m ułow ców . W obszarze górniczym K W K „C hw ałow ice” naw iercono j e otw oram i w iertniczym i, w profilach których stw ierdzono w ystępow anie horyzontalnie rozprzestrzenionych w arstw piaskow ców (rys. 1).
2025 m 925 m 1500 m
G-663/97
Rys. 1. P ro file b ad an y ch o tw o ró w w iertn iczy ch i ich lo k alizacja w obrębie o b szaru g ó rn iczeg o K W K
„C h w a ło w ic e ”
Fig. 1. P ro files o f b o re-h o les and th eir lo calizatio n w ith in m ining a rea “C h w ało w ic e ”
C harakterystyka lito fa c ja ln a . 117
Piaskow ce są skałam i drobno- i średnioziarnistym i o teksturze zbitej, bezładnej, m iejscam i kierunkow ej zw iązanej z obecn o ścią lam inek substancji w ęglistej. B arw a piaskow ców je s t zróżnicow ana od jasn o - do ciem noszarej, często z odcieniem rdzaw o- brunatnym .
B adania m ikroskopow e (jakościow e i ilościow e) pozw oliły stw ierdzić, że w składzie m ineralnym analizow anych piaskow ców zdecydow anie dom inuje kw arc, je g o zaw artość w aha się w granicach 60-70% , a w niektórych próbkach naw et p rzekracza te w artości (tab. 1).
T abela 1 W yniki przeprow adzonych badań
Nr otworu
Nr prób
Wyniki analiza planimetrycznych próbek piaskowców [%]
Kwarc Ortoklaz Plagio- klazy
Musko-
wit Biotyl Okruchy skalne
Min
ciężkie £ [%] Ziarna
szkieletu Spoiwo
663
1 68,9 9,1 2,3 8,9 - 9,2 1,6 100 57,2 42,8
2 69 ,0 15,2 2,7 5,9 - 7,2 - 100 78,4 2 1,6
3 70,0 10,7 4,1 7,4 0,4 6,0 1,4 100 69,5 30,5
4 75,3 8,3 3,1 9,2 - 4,1 - 100 79,5 20,5
5 70,5 9,9 3,2 8,1 - 5,9 2,4 100 68,8 31,2
650
6 73,1 12,4 1,3 9,3 0,6 7 . 3 - 100 77,2 22,8
7 75,3 9,7 1,1 9,6 0,5 3,8 - 100 65,0 35,0
8 72,6 10,0 0,5 11,9 1,0 4,0 - 100 53,4 46,6
9 70,6 13,8 3,1 5,0 0,3 6,6 0,6 100 44,1 55.9
10 73,2 9,5 4,7 4,6 - 5,7 2,3 100 7 1,9 28.1
11 70,1 14,0 3,5 6,4 - 5,9 0,1 100 43,1 56,9
656
12 63,7 16,3 1,5 7,4 0,2 6,0 4,2 100 64,5 35,5
13 66,2 10,1 4,1 8,6 . 9,9 1,1 100 7 5,9 24,1
14 64,5 15,6 1,7 8,1 - 6,3 3,8 100 65,8 34,2
15 6 3,9 16,2 1,8 7,8 - 7,2 3,1 100 66,1 33,9
16 63,3 17,5 5,0 3,3 - 10,1 0,8 100 64,3 35,7
17 66,4 16,1 2,7 4,7 - 10,1 - 100 79,1 20,9
18 67,0 9,7 2,9 10,0 0,4 8.7 1,3 100 77,5 22,5
19 65,1 15,8 2,0 9,2 0,1 6,4 1,4 100 64,5 35,5
20 75,0 10,1 1,6 8,0 - 2,1 3,2 100 64,7 35,3
21 71,3 8,9 2,4 9,5 - 7,9 . 100 .3 7 ,9 62,1
22 67,3 9,8 3,6 8,8 - 9,7 0,8 100 77,2 22,8
23 65,1 17,3 2 . 0 - 11,5 " 2 100 78,3 21,7
24 70,0 9,6 1,1 10,7 - 8,6 100 42,5 57,5
25 63,1 17,2 2,5 8,6 - 6,5 2,1 100 6 6,0 34,0
670
26 70,0 12,4 3,2 6,1 - 5,8 2,5 100 65,3 34,7
27 72,5 9,5 2,7 9,3 - 4,1 1,9 100 65,8 34,2
28 61,8 10,2 5,9 8,8 10,3 3,0 100 56,5 43,5
29 64,9 11,0 2,6 7,6 - 8,1 5,8 100 59,2 40,8
30 63,0 10,8 8,6 - 11,1 0,3 100 52,7 47,3
31 67,7 13,8 3,1 6,1 - 6,2 3,1 100 78,3 21,7
32 64,5 10,0 '--7 - 9,2 1,7 100 56,4 4 3 ,6
33 71,2 11,4 2,5 5,7 0,2 6,7 2,3 100 64,0 36,0
118 I. M zyk, P. C ieślok, T. K om an
Z iarn a kw arcu s ą silnie porysow ane, dobrze obtoczone o zróżnicow anej w ielkości, w ykazujące faliste ściem nianie św iatła. W szkielecie ziarnow ym , obok kw arcu, w ilości od kilku do kilkunastu % w y stęp u ją silnie przeobrażone skalenie (ortoklaz i plagioklazy), a także lyszczyki reprezentow ane głów nie przez dobrze zachow ane, w ydłużone blaszki m uskow itu i p ojedyncze, zw ietrzałe osobniki biotytu. Ponadto stw ierdzono obecność okruchów skalnych (kw arcytów ) oraz m inerałów ciężkich, w śród których dom inuje cyrkon.
U dział spoiw a w badanych skałach je s t zróżnicow any, dom inuje spoiw o porow e i k ontaktow e, w kilku próbkach oznaczono spoiw o podstaw ow e. Stosunek spoiw a do szkieletu ziarnow ego je s t zróżnicow any, czasam i zm ienia się naw et w obrębie jed n ej próbki.
W składzie m ineralnym spoiw a w yróżnia się m inerały krzem ionkow e (kw arc, chalcedon), ilaste (kaloinit, illit), w ęglanow e (syderyt, spoardycznie kalcyt) (tabela 1).
P odobny skład m ineralny spoiw a w ykazała analiza rentgenostrukturalna, która potw ierdziła je g o charakter, przew ażnie krzem ionkow o - ilasto - w ęglanow y (tab ela 2).
T abela 2 Intensyw ność charakterystycznych pików dla zidentyfikow anych m inerałów w
w ybranych próbkach piaskow ca
Nr 1 i [ V.
Nr próbki
KW A RC K A OLIN IT ILLIT SY D ER Y T
4,24 3,35 2,12 1,81 1,54 7,06 3,57 2,34 1,66 9,90 4,92 4,45 3,35 2,55 1,49 3,58 2,78 2,12 1.72
663 2 3 5 1 2 1 4 3 1 1 - - - 5 3 1 - 2 2 -
650 6 5 1 0 4 5 4 3 3 2 2 4 2 - 5 - 1 - 4 2 2
1 0 5 1 0 4 5 4 6 5 1 2 4 3 - 5 2 1 - 4 2 2
656 13 4 5 2 4 3 5 3 1 1 4 4 2 5 4 2 - - 2 -
2 0 4 6 2 3 2 2 2 1 - - 2 1 4 3 - - 2 1 -
670 2 8 3 7 3 3 2 5 5 2 2 2 3 1 5 1 - - 6 4 4
29 3 9 3 4 3 5 4 2 3 4 4 - 5 3 1 - 2 2 2
M ax 8 1 0 6 8 8 1 0 10 8 7 8 5 1 0 1 0 1 0 8 6 1 0 6 8
D om inującym składnikiem spoiw a w e w szystkich próbkach je s t krzem ionka w postaci kw arcu oraz skrytokrystalicznego chalcedonu. Ś w iadczą o tym w zorcow e w ręcz piki p o jaw iające się na w szystkich rentgenogram ach. M inerały ilaste reprezentow ane są przez k aolinit oraz illit. Piki charakterystyczne dla tych m inerałów zazn aczają się z różną in ten sy w n o ścią na w iększości rentgenogram ów , co w skazuje na ich z m ien n ą zaw artość.
Z m inerałów w ęglanow ych w ystępujących w spoiw ie zidentyfikow ano je d y n ie syderyt.
W ykonane analizy m ikroskopow e składu jak o ścio w eg o i ilościow ego szkieletu ziarnow ego um ożliw iły przeprow adzenie petrograficznej klasyfikacji badanych piaskow ców . W edług diagram u Łydki [6] analizow ane skały przed staw iają głów nie piaskow ce
C harakterystyka litofacjalna . 119
polim iktyczne, a sporadycznie szarogłazy niższego rzędu. N atom iast klasyfikacja D otta- Pettijohna [1] pozw oliła zaliczyć badane piaskow ce do w ak sublitycznych bądź arkozow ych.
W celu interpretacji środow iska sedym entacji badanych piaskow ców dla 27 próbek została w ykonana analiza rozkładu w ielkości ziaren w określonych przedziałach w ielkości. W yniki w ybranych analiz przedstaw iono na krzyw ych kum ulacyjnych [rys. 2].
K rzyw a kum ulacyjne dla
— Próbki n r 26. otw ó r G -670/98 --- — Próbki nr 3, otw ór G -663/97
Próbki nr 18, otw ór G -656/97 Próbki n r 6. otw ó r G -650/97
20 Ï
R ys.2. K rzyw e k u m u lacy jn e d la p iaskow ców Fig.2. C u m u lativ e curves for sandstones
A nalizując krzyw e rozkładu ziarnow ego, zauw aża się, że dla znacznej części próbek są one rozciągnięte w kierunku ziaren drobnych, a w kierunku klas o grubszym uziarnieniu krzyw a je s t strom o zakończona - w zw iązku z ta k ą sy tu acją próbka będzie m iała pozytyw ną skośność. W edług B j0 rly k k e ’a je s t to typow e dla osadów i transportu rzecznego [1].
Dla każdej próbki obliczono także param etry statystyczne (śred n ią średnicę ziaren, odchylenie standardow e, skośność), które następnie przeliczono na rów now ażne param etry analizy sitow ej [3].
O pierając się na założeniu, że statystyczne param etry uziarnienia o d zw ierciedlają cechy osadu, zw iązane z w arunkam i transportu m ateriału ziarnow ego i je g o depozycji, otrzym ane w yniki um ieszczono w diagram ach przedstaw iających zależności pom iędzy poszczególnym i param etram i statystycznym i (rys.3). Do tego celu posłużono się diagram em M oiola-W eisera
120 I. M zyk, P. C ieślok, T. Kom an
oraz diagram em Friendm ana [3]. N a tej podstaw ie stw ierdzono, że transport m ateriału okruchow ego badanych piaskow ców odbyw ał się w środow isku rzecznym .
•
■,
V
\
< PCi
1I r 7,i
\
0,2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 4 8 0.9 1.0 1,1 1.2 ODCHYLENIU STAN DARDO WE
Diagram wg M oiola i Weisera, 1968
s«k dr itri] - t
±
|k r
«,2 0.3 0.4 0.5 0,6 0,7 0.8 0,7 1.0 t . i 1.
ODC HYLEN IU S lANDAROOWi-.
Diagram wg Friendmana, 1961
R ys.3. D ia g ra m y w g M o io la-W eisera i F rien d m an a F ig.3. G ra p f b y M o io l-W eiser and Friendm an
W n io sk i
1. P rzeprow adzone badania w ykazały, że piaskow ce w arstw gó m o ru d zk ich z KW K
„C hw ałow ice” pod w zględem m ineralogicznym są m ało zróżnicow ane. R óżnice pom iędzy nim i zazn aczają się natom iast zm ien n o ścią ilościow ego stosunku spoiw a do szkieletu ziarnow ego.
2. D obre obtoczenie m ateriału detrytycznego oraz je g o skład m ineralny (dobrze zachow any kw arc i m uskow it, silnie przeobrażone skalenie) w sk azu ją na d łu g ą drogę transportu m ateriału okruchow ego.
3. A nalizy w arunków sedym entacji pozw oliły stw ierdzić, że m ateriał okruchow y był transportow any p rzez rzekę, a następnie m ó g ł być zdeponow any praw dopodobnie w delcie rzeki lub w jezio rze. W badanych profilach w y stęp u ją pojedyncze horyzonty p iaskow ców zlokalizow ane w śród iłow ców i m ułow ców , co pozw ala przypuszczać, że depozycja m ateriału o grubszym uziarnieniu następow ała okresow o w pew nych odstępach czasu. S ytuacja ta m ogła się w iązać ze zm iennością siły nośnej rzeki.
C harakterystyka litofacjalna 121
LIT ER A TU R A
1. B j0 rly k k e K.: Sedim entology and petroleum geology. Springer-V erlag, Berlin 1989.
2. C hodyniecka L., Probierz K.: Piaskow ce karbońskie z rejonu M ikołow a. K w artalnik G eologiczny, tom 29, nr 2, 1985.
3. G radziński R. i inni: Zarys sedym entologii. W yd. G eol., W arszaw a 1986.
4. K arbon G ZW , Prace Inst. Geol. t.LX I, Wyd. G eol., W arszaw a 1972.
5. K ruszew ska B., Sapińska M., M agnes C.: O sady karbonu niecki chw ałow ickiej w św ietle analizy litologicznej oraz badań palinologicznych i petrograficznych w ęgli. Prace N auk.
UŚ1. G eologia, tom 1, K atow ice 1977.
6. Ł ydka K: Petrologia skał osadow ych, W yd. G eologiczne, W arszaw a 1985.
R ecenzent: P rof.dr hab.inż. K rystyna K ruszew ska
A b s tr a c t
In C hw ałow ice Coal T rough U pper R uda beds are m ostly form ed as claystones and m udstones. T he sandstone beds have occurred in profiles o f bore-holes in C hw alow ice main field. T hese rocks are fine-grained and m edium -grained w ith light-gray to dark-gray colour w ith rust-brow n shade. The m ineral com position o f sandstones is not differentiated. The difference betw een them occurs in variability o f quantity o f the cem ent to am ount o f th e grain fram ew ork. A ccording to exam ination o f sedim ential condition clastic m aterial have been transported by the river. Probably the deposition o f coarse-grained m aterial took placed periodically.
