O miocenie w strefie nasunięcia karpackiego w okolicy Wieliczki i Bochni

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 O C I 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 ( V o l u m n e ) X X X I I I — 1963 Z e s z y t ( F a s c i c u l e ) 3 K r a k ó w 1963

JÓZEF POBORSKI, KAMILA SKOCZYLAS-CISZEWSKA

O MIOCENIE W STREFIE NASUNIĘCIA KARPACKIEGO W OKOLICY WIELICZKI I BOCHNI

( 2 f i g . )

Miocene in the Zone oj the Carpathian Overthrust in the Area oj Wieliczka and Bochnia

(Fig. 2)

T r e ś ć . Zostały naszkicowane główne zagadnienia wynikające z budowy geolo­

gicznej sfałdowanej strefy miocenu Podkarpacia zachodniego w okolicy Wieliczki i Bochni. Początek sedymentacji serii solnej (torton dolny) w iąże się z transgresyw- nyrn poszerzaniem morza na obszary brzeżne fliszu. Stwierdza się fakt nieprzerwanej ciągłości sedymentacji od serii solnej do nadległych w arstw chodenickich.

Zjawiska tektoniczne tej strefy są skomplikowane. W profilach pionowych stwierdza się parokrotne powtarzanie się utworów tego samego poziomu, lecz w od­

miennej facji. Ogólne wnioski są następujące: 1) faza górotwórcza z końcem dolnego tortoniu rozgrywała się w paru aktach o różnym nasileniu; 2) znaczne wysunięcie jednostek fliszowych ku północy w okolicy Wieliczki i Bochni jest częściowo w yni­

kiem pierwotnego rozmieszczenia soli kamiennej w basenie ewaporacyjnym, ułatwia­

jącej ruchy nasuwawcze; 3) w pierwotnym układzie tektonicznym wspomnianej fazy górotwórczej przynajmniej południowa część zatoki Gdowa była przykryta utwo­

rami fliszowymi.

WSTĘP

W Polsce podobnie jak w innych krajach, przez które ciągną się Kar­

paty, napotyka się od dawna znaczne trudności w rozwiązywaniu zagad­

nień geologicznych w neogenie, głównie w miocenie, położonym w stre­

fach peryferycznych tych gór. Przedmiotem tradycyjnych sporów stały się zwłaszcza kwestie stratygraficzne.

Jeśli tego rodzaju trudności są aktualne w obszarach położonych dalei na zewnątrz od brzegu Karpat, gdzie formacje neogenu zalegają niemal poziomo, to tym bardziej odnoszą się one do stref brzeżnych łańcucha, silnie zaburzonych tektonicznie.

Tematem niniejszego prowizorycznego opracowania są stosunki geolo­

giczne w miocenie Podkarpacia zachodniego, w wąskim pasie przyległym do brzegu Karpat fliszowych, w okolicy Wieliczki i Bochni.

Strefa pograniczna miocenu z brzeżnymi utworami fliszowymi to ob­

szar najtrudniejszy do dogłębnego opracowania. W tym celu nie wystarczą tam powierzchniowe zdjęcia geologiczne nawet w połączeniu z pojedyn­

czymi wierceniami tym bardziej, że teren ten jest niemal zupełnie zakryty utworami czwartorzędowymi.

Dotychczasowe rozwiązanie naszego zadania stało się możliwe dzięki temu, że pewne wycinki wymienionego pasa zostały pokryte dość gęstą siecią wierceń lub robót górniczych, z których uzyskaliśmy podstawowe

22*

profile geologiczne. Takimi wycinkami są obszary występowania znanych złóż soli: 1) w Baryczu i Wieliczce oraz 2) koło Chełmu n. Rabą (złoże Siedlca), tj. w okolicy na W od Bochni.

Przedmiotem naszego dokładniejszego studium w paru ostatnich latach (K. S k o c z y l a s - C i s z e w s k a , J. P o b o r s k i , 1960, 1961, 1962) było czoło nasunięcia fliszowego na miocen solonośny na odcinku Barycz-Wie­

liczka. Przeprowadziliśmy je na zlecenie Komisji Nauk Geologicznych PAN (Oddział Krakowski). Mniej dokładnie mogliśmy zająć się odcinkami położonymi dalej na wschód, poświęcając więcej uwagi okolicy Chełmu n. Rabą, gdzie złoże soli zostało niedawno odkryte i udokumentowane wierceniami Instytutu Geologicznego.

— 34 0 —

UWAGI NA TEMAT STRATYGRAFII MIOCENU PODKARPACKIEGO

Do najpilniejszych zagadnień geologicznych w omawianym pasie na­

leży ustalenie stratygrafii dużego, monotonnego kompleksu skał mioceń­

skich, przeważnie iłowych, po części piaszczystych. Nowsze próby podziału stratygraficznego, opierające się niemal wyłącznie na metodach paleonto­

logicznych, głównie mikrofiaunistycznych, budzą pewne zastrzeżenia. Nie uwzględniają one bowiem istotnych danych z analizy stosunków litolo­

gicznych i tektonicznych. Pomijane bywają przy tym nowoczesne kryteria, na których podstawie dopuszczalne jest dzielenie formacji na mniejsze oddziały (piętra).

Duże trudności w rozwiązywaniu stratygrafii wynikają z zaburzeń tek­

tonicznych szczególnego rodzaju, jak parokrotne powtarzanie się w jed­

nym profilu pionowym utworów tego samego poziomu, lecz występują­

cych w odmiennej facji. Na tym tle popełniono niejedną pomyłkę. Brano bowiem kolejne następstwo pięter tektonicznych za następstwo straty­

graficzne.

Zgodnie z ogólnym poglądem przyjmujemy, że główna masa intere­

sujących nas utworów na Podkarpaciu należy do piętra tortońskiego. Za­

razem słuszny i inadal aktualny wydaje się nam starszy, generalny po­

dział miocenu podkarpackiego (piętro tortońskie) na dominujący ilościowo kompleks iłowy formacji-solonośnej (podpiętro opolskie), który przynaj­

mniej w części bywa nazywany warstwami chodenickimi, oraz na młod­

sze, przeważnie piaszczyste warstwy grabowieckie (podpiętro grabowie- ckie).

W najkrótszej charakterystyce litologicznej formacja solonośna w ba­

danym obszarze to gruby i monotonny kompleks ciemnoszarych iłów, przeważnie marglistych, po części piaszczystych. Kompleks ten wykazuje wszelkie cechy osadów zbiornika często izolowanego od otwartych mórz i pod względem sedymentacyjnym przedstawia typ facji subsalinamej (euiksynicznej).

W dążeniu do bardziej szczegółowego podziału formacji solonośnej przewodnie znaczenie przypisujemy ewąporatom. Zgodnie z nowszą ten­

dencją skłaniamy się ku przypuszczeniu, że w tortonie naszego Przedgó­

rza Karpat istnieje jeden główny poziom ewaporatów, który na Podkar­

paciu zachodnim zawiera sól kamienną w towarzystwie anhydrytu w na- przemianległym układzie z osadem ilastym. Ta seria solna, jako najbar­

dziej charakterystyczny człon stratygraficzny, zajmuje tutaj niższą pozy­

cję (poziom) w kolumnie całej formacji solonośnej. Nie wykluczamy przez to możliwości zjawiania się ewaporatów niższego stopnia (węglany, siar­

czany wapnia) w innych poziomach, jednak w bardzo ograniczonej gru­

bości i bez przewodniego znaczenia w zasięgu regionalnym. Przeciwnie, przekładki ewaporatów tego rodzaju (o grubości od kilku do kilkunastu milimetrów) w postaci margli, wapieni i dolomitów, a rzadziej utworów z anhydrytem lub gipsem uważamy nawet za bardzo typowe w szczegó­

łowym profilu formacji solonośnej.

Poza serią solną za człon przewodni w formacji solonośnej w jej wyż­

szej części przyjmujemy tzw. główną serię tufitową,, której miąższość w dominującej, nasuniętej jednostce tektonicznej w okolicy Bochni do­

chodzi do kilkunastu metrów (J. P o b o r s k i , 1952). Stwierdzone jest także występowanie cieńszych i mniej ciągłych wkładek tufitowych w in­

nych poziomach.

Bardzo charakterystyczne okazują się bezpośrednie utwory spągowe serii solnej, poznane przez nas lepiej w okolicy Barycza i Wieliczki. Są to bowiem w północnej, autochtonicznej części badanego pasa mułowce i piaskowce o spoiwie (złożonym po części z ewaporatów (węglany Ca i Mg oraz siarczany Ca), które w miarę przesuwania się na południe stają się grubiej ziarniste i zlepieńoowate. Należy dodać, że są one podścielone jeszcze niższymi utworami mioceńskimi o większej miąższości, zalegają­

cymi bezpośrednio na wapieniach o typie facjalnym juiry krakowskiej.

Natomiast w nasuniętej od południa części formacji solonośnej, która osa­

dzała się częściowo wprost na podłożu fliszowym, bliżej południowego brzegu panwi solnej, występują już to iłomargle przepełnione okruchami fliszowymi, już to okruehowee i druzgoty z grubym materiałem fliszo­

wym. Na nich spotyka się ewaporaty pośród przeważającej masy iłów marglistych.

Rozważywszy warunki sedymentacji serii solnej, doszliśmy do dwóch następujących stwierdzeń:

Po pierwsze, początek sedymentacji serii solnej należy wiązać z pro­

cesem poszerzania się transgresji morza mioceńskiego na obniżające się brzegowiska Karpat fliszowych, przynajmniej w regionie Podkarpacia zachodniego. Po drugie, na przejściu od serii solnej w górę, tj. do iłów chodenickich obserwujemy nieprzerwaną ciągłość sedymentacji wraz z za­

nikającą tendencją do tworzenia się ewaporatów.

Z powyższych stwierdzeń wyciągamy zasadniczy wniosek, który prze­

ciwstawia się tradycyjnemu u nas poglądowi, że sedymentacja serii solnej jest związana wyłącznie ze zjawiskami regresji morskiej. Naszym zda­

niem, przynajmniej na odcinku Podkarpacia między Wieliczką a Bochnią, granicę wyznaczającą początek nowego cyklu sedymentacyjnego w morzu dolnotortońskim należy postawić w spągu zlepieńców, piaskowców i mu- łowców podsolnych, jako utworów facji diastroficznej, dającej początek transgresywnemu poszerzaniu się morza w kierunku na południe, nawet na brzeżne obszary fliszowe. Cykl ten obejmuje okres tworzenia się serii solnej i warstw chodenickich, przy czym etapami dochodzi do zalewania morzem coraz, to dalszych na południe obszarów fliszowych. Tak więc w Wieliczce utwory żubrowe osadzają się, przynajmniej w najbardziej południowej części panwi, na pstrych marglach jednostki podśląskiej. Po­

dobnie w Baryczu obserwuje się dziś iły chodenickie zafałdowane w fazie poopoliskiej w utwory jednostki podśląskiej, a także płaszczowiny śląskiej (górne łupki cieszyńskie). Osady opolu znajdują się dalej na południe od brzegu Karpat w Żegocinie, na S od Bochni (J. N o w a k , 1948; K. S k o - c z y l a s - C i s z e w s k a , 1960). Osady tego wieku jako typowe iły cho­

denickie z tufitami leżą na utworach płaszczowiny śląskiej w Brzozowej

— 341 —

(F. B i e d a , 1936). Występujące głęboko w obszarze Karpat fliszowych, w kotlinie Nowego Sącza iły ceritiowe z wkładkami węgla, leżące na jed­

nostce magurskiej, wypada również zaliczyć do opolu (K. S k o c z y ł as - - C i s z e w s k a , 1960).

Podział całej serii tortonu dolnego Podkarpacia zachodniego z uwzględ­

nieniem całokształtu zjawisk geologicznych oraz paralelizację z innymi znanymi profilami lito-stratygraficznymi podpiętra opolskiego w Polsce zostawiamy na razie jako kwestię otwartą.

W przeciwieństwie do dolnego tortonu, obejmującego formację solo- nośną wykształconą w facji subsalinamej, torton górny (warstwy grabo- wieckie) reprezentują osady otwartego morza i na badanym obszarze są ułożone transgresywnie na sfałdowanych i częściowo erozyjnie zniszczo­

nych utworach formacji solonośnej, a niekiedy na fliszu. Stosunki te ob­

serwuje się między innymi w Bogucicach, w Wieliczce (cegielnia) (K. S k o- c z y l a s - C i s z e w s k a , M. K o l a s a , 1959), w Chodenicach koło Bo­

chni, a także w znanej odkrywce w Zgłobicach na prawym brzegu Du­

najca. W szeregu punktów warstwy grabowieckie są lekko zaburzone w wyniku późniejszych słabych ruchów dokształcających w Karpatach.

OGÓLNE ZJAWISKA TEKTONICZNE NA TLE PRZEKROJU PRZEZ OKOLICĘ CHEŁMU NAD RABĄ

Z końcem dolnego tortonu w skrajnie południowej strefie formacja solonośna została Objęta ruchami górotwórczymi ostatniej fazy karpa­

ckiej. Bierze więc udział w budowie brzegu Karpat.

Brzeżne utwory fliszowe składają się z kilku jednostek tektonicznych wyższego izędu. Idąc od Tarnowa na zachód są to: jednostka inocera- mowa, jednostka podśląska i jednostka śląska. Zaburzenia w obrębie tych brzeżnych mas fliszowych są nasilone i skomplikowane. Jak można było stwierdzić np. na odcinku Barycz—Wieliczka, jednostka podśląska tworzy parę łusek nasuwających się na siebie, a zarazem jest rozbita dysloka­

cjami poprzecznymi na kry, przesuwające się względem siebie tak w pio­

nie, jak i w poziomie.

Na wymiar nasunięcia fliszu ku N i nasilenie zjawisk tektonicznych miało wyraźny wpływ rozmieszczenie soli w planie mioceńskiej panwi ewaporacyjnej. Miąższe ławice soli kamiennej, zachowujące się plastycz­

nie pod ciśnieniem, ułatwiały przesuwanie się mas fliszowych. Zatem już w formacji solonośnej istniały pewne predyspozycje dla zróżnicowania tektoniki brzegu Karpat.

Dalsze predyspozycje dla nasilonej tektoniki brzegu Karpat wynikały w okresie ruchów górotwórczych z geologicznego układu strukturalnego brzeżnych mas fliszowych, jako też z odpowiedniego nachylenia powierz­

chni nasunięć, ułatwiającego ruchy spływowe tych mas.

Jak wynika z analizy stosunków tektonicznych w kilku skonstruowa­

nych przekrojach poprzecznych przez brzeg Karpat na odcinku Barycz—

Bochnia, ostatnia faza górotwórcza w zachodnich Karpatach, po dolnym tortonie, rozgrywała się w paru aktach. Zjawiska te wyraziły się bardzo sugestywnie w przekroju przez okolicę Chełmu nad Rabą, który załą­

czamy w szkicu schematycznym .(fig. 1) na podstawie oryginału w skali bardziej szczegółowej.

Pomijając dokładniejszy opis obrazu geologicznego w tym przekroju, zwróćmy uwagę na zasadnicze zjawiska. W obrębie miocenu wyróżnić na­

— 34 2 —

— 343 —

leży d w i e z a s a d n i c z e j e d n o s t k i t e k t o n i c z n e , mianowi­

cie: torton dolny, nie zaburzony, a u t o c h t o n i c z n y i torton dolny, sfałdowany i przesunięty z południa, który w przeciwstawieniu do auto­

chtonicznego, jako przemieszczony ze strefy bardziej południowej, oraz dla wygodnego skrótu — nazywamy a 11 o c h t o n i c z n y m. Z kolei torton dolny s f a ł d o w a n y ( a l l o c h t o n i c z n y ) składa się z dwóch jednostek niższego (drugiego) rzędu: 1) j e d n o s t k a g ł ó w n a , niższa, stromo spiętrzona, silnie sfałdowana i zaburzona, 2) j e d n o s t k a w y ż - s z a, łagodnie sf ałdowana, pokrywająca jednostkę główną. Jednostki te spiętrzone są ponad sobą, stwarzając układ tektoniki piętrowej. We wszystkich tych jednostkach występuje seria ewaporatów, lecz w od­

miennych facjach.

Znane podkarpackie złoża soli (Wieliczka, Bochnia) znajdują się w jed­

nostce allochtonicznej głównej. Tu mieści się więc i nowo odkryte złoże Siedlca, położone na W od Bochni i ciągnące się na przestrzeni Łężko- wice—Siedlec—'Moszczenica. W wyższej jednostce allochtonicznej oma­

wianego przekroju seria ewaporatów nie zawiera soli, lecz składa się tylko z iłów przewarstwionych gipsem. Seria solna autochtoniczna stanowi prze- dłużenie w kierunku południowym tejże serii stwierdzonej w Kłaju.

W głównym akcie górotwórczym fazy poopolskiej nastąpiło strome spiętrzenie i przesunięcie ku północy głównej jednostki allochtonicznej.

Prawdopodobnie w tym samym akcie tworzyły się zaczątki jeszcze wyż­

szej jednostki tektonicznej. Właściwe uformowanie się tej ostatniej w po­

staci łuski (płaszczowiny) nastąpiło w następnym, nieco słabszym akcie.

Prześledziliśmy ją na odcinku od okolicy Bochni (Uzbomia) poprzez Mosz­

czenicę do Chełmu nad Rabą, a być może sięga ona i dalej ku zachodowi.

Łuska ta przesuwała się ku północy wzdłuż bardzo połogiej powierzchni dyslokacyjnej, ścinając główną jednostkę allochtoniczną do paru kilome­

trów ku północy.

Złoże soli w jednostce allochtonicznej to system fałdów i łusek ściśnię­

tych na małym odcinku przekroju poprzecznego, stanowiący klasyczny przykład wzbogacania złoża soli procesami tektonicznymi.

W podanym przekroju możemy znaleźć odpowiednik tektoniczny z jed­

nej strony fałdów ze złożem soli Bochni, a z drugiej dopatrzyć się regio­

nalnego analogu złoża wielickiego.

PRZEKRÓJ PRZEZ OBSZAR WIELICZKI

Pozycja złoża Wieliczki jest kluczowa w regionalnym przekroju przez brzeg Karpat. W przekroju tym wyrażają się istotne zjawiska tektoniczne, wymienione powyżej.

Próby zilustrowania budowy geologicznej złoża wielickiego datują się od końca X V III wieku. Jak rozwijały się stopniowo pojęcia w tym wzglę­

dzie, można przedstawić długim szeregiem przekrojów poprzecznych, ze­

stawionych chronologicznie, z których każdy streszcza poglądy pewnego okresu badań.

Do ostatnich obrazów geologicznych złoża wielickiego należą publiko­

wane ostatnio przekroje A. G a w ł a (1962). Odzwierciedlają one znako­

micie budowę wewnętrzną samego złoża z uwydatnieniem stylu tektoniki.

Okoliczne stosunki geologiczne w sąsiedztwie złoża Wieliczki, Bochni oraz innych złóż podkarpackich próbował zrekonstruować w skali regio­

nalnej K. T o ł w i ń s k i (1956) w swej pięknej rozprawie na temat ze­

wnętrznego brzegu Karpat. W ogólności jednak w nowszych czasach w szczegółowych obrazach złoża wielickiego nie rysowano jego granic, przedstawiając złoże bez związku ze skałami otaczającymi, tj. jak gdyby bez regionalnych ram geologicznych.

Próbą przedstawienia złoża wielickiego na tle regionalnym jest kon­

struowany obecnie przez nas przekrój poprzeczny przez najbliższą okolicę szybu św. Kingi, dokumentowany w oryginalnej skali 1 :2000. Załączamy uproszczony szkic tego przekroju, zachowując proporcje odległości (fig. 2).

W szkicu tym staraliśmy się uwydatnić schemat zaburzeń tektonicznych, lecz bez pretensji do odzwierciedlenia szczegółów budowy wewnętrznej złoża.

Uderzającym rysem w budowie złoża wielickiego w części objętej ro­

botami górniczymi jest jego dwudzielność tektoniczna. Górna, druzgotowa część złoża, składająca się z iłów solnych (zubru) z bryłkami soli „zielo­

nej” , stanowi wyższą jednostkę allochtoniczną1 w stosunku do części dol­

nej, również allochtonicznej, złożonej z soli warstwowych w bardzo zawi- kłanym ułożeniu. Granica nasunięcia wyższego allochtonu na niższy jest silnie rozczłonkowana.

W dolnej, warstwowej części złoża ustalono następującą kolejność stratygraficzną (z dołu do góry) głównych członów serii ewaporatów:

1) Mułowce i piaskowce „podsolne” o spoiwie pochodzenia po części ewaporacyj nego.

2) Iły uwarstwione anhydrytem z paroma pokładami soli „zielonej” . 3) Kompleks soli „spiżowych” łącznie z najniższą warstwą soli „szy­

bikowej” .

Co się tyczy pozycji stratygraficznej druzgotowej części złoża, uwa­

żamy ją za odpowiednik, przynajmniej częściowy, części dolnej, lecz w y­

kształcony w odmiennej facji. Musimy bowiem liczyć się ze znacznymi zmianami facjalnymi w planie poziomym pierwotnej panwi ewaporacy j nej.

W przekroju poprzecznym złoża obserwuje się utwory serii solnej, które osadzały się w szerokim pasie (na mniej więcej 10 km) południowej części panwi ewaporacyjnej, która zachodziła na brzeżny flisz karpacki.

Utwory te, zgarnięte ruchami nasuwawczymi od południa, widzimy obec­

nie silnie spiętrzone i skupione na szerokości 1 — 1,5 km.

Południową granicę wyższej części złoża wyznacza czoło nasunięcia fli­

szowego. Wyniki studium tego nasunięcia przedstawiliśmy w oddzielnej publikacji (K. S k o c z y l a s - C i s z e w s k a , J. P o b o r s k i , 1962). Ta czołowa masa formacji fliszowych rozczłonkowała się na kilka złuskowa- nych antyklin. Pomiędzy nimi w ściśniętych formach synklinalnych zako­

rzenione są żubry z bryłami soli „zielonej” .

Północną zagmatwaną granicę złoża wyznacza kontakt żubrów z ich utworami stropowymi w sensie stratygraficznym. Utwory te, które daw­

niej można było oglądać w odkrywce starej cegielni, zostały głębiej wcią­

gnięte (zafałdowane) i zmięte u czoła nasuniętych mas solnych wyższej jednostki allochtonicznej. Odpowiadałyby one warstwom chodenickim, jednak w facji przybrzeżnej.

Autochtoniczna seria ewaporatów została przewiercona w starym (z ub. wieku), już zapomnianym otworze nr III znajdującym się ,na linii naszego przekroju po północnej stronie złoża (fig. 2). Była to seria anhy­

drytów, bez soli, podścielona przez typowe piaskowce „podsolne” , w uło­

żeniu łagodnym. Ponad tą serią ewaporatów zalegają typowe chodenickie iły łupkowe, ścięte ukośnie przez nasunięcie allochtonu.

Dolną, bardziej południową część przekroju zrekonstruowaliśmy, z du-

— 3 4 4 —

N W N

SChVII

P o w y ż e j p o z i o m u

<zwap o r > a t ó w ( a b o v a e v a p o ^ i t e ______ Sg r>ie5)______

P o z i o m (s e ^ta ) a w a p o n a t ó w

(avaponite scries)

F ig . 1. S z k i c o w y p r z e k r ó j g e o l o g i c z n y p r z e z o k o l i c ę C h e łm u n a d R a b ą : 1 — u t w o r y f l i s z o w e b r z e g u K a r p a t w o g ó ln o ś c i; 2— 8 — f o r m a c j a s o lo n o ś n a to rto n u d o ln e g o w 3 f a c ja c h : A ) p o ł u d n io w e j c z ę ś c i p a s a p o d k a r p a c k ie g o , B ) ś r o d k o w e j, C ) p ó łn o c n e j ( „ a u t o c h t o n i c z n e j ” ) ; 2 — i ł y m a r g lis t e , p r z e w a ż n i e ł u p k o w e ; 3 — p ia s z c z y s te i ł y ł u p k o w e ; 4 — p ia s k o w c e i m u ło w c e „ p o d s o ln e ” ; 5 — s e r ia i ł o w o - g i p s o w a ; 6 — s e r ia s o ln a ( z s o lą k a m .); 7 — i ł y łu p k o w e , t y p o w e ja k o w a r s t w y c h o d e n ic k ie ; 8 — s e r ia t u f i t o w a p o ś r ó d w a r s t w c h o d e n ic k ic h ; 9 — p ia s k i p r z e w a r s t w i o n e p ia s k o w c a m i o r a z i ł y p ia s z c z y s te , j a k o t y p o w e w a r s t w y g r a b o w i e c k i e ; 10 — c h u d e g l i n y p le js to c e r is k ie i a l u w i a r z e k i R a b y ; 11 — l i n i e g ł ó w n y c h n a s u n ię ć ; 12 — l i n i a z a ła m a n ia p r z e k r o ju

F ig . 1. T h e s k e tc h o f th e g e o l o g i c a l c r o s s -s e c tio n th r o u g h Ch elan on t h e R a b a r i v e r : I — F ly s c h o f th e C a r p a t h ia n m a r g in in g e n e r a l; 2— 8 — s a lt - b e a r in g f o r m a t i o n o f th e L o w e r T o r t o n ia n in 3 f a c ie s : A ) — th e sou th e rn p a r t o f th e s u b - C a r p a t h ic zo n e , B ) — t h e m i d d l e p art, C ) — th e n o r th e r n (a u to c h to n o u s ) p a r t ; 2 — m a r ly , m o s tly s h a ly c la y s ; 3 — sa n d y , s h a ly c la y s ; 4 — san d s to n e s a n d m u d s to n e s in t h e b o t to m o f th e s a lt- s e r ie s ; 5 — s e r ie s o f g ip s u m - c la y s ; 6 — s a lt- s e r ie s ( w i t h c o m m o n s a lt );

7 — s h a ly c la y s , t y p i c a l as C h o d e n ie e B e d s ; 8 — t u f f i t i c s e r ie s o f C h o d e n ic e B e d s ; 9 — s a n d s w i t h i n t e r c a l a t i o n s o f s a n d s to n e s a n d s a n d y c la y s , t y p i c a l as G r a b o w i e c B e d s ; 10 — m e a g r e lo a m o l P le is t o c e n e a n d a l u v i a o f th e R a b a r i v e r ;

II — lin e s in d ic a t in g t h e p r i c i p a l o v e r t h r u s t p la n es ; 12 — th e b r e a k in g lin e s o f th e s e c tio n p la tie

100 ^{5 0 0 m}

ni cc o

«0O to

c Eo c

„ o

— 3 C.

X«<U

P o w y ż e j po zio mu e w a p o p a t ó w ( a b o v e e v a p o n i t e _____ s ant es )_____

P o z io m (senia) a w a p o n a t ó w ( e v a p o p itc s e m e s )

P o n i ż e j p o z io m u e w a p o n a tó w ( b e lo w e v a p o n it e

s e n i es)

F a c j a ( f a c i e s )

10

B

EEi u

H 5 B 4

14 13 12 15

J. Po b o PS ki, K . S k o c z y l a s - C i s z e w s k a

F ig . 2. S z k i c o w y p r z e k r ó j g e o l o g i c z n y p r z e z o k o l i c ę W i e l i c z k i ( p r z e z s z y b ś w . K i n g i ) : 1 — w a p i e n i e j u r y g ó r n e j ; 2 — u t w o r y f l i s z o w e .b r z e g u K a r p a t w o g ó ln o ś c i; 3— 11 — f o r m a c j a s o lo n o ś n a to r t o n u d o ln e g o w 3-ch f a c j a c h : A ) p o ł u d n io w e j c z ę ś c i p a s a p o d ­ k a r p a c k ie g o , B ) ś r o d k o w e j , C ) p ó łn o c n e j ( „ a u t o c h t o n ic z n e j” ); 3 — i ł y m a r g lis t e , p o c z ę ś c i z l e p i e ń c o w e o r a z d r u z g o t y ila s te ; 4 — .p ia s z c z y s te i ł y ł u p k o w e ; 5 — z le p ie ń c e , p ia s k o w c e i m u ł ó w c e „ p o d s o ln e ” ; 6 — z u b e r z b r y ł a m i s o li „ z i e l o n e j ” ; 7 — i ł y a n ­ h y d r y t o w e z w a r s t w a m i s o li z i e l o n e j ; 8 — k o m p le k s s o li „ s p i ż o w y c h ” w r a z z s o lą

„ s z y b i k o w ą ” w s p o d z ie ; 9 — s e r ia i ł o w o - a n h y d r y t o w a ; 10 — i ł y t y p u w a r s t w c h o - d e n ic k ic h , le c z p o c z ę ś c i z m a t e r ia ł e m f l i s z o w y m i z ł a w i c a m i p i a s k o w c ó w m a r g l i - s t y c h ; 1.1 — i ł y ł u p k o w e , t y p o w e ja k o w a r s t w y c h o d e n ic k ie ; 12 — p ia s k i p r z e w a r - s t w io n e k r u c h y m i p ia s k o w c a m i (p ia s k i b o g u c ic k ie ) o r a z i ł y p ia s z c z y s te , j a k o w c a ­ ło ś c i t y p o w e w a r s t w y g r a b o w i e c k i e ; 13 — z w i e t r z e l i n a g i p s o w o - i ł o w a (c z a p a ) n a

z ł o ż u s o ln y m ; 14 — c h u d e g l i n y p le js t o c e ń s k ie ; 15 — l i n i e g ł ó w n y c h n a s u n ię ć

F ig . 2. T h e s k e tc h o f t h e g e o l o g i c a l c r o s s - s e c tio n t h r o u g h t h e v i c i n i t y o f W i e l i c z k a (t h r o u g h S t. K i n g a S h a f t ); 1 — U p p e r J u r a s s ic lim e s t o n e s ; 2 — F ly s c h o f t h e C a r - p a r t h ia n m a r g in in g e n e r a l; 3— 11 — s a lt b e a r in g f o r m a t io n o f t h e L o w e r T o r t o n ia n in 3 f a c ie s : A ) — th e s o u th e r n p a r t o f t h e s u b - C a r p a t h ic z o n e , B ) — t h e m id d le p a r t , C ) — th e n o r t h e r n (a u t o c h t o n o u s ) p a r t ; 3 — m a r l y c la y s , p a r t l y c o n g l o m e r a t i c c la y s a n d c la y e y b r e c c h ia s ; 4 — s a n d y , s h a ly c la y s ; 5 — c o n g lo m e r a t e s , s a n d s to n e s a n d m u d s to n e s in th e b o t t o m o f t h e s a lt - s e r ie s ; 6 — s a l t y c la y s ( „ z u b e r ” ) w i t h b lo c k s o f „ g r e e n ” s a lt; 7 — a n h y d r i t i c c la y s w i t h la y e r s o f „ g r e e n ” s a lt ; 8 — „ S p is a ” s a lt w i t h „ P i t ” - s a lt i n t h e b o t t o m ; 9 — s e r ie s o f a n h y d r it ic c l a y s ; 10 — c la y s o f th e t y p e o f C h o d e n ic e B e d s , p a r t l y w i t h lu m p s o f F ly s c h a n d w i t h m a r l y s a n d s to n e s l a y e r s ; 11 — s h a ly c la y s , t y p i c a l a s C h o d e n ic e B e d s ; 12 — s a n d s w i t h in t e r c a la t io n s o f s a n d s to n e s (B o g u c ic e S a n d s ) a n d s a n d y c la y s , in g e n e r a l t y p ic a l a s G r a b o w i e c B e d s ; 13 — i c l a y e y g ip s u m c a p o n th e s a lt - d e p o s it ; 14 — P le is t o c e n e ; 15 — lin e s

i n d i c a t i n g th e p r in c ip a l o v e r t h r u s t p la n e s

— 3 45 —

żym prawdopodobieństwem, na podstawie analogii do lepiej poznanego przekroju przez złoże w Baryczu. Na tej samej podstawie przyjęliśmy do­

mniemaną głębokość sięgającą do autochtonicznego podłoża jurajskiego.

UWAGI O TZW. ZATOCE GDOWSKIEJ I ODCINKU BOCHNIA—TARNÓW

W badanej przez nas strefie osobny problem stwarza obszar tzw. za­

toki gdowskiej. Mimo stosunkowo licznych wierceń na tym obszarze po­

zostaje on nie wyjaśniony wobec trudnych do pogodzenia zjawisk geolo­

gicznych i wobec sprzecznych poglądów na ten temat.

Wiadomo, że na odcinku zatoki gdowskiej brzeg Karpat fliszowych cofa się na południe i że w jej części południowej nie stwierdzono w for­

macji solonośnej ewaporatów. W północnej części tego obszaru znane jest występowanie gipsu i anhydrytu w tzw. fałdzie Suchoraby oraz w paru nowszych otworach wiertniczych, lecz jak dotychczas, przy słabo pozna­

nych stosunkach tektonicznych. Natomiast niewątpliwie autochtoniczną serię ewaporatów z solą kamienną przewiercono w Kłaju, na głębokości ponad 700 m.

Przedłużanie się sfałdowanego złoża Siedlca w kierunku zachodnim w obszar zatoki gdowskiej wskazuje wyraźnie, że utwory fliszowe (łuska Gierczyc) sięgać musiały dalej na zachód, niż to ma miejsce dzisiaj. Rów­

nież sfałdowane utwory dolnotortońskie, odsłaniające się na 'południowy zachód od wspomnianego złoża (J. B u r t an, 1954) mogą o tym świad­

czyć. Pozostaje również do rozstrzygnięcia, czy w pierwotnym układzie tektonicznym, tj. po fazie fałdowania się fliszu, w czasie po dolnym tor- tonie, flisz nie nasunął się także i na obszar zatoki, a przynajmniej na jej część południową. W tym przypadku byłyby to masy skalne jednostki podśląskiej.

W każdym razie przypuszczamy, że na obecny obraz stosunków geolo­

gicznych zatoki gdowskiej miało wpływ m. in. rozmieszczenie soli w pla­

nie pierwotnej panwi ewaporacyjnej. Wydaje się bowiem, że przynajmniej w południowej części obszaru zatoki istniały warunki nie sprzyjające se­

dymentacji ewaporatów w ogóle. Predyspozycje dla warunków tego ro­

dzaju musiały wynikać z układu paleogeograficznego w basenie morskim na opisywanym odcinku i zjawisk diastroficznych w okresie sedymentacji formacji solonośnej.

Na wschód od okolicy Bochni do Tarnowa budowa geologiczna opisy­

wanej strefy nie jest tak dobrze poznana. Ze zdjęć powierzchniowych wynika (F. M i t u r a , Z. M o s k a ł a - M a r t i n i, 1954; K. S k o c z y - l a s - C i s z e w s k a , 1954), że podobnie jak na odcinku bocheńskim, przykarpacka formacja dolnego tortonu jest sfałdowana i zapada pod na­

suwające się od południa jednostki fliszowe. Przeważnie mamy tam do czynienia z warstwami chodenickimi, zawierającymi także wkładki tufi- tów. Zapewne tu i ówdzie wyciśnięte być muszą także odpowiedniki serii solnej w postaci słabo odsłaniających się utworów gipsowych.

Sfałdowane i, w mniejszym lub większym stopniu, przesunięte ku północy warstwy chodenickie obserwować można w większych odsłonię­

ciach w Jadownikach, w pięknej odkrywce w Zgłobicach na prawym brzegu Dunajca, a także w Tarnowie w wyrobiskach cegielni usytuowa­

nych u stóp góry św. Marcina. Tutaj w iłach łupkowych znajdują się lo­

kalnie okruchy i bloki skał fliszowych, głównie piaskowców inoceramo- wych, wskazujących na bliskie brzegowiska ówczesnego morza.

— 34 6 —

Nieliczne wiercenia, założone w strefie brzeżnej fliszu, nie napotkały dotychczas złóż solnych. Natomiast na północ od Brzeska, w Szczepano­

wie. nawiercono serię solną na głębokości od około 1175 do 1275 m (E.

J a w o r , J. St e r n u l ak, 1961). Jak wynika z pozycji tej serii ewapo- ratów w profilu pionowym oraz ogólnego układu warstw, należy ją wią­

zać z nie zaburzoną, autochtoniczną lub paraautochtoniczną częścią dol­

nego tortonu. Stanowi więc ona odpowiednik serii solnej Kłaja.

Katedra Złóż Surowców Skalnych Akademii Górniczo-Hutniczej Kraków, wrzesień 1962

WYKAZ LITERATURY REFERENCES

F. B i e d a (1936), Miocen Brzozowej i Gromnika i jego fauna otwornicowa (Le Mio­

cene de Brzozowa et de Gromnik et są faunę de Foraminiferes). Rocz. Pol. Tow.

Geol. (Ann. Soc. Geol. Pol.). XII, Kraków.

J. B u r t a n (1954), Szczeg. Mapa Geol. Polski, 1 : 50.000, ark. Wieliczka. Inst. Geol., Warszawa.

A. G a w e ł (1962), Budowa geologiczna złoża solnego Wieliczki (The geological structure of the Wieliczka Salt-Deposit) — Pr. Inst. Geol. Ill, cz. Ill, Warszawa.

E. J a w o r , J. S t e m u l a k (1961), Formacja solonośna w otworze „Szczepanów”

koło Brzeska (Salt-bearing formation in the „Szczepanów” bore-hole, near Brze­

sko). Prz. Geol. nr 11, Warszawa.

F. M i t u r a , Z. M o s k a ł a - M a r t i n i (1954), Tymczasowe sprawozdanie z badań geologicznych na przegórzu Karpat w rejonie Brzesko—Wojnicz w latach 1952—53, na ark. Bochnia. Biul. Inst. Geol. „Z badań niektórych surowców mineralnych”, z. II, Warszawa.

J. N o w a k (1948), Miocen północnej krawędzi Karpat (The Miocene of the northern border of the Carpathians). Rocz. Pol. Tow. Geol. (Ann. Soc. Geol. Pol.) XVII.

Kraków.

J. P o b o r s k i (1952), Złoże solne Bochni na tle geologicznym okolicy (The Bochnia S?lt-Deposit on the Geological Background of Region). Biul. Inst. Geol., nr 71, Warszawa.

K. S k o c z y l a s - C i s z e w s k a (1954), Szczeg. Mapa Geol. Polski, 1:50.000, ark.

Brzesko, Warszawa.

K. S k o c z y l a s - C i s z e w s k a (1960), Budowa geologiczna strefy żegocińskiej (Geology of the Żegocina Zone). — Acta Geol. Pol. X, nr 4, Warszawa.

K. S k o e z y l a s - C i s z e w s k a , M. K o l a s a (1959), O piaskach bogucickich (The Bogucice-sands) — Rocz. Pol. Tow. Geol. (Ann. Soc. Geol. Pol.). XXVIII. z. 3, Kraków.

K. S k o e z y l a s - C i s z e w s k a , J. P o b o r s k i (1960), Wstępne wyniki badań geologicznych przy brzegu nasunięcia karpackiego w Baryczu k. Wieliczki. Spraw.

Komis. Nauk Geol. PAN Oddz. w Krakowie, Warszawa.

K. S k o e z y l a s - C i s z e w s k a , J. P o b o r s k i (1961), Z badań geologicznych nasunięcia karpackiego na miocen solcnośny w Baryczu k. Wieliczki. Spraw.

Komis. Nauk Gsot. PAN Oddz. w Krakowie, Warszawa.

K, S k o e z y l a s - C i s z e w s k a , J. P o b o r s k i (1662), Nasunięcie kirpackie na m:ocen solcnośny w wyrobiskach kop?lni wielickiej. — Spraw. Komis. G2 0I.

PAN Oddz. w Krakowie, Warszawa.

K. T o ł w i ń s k i (1956), Główne elementy tektoniczne Karpat z uwzględnieniem górotworu Salidów (The chief tectonic Elements of the Carpathian Mts), Acta Geol. poi., VI. nr 2, Warszawa.

- 34 7 —

SUMMARY

Geological relations in the Miocene of the West-Subcarpathian zone lying close to the margin of the Carpathian-Flysch in the area of Wie-

liezka and Bochnia are shortly discussed here.

The stratigraphical division of the monotonous series of Miocene shaley clays in this margin-zone is one of the more important problems.

The difficulties arise in consequence of tectonic disturbances of a specific type. The vertical profile of strongly folded clayey layers seen in bore- -holes exhibits the same horizon repeated several times, but developed in different facies. These tectonic conditions often lead to wrong conclusions concerning the stratigraphical distinctions, based mostly on the micro- fauna.

We accept rather the older, general division of the Miocene (Tortonian) sediments in the marginal zone of the West-Carpathians e. g. Lower Tor­

tonian (Opolian) developed as a thick series of shaley clays, mudstones, rarely sandstones, called the salt-bearing formation, partly also known as Chodenice layers; Upper Tortonian (Grabovian) is chiefly developed in the sandy facies, sands alternating with marls, also clays.

The evaporites with gypsum, anhydrite and salt form the key horizon in the s^it-bearing formation. Its stratigraphical position is to be found in the lower part of the Opolian. The analysis of the sedimentological phenomena points to a transgressive enlargement of the Opolian sea in the region described, at the beginning of the sedimentation of the salt- series. The sea covered the marginal zone of the Flysch, too, and a part of the salt-series was deposited on it directly. So our view is opposed to the traditional and generally accepted one, that the precipitation conditions in the Miocene in Poland are exclusively due to the regression of the sea.

The continuity of the sequence of the layers from the salt-series up to the top of the Lower Tortonian is remarkable. The favourable condi­

tions for evaporites precipitation disappear consequently. The second key- horizon occurs in the upper part of the Lower Tortonian. It is the chief tuffite-series a dozen or so meters thick, stated in the main fold of Bochnia (Tortonian with salt-deposit, Flysch in the axis of the fold).

The sediments of the Grabovian stage in the area described lie discordantly on the folded and partly eroded salt-bearing formation.

The southern zone of the salt-bearing formation being involved in the orogenic movements, taking place in the Flysch^Carpathians at the end of the Lower Tortonian, consequently takes part in forming the Carpa- thian-border.

The advance of the Flysch-nappes to the north was favoured by the presence of the salt. So the conditions for the tectonic differentiation in the margin of the Carpathians already existed in the salt-bearing formation. Furthermore conditions during the orogenic movements are due to the former geological structures of the Flysch-margin and also to the former declivity of the shearing-planes facilitating the gliding of the Flysch-nappes to the north.

As we 'conclude from the study of the tectonic relations in the cross­

-sections through the Carpathian-margin the last orogenic paroxysm in the West-Carpathians at the end of the Lower Tortonian was performed in several stages. This general phenomena are evident in the cross-section through the locality Chelm on the Raba River (Fig. 1). We distinguish

— 348 —

there two main tectonic elements of the Lower Tortonian: 1) the autochto­

nie element and 2) the folded and overthrusted element, which we call shortly the allochtonic element. The latter is composed of further two elements of a lower rank e. g. the lower, main, strongly folded element and the upper one forming a sheet, which cuts and covers the lower element. The evaporites occur in all these tectonic elements but are developed in different facies. In the upper allochtonic element salt does not occur.

A ll the known sub-Carpathian salt-deposits (Barycz, Wieliczka, Siedlec by Chełm, and Bochnia) are to be found in the main alllochtonic element.

At the same time these salt-deposits are the best example of a natural enrichment of salt by tectonic processes.

The cross-section through Wieliczka (Fig. 2) can be used as a more particular example showing the tectonical disturbances on the border of the Carpathians.

The salt-deposits of Wieliczka from the tectonical point of view are bipartite, too. The upper part of the deposit, forming a specific kind of

„brecchia” ( z u b e r ) consists of salty clays with blocks o f „green salt” . This is the upper allochtonic unit. The lower one, allochtonic too, consists of bedded salts in complicated arrangement. The shearing-plane of the upper allochton on the lower unit is strongly dismembered.

The front of the Flysch-overthrust marks the southern border of the upper part of the salt-deposit. This overthrust is divided into several scaled anticlines. „Brecchias” with green salt in compressed synclinal structures are rooted between them. The northern complicated border of the salt-deposits is marked by the contact of the ,,'brecchias” with the shaley clays at their top, which correspond to Chodenice beds in their more littoral facies. The autochtonie series of evaporites does not contain salt.

The Flysch-margin between the areas of Wieliczka and Bochnia turns southward forming an arc open to the north. It is known as the „Bay”

of Gdów. The sediments of the Opolian and Grabovian occur there. The geological structure of this area is a question open to discuss. The stated facts are as follows: 1) the salt-series was not found in the southern part of the „Bay” mentioned above, so the salt-basins of Wieliczka and Boch­

nia were separated there; 2) the folded, allochtonic salt-deposit of Siedlec (by Chełm) prolongs westward in the area of the „Bay” ; it means: the Flysch must have covered originally at least the southern part of the

„Bay” of Gdów; 3) in the northern part gypsum and anhydrite occur in the so called Suchoraba anticline, but their geological structure is not clear; 4) the salt-deposit of Kłaj, however, discovered in the depth of 700 m belongs to the autochtonie element. It forms a northern prolonga­

tion of the autochtonie salt-series of Siedlec.

The salt-series discovered recently at Szczepanów, east of Bochnia, has the same autochtonie position as that at Kłaj.

Department of Non-Metallic Mineral Deposits School of Mining and Metallurgy

Kraków, September 1962