R O C Z N I K P O L S K I E G O T O W A R Z Y S T W A G E O L O G I C Z N E G O A N N A L E S D E L A S Q C l E T E G E O L O G I Q U E D E P O L O G N E
T o m (Volum e) X L — 1970 Z e sz y t (Fascicule) 1 K r a k ó w 1970
W IE S Ł A W A W A J D A
MINERAŁY CIĘŻKIE PIASKÓW DENNYCH POLSKIEGO WYBRZEŻA BAŁTYKU
(8 fig.)
Heavy Minerals of the Bottom Sands (Polish) Coast Baltic
(8 Figs.)
T r e ś ć : P rzed sta w io n o sk ła d m in e r a ln y p o w ie r z c h n io w y c h o sa d ó w d e n n y c h p o łu d n io w e g o B a łty k u w r e jo n ie w y b rzeża p o m ię d z y p rzy lą d k iem R o z e w ie a Łebą.
N a p o d s ta w ie sk ład u zesp o łó w m in e r a łó w ciężk ich rozpoznano 3 str e fy abrazji o k ie r u n k u zb liżonym do k ie ru n k u lin ii b rzeg o w ej.
W ST Ę P
W latach 1964— 1965, na odcinku wybrzeża (pomiędzy Rozewiem a Je
ziorem Łebskim, zostały pobrane próby powierzchniowe piaszczystych osadów dennych. Próby te stanowiły materiał wyjściowy do badań ma
jących na celu scharakteryzowanie zalegających tu osadów pod względem ich składu granulometrycznego oraz mineralogicznego i wyznaczenie ewentualnych stref transportu i akumulacji materiału piaszczystego oraz ogólnej tendencji kierunkowej w przemieszczaniu się rumowiska przy
brzeżnego za pomocą analizy mineralogicznej.
Dotychczas dla określenia ruchu rumowiska posługiwano się przede wszystkim metodą piasków barwionych oraz metodą izotopów promie
niotwórczych. Badania w tym zakresie w oparciu o skład mineralny osa
dów nie były dotychczas prowadzone na szerszą skalę, jakkolwiek ogólne badania nad składem mineralnym osadów morskich na polskim w y
brzeżu są prowadzone od dawna.
W literaturze polskiej znane są m. in. prace W. W ą t o c k i e g o (1928), J. Z w i e r z y c k i e g o (1947), E. S a w i c k i e j (1953), K. G ł o w a c z a (1960), A. K r z y m i ń s k i e j (1961), J. M o r a w s k i e g o (1961), J. Ł o z i ń s k i e g o , H. M a s i c k i e j (1962), J. B ą c z y k a, B. N o w a k a ( (1963), B. N o w a k a (1963) oraz R. C h l e b o w s k i e g o
(1965).
Prace te przeważnie dotyczą składu minerałów ciężkich piasków pla
żowych lub piasków pobranych ze stosunkowo nieznacznych głębokości z dna morskiego. W odróżnieniu od tych opracowań prace A. K r z y m i ń s k i e j (1961) i B. N o w a k a (1963) dotyczą rejonów dna, poło
żonych w oddaleniu do 10 km od linii brzegowej, i przedstawiają szereg cennych obserwacji dotyczących zmian ilościowego składu minerałów ciężkich w zależności od głębokości i ukształtowania profilu dna oraz zmian zachodzących w składzie minerałów ciężkich, wywołanych na sku
9*
— 132 —
tek selekcji grawitacyjnej w środowisku wodnym pod wpływem prądów i falowania.
Praca niniejsza ma również na celu przedstawienie składu mineral
nego osadów dennych, zdeponowanych jednakże na znaczniejszych głębo
kościach i w większych, niż to czynione było dotychczas, odległościach od brzegu.
M E T O D Y K A BADAIśr TERENO W YCH I L A B O R A T O R Y JN Y C H
Na odcinku wybrzeża o długości 67 km między Rozewiem a Jeziorem Łebskim wytypowanych zostało 7 profili usytuowanych w stosunku do siebie równolegle w odległości około 11 km. Profile te posiadają kierunek południkowy (fig. 4).
Na wyznaczonych profilach pobrano ogółem 120 prób materiału, głów
nie piasku. Próby pobierane były czerpakiem Petersena.
T a b e l a (Table) 1 Z e s ta w ie n ie i u s y tu o w a n ie p r o fili b a d a w czy ch
S itu a tion o f sa m p led p rofiles
Nr p r o filu P rofile
W sp ółrzędne geogr.
(dług. E) L o n g itu d e
E a st of G re e n w ic h
Z a sięg p ro filu do głęb.
(w m) D epth range
M
D ługość p r o filu (w km ) L e n g th of p r o file
k m
I rejon R o zew ia - o f f R o zew ie
lS^lS'E 62 26
II r e jo n K arw i o f f K arw ia
18C,08'E 68 32
III
IV*
rejon B iałogóry o f f B iałogóra
2 ikm na E od la ta rn i M or
17°58'E 43 33
sk ie j Stilo
off a p oin t 2 k m east of ithe lig h th o u s e S tilo
17°48'E 36,8 33
V r e jo n Jeziora Sarbsko o f f Sarbsko la k e
17°38'E 43 36
VI ■wsch. część Jez. Ł eb sk ieg o off Łebsko la k e — east
17a28'E 62,5 43
VII zach. część Jez. Ł e b sk ie g o off Ł ebsko la k e — wes't
17 “W E 27 13
Usytuowanie punktów pobrania prób na poszczególnych profilach przedstawia się następująco: pierwsze dwie próby (począwszy od linii wody) pobierane były zwykle w odległości V4 mili morskiej od brzegu, następne, a mianowicie trzecia i czwarta V2 m ili morskiej, natomiast wszystkie pozostałe w odstępach 1 mili morskiej między poszczególnymi punktami.
— 133 —
INNE MINERAŁY C IĘ Ż K IE
GLAUKONIT PIROKSENY TURMALIN SIAUROLlT DY S TE N RUTYL CYRKON ŁYSZCZYKI
EPIDOT. ZOIZYT
AMFIBOLE
GRANATY
MINERAŁY
NIEPRZEŹROCZYSTE ZAWARTOŚĆ M IN E RAŁÓW CIĘŻKICH WE FRAKCJI 0 ,2 5 - 0,102mm (w procen
cie wag.) P-m
GŁĘBOKOŚĆ (w mtc)
ZAWARTOŚĆ FRAK
CJI 0,25-0,102 mm W OSADZIE ( w proc
w agow ych)
S w
Md2
1. 1 477
OTHER HEAVY M INERALES GLAUCONITE P Y R O X E N E TOURMALINE STAUROLITE KYANITE RUTILE ZIRCON!
M ICAS
E P ID O T E , ZOISITE
A M P H IB O L E
G ARN ET
O P A a U E MINERALS
WEIGHT PERCENTAGES OF -HA- EVY M INERA LS IN THE FRAC TION 0 , 2 5 - 0 , 1 0 2 mm
M. m
BOTTOM TOPOGRAPHY IN MTRS
WEIGHT P E RC E N
TAGES OF THE F R A C T IO N 0,25 —0,102mm
S w
Md2
0 I M m l m i l a m orska)
---1 1 Mi le
F ig. 1. P rofil I (rejon R ozew ia). Z m ien n o ść p r o c e n to w y c h za w artości p o szczeg ó ln y ch g a t u n k ó w m in e r a łó w ciężkich w zależności od m o rfo lo g ii dna, za w a r to śc i fra k cji 0,25— 0,102 m m w osadzie oraz w a r to ści w s p ó łc z y n n ik a wysortow anda (Su-) i śred niej m e d ia n y (M d 2). 1 — m ie js c e i n u m er pobrania próby do analizy; p jn . — poziom
m orza
Fig. 1. P r o file I — o ff R o zew ie. V ariation of p e r c en ta g e s of th e h e a v y m in e r a l sp e c ie s v e r su s bottom m orp hology, co n ten t of th e 0^25—'0,102 m m gra d e in the
sed im en t, and v a lu e s of th e sorting c o e ffic ie n t (SU:) and of th e m e d ia n dia m eter (Md2). 1 — sa m p le location and num ber; p.m. — sea le v e l
IN N E M IN E R A Ł Y C I Ę Ż K I E
G LA U K O N IT P IR O K S E N Y
T U R M A L IN S T A U R O L IT D Y S T E N R U T Y L CYRKON
Ł Y S Z C Z Y K I
E P ID O T , Z O IZ Y T
^ M F I B O L E
G R A N A T Y
M IN E R A Ł Y N I E - 40I P R Z E Ź R O C Z Y S T E 2° -
ZAWARTOSC M INE RA
ŁÓW CIĘŻKICH W E 4,0- FRAKCJI 0,25-0,102m m2 n- ( w procentach w a g )
p.m. o o
G ŁĘ B O K O Ś Ć (w mtr.) 30- 40- 50-
60
ZAWARTOŚĆ FRAKCJI 0 , 2 5 - 0 , 1 0 2 m m W 80 OSADZIE (w proc.wag.) to
o
Sw
Md2
1. I 337
Fig. 2. P r o fil (rejon jez. Sarbsko). Z m ien n o ść za w artości p r o c e n to w y c h p o sz c ze góln ych g a tu n k ó w m in e r a łó w ciężk ich w zależności od m o rfo lo g ii dna, za w a rto ści fra k cji 0,25— 0,102 m m w osadzie oraz w a r to ści w s p ó łc z y n n ik a w y s o r to w a n ia (S w) i śred niej m e d ia n y (Md2). 1 — m ie j s c e i nu m er pobrania próby do analizy; p.m. —
poziom m orza
Fig. 2. P r o file V — o ff S a rbsko la k e. V a r ia tio n of p e r c e n ta g e s of th e h e a v y m in e r a l species v e r su s bottom m orp h o lo g y , c o n ten t of th e 0,25— 0,102 m m g ra d e in th e se d im e n t a n d v a lu e s of th e sorting c o e ffic ien t (Sw) and of 'the m ed ia n d ia m e te r
(Md2). 1 — s a m p le lo ca tio n and num ber; s.l. — se a le v e l.
— 13)5 —
^ Osadami, które budują powierzchniową warstwę denną w badanym rejonie, są głównie piaski drobnoziarniste oraz średnioziarniste, miejsca
mi gruboziarniste z domieszką żwirów.
Fig. 3. P r o fil VI (rejon w e w sc h o d n ie j części jez. Łebsko). Z m ien n o ść p r o c e n to w y c h za w artości p o szczególn y ch g a tu n k ó w m in e r a łó w ciężkich w z a leżn o ści od m o rfo lo g ii dna, zaw artości fra k cji 0,25— 0,102 m m w osadzie oraz w a r to ści w s p ó łc z y n n ik a w y - s o r to w a n ia (Su:) i śred niej m e d ia n y ( M d 2). 1 — m ie js c e i nu m er pobrania próby do
an alizy; p.m. — poziom m orza
Fig. 3. P r o file V I — o ff Ł e b sk o la k e -e a s t. V a ria tio n of p e r c en ta g e s of t h e h e a v y m in eral species versu s b o tto m m orphology, c o n ten t of th e 0,25— 0,102 m m grade in th e se d im e n t and v a lu e s o f th e so r tin g c o e ffic ien t (S w) and of th e m ed ia n
d ia m e te r (Md2). 1 — s a m p le lo ca tio n and num ber; s.l. — s e a le v e l
Długość profili badawczych podyktowana była osiągnięciem kontaktu osadów piaszczystych z mułami (w przypadku profilu VI ostatnie punkty pobrania prób wykazały obecność osadów mulistych).
Analiza składu mineralnego osadów dennych przeprowadzona została w oparciu o frakcję piaszczystą o średnicy ziarna 0,25—0,102 mm. Wybór frakcji podyktowany został przede wszystkim względami metodycznymi oraz tym, że frakcja o tej średnicy ziarna jest na ogół uznawana za re
prezentatywną dla osadów piaszczystych badanego rejonu, stanowiąc nie
jednokrotnie 90% całości próby.
Minerały ciężkie wydzielane były z 5-gramowej próbki piasku, przy użyciu lejka rozdzielczego typu Harady’a oraz bromoformu o ciężarze właściwym 2,89 g/cm3. Preparaty stałe sporządzono przez zatopienie ziarn minerałów w balsamie kanadyjskim. Procentowy udział poszczególnych gatunków minerałów ciężkich ustalono przez przeliczenie 300 ziarn dla każdego preparatu.
W podobny sposób przeanalizowano pod mikroskopem również frakcję lekką.
Na podstawie przeprowadzonych analiz sporządzone zostały dla po
szczególnych profili wykresy obrazujące w postaci krzywych procentowe zawartości minerałów ciężkich (fig. 1, 2, 3).
— 136 —
A N A L IZ A M IN E R A L O G IC Z N A FR A K C JI CIĘŻK IEJ I LE K K IEJ
Na podstawie przeprowadzonej analizy Składu mineralnego frakcji ciężkiej stwierdza się, że pod względem jakościowym jest on mniej w ię
cej stały, typowy dla piasków czwartorzędowych, pochodzących przede wszystkim z przemian materiału detrytycznego, dostarczonego głównie z rejonu Płw. Skandynawskiego.
Pod względem ilościowym występują natomiast znaczne różnice w pro
centowej zawartości poszczególnych gatunków minerałów ciężkich.
Jakościowe badania składu mineralnego
Skład frakcji ciężkiej pod względem jakościowym przedstawia się następująco:
M i n e r a ł y n i e p r z e ź r o c z y s t e . W skład ich wchodzi głów
nie magnetyt, hematyt, ilmenit i inne.
G r a n a t y . Występują tu odmiany bezbarwne i zabarwione, jak pirop, gorssular, rzadziej uwarowit. Kształt ziarn regularny, zarysy czę
sto ostrokrawędziste. Spotykane są ziarna minerałów z licznymi wrost- kami.
A m f i b o l e . W grupie tej przeważają odmiany o zabarwieniu inten
sywnie zielonym (hornblenda zwyczajna), obecne są też odmiany o w y raźnym pleochroizmie od bladozielonego do ciemnozielonego, stopień ob
toczenia ziarn dobry, liczne minerały o pokroju słupkowym i wyraźnej łup li woś ci.
E p i d o t y . W grupie tej ujęto łącznie takie minerały jak zoizyty i klinozoizyty. Minerały te są przeważnie bezbarwne lub bladozielone, rzadziej żółte, wykazują słaby pleochroizm. Kształt ziarn nieregularny, przeważnie są one dość dobrze obtoczone.
— 137 —
D y s t e n. Odznacza się ziarnami o słabym obtoczeniu, pokroju słup
kowym, z wyraźną łupłiwością nierównołegłościenną oraz prawie zupeł
nym brakiem pleochroizmu.
C y r k o n . Ziarna o dobrym stopniu obtoczenia, silnym reliefie do
datnim. Najczęściej spotykane są odmiany bezbarwne, rzadziej blado
różowe lub żółtawe, sporadycznie brunatne.
R u t y 1. Występuje pod postacią ziarn o pokroju słupkowym, dość dobrze obtoczonych, odznacza się silnym reliefem dodatnim i zmiennym pleochroizmem, od jasnobrunatnego do ciemnobrunatnego.
S t a u r o l i t . Tworzy ziarna słabo lub średnio obtoczone, najczęściej 0 kształtach nieregularnych, wykazując charakterystyczny dla staurolitu zmienny pleochroizm, od jasnożółtego do pomarańczowego.
T u r m a l i n , Występuje przeważnie w postaci ziarn o pokroju słup
kowym, dobrze obtoczonych, często spotykane są ziarna o wybitnym, zmiennym pleochroizmie, charakterystycznym dla turmalinu. Określono takie odmiany jak szerlit, drawit, elbait.
M i n e r a ł y g r u p y b i o t y t u i c h l o r y t u. Posiadają dobrze zachowany pokrój blaszkowaty, barwę od ciemnożółtej do brunatnej w przypadku biotytu, bladozieloną do ciemnozielonej w przypadku chlo- rytu. Spotykane są ziarna posiadające liczne wrostki tworzące .siatkę sagenitową.
Spośród minerałów frakcji ciężkiej, występujących w badanych osa
dach w stosunkowo nieznacznych ilościach, należy wymienić również pirokseny, oiiwiny, apatyt, topaz, chlorytoid, andaluzyt, syllimanit, baryt, węglany (np. syderyt), monacyt i inne. Oprócz wyżej wymienionych mi
nerałów we frakcji tej występują również pewne ilości glaukonitu two
rzącego okrągłe ziarna o intensywnym zielonym zabarwieniu i charakte
rystycznej budowie agregatowej.
We frakcji ciężkiej spotykane są również minerały, które posiadają cechy charakterystyczne, odróżniające je od pozostałych minerałów tej frakcji. Ziarna ich są przeważnie nieprzezroczyste lub ciemnobrunatne, czasami posiadają budowę agregatową, często również mają charakter zle- pów. Niejednokrotnie pewne partie poszczególnych ziarn są przezroczyste 1 wykazują cechy optyczne pozwalające zaliczyć je do amfiboli, epidotów, oliwinu lub syllimanitu, jednak pozostałe części ziarn posiadają silne zbrunatnienia lub są do tego stopnia zniszczone i skorodowane, że nie jest możliwe ich zidentyfikowanie. Minerały te w całości stanowić mogą pewną grupę minerałów będących w różnych stadiach przemian epige- netyeznych, lecz ze względu na swoją budowę i stopień zwietrzenia nie
możliwych do zidentyfikowania za pomocą metod optycznych, na których podstawie dokonano oznaczeń innych minerałów frakcji ciężkiej. Zróż
nicowanie ilościowe tej grupy minerałów uwzględnione zostało na w y
kresie dla profilu VI, przy czym ich ilości procentowe obliczono osobno w stosunku do 300 oznaczonych ziarn minerałów frakcji ciężkiej.
Oddzielona w bromoformie frakcja lekka składa się z ziarn kwarcu o różnym stopniu obtoczenia oraz ze skaleni, wśród których spotykane były ortoklazy oraz dość liczne mikrokliny. Skalenie występują w sto
sunkowo nieznacznych ilościach, od 2 do 8%, sporadycznie ilość skaleni dochodzi do 12%.
Spośród innych minerałów frakcji lekkiej należy wymienić nieliczny tutaj muskowit, pojedyncze ziarna węglanów i glaukonitu, agregaty i zle- py oraz uwodnione tlenki żelaza.
Przedstawiony wyżej skład i charakterystyka jakościowa minerałów ciężkich, wskazują na ich pochodzenie przede wszystkim z zespołów skał skandynawskich.
Według E. S a w i c k i e j (1953) minerały takie jak granat, amfibol, epidot, dysten, staurolit, łyszczyki, pochodzą z łupków krystalicznych, rutyl, cyrkon, granat pochodzą ze skał kwaśnych, natomiast takie mine
rały jak pirokseny, magnetyt, hematyt, ilmenit, ze skał zasadowych i ultrazasadowych z rejonu płw. Skandynawskiego. Piaski denne połud
niowego Bałtyku zawierają nie tylko rozkruszony materiał krystaliczny dostarczany z rejonu Skandynawii, lecz także materiał trzeciorzędowy oraz starszy.
Stwierdzone w osadach pewne ilości glaukonitu i być może dystenu, pochodzą prawdopodobnie między innymi z osadów trzeciorzędowych, oligocenu a nawet kredy (A. K r z y m i ń s k a , 1961; B. N o w a k , 1963).
— 13«
W Y N IK I B A D A N
Ponieważ na odcinku Wybrzeża pomiędzy Rozewiem a Jeziorem Łebskim skład mineralny piasków dennych nie wykazuje większego zróżnicowania pod względem jakościowym, nie jest możliwe wytypowa
nie w omawianej strefie takich minerałów wskaźnikowych, które by pozwoliły na ustalenie kierunku transportu i akumulacji materiału piaszczystego (W. P. Z e n k o w i e z, 1955). Wskaźnikami tych procesów mogą natomiast być stosunki procentowych zawartości poszczególnych gatunków minerałów lub grup minerałów ciężkich względem siebie, które w omawianej strefie wykazują wyraźne zróżnicowanie ilościowe.
Analiza minerałów ciężkich wyodrębnionych z frakcji piaszczystej 0 średnicy ziarna 0,25—0,102 mm wykazała znaczne różnice w zawartoś
ciach procentowych poszczególnych gatunków minerałów, przy czym zwrócono uwagę na pewne zależności uwidocznione na wykresach, od
powiadających siedmiu profilom badawczym, z których to profili trzy najbardziej charakterystyczne zamieszczono (fig. 1, 2, 3). Zależności te przedstawiają się następująco:
1. Ilości procentowe takich minerałów ciężkich jak granaty i mine
rały nieprzezroczyste, zwiększają się w miarę jak wzrasta ogólna pro
centowa zawartość minerałów ciężkich, wydzielonych z frakcji piasz
czystej 0,25—0,102 mm.
Tendencja ta zaznacza się na wszystkich profilach, a w szczególności na profilach II, III, IV, V i VI, gdzie wzrost zawartości procentowych tych minerałów przypada w większości wypadków na rejony dość znacz
nie oddalone od brzegu, w miejscach, gdzie profil dna podnosi się. Na profilu I w rejonie Rozewia zjawisko to występuje w bliskim sąsiedztwie brzegu, w którym to miejscu profil dna ulega znacznemu obniżeniu.
2. Kształty krzywych, obrazujących zmienność w zawartości procen
towej amfiboli, zbliżone są do krzywych dla minerałów grupy epidotu 1 dystenu, pozostając w stosunku odwrotnie proporcjonalnym do ilości minerałów nieprzezroczystych i granatów oraz ogólnej zawartości mi
nerałów ciężkich w badanej frakcji. Wyraźnie daje się to zaobserwować na orofilach I, II, IV, VII, częściowo na profilu III.
3. Minerały takie, jak biotyt, chloryt, glaukonit, częściowo pirokseny i turmaliny, występują we frakcji ciężkiej w stosunkowo małych ilo
— m —
ściach, a ich ilości procentowe pozostają w stosunkach odwrotnie pro
porcjonalnych do ogólnej zawartości minerałów ciężkich w badanym osadzie (najwyraźniej uwidacznia się to na profilach I, II, VI, VII). Mine
rały takie jak łyszczyki i glaukonit wykazują wyraźne maksima zawar
tości w takich próbach, w których występuje spadek zawartości minera
łów nieprzezroczystych i granatów i zmniejszenie się ogólnej zawartości minerałów ciężkich. Niezależnie od tego zaznacza się tendencja do wzro
stu ilości procentowych tych właśnie minerałów wraz z głębokością za
legania osadu (profile V i VI, fig. 2, 3).
4. Minerały takie, jak staurolit, apatyt, andaluzyt, monacyt i inne, ze względu na ich niewielkie ilości procentowe nie są tu szerzej omówio
ne. Odrębnie potraktowano cyrkon, którego ilość dochodzi niekiedy do
6%. Na profilu I i II można zaobserwować wzrost zawartości procentowej cyrkonu w strefie położonej bliżej brzegu, na pozostałych profilach wzrost ten zaznacza się w rejonach położonych dalej od brzegu.
Analizując szczegółowo przebieg 'krzywych procentowych zawartości pewnych gatunków minerałów ciężkich można zauważyć, że na niektó
rych profilach kształty krzywych dla turmalinu i minerałów grupy pi- roksenu są zbliżone do krzywych obrazujących zmienność zawartości amfiboli, na innych zaś do łyszczyków lub epidotu. Pozostaje to prawdo
podobnie w związku ze zmiennym w dość szerokich granicach ich cięża
rem właściwym, jednocześnie posiadając znaczny wpływ na własności hydrodynamiczne tych minerałów.
W celu uzupełnienia charakterystyki osadu pod względem składu granulometrycznego, w oparciu o dane uzyskane z analizy granulome- trycznej badanych prób, prześledzono zmiany wartości liczbowych stop
nia wysortowania Sw oraz średniej mediany Md2 na poszczególnych pro
filach.
Stopień wysortowania S w obliczony został według wzoru K. S i n- d o w s k i e g o (1938):
3 H + N - 1 0 0
gdzie: H jest to procentowy udział wagowy frakcji głównej;
N jest sumą dwóch frakcji sąsiednich.
Średnią medianę Md2 obliczono według wzoru:
Md2 = |/Q] • Q3 gdzie: Qi jest to średnica ziarna przy 25%;
Q3 jest to średnica ziarna przy 75%.
Według S i n d o w s k i e g o klasyfikacja wysortowania osadów jest następująca:
2.0 — 1,75 osad bardzo dobrze wysortowany 1,75 — 1,50 osad dobrze wysortowany
1,50 — 1,10 osad umiarkowanie wysortowany
1,10 — 1,0 osad słabo wysortowany
1.0 — 0,75 osad bardzo słabo wysortowany poniżej 0,75 osad nie wysortowany
W wyniku obliczeń średniej mediany Md2 stwierdzono, że niskie war
tości liczbowe odpowiadają materiałowi dobrze wysortowanemu, średnie wartości świadczą o miernym wysortowaniu, najwyższe wartości są zwią
zane z materiałem nie wysortowanym.
— 1140 —
Na profilach I, V i VI (fig. 1, 2, 3) zauważa się, że wraz ze spadkiem Sw zaznacza się w osadzie spadek zawartości procentowej frakcji 0,25—
—0,102 mm, obserwuje się jednocześnie wzrost wartości liczbowych Md2 oraz ogólnej zawartości procentowej minerałów ciężkich, wśród których dominują minerały z grupy granatu oraz minerały nieprzezroczyste.
Wskazywałoby to na koncentracje tych minerałów w osadach o niższym stopniu wysortowania.
Właściwości fizyczne poszczególnych gatunków minerałów, jak ich ciężar właściwy, wielkość ziarn, ich kształt i pokrój, oraz wyniki uzy
skane na podstawie analizy mineralogicznej badanego materiału pozwa
lają na wydzielenie trzech podstawowych grup minerałów ciężkich od
znaczających się pewnymi własnościami dynamicznymi w środowisku wodnym (podobnie B. N o w a k , 1963).
G r u p a p i e r w s z a . Minerały nieprzezroczyste: magnetyt, hema- tyt, ilmenit oraz granat, cyrkon, rutyl. Ciężary właściwe tych minerałów wahają się w granicach od 4,2 do 5,3 g/cm3. Znaczny ciężar właściwy oraz pokrój ziarn mineralnych są przyczyną, która utrudnia przemieszczanie się minerałów tej grupy w środowisku wodnym. Koncentracja minera
łów tej grupy we frakcji minerałów ciężkich osiąga niekiedy 40% zawar
tości minerałów nieprzezroczystych lub granatów i powstaje w związku z usuwaniem z osadu minerałów frakcji ciężkiej, o niższych ciężarach właściwych, charakteryzując równocześnie swoją obecnością rejony dna, w których prawdopodobnie występuje pewne nasilenie czynników hydro
dynamicznych.
G r u p a d r u g a . Stanowią ją głównie następujące minerały: amfi- bole, minerały z grupy epidotu, dysten, staurolit, turmalin, częściowo piroksen. Ich ciężary właściwe wahają się w granicach od około 2,9 do 3,6 g/cm3. Charakteryzują swoją obecnością strefy o spokojniejszych warunkach depozycji osadu.
G r u p a t r z e c i a . Zaliczono tutaj minerały o ciężarze właściwym około 2,9 g/cm3. Minerały blaszkowate, takie jak łyszczyki, biotyty oraz cliloryty, występujące w tej grupie, ze względu na ich charakterystyczny pokrój wymagają odrębnego potraktowania. Do minerałów tej grupy moż
na również zaliczyć glaukonit, pewne odmiany turmalinu i piroksenów, agregaty mineralne (w zależności od ich stadiów przemian diagenetycz- nych) oraz węglany. Grupa ta pojawia się najczęściej w osadach stabil
nych lub w osadach o tendencjach do akumulacji.
Ścisłe rozgraniczenie wyodrębnionych dwóch ostatnich grup mine
rałów nie jest zawsze możliwe, ponieważ ciężary właściwe minerałów zmieniają się w zależności od ich składu chemicznego. Stąd pewne od
miany piroksenów lub turmalinu mogą występować w obu omówionych powyżej grupach minerałów ciężkich.
W N IO SK I KOŃCOW E
Zróżnicowanie stosunków procentowych składu mineralnego i granu- lometrycznego badanych osadów umożliwiło sporządzenie map w skali 1 : 150 000, w celu przedstawienia wymienionych współzależności w ukła
dzie przestrzennym (fig. 4, 5, 6, 7, 8).
Przestrzenne rozmieszczenie procentowych zawartości poszczególnych gatunków minerałów ciężkich pozwala wyznaczyć na badanym odcinku
— 14'1 —
— Ii42 —
ig. 5.Maparozkładuprocentowych zawartości granatów Fig. 5.Mapofthe distributionofpercentageofgarnet
o 893
— 143 —
/
Fig. 6.Maparozkładuprocentowych zawartości amfiboli Fig. 6.Mapof'thedistributionofthe percentages ofamphiboles
— 144 —
— 145 —
" 5 <\j
<5> Q ) Co QO
10 R o c z n ik P T G t. XI, z. 1
Fig. 8.Maparozkładuprocentowych zawartości frakcji 0,25—0,102 mmw osadzie Fig. 8.Mapofthe distributionofthe percentages ofthe 0,25—'0,102mmgrade in the bottomsediments
— 1146 —
Wybrzeża pomiędzy Rozewiem a Jeziorem Łebskim pewne strefy o małej zawartości oraz podwyższonej koncentracji tych minerałów.
Analizując morfologię dna w oparciu o mapę obrazującą stosunki ba- tymetryczne na badanym odcinku wybrzeża i porównując ją z mapą roz
kładu procentowych zawartości frakcji 0,25—0,102 mm oraz z mapą zawartości minerałów ciężkich w tej frakcji zauważa się następujące współzależności:
a). W miejscach, gdzie zaznacza się spłycenie dna lub ulega zmianie kąt nachylenia dna, następuje spadek procentowej zawartości frakcji 0,25—0,102 mm oraz zaznacza się tendencja do wzrostu (zawartości mi
nerałów ciężkich. Przeciętna średnica ziarna wzrasta na korzyść mate
riału średnio- i gruboziarnistego.
b). W miejscach, gdzie występuje nagromadzenie minerałów ciężkich, zawartość procentowa poszczególnych składników frakcji ciężkiej wzra
sta na korzyść tych gatunków minerałów, które zalicza się do grupy I a które można uważać za charakterystyczne dla rejonów abrazji i wzmo
żonej erozji dna.
W oparciu o materiał uzyskany z analizy przestrzennego rozkładu w y
mienionych powyżej trzech grup minerałów o określonych tendencjach hydrodynamicznych na badanym odcinku wybrzeża między Rozewiem a Jeziorem Łebskim wyznaczono 3 strefy o kierunku zbliżonym do kie
runku linii brzegowej, w których występują podwyższone zawartości m i
nerałów o znacznym ciężarze właściwym (fig. 4):
1. Strefa pierwsza, zawierająca od 1,0% do 5,0% wag. minerałów cięż
kich, odznacza się znaczną ilością granatów (fig. 5), minerałów nieprzezro
czystych, a także cyrkonu i rutylu. Wiąże się ona z obszarami, gdzie występuje wzmożona erozja dna. W strefie tej zaznaczają się III rejony:
rejon I występujący w okolicy Rozewia (na profilu I), rejon II w ystę
pujący w odległości 6 km na E od latarni morskiej Stilo oraz rejon III objęty profilami VI i VII i występujący w okolicy Jeziora Łebskiego.
Wszystkie wymienione powyżej rejony położone są mniej więcej zgod
nie z kierunkiem przebiegu linii brzegowej.
2. Strefa druga o podobnym układzie przestrzennym i składzie m i
neralnym do poprzedniej zawiera od 1,0% do 4,0% wag. minerałów cięż
kich i odznacza się zbliżonymi zawartościami procentowymi minerałów występujących w strefie poprzedniej, a więc granatu i minerałów nie
przezroczystych. Strefa ta objęta jest profilami II, III, IV, V i wykazuje kierunek WSW—ENE. W części centralnej ulega ona znacznemu rozsze
rzeniu w rejonie występowania Ławicy Osetnickiej (A. M i e l c z a r s k i , 1963), gdzie jej maksymalna szerokość wynosi 15 km i wykazuje wyraź
ną ciągłość. W obrębie tej strefy zaznaczają się również rejony o zwięk
szonych zawartościach procentowych minerałów ciężkich (4,3, 4,1, 5,1%
wagowych).
3. Strefa trzecia, oddalona 30 km od brzegu w kierunku na N, nie wykazuje wyraźnej ciągłości i jest objęta najdalej na północ wysunię
tymi częściami profilów III, IV i VI. Zawartości procentowe minerałów ciężkich wahają się tu w granicach od 1,0% do 2,5% wag.
Omówione powyżej trzy strefy oddzielone są obszarami o małej za
wartości minerałów ciężkich (maksymalnie do 1,0% wag.), i odznaczają się odmiennym składem jakościowym i ilościowym frakcji ciężkiej, gdyż w obszarach tych występują podwyższone zawartości amfiboli (fig. 6) oraz epidotów, turmalinu i łyszczyków, czyli minerałów zaliczonych do
II lub III grupy. Świadczą one o występowaniu w tych obszarach sedy
mentacji o charakterze spokojniejszym, a w rejonach o podwyższeniu procentowej zawartości łyszczyków (w przypadku profilu IV, V i VI) obszarów akumulacji materiału piaszczystego (fig. 7, 8).
Z a k ł a d G e o m o r f o lo g ii i G eo lo g ii M o r z a P I H M , G d y n ia , ul. W a sz yn gto na 42
— 1 4 7 —
W Y K A Z L IT E R A T U R Y REFERENCES
B ą c z y k J., N o w a k B. (1963), W p ły w rzeźby na z r ó żn ico w a n ie sk ła d u m in e r a l
nego osad ó w p o w ie r z c h n io w y c h na p ó łw y s p ie H el. Czas. geogr. 34.
C h l e b o w s k i R. (1965), M in er a ły c ię ż k ie p ia s k ó w p la ż o w y c h i w y d m o w y c h W ybrzeża i w y s p y W olin. B i u l . geol. 4, W arszaw a.
G ł o w a c z K. (1960), P r z y cz y n e k do rozpoznania w y s t ę p o w a n ia i z a le g a n ia p ia sk ó w ciężkich na P ó łw y s p ie H elsk im . P r z e m . chem. n r 3.
K r z y m i ń s k a A. (1961), Sk ład g r a n u lo m e tr y cz n y i m in e r a ln y p ia s k ó w z p ro filu b a d aw czego 'tzw. „Zatoki K o sz a liń sk ie j”. P r . In s t. M o rs k ., Ser. 1, nr 11, G dańsk.
Ł o z i ń s k i J., M a s i c k a H. (1962), B a d a n ia m in e r a łó w ciężk ich w p ia sk a c h p la ż o w y c h Z atoki G d ań sk iej. Rocz. Pol. T o w . Geol. 32, z. 4, K raków .
M i e l c z a r s k i A. (1963), R ejo n iza cja str e fy brzeg o w ej p o lsk ieg o w y b r z e ż a B a ł
ty k u w ś w ie t le in te r p r e ta c ji m o rfo m etr y cz n e j. M a t e r i a ł y do m o n o g r a f i i p o ls k ie go b rz eg u morski ego , z. 5, G dańsk.
M o r a w s k i J. (1901), C h a ra k te r y sty k a m in e r a ln o -p e tr o g r a fic z n a oraz m o r fo m e - tria p ia s k ó w i ż w ir ó w na w y b rz e ż u w y s p y W olin. A n n . U n i v . M . C. S k ł o d o w s k ie j 14, 1 sect. B, L ublin.
N o w a k B. (1963), H y d ro d y n a m iczn e zró żn ic o w a n ie sk ła d u m in e r a łó w ciężkich w osad ach d e n n y c h str e fy przybrzeżnej p o łu d n io w e g o B a łty k u na od cin k u j e
zioro B u k ow o — Jezioro Ł ebskie. M a t e r i a ł y do m o n o g r a f i i polskiego brzegu morskiego, z. 5, Gdańsk.
S a w i c k a E. (1953), M in erały ciężkie w p ia sk a c h p la ż o w y c h p o lsk ie g o w y b rz e ż a B ałtyk u . B iu l. In s t. Geol. nr 233, W arszaw a.
S i n d o w s k i K .H . 1938), K o rn g ró sse n und S c h w e r m in e r a lv e r te ilu n g e n in r e z e n - ten S tra n d sa n d en der m e c k le m b u r g isc h e n O stse ek u ste . Z b l . M i n e r . , Stuttgart.
W ą t o c k i W. (1928), D er G ran a tsan d v o n H e l am B a ltis c h e n M eer. P A U .
Z e n k o w i c z W. P. (1955), N ie k tó re z a g a d n ien ia b rzeg ó w p o lsk ieg o B a łty k u . T e c h n i k a i G o s p o d a rk a M o r s k a nr 9, G dańsk.
Z w i e r z y c k i J. (1947), Złoża cyrkonu na P om orzu Zachodnim . H u t n i k , K a to w ic e .
SUMMARY
The aim of this paper is to present the mineral composition of the surficial bottom deposits in the southern Baltic in the region of the coast between the promontory of Rozewie and Łeba (Fig. 4, Table 1), and to establish the zones of transport and of accumulation of the sandy ma
terial. The bottom deposits in the region dealt with here being mainly
10*
— 1 4 8 —
represented by fine and medium-grained sands, the analysis of the mi
neral composition pertained to grade 0,25— 0,102 mm, which generally predominates.
120 samples taken from seven profiles were analyzed.
The composition of the heavy minerals is typical for the Quaternary sands derived by reworking of the clastics furnished ftom Scandinavia.
The following heavy minerals are present: garnets, opaque minerals (mainly magnetite, haematite, and ilmenite), minerals from the amphi
bole group, epidote, zircon, staurolite, tourmaline, kyanite, and micas chiefly biotite and chlorite. Besides, there are slight amounts or traces of the minerals from the pyroxene and glauconite groups, olivine, apatite, topaz, andalusite, sillimanite, monazite, carbonate minerals, etc.
The percentages of heavy minerals (Figs. 1, 2, 3) of higher specific weight, such as magnetite, haematite, and ilmenite, become higher when the amount of the heavy minerals in the sediment increases. This is marked usually in shallower zones more remote from the shore. In such zones decrease the amounts of minerals such as amphibole, pyroxenes, epidotes, and zoisites. Minerals such as biotite, chlorite, glauconite, and partly also pyroxene and tourmalines, occur in small quantities. The percentages of these minerals are usually inversely proportional to the total amount of the heavy minerals in the sediment.
Three main groups of heavy minerals were distinguished on their dynamical properties in the water medium.
To the first group belong: magnetite, haematite, ilmenite, garnet, zircon, and rutile. High specific weight and the shape of grains make difficult the transportation of these minerals in the water medium. High percentages of the minerals from this group, reaching sometimes 40%
of the opaque minerals or of garnets, are probably connected with the removal from the deposits of the minerals with lower specific weight, and occur in the zones of stronger abrasion of the bottom.
To the second group belong: amphibole, epidote, kyanite, staurolite, tourmaline, pyroxene. Their presence is characteristic for the zone with more calm conditions of deposition.
To the third group belong minerals of the lowest specific weight, such as glauconite, and some varieties of tourmaline micas and of pyroxenes, as well as carbonates and mineral aggregates. Minerals of this group are present in areas of recent accumulation.
In most cases when the degree of sorting decreases, the total per
centage of the heavy minerals and the content of the first groan within the heavy minerals increases.
The distribution of the amounts of particular heavy minerals allows to establish, in the areas of the coast studied, zones of abrasion, extending more or less parallel to the shore. In these zones occur higher amounts of heavy minerals with high specific weight (Figs. 4—8).
The first zone, occurring near the shore and containing 1,0 to 5,0 percent per weight of heavy minerals, is characterized by high amounts of garnets, opaque minerals, zircon, and rutile. It is connected with the areas of abrasion of the bottom.
The second zone, whose extension and mineral composition are similar to those of the first, contains 1,0 to 4,0 percent per weight of heavy minerals. In the central parot its width increases and reaches 15 km.
The third zone, situated about 30 km northwards from the shore,
— 149 —
differs from the two preceding ones by its discontinuity. The percentages of the heavy minerals are from 1,0 to 2,5 per weight.
Between these zones occur areas with small amounts of heavy mi
nerals (maximum 1,0 percent per weight) whose qualitative composition is different. The amounts of amphiboles, epidotes, tourmaline, and of micas, are higher, indicating different conditions of deposition.
t ra n s la te d by S. G qs io row sk i S t a t e H y d r o l o g i c a l and M e te o ro lo g ic a l I n s t i t u t e , M a r i t i m e B r a n c h
D e p a r t m e n t o f G eo m o rp h o lo g y a n d Ge ology G d y n i a
