Zastosowania skamieniałości śladowych w analizie facjalnej i wysokorozdzielczej stratygrafii sekwencji - przykład z kambru polskiej części kratonu wschodnioeuropejskiego

Zastosowania skamienia³oœci œladowych w analizie facjalnej i wysokorozdzielczej

stratygrafii sekwencji — przyk³ad z kambru polskiej czêœci kratonu

wschodnioeuropejskiego

Jolanta Paczeœna*

An application of trace fossils in the facies analysis and high-resolution sequence stratigraphy — an example from the Cam-brian of the Polish part of the East European Craton. Prz. Geol., 49: 1137–1146.

S u m m a r y. Trace fossils are a good tool for identification and interpretation of sedimentary environments. The basic procedure of ichnofacies analysis is to define the interactions between the ecological structure of trace fossil assemblage and the abiotic factors of environment. The ichnologic criteria are very good and easily recognizable indicators of the environmental architecture of parasequences and their bounding surfaces. Furthermore, the trace fossil assemblages can be used as indicators of paleobathymetric trends in geological sequences, thus indicating contrasting stacking patterns of packages of parasequences. The Middle Cambrian parasequence package of the Podlasie Depression (central part of the Polish segment of the East European Craton) shows a distinctly upward shallowing trend interfingering between upper offshore, lower and upper shoreface environmental zones. These parasequences are arranged into a regressive, progradational parasequence set of highstand system tract. Another trend appears in the retrogradational parasequence set of transgressive system tract in the Lower Cambrian deepening upward succession of the Podlasie Depression. In the upper parts of the sequence, parasequences with more deep-water assemblages of trace fossils, indicating the upper offshore environments, prevail. Based on the ichnologic criteria, stratigraphically significant discontinuities can be delin-eated. The more readable in an ichnologic record are the flooding surface bounding parasequences, parasequence sets and transgressive or regressive surfaces of coastal erosion. Discontinuity surfaces are marked by substrate-controlled Glossifungites assemblage of trace fossil excavated in semiconsolidated, firmground substrates previously highly bioturbated by a softground ichnofossil assemblage.

Key words: trace fossils, ichnofacies analysis, sedimentary environments, high-resolution sequence stratigraphy, ichnologic record of

discontinuity surfaces, Cambrian, Podlasie Depression, East-European Craton

Skamienia³oœci œladowe s¹ kopalnym zapisem czynnoœci ¿yciowych organizmów. Wra¿liwoœæ behawioru twórców œladów na oddzia³ywania œrodowiska powoduje, ¿e zmiany abiotycznych czynników œrodowiskowych, przede wszyst-kim batymetrii zbiornika, energii œrodowiska, zasolenia, natlenienia wód, natlenienia przypowierzchniowych warstw osadów, ich kohezji i stabilnoœci oraz tempa sedy-mentacji uwidaczniaj¹ siê w sk³adzie asocjacji skamie-nia³oœci œladowych. Fakt ten powoduje, ¿e zastosowanie metody ichnologicznej w analizie paleoœrodowiskowej pozwala uzyskaæ wysok¹ rozdzielczoœæ typowania œrodo-wisk sedymentacji i dok³adn¹ rejestracjê zmian œrodowi-skowych w skali basenu sedymentacyjnego. Jest ona w chwili obecnej, obok metody sedymentologicznej, podsta-wowym narzêdziem wyró¿niania i opisu facji.

Wspomniane wczeœniej cechy analizy ichnofacjalnej warunkuj¹ jej przydatnoœæ w okreœlaniu czasowo-prze-strzennych ram wype³nienia osadowego basenów sedy-mentacyjnych. Wysoka rozdzielczoœæ wyznaczania zmian œrodowiskowych w zbiornikach morskich, szczególnie tych, które s¹ zwi¹zane z gwa³townymi wahaniami wzglêdnego poziomu morza, umo¿liwia zastosowanie aso-cjacji skamienia³oœci œladowych w stratygrafii sekwencji. S¹ one szczególnie u¿ytecznym narzêdziem w opisie archi-tektury œrodowiskowej i wyznaczaniu granic jednostek wysokorozdzielczej stratygrafii sekwencyjnej, tj. parase-kwencji.

Skamienia³oœci œladowe s¹ precyzyjnym wskaŸnikiem powierzchni nieci¹g³oœci w profilach geologicznych, w

tym zwi¹zanych z oddzia³ywaniem erozji przybrze¿nej w ró¿nych etapach rozwoju basenu sedymentacyjnego.

Analiza ichnofacjalna jako narzêdzie wyró¿niania i opisu œrodowisk sedymentacji

W analizie ichnofacjalnej bierze siê pod uwagê zespó³ cech paleontologiczno-sedymentologicznych danej facji. Jej aspektem paleontologicznym jest biologiczna, beha-wioralna geneza skamienia³oœci œladowych. Do podstawo-wych elementów tego segmentu analizy ichnofacjalnej nale¿¹: badanie sposobu rozmieszczenia skamienia³oœci œladowych (rozproszone lub tworz¹ce skupienia w okreœlo-nych czêœciach profilu) oraz szczegó³owe analizowanie sk³adu i zró¿nicowania ichnotaksonomicznego. Z punktu widzenia œrodowiskowych i stratygraficznych zastosowañ analizy ichnofacjalnej, zasadnicz¹ rolê odgrywaj¹ detalicz-ne, jakoœciowe i iloœciowe badania rozmieszczenia grup etologicznych skamienia³oœci œladowych w profilach. Wymienione dzia³ania prowadz¹ do wyró¿nienia asocjacji skamienia³oœci œladowych i ustalenia ich sukcesji. W ka¿-dej asocjacji okreœla siê strukturê ekologiczn¹ (Paczeœna, 1996), na któr¹ sk³adaj¹ siê (zob. ryc.1): struktura beha-wioralna asocjacji tworzona przez podstawowe grupy eto-logiczne skamienia³oœci œladowych (np. domichnia, fodinichnia, repichnia, cubichnia, fugichnia), struktura tro-ficzna, wskazuj¹ca na sposoby od¿ywiania siê organizmów bentonicznych, najczêœciej reprezentowanych przez filtra-torów z zawiesiny i osado¿erców. Inne sposoby od¿ywia-nia siê organizmów, takie jak drapie¿nictwo i zbieranie substancji organicznej na powierzchni osadu wed³ug œciœ-le, genetycznie okreœlonego programu, zachowuj¹ siê znacznie rzadziej w zapisie ichnologicznym. Elementem struktury ekologicznej asocjacji skamienia³oœci œladowych s¹ równie¿ grupy ekologiczne twórców œladów aktywnoœci

*Pañstwowy Instytut Geologiczny, Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa; e-mail: jpacz@pgi.waw.pl

¿yciowej (epifauna ruchoma i osiad³a, infauna ruchoma i semi-infauna).

Istotnym czynnikiem analizy ichnofacjalnej jest okre-œlenie stopnia zbioturbizowania osadu poprzez jego porównanie ze skal¹ graficzn¹ i liczbow¹ (Droser & Bott-jer, 1986) wskaŸników natê¿enia bioturbacji. Zarówno struktura behawioralna, troficzna, jak i grupy ekologiczne asocjacji skamienia³oœci œladowych wskazuj¹ na rodzaj determinuj¹cych je, abiotycznych czynników

œrodowi-skowych. Struktura behawioralna i troficz-na jest troficz-najczêœciej odzwierciedleniem natê¿enia oddzia³ywa-nia na ni¹ energii œrodowiska i jego natlenienia oraz wielkoœci zasobów pokarmowych w osadzie i wodzie. Przyk³adem takiej zale¿noœci jest wystê-powanie domichnia (jamek mieszkal-nych filtratorów) w dobrze natlenionych, wysokoenergetycz-nych œrodowiskach, œrodowiska nisko-energetyczne, natomiast zamieszkuj¹ organizmy osado¿er-ne, toleruj¹ce mniejsz¹ zawartoœæ tlenu w osadzie. Pozo-stawiaj¹ one w osadzie struktury ¿erowiskowo-mieszkalne typu fodinichnia. Podobn¹ zale¿noœæ od czynników abio-tycznych wykazuje struktura troficzna asocjacji skamie-nia³oœci œladowych. Sposoby od¿ywiania siê organizmów s¹ determinowane zarówno przez energiê œrodowiska, jak równie¿ przez rodzaj osadów i ich potencja³ do gromadze-nia i przechowywagromadze-nia pokarmowej substancji organicznej. Zale¿noœæ ta szczególnie wyra-Ÿnie wystêpuje w przypadku wystêpowania populacji osa-do¿erców, uwarunkowanej zaso-bami pokarmu w osadzie.

Badanie stopnia powi¹zania struktury ekologicznej asocjacji skamienia³oœci œladowych z rodzajem osadu stanowi aspekt sedymentologiczny analizy ich-nofacjalnej. Bierze siê tutaj pod uwagê zwi¹zki struktury ekolo-gicznej z litologicznymi aspekta-mi facji. Skaaspekta-mienia³oœci œladowe powstaj¹ w trakcie sedymentacji osadu lub po jego przynajmniej czêœciowej konsolidacji i jako takie, s¹ jego integraln¹ czêœci¹. Œcis³e relacje osad–œladotwór-cy–asocjacja skamienia³oœci œla-dowych stwarzaj¹ podstawy do wyci¹gania wniosków o natê¿e-niu fizycznych czynników œrodo-wiskowych, zwi¹zanych z osadem. S¹ to przede wszystkim wielkoœæ uziarnienia i spoistoœæ osadu. Powi¹zania te determi-nuj¹ strukturê ekologiczn¹ zespo³u œladotwórców i pozosta-wionej przez niego asocjacji œla-dów aktywnoœci ¿yciowej w STRUKTURA TROFICZNA TROFIC STRUCTURE ŒRODOWISKO SEDYMENTACJI ŒLADOTWÓRCY I ICH ŒRODOWISKO SEDIMENTARY ENVIRONMENT TRACEMAKERS AND THEIR ENVIRONMENT

* GRUPY EKOLOGICZNE ECOLOGICAL GROUPS STRUKTURA EKOLOGICZNA ASOCJACJI SKAMIENIA£OŒCI ŒLADOWYCH ECOLOGICAL STRUCTURE OF TRACE FOSSILS ASSEMBLAGE STRUKTURA BEHAWIORALNA BEHAVIORAL STRUCTURE ABIOTYCZNE CZYNNIKI ŒRODOWISKOWE ABIOTIC ENVIRONMENTAL FACTORS

procedura oznaczania œrodowiska sedymentacji procedure of designation of sedimentary environment

interakcje miêdzy œrodowiskiem sedymentacji a struktur¹ ekologiczn¹ asocjacji skamienia³oœci œladowych interactions between sedimentary environment and ecological structure of trace fossils assemblage

Ryc. 1. Relacje miêdzy œrodowiskiem sedymentacji i struktur¹ ekologiczn¹ zespo³u skamienia³oœci œladowych

oraz ich implikacje w procedurze oznaczania œrodowiska sedymentacji

Fig. 1. Interactions between the depositional environment and the ecological structure of trace fossil assemblage

and their implications in the procedure of determination of sedimentary environment

Œ.w.w. Œ.n.w. Min.p.f. Maks.p.f. STREFA MIÊDZYP£YWOWA INTERTIDAL ZONE STREFA NADP£YWOWA SUPRATIDAL ZONE S T R E FA N I ¯ E J P £Y W O W A S U B T I D A L Z O N E

Œ.w .w. –œrednia wysoka woda

mean high water

Œ.n.w. –œrednia niska woda_{mean low water}

Min.p.f. –minimalna (normalna) podstawa falowania_{minimal ( normal) wave base} Maks.p.f. –maksymalna, sztormowa podstawa falowania_{maximum storm wave base}

Pla¿a Beach CRUZIANA SKOLITHOS DOLNE LOWER DOLNE

LOWER ŒRODKOWEMIDDLE

GÓRNE

UPPER WEWNÊTRZNABACKSHORE

D P D P P D P Przybrze¿e Shoreface ZEWNÊTRZNA FORESHORE ICHNOFACJE ICHNOFACIES Odbrze¿e Offshore D

D –dystalna czêœæ strefy œrodowiskowej lub ichnofacji distal part of environmental zone or ichnofacies

P –proksymalna czêœæ strefy œrodowiskowej lub ichnofacji proximal part of environmental zone or ichnofacies

piaskowce sandstones mu³owce, i³owce mudstones, claystones GÓRNE UPPER

Ryc. 2. Model rozmieszczenia podstref œrodowiskowych przybrze¿a i odbrze¿a, z

informacji s¹ w tym segmencie analizy ichnofacjalnej stu-dia zró¿nicowania i rozmieszczenia towarzysz¹cych ska-mienia³oœciom œladowym struktur sedymentacyjnych. Istotnych informacji o natê¿eniu abiotycznych czynników œrodowiskowych dostarcza analiza rozmieszczenia w osa-dzie indykatywnych œrodowiskowo sk³adników litologicz-nych.

Modele ichnofacjalne

Organizmy zasiedlaj¹ strefy zbiorników morskich zró¿nicowane pod wzglêdem abiotycznych czynników œrodowiskowych. Rodzaj œrodowiska panuj¹cego w siedli-sku decyduje o wymaganiach ekologicznych i przede wszystkim, zdolnoœciach adaptacyjnych zamieszkuj¹cej go populacji. Ta podstawowa zale¿noœæ powoduje, ¿e pozostawione przez organizmy œlady ich aktywnoœci ¿yciowej stanowi¹ zapis wzajemnych relacji miêdzy œlado-twórcami i œrodowiskiem ich ¿ycia.

Ichnologiczna analiza facjalna prowadzi poprzez wydzielenie asocjacji skamienia³oœci œladowych, nastêp-nie ustalenastêp-nie oddzia³ywania abiotycznych czynników œro-dowiskowych na kszta³t ich struktury ekologicznej, do oznaczenia i opisu œrodowiska sedymentacji (por. ryc. 1).

W efekcie tych dzia³añ powstaje model ichnofacjalny, którego g³ównym celem jest rekonstrukcja œrodowisk ¿ycia twórców œladów zarówno w aspekcie biologicznym, jak i fizycznym. Model ichnofacjalny przedstawia opis œro-dowisk oraz ich sukcesjê w profilu.

Bardzo wa¿nym czynnikiem, czêsto decyduj¹cym o w³aœciwym rozpoznaniu rodzaju œrodowiska sedymentacji i stopnia rozdzielczoœci wydzieleñ œrodowiskowych, jest zastosowanie odpowiedniego, ramowego modelu roz-mieszczenia œrodowisk sedymentacji, charakterystycznego dla okreœlonego systemu depozycyjnego. Jednym z czê-œciej stosowanych modeli we wspó³czesnych badaniach ichnofacjalnych, jest pó³nocnoamerykañski model (McEa-chern & Pemberton, 1992) rozmieszczenia œrodowisk na p³ytkim szelfie klastycznym (ryc. 2). £¹czy on w sobie zarówno aspekty biologiczne analizy ichnofacjalnej, bior¹c pod uwagê œrodowiska ¿ycia œladotwórców, jak i jej aspekty sedymentologiczne, przedstawiaj¹c opisy litologii osadów oraz wystêpuj¹cych w nich struktur sedymentacyj-nych w strefach zewnêtrznej (foreshore) i wewnêtrznej (backshore) pla¿y, dolnego, œrodkowego i górnego przy-brze¿a (lower, middle, upper shoreface) oraz górnego i dol-nego odbrze¿a (upper, lower offshore). W podstrefach przybrze¿a i odbrze¿a wyró¿nia siê czêœæ dystaln¹ i prok-symaln¹. Ka¿de z wydzieleñ œrodowiskowych cechuje siê swoistymi asocjacjami skamienia³oœci œladowych i zesta-wem struktur sedymentacyjnych. Cech¹ umo¿liwiaj¹c¹ przeprowadzenie detalicznej analizy paleoœrodowiskowej profilów jest wysoka rozdzielczoœæ tego modelu w typowa-niu stref i podstref œrodowiskowych oraz mo¿liwoœæ jego dowi¹zania do innych modeli œrodowiskowych. Najczê-œciej model ten jest porównywany z klasycznym modelem œrodowisk sedymentacji na wybrze¿ach p³ywowych (Reineck & Singh, 1980), który jest modelem wy³¹cznie sedymentologicznym, nie uwzglêdniaj¹cym biologicznych

aspektów facji. Model ten nie prezentuje rozmieszczenia zespo³ów organizmów na równi p³ywowej. Zosta³ on skon-struowany wy³¹cznie na podstawie zmiennoœci litologii osadów i rozmieszczenia struktur sedymentacyjnych. Inn¹, istotn¹ jego wad¹ jest niska, w porównaniu do modelu pó³nocnoamerykañskiego, rozdzielczoœæ typowania stref œrodowiskowych, utrudniaj¹ca jego zastosowanie w wyso-korozdzielczej stratygrafii sekwencyjnej.

Ilustratywnym przyk³adem zastosowania i porównania obu wspomnianych modeli w interpretowaniu œrodowisk sedymentacji jest sp¹gowa czêœæ profilu dolnego kambru, zlokalizowanego w zachodniej czêœci obni¿enia podlaskie-go (ryc. 4) otworu wiertniczepodlaskie-go Okuniew IG 1. Po³¹czenie obu modeli pozwoli³o na detaliczne odtworzenie sukcesji zespo³ów organizmów bentonicznych i asocjacji œladów ich aktywnoœci ¿yciowej oraz rekonstrukcjê historii sedy-mentacji osadów (ryc. 5). Efektem tych dzia³añ by³o wydzielenie stref i podstref œrodowiskowych na obszarze równi p³ywowej wed³ug modelu pó³nocnoamerykañskie-go. Opis i interpretacjê œrodowisk sedymentacji wyró¿nio-nych w profilu Okuniew IG1 przedstawiono w tab. 1.

Ichnofacje w analizie facjalnej — zmierzch podstawowego kanonu ichnologii?

Szybki rozwój analizy ichnofacjalnej w ostatniej deka-dzie, uczyni³ z niej wielow¹tkowy kierunek badawczy, odsuwaj¹c na dalszy plan tak kiedyœ modne w ichnologii badania archetypowych ichnofacji sensu Seilacher (1967) oraz Frey & Seilacher (1980).

Do rozwoju analizy ichnofacjalnej przyczyni³y siê przede wszystkim detaliczne badania wspó³czesnych, przybrze¿nych œrodowisk szelfowych wykazuj¹c, ¿e s¹ one daleko bardziej zró¿nicowane pod wzglêdem ekolo-gicznym, ni¿ dotychczas s¹dzono. Klasycznym obszarem, na którym od wielu lat s¹ prowadzone neoichnologiczne badania œrodowiskowe jest wschodnie wybrze¿e USA (np. Pemberton & Frey, 1985; Frey & Pemberton,1987; Pem-berton i in., 1992a). Podobne badania by³y równie¿ prowa-dzone u wybrze¿y Korei (Frey i in., 1989). Badania porównawcze kopalnych sukcesji œrodowisk i wystê-puj¹cych w nich asocjacji skamienia³oœci œladowych z modelami rozmieszczenia œrodowisk na wspó³czesnych szelfach, by³y szczególnie intensywnie prowadzone przez ichnologów pó³nocnoamerykañskich. Wyniki tych badañ zosta³y przedstawione w wielu fundamentalnych, obszer-nych opracowaniach (np. Curran, 1985; Pemberton, 1992). Podstawowym efektem tych studiów jest praktyczne wykazanie nieprzydatnoœci klasycznych, bêd¹cych kano-nem ichnologii wydzieleñ ichnofacjalnych do celów wspó³czesnej analizy facjalnej. Sk³ada siê na to przede wszystkim bardzo ogólny charakter tych wydzieleñ, nie uwzglêdniaj¹cy stwierdzonej wspó³czeœnie ekologicznej z³o¿onoœci marginalnych œrodowisk morskich. Ka¿da z ichnofacji obejmuje kilka stref i podstref œrodowiskowych, czêsto bardzo ró¿ni¹cych siê miêdzy sob¹ zarówno abio-tycznymi i bioabio-tycznymi czynnikami œrodowiskowymi, jak i asocjacjami wystêpuj¹cych w nich skamienia³oœci œlado-wych. Fakt ten jest zilustrowany na ryc. 2, na przyk³adzie

ichnofacji Skolithos i Cruziana, obejmuj¹cych zasiêgiem kilka, bardzo wyraŸnie ró¿ni¹cych siê ekologicznie i ich-nologicznie stref i podstref œrodowiskowych.

Niska rozdzielczoœæ œrodowiskowa ichnofacji wyklu-cza ich zastosowanie w wysokorozdzielczej stratygrafii sekwencyjnej.

Stratygraficzne zastosowania skamienia³oœci œladowych

zaistnia³a potrzeba stosowania coraz bardziej precyzyj-nych narzêdzi w odtwarzaniu facjalnego obrazu ich wype³nienia. Metoda ichnofacjalna, wnosz¹c wysok¹ dok³adnoœæ wyznaczania zmian facjalnych w profilach, w po³¹czeniu z badaniami sedymentologicznymi oraz bio-stratygraficznymi stworzy³a gruntowne podstawy do odtwarzania czasowo-przestrzennych ram wype³nienia osadowego basenów sedymentacyjnych. Wykazywana przez ni¹ rozdzielczoœæ wyró¿niania œrodowisk sedymen-tacji spowodowa³a, ¿e jest ona w chwili obecnej czêsto

sto-Biotyczne wskaŸniki œrodowiskowe

Fizyczne czynniki œrodowiskowe determinuj¹ce strukturê ekologiczn¹

Abiotyczne wskaŸniki œrodowiskowe

Œrodowiska sedymentacji Skamienia³oœci œladowe _{bioturbizacji}WskaŸniki

Struktura ekologiczna asocjacji skamienia³oœci œladowych Struktury sedymentacyjne Litologia i sk³adniki litologiczne Struktury ucieczkowe 2 dominacja fugichnia, filtratory, infauna osiad³a bardzo wysoka energia œrodowiska, wysokie tempo sedymentacji, bardzo niska kohezja osadu, dobre natlenienie niskok¹towe warstwowanie przek¹tne du¿ej skali piaskowce grubo- i œrednioziarniste, bardzo liczny glaukonit pla¿a zewnêtrzna (PZ) Skolithos, Monocraterion, Bergaueria, Planolites 2–4 dominacja domichnia, filtratory, infauna osiad³a wysoka energia œrodowiska, wysokie tempo sedymentacji, niska kohezja osadów, dobre natlenienie warstwowanie przek¹tne du¿ej skali, laminacja równoleg³a piaskowce grubo- i drobnoziarniste, wk³adki mu³owców, liczny glaukonit dystalne górne przybrze¿e (DGP) Skolithos, Bergaueria, Monocraterion, Planolites 4–5 domichnia przewa¿aj¹ nadfodinichnia, filtratory, osado¿ercy, infauna osiad³a i ruchoma doœæ wysoka energia œrodowiska, umiarkowane tempo sedymentacji, dobre natlenienie, bogate zasoby pokarmowe w osadzie warstwowanie przek¹tne ma³ej skali, laminacja równoleg³a piaskowce drobnoziarniste mu³owce, intraklasty mu³owca w piaskowcu, liczny glaukonit proksymalne dolne przybrze¿e (PDP) Teichichnus, Planolites, Bergaueria, Skolithos, Nereites 2–6 fodinichnia przewa¿aj¹ nad domichnia, osado¿ercy, filtratory, infauna ruchoma i osiad³a umiarkowana energia œrodowiska, niskie tempo sedymentacji, dobre natlenienie, wysoka kohezja osadów, bogate zasoby pokarmowe w wodzie i osadzie warstwowanie przek¹tne ma³ej skali, laminacja równoleg³a, warstwowanie smu¿yste piaskowce drobnoziarniste, mu³owce, i³owce, nieliczny glaukonit proksymalne górne odbrze¿e (PGO) Teichichnus, Planolites 4–6 dominacja fodinichnia, osado¿ercy, infauna ruchoma niska energia œrodowiska, niskie tempo sedymentacji, lokalne niedotlenienie zbiornika, bogate zasoby pokarmowe w osadzie warstwowanie przek¹tne ma³ej skali, laminacja równoleg³a mu³owce, i³owce z wk³adkmi piaskowców drobnoziarnistych dystalne górne odbrze¿e (DGO) Tab. 1. Interpretacja œrodowisk sedymentacji w utworach kambru profilu Okuniew IG1 na podstawie biotycznych i abiotycznych wskaŸników œrodowiskowych

Table 1. Interpretation of sedimentary environments in the Cambrian deposits of Okuniew IG1 well section on the basic of biotic and abiotic enviromental indices

berton & MacEachern, 1995; Anderson. & Droser, 1998). Interpretacja œrodowiskowa asocjacji skamienia³oœci œlado-wych umo¿liwia opis architektury œrodowiskowej parase-kwencji, bêd¹cych najmniejszymi jednostkami stratygrafii sekwencyjnej. Skamienia³oœci œladowe sta³y siê narzêdziem okreœlania trendów paleobatymetrycznych w sekwencjach depozycyjnych i wynikaj¹cym z nich wyró¿nianiu ci¹gów systemowych parasekwencji (np. Savrda, 1991; Sned-den,1991; Pemberton i in., 1992b; Castle, 1998; Alvaro & Vennin, 1998; Siggerud & Steel, 1999).

Kryteria ichnologiczne s¹ równie¿ stosowane przy wyró¿nianiu powierzchni nieci¹g³oœci ró¿nego typu, odgry-waj¹cych kluczow¹ rolê w wyznaczaniu jednostek straty-grafii sekwencyjnej (np. MacEachern i in., 1992; Krawinkel & Seyfried, 1996).

Asocjacje skamienia³oœci œladowych a wydzielanie jednostek wysokorozdzielczej stratygrafii sekwencyjnej

Parasekwencje s¹ pakietami genetycznie powi¹zanych warstw lub ich zestawów, ograniczonych przez powierzch-nie morskiego zalewu i ich powierzchpowierzch-nie korelacyjne (np.Van Wagoner i in., 1992; Pope & Read, 1997). W profi-lach zaznaczaj¹ one swoj¹ obecnoœæ jako rytmicznie powta-rzaj¹ce siê pakiety œrodowisk sedymentacji. Ka¿da z parasekwencji wykazuje progresjê sp³ycaj¹cych siê ku górze œrodowisk. Granice parasekwencji definiuj¹ wymia-ny asocjacji skamienia³oœci œladowych (ryc. 3I), charaktery-zuj¹cych ró¿ne natê¿enie pog³êbiania siê zbiornika, wywo³ane wahaniami wzglêdnego poziomu morza o zasiê-gu regionalnym. S¹ one zaznaczone przez mniejsz¹ koncen-tracjê g³êbokowodnych skamienia³oœci œladowych na granicach parasekwencji i liczniejsze ich wystêpowanie na granicach zestawów parasekwencji. W praktyce oznacza to, ¿e granice parasekwencji wyznacza siê w momencie poja-wienia siê w profilu nad p³ytkowodn¹ asocjacj¹ skamie-nia³oœci œladowych innej asocjacji, w której bardzo wyraŸnie dominuj¹ formy g³êbszego morza. Towarzysz¹ im w minimalnych iloœciach przedstawiciele form zwi¹zanych z p³ytszymi strefami zbiornika. Zast¹pienie p³ytkowodnej asocjacji skamienia³oœci œladowych (por. ryc. 3A) przez asocjacjê g³êbokowodn¹ (por. ryc. 3B) wskazuje na pog³êbienie siê zbiornika w skali regionalnej, zwi¹zane z wahaniem wzglêdnego poziomu morza i wyznacza powierzchnie zalewu morskiego, bêd¹ce jednoczeœnie grani-cami parasekwencji. S¹ one zapisem izochronicznego zda-rzenia w zbiorniku i tym samym, s¹ liniami równego czasu w skali regionalnej.

W przypadku granic zestawu parasekwencji wspomnia-na wczeœniej koegzystencja mieszanych form nie wystêpu-je. Znacz¹cy i gwa³towny wzrost wzglêdnego poziomu morza powoduje, ¿e granice zestawów parasekwencji cha-rakteryzuje wy³¹czne pojawienie siê w profilu asocjacji ska-mienia³oœci œladowych typowych dla g³êbszych stref zbiornika morskiego. Przyk³adem tych zale¿noœci (por. ryc. 5) jest przejœcie od p³ytkich œrodowisk proksymalnego gór-nego odbrze¿a (zestaw parasekwencji I) do g³êbszych œro-dowisk dystalnego górnego odbrze¿a (zestaw parasekwencji II), co jest indeksowane zast¹pieniem jamek

mieszkalnych filtratorów przez jamki mieszkalno-¿erowi-skowe osado¿erców. Granice zestawu parasekwencji s¹ tworzone przez powierzchnie morskiego zalewu, wska-zuj¹ce na bardziej gwa³towny wzrost g³êbokoœci zbiornika. S¹ to najczêœciej momenty znacz¹cej przebudowy planu œrodowisk sedymentacji w skali basenu, stanowi¹ce pocz¹tek utrwalenia siê dominacji g³êbszych œrodowisk.

Ichnologiczne wskaŸniki trendów paleobatymetrycznych w sekwencjach depozycyjnych kambru

basenu podlaskiego

Analiza facjalna dopuszcza interpretacjê zestawów parasekwencji jako zespo³ów systemów depozycyjnych, definiowanych i korelowanych na podstawie nieci¹g³oœci granicznych. W transgresywnych ci¹gach systemowych (transgressive system tract —TST; Porêbski, 1996) wystê-puje retrogradacyjny zestaw parasekwencji z przekra-czaj¹cym w kierunku l¹du u³o¿eniem zapisu linii brzegowej. Trendy paleobatymetryczne rysuj¹ce siê w pro-filu mog¹ byæ odczytane z sukcesji asocjacji skamie-nia³oœci œladowych. W praktyce ichnologicznej oznacza to, ¿e ku górze w profilach pojawiaj¹ siê parasekwencje o wyraŸnie zwiêkszonym udziale skamienia³oœci œladowych, wskazuj¹cych na g³êbsze œrodowiska. Fakt ten zosta³ zare-jestrowany w nale¿¹cych do pierwszego, dolnopaleozoicz-nego cyklu transgresywno-regresywdolnopaleozoicz-nego (Jaworowski, 1997) dolnokambryjskich sekwencjach zachodniej czêœci obni¿enia podlaskiego i zilustrowany na przyk³adzie profi-lu Okuniew IG1 (ryc. 5). Transgresywny ci¹g systemowy sk³ada siê z piêciu parasekwencji, oznaczonych cyfr¹ 1t_—

5t_{(ryc. 5). Dwie najni¿sze parasekwencje w ci¹gu cechuje}

skondensowana budowa œrodowiskowa, na któr¹ sk³ada siê jeden typ œrodowiska — pla¿a zewnêtrzna z rzadkimi ska-mienia³oœciami œladowymi, reprezentowanymi przez fugichnia — œlady ucieczkowe organizmów i dystalne gór-ne przybrze¿e z doœæ liczn¹, mieszan¹ etologicznie asocja-cj¹ skamienia³oœci œladowych, reprezentowan¹ przez domichnia filtratorów i mniej licznych przedstawicieli fodinichnia osado¿erców. W górnych parasekwencjach wzrasta udzia³ osadów mu³owcowo-ilastych, maleje nato-miast udzia³ piaskowców. W parasekwencjach dominuje œrodowisko dystalnego górnego odbrze¿a i wzrasta fre-kwencja jamek ¿erowiskowo-mieszkalnych osado¿erców (Teichichnus, Planolites). W interwa³ach profilu obej-muj¹cych to œrodowisko, nie wystêpuj¹ jamki mieszkalne filtratorów, preferuj¹cych p³ytkie œrodowiska. Parasekwen-cja 4t _{ma najbardziej urozmaicon¹ architekturê}

œrodowi-skow¹ w podlaskim ci¹gu transgresywnym. Wystêpuj¹ tutaj naprzemianlegle œrodowiska górnego odbrze¿a oraz dolnego i górnego przybrze¿a. Górn¹ granicê parasekwen-cji 4t _{wyznacza w profilu wyraŸna wymiana asocjacji}

p³ytkowodnych skamienia³oœci œladowych na asocjacjê g³êbokowodn¹. Fakt ten oznacza utrwalenie siê d³ugo-trwa³ej dominacji najg³êbszego w profilu œrodowiska dystalnego górnego przybrze¿a w nadleg³ej parasekwencji 5t_{. Epizodyczne pog³êbienie siê zbiornika wskazywane}

przez wyst¹pienie œrodowiska dystalnego górnego odbrze-¿a w stropowej czêœci parasekwencji (ryc. 5) nie jest

Jamki ¿erowiskowo-mieszkalne osado¿erców

Feeding-dwelling burrows of deposit-feeders

Jamki mieszkalne filtratorów

Dwelling burrows of filter-feeders

Powierzchnie erozyjne

Surfaces of erosion

II.

III.

I.

Proksymalne dolne przybrze¿e

Proximal lower shoreface

Dystalne górne odbrze¿e

Distal upper offshore

A.

B.

GRANICA PARASEKWENCJI

PARASEQUENCE BOUNDARY

1

3

1

1

2

2

2

1

2

Ryc. 3. Ichnologiczne kryteria

wyznacza-nia powierzchni nieci¹g³oœci w sekwencji depozycyjnej dolnokambryjskiego, trans-gresywnego ci¹gu systemowego obni¿enia podlaskiego; I. Granica parasekwencji okreœlona na podstawie wymiany asocjacji skamienia³oœci œladowych. (A) strop dol-nej parasekwencji z zespo³em jamek mieszkalnych filtratorów w piaskowco-wych osadach proksymalnego dolnego przybrze¿a: 1 — Monocraterion isp., 2 — Bergaueria major Palij., 3 — Struktura ucieczkowa organizmu (B) sp¹g górnej parasekwencji z jamkami

¿erowisko-wo-mieszkalnymi osado¿erców w

mu³owcowych osadach dystalnego górne-go odbrze¿a: 1 — Teichichnus rectus Seila-cher, 2 — ¯erowiskowe bioturbacje w mu³owcu, przewarstwiaj¹cym siê z pia-skowcem bez struktur sedymentacyjnych II. Jamki oportunistycznych osado¿erców, wystêpuj¹ce bezpoœrednio nad granic¹ zestawów (I i II) parasekwencji w transgre-sywnym ci¹gu systemowym: 1 — Tei-chichnus ichnosp., 2 — TeiTei-chichnus rectus Seilacher, III. Transgresywne powierzch-nie erozyjne: 1.Skolithos ichnosp., jamka filtratora zbudowana w czêœciowo

skonso-lidowanym, zbioturbowanym osadzie,

przyk³ad ichnofacji Glossifungites, wystê-puj¹cej na granicy zestawów parasekwen-cji, 2 — Powierzchnia erozyjna w

piaskowcu proksymalnego górnego

odbrze¿a zwi¹zana z gwa³townym wzro-stem wzglêdnego poziomu morza

Fig. 3. An ichnologically marked

disconti-nuity surface within the depositional sequence of the Lower Cambrian trans-gressive system tract of the Podlasie Depression.; I. A parasequence boundary delineated on the basis of turnover of trace fossil assemblages.(A) top of the lower parasequence with dwelling burrows of suspension-feeders in sandstone of the proximal lower shoreface, 1 — Monocra-terion ichnosp., 2 — Bergaueria major Palij, 3 — organism escape structure in sandstone, (B) base of the upper parasequ-ence with feeding-dwelling burrows of deposit-feeders in the mudstone of the distal upper offshore, 1 — Teichichnus rec-tus Seilacher, 2 — Bioturbations of depo-sit-feeders in the interbedded mudstone and sandstone without sedimentary struc-tures of the proximal lower shoreface, II. Opportunistic, gregarious occurrence of deposit — feeder burrows occurring imme-diately above the boundary of parasequen-ce set of transgressive system tract: 1 — Teichichnus ichnosp., 2 — Teichichnus rectus Seilacher, III. Transgressive erosio-nal surfaces: 1 — Skolithos ichnosp., dwel-ling burrow of suspension-feeder in previously burrowed and firm but unlithi-fied sediment, Glossifungites ichnofacies example occurring at the parasequene set boundary, 2 —Transgressive erosional sur-face within the sandstone of proximal upper offshore connected with a rapid increase of relative sea level

zwi¹zane z radykaln¹ wymian¹ asocjacji skamienia³oœci œladowych, uprawniaj¹c¹ do poprowadzenia granicy para-sekwencji. W dolnokambryjskim profilu podlaskim wystê-puje retrogradacyjne u³o¿enie parasekwencji, czyli coraz m³odsze pakiety osadzaj¹ siê w kierunku l¹du. Ka¿da z parasekwencji stanowi zapis transgresji linii brzegowej, a ca³y transgresywny, sk³adaj¹cy siê z dwóch zestawów parasekwencji ci¹g systemowy, przedstawia historiê wêdrówki linii brzegowej od g³êbszych czêœci basenu do jego stref przybrze¿nych. Granica miêdzy dolnym (I) i gór-nym (II) zestawem parasekwencji oznacza prze³omowy dla rozwoju sekwencji transgresywnej moment wzrostu wzglêdnego poziomu morza. Granicê zestawów wyznacza dobrze wykszta³cona transgresywna powierzchnia erozyj-na z rozwiniêt¹ ichnofacj¹ Glossifungites (ryc. 3 III, 1). Bezpoœrednio nad ni¹ wystêpuje (ryc. 5) warstwa ciemno-szarych mu³owców ca³kowicie przerobionych przez osa-do¿erców. Skamienia³oœci œladowe s¹ tutaj reprezentowane tylko przez jeden ichnorodzaj Tei-chichnus, tworz¹cy gêsto upakowane w osadzie jamki ¿erowiskowo-mieszkalne (ryc. 3 II 1, 2), zaburzaj¹ce pier-wotn¹ strukturê osadu. Skamienia³oœci œladowe i sposób ich wystêpowania wskazuj¹, ¿e po okresie erozji i zwi¹zanego z ni¹ braku depozycji, w warunkach gwa³tow-nego wzrostu wzglêdgwa³tow-nego poziomu morza, nast¹pi³o znacz¹ce pog³êbienie siê zbiornika i na d³u¿ej utrwali³o siê w nim œrodowisko dystalnego górnego odbrze¿a z silnym

deficytem tlenu. Spowodowa³ on wyst¹pienie stresuj¹cych warunków œrodowiskowych, zmuszaj¹cych zasiedlaj¹ce osad organizmy osado¿erne do przyjêcia oportunistycznej strategii ¿yciowej, która przejawi³a siê bujnym ich rozwo-jem. Pozytywnym czynnikiem œrodowiskowym, który stymulowa³ populacjê œladotwórców w kierunku oportuni-stycznego rozwoju, by³a du¿a zawartoœæ pokarmowej substancji organicznej, zazwyczaj wystêpuj¹ca w niedotle-nionych œrodowiskach p³ytkomorskich. W zapisie ichnolo-gicznym zjawisko to znalaz³o swój wyraz w maksymalizacji wskaŸnika bioturbizacji osadu — 6, wska-zuj¹cego na jego ca³kowit¹, ichnologiczn¹ homogenizacjê. Proces retrogradacji linii brzegowej koñczy siê w momencie rozpoczêcie siê fazy maksymalnej transgresji, której zapisem jest wystêpuj¹ca w profilu Okuniew IG1, na g³êbokoœci 3903,0 m warstewka wapieni o mi¹¿szoœci 3 cm. Prawdopodobnie reprezentuj¹ one najg³êbsze w profilu œrodowisko. Jest to jednoczeœnie powierzchnia maksymal-nego zalewu (maximum flooding surface), oznaczaj¹ca najdalsze po³o¿enie w g³êbi l¹du najg³êbszego w profilu œrodowiska (Emery & Myers, 1996) i pojawia siê w czêœci profilu zaliczonej przez Lendzion (1983) do udokumento-wanego biostratygraficznie, dolnokambryjskiego poziomu Protolenus. Stwierdzona w dolnokambryjskim profilu pod-laskim powierzchnia maksymalnego zalewu nie ma zapisu ichnologicznego.

Powierzchnia maksymalnego zalewu wieñczy okres dominacji œrodowiska dystalnego górnego odbrze¿a. Bez-poœrednio nad ni¹ pojawiaj¹ siê p³ytsze œrodowiska sedy-mentacji, reprezentuj¹ce ró¿ne strefy przybrze¿a. W nadleg³ej czêœci profilu wystêpuje progradacyjne u³o¿enie parasekwencji, tworz¹cych ci¹g systemowy wysokiego stanu (highstand system tract — HST; Porêbski, 1996), tworz¹cych jeden zestaw. Zosta³o ono stwierdzone w utworach œrodkowej i wy¿szej czêœci poziomu Protolenus oraz w œrodkowym kambrze (ryc. 5) i jest zwi¹zane z regre-sj¹ zbiornika morskiego. Utwory te cechuje obecnoœæ cyklicznie powtarzaj¹cych siê pakietów facjalnych z pro-gresj¹ sp³ycaj¹cych siê ku górze œrodowisk. W górnej czê-œci profilu wzrasta udzia³ osadów piaskowcowych i œrodowisk p³ytkowodnych, przede wszystkim proksymal-nego górproksymal-nego odbrze¿a i dystalproksymal-nego górproksymal-nego przybrze¿a (ryc. 5). W profilu wyraŸnie dominuj¹ jamki mieszkalne filtratorów typu Skolithos, Monocraterion i Bergaueria. Ka¿da z wyró¿nionych piêciu parasekwencji (1r_–5r_{) jest}

cia³em piaszczystym, odzwierciedlaj¹cym liniê brzegow¹. Zestaw parasekwencji jest zapisem progradacji linii brze-gowej, wskazuj¹cym na jej przesuwanie siê od l¹du w g³¹b basenu. Wymiany p³ytkowodnych asocjacji skamienia³oœci œladowych (ichnorodzaje Bergaueria, Diplocraterion,

Monocraterion, Skolithos) przez asocjacje g³êbszych stref

zbiornika (ichnorodzaje Teichichnus, Planolites) wyzna-czaj¹ powierzchnie morskiego zalewu (pog³êbienia siê zbiornika), bêd¹ce jednoczeœnie granicami parasekwencji (por. ryc. 5). W stropowej czêœci badanego profilu nie wystêpuj¹ najp³ytsze œrodowiska górnego przybrze¿a i pla-¿y, wskazuj¹ce na koñcowy etap regresji zbiornika mor-skiego. Najprawdopodobniej, reprezentuj¹ce je osady zosta³y usuniête przez erozjê przedordowick¹.

WARSZAWA Wroc³aw Czêstochowa Kielce Radom Lublin Poznañ Gdañsk Olsztyn Bia³ystok L I T W A R O S J A B I A £ O R U Œ U K R A I N A 0 50 100km Okuniew IG-1

znany zasiêg utworów dolnego kambru

known range of the Lower Cambrian deposits 1azachodnia czêœæ obni¿enia podlaskiegowestern part of the Podlasie Depression

obszary bez utworów kambru

areas ohne Cambrian deposits otwór wiertniczy Okuniew IG1Okuniew IG1 well znany zasiêg utworów górnego wendu

known range of the Upper Vendian deposits 1bwschodnia czêœæ obni¿enia podlaskiegoeastern part of the Podlasie Depression

KRATO_N WSCHO_DNIOEU ROPEJSKI S F N T R E A T T E I ' T S A -S E Y R E O R Q U I S A

1b

1a

Ryc. 4. Schematyczna mapa polskiej czêœci kratonu

wschodnioeu-ropejskiego pokazuj¹ca zasiêg utworów górnego wendu i dolnego kambru (wed³ug Lendzion, 1983; Moczyd³owskiej, 1991), z loka-lizacj¹ badanego otworu wiertniczego

Fig. 4. A sketch-map of the Polish part of the East European

Cra-ton showing an extent of the Upper Vendian and Lower Cambrian deposits (after Lendzion, 1983; Moczyd³owska, 1991) with locali-zation of investigated well

4 3 2 1 5 t t t t t 1 2 3 4 r r r r 2 2 2 2 4 4 4 4 4 4 2 2 2 5 2 6 0 0 1 1 5 4 6 6 6 3 WPM W PM STRATYGRAFIA Stratigraphy LITOLOGIA Lithology

CHRO-NO- BIO-

LITO-O D D ZI A£ Y Se ri e s N AD PO ZIO MY Su pe rzo n e s PO ZI O MY Zon e s FO R MAC JE Forma tion s G£ ÊBOKO ŒÆ D e p th(m) Pg b z Pœrz Pd b z M I W _SKAMI EN IA£ O ŒC I ŒL AD O W E W SKAN IKI BI O T U R BI Z AC JI AKCESO R IA L IT O L O G IC Z N E ST RU KT U R Y SED YMENT AC YJNE PG GR ŒRODOWISKA SEDYMENTACJI Sedimentary environments M1 M2 PARASEKWENCJE ZESTAWY PARASEKWENCJI Parasequences Parasequence sets CIAGI SYSTE-MOWE System tracts ŒR O DKOW Y KAMBR Mi d d leCa mbri a n Aca d o p a ra d o xi d e s o e la n d icu s Pa ra d o xid e s p a ra d o xissimu s K O S T R Z Y Ñ S K A K A P L O N O S K A Pro to -le n u s RAD ZYÑ- _SKA ZA WISZ YÑ-SKA Ho lmi akj e ru lf i e kw iw a le n t Sch mid ti e llu s mickw it zi M A Z O W I E C K A Pl a tyso le n it e s a n ti q u isi ssimu s W£O- _DAWSKA Sa be lli-dites GÓRN Y NEOPRO TEROZ O IK D O L N Y K A M B R Lower Cam br ian I II 3636,3 3683,8 3739,1 3803,7 3866,7 3886,7 3996,4 4077,8 4165,0 4215,0 4240,6 PGO DGO DGO DGO DGO DGO DGO DGO DGO DGO DGP PZ DGO DGP DGP PGO PGO PGP PGO PGO PDP Diabazy R PM R P R Ó W N IA P£ YW O W A T id a lf la t MU £ Y I PI ASKI SZ EL FU Sh e lf mu d s a n dsa n d s T R AN SG RESYW N Y C I¥G SYST EMO W Y T C S R EG R ESYW N Y C I¥G SYST EMO W Y W YSO KI EG O ST ANU R C SW S T ra n sg re ssi ve syste m tra ct T ST H ig h sta n d syste m tra ct H ST GS GS GPS GPS GPS GPS GPS GPS GPS PMZ GZPS 5r AKCESORIA LITOLOGICZNE LITHOLOGICAL ACCESSORIES ŒRODOWISKA SEDYMENTACJI SEDIMENTARY ENVIRONMENTS PZ DGP PDP PGO DGO M1 M2 RPM RP glaukonit glauconite pla¿a zewnêtrzna foreshore

dystalne górne przybrze¿e

distal upper offshore

proksymalne dolne przybrze¿e

proximal lower shoreface

proksymalne górne odbrze¿e

proximal upper offshore

dystalne górne odbrze¿e

distal upper offshore

model rozmieszczenia œrodowisk sedymentacji na szelfie klastycznym (MacEachern & Pemberton, 1992)

model of distribution of sedimentary environments on clastic shelf (MacEachern & Pemberton, 1992)

model rozmieszczenia œrodowisk sedymentacji na wybrze¿u p³ywowym (Reineck & Singh, 1980)

model of distribution of sedimentary environments on tidal coast (Reineck & Singh, 1980)

równia piaszczysto-mu³owa sand-mudflat równia piaszczysta sandflat LITOLOGIA LITHOLOGY SKAMIENIA£OŒCI ŒLADOWE TRACE FOSSILS piaskowce gruboziarniste coarse-grained sandstone piaskowce œrednioziarniste medium-grained sandstone piaskowce drobnoziarniste fine-grained sandstone mu³owce mudstone i³owce claystone wapienie limestone diabazy diabase pod³o¿e krystaliczne crystalline basement Skolithos linearis Monocraterion isp. Rosselia isp. Treptichnus isp. Teichichnus rectus Planolites beverleyensis

Planolites montanus kierunek wzrostu wzglêdnego poziomu morza

w sukcesji œrodowisk

direction of increase of relative sea level GS GPS GZPS PMZ STRATYGRAFIA SEKWENCJI SEQUENCE STRATIGRAPHY 1t - 5t 1r - 5r

WZGLÊDNY POZIOM MORZA RELATIVE SEA LEVEL

WPM

granica sekwencji

sequence boundary

granica parasekwencji

parasequence boundary

granica zestawu parasekwencji

parasequence set boundary

powierzchnia maksymalnego zalewu

maximum flooding surface

parasekwencje w transgresywnym ci¹gu systemowym

parasequences in transgressive system tract

parasekwencje w ci¹gu wysokiego stanu

parasequences in highstand system tract

zestawy parasekwencji w transgresywnym ci¹gu systemowym

parasequence sets in transgressive system tract

krzywa trendów paleobatymetrycznych w sukcesji przybrze¿a i odbrze¿a

curve of paleobathymetric trends in shoreface to offshore succession I - II

WSKANIKI BIOTURBIZACJI INDICES OF BIOTURBATION

(wed³ug Droser & Bottjer, 1986)

(after Droser & Bottjer, 1986)

STRUKTURY SEDYMENTACYJNE SEDIMENTARY STRUCTURES

warstwowanie przek¹tne du¿ej skali large-scale cross bedding warstwowanie przek¹tne ma³ej skali

small-scale cross bedding

laminacja równoleg³a horizontal lamination warstwowanie smu¿yste flaser bedding powierzchnie erozyjne surfaces of erosion intraklasty mu³owca intraclasts of mudstones

nie stwierdzono skamienia³oœci œladowych

no bioturbation recorded do 10 % zbioturbowania warstwowania up to 10 % of bedding disturbed 10-30 % zbioturbowania warstwowania 10-30 % bedding disturbed 30-50 % zbioturbowania warstwowania 30-50 % bedding disturbed 50-70 % zbioturbowania warstwowania 50-70 % bedding disturbed

ca³kowita bioturbizacja warstwowania

bedding is completly disturbed

ichnologiczna homogenizacja osadu

totally ichnologically homogenized sediment 0 1 2 3 4 5 6

Ichnologiczne metody wyznaczania stratygraficznych powierzchni nieci¹g³oœci

Wydzielanie jednostek stratygrafii sekwencyjnej bazu-je na okreœleniu rangi i rodzaju powierzchni nieci¹g³oœci ograniczaj¹cych w sp¹gu i w stropie poszczególne jednost-ki. Pe³na weryfikacja powierzchni nieci¹g³oœci w profilu pozwala na umieszczenie danej jednostki na w³aœciwym miejscu w hierarchii jednostek wyró¿nianych w poszcze-gólnych sekwencjach depozycyjnych.

Wszystkie ni¿ej wymienione rodzaje powierzchni nie-ci¹g³oœci cechuje swoisty zapis ichnologiczny (np. Ghi-baudo i in., 1996), umo¿liwiaj¹cy zidentyfikowanie rodzaju powierzchni. Fakt ten ma du¿e znaczenie praktycz-ne podczas profilowania rdzeni wiertniczych, gdy¿ umo-¿liwia szybk¹ identyfikacjê rodzaju powierzchni nieci¹g³oœci i wstêpn¹ ocenê stylu architektury œrodowi-skowej sekwencji depozycyjnej. W wysokorozdzielczej stratygrafii sekwencyjnej najwyraŸniej czytelne w zapisie ichnologicznym s¹ dwa rodzaje powierzchni nieci¹g³oœci:

‘powierzchnie zalewu morskiego (flooding surfaces),

zwi¹zane z gwa³townym pog³êbieniem siê zbiornika mor-skiego i czêsto, ale nie zawsze z erozj¹ przybrze¿n¹. S¹ to jednoczeœnie granice parasekwencji i zestawów parase-kwencji. Powierzchnie wskazuj¹ce na wzrost wzglêdnego poziomu morza w skali regionalnej, manifestuj¹ swoj¹ obecnoœæ poprzez bezpoœrednie wyst¹pienie nad asocjacja-mi p³ytkowodnyasocjacja-mi skaasocjacja-mienia³oœci œladowych asocjacji g³êbokowodnych. Struktura ekologiczna takiej asocjacji i wszystkie jej elementy (struktura behawioralna, troficzna i grupy ekologiczne) musz¹ ca³kowicie ró¿niæ siê od struk-tury ekologicznej asocjacji le¿¹cej poni¿ej w profilu (por. ryc. 3I A, B). Powierzchnie te s¹ wskaŸnikiem szokowej zmiany warunków ekologicznych w zbiorniku, przekra-czaj¹cej tolerancjê ekologiczn¹ organizmów p³ytkowod-nych i powoduj¹c¹ nag³e, ca³kowite zniszczenie ich populacji. Nale¿y szczególnie mocno podkreœliæ fakt, ¿e w praktyce ichnologicznej tylko tak radykalne, rejestrowane w profilu wymiany asocjacji skamienia³oœci œladowych wskazuj¹ na granice parasekwencji.

‘powierzchnie erozji przybrze¿nej, tworz¹ce siê

wskutek niszcz¹cego dzia³ania falowania podczas powol-nego wzrostu wzglêdpowol-nego poziomu morza lub jego stabili-zacji w trakcie cofania siê linii brzegowej i wystêpuj¹ce w progradacyjnych zestawach parasekwencji (regresywne powierzchnie erozyjne — regressive surfaces of erosion). Inny typ powierzchni erozyjnych jest zwi¹zany z progresj¹

linii brzegowej w kierunku l¹du i wystêpuje w retrograda-cyjnych zestawach parasekwencji (transgresywne powierzchnie erozyjne — transgressive or ravinement

sur-faces of erosion) (ryc. 3 III ,2) podczas gwa³townego wzro -stu wzglêdnego poziomu morza. Oba rodzaje powierzchni czêsto wyznacza specyficzny zapis ichnologiczny w posta-ci asocjacji Glossifungites, zdefiniowanej po raz pierwszy w kategoriach ichnofacji (Frey & Seilacher, 1980). Wystê-puj¹ce w tej asocjacji pionowe jamki mieszkalne filtrato-rów, najczêœciej typu Monocraterion, Diplocraterion,

Skolithos, Arenicolites, Cylindrichnus, Bergaueria i rza

-dziej ukoœnie posadowione w osadzie Rhizocorallium, s¹ pozbawione otuliny œcianek poniewa¿ by³y passywnie wype³nione osadem i zosta³y zbudowane przez organizmy w osadzie ju¿ czêœciowo skonsolidowanym, przerobionym przez uprzednio tam zamieszkuj¹cych osado¿erców. Wystêpowanie dobrze wykszta³conej otuliny œcianek w wymienionych wczeœniej ichnorodzajach. nie wskazuje na ich przynale¿noœæ do ichnofacji Glossifungites. Asocjacja Glossifungites odpowiada przerwie w depozycji osadu po zakoñczeniu procesu erozji a przed rozpoczêciem sedy-mentacji nadleg³ej warstwy (MacEachern i in., 1992, 1998). Transgresywna powierzchnia erozyjna z wyraŸnie wykszta³con¹ ichnofacj¹ Glossifungites wystêpuje w retro-gradacyjnym ci¹gu parasekwencji dolnego kambru obni¿e-nia podlaskiego na granicy zestawów (I i II) parasekwencji (ryc. 3III, 1).

Uwagi koñcowe

Do najwa¿niejszych ograniczeñ metody ichnofacjalnej nale¿y brak ci¹g³oœci zapisu ichnologicznego, spowodo-wany ró¿nicami w potencjale zachowania siê œladów aktywnoœci ¿yciowej organizmów, wykazywanymi przez ró¿ne typy litologiczne osadów. Inn¹ przyczyn¹ braku ska-mienia³oœci œladowych w osadach jest absencja organi-zmów mog¹cych pozostawiæ œlady dzia³alnoœci ¿yciowej, wywo³ana przez niesprzyjaj¹ce warunki œrodowiskowe, uniemo¿liwiaj¹ce egzystencjê œladotwórców w siedlisku. W takich przypadkach nale¿y wykorzystaæ wszystkie inne, dostêpne dla danego profilu metody umo¿liwiaj¹ce wyko-nanie, nawet w ograniczonym zakresie, analizy facjalnej, prowadz¹cej do interpretacji œrodowisk sedymentacji. Nale¿y do nich klasyczna analiza sedymentologiczna oraz interpretacja litologii osadów z krzywych profilowañ geo-fizycznych i wynikaj¹ce z niej bardzo ograniczone wnioski paleoœrodowiskowe. Niestety, obie wspomniane metody dostarczaj¹ danych o nieporównywalnie niskim stopniu precyzji typowania œrodowisk sedymentacji w stosunku do metody ichnofacjalnej. Fakt ten ma szczególne znaczenie w przypadku analizowania sekwencji depozycyjnej pod k¹tem mo¿liwoœci wykonania w niej wydzieleñ wysoko-rozdzielczej stratygrafii sekwencyjnej. W profilach stwier-dza siê równie¿ odcinki, w których brak jest skamienia³oœci œladowych i struktur sedymentacyjnych. Ograniczonych informacji o rodzaju œrodowiska sedymentacji mog¹ wtedy dostarczyæ analogie z wystêpuj¹cym w sp¹gu lub w stropie analizowanego odcinka profilu œrodowiskiem sedymenta-cji. Czêsto interpretacja œrodowiska w takich odcinkach profilów jest niemo¿liwa do wykonania. Innym, powa¿nym problemem, uniemo¿liwiaj¹cym lub wydatnie zawê¿aj¹cym zakres i efektywnoœæ wszystkich metod analizy facjalnej w

¬

Ryc. 5. Reprezentatywny profil otworu wiertniczego Okuniew

IG1, pokazuj¹cy œrodowiska sedymentacji i wysokorozdzielcz¹ stratygrafiê sekwencji dolno i œrodkowokambryjskiej, transgre-sywno-regresywnej sukcesji zachodniej czêœci obni¿enia

podla-skiego. Biostratygrafia wed³ug Lendzion (1983);

Moczyd³owskiej (1991) i Paczeœnej (1996)

Fig. 5. Representative Okuniew IG1 well section showing

sedi-mentary environments and high-resolution sequence stratigra-phy of the Lower and Middle Cambrian transgressive-regressive sequence from the western part of the Podlasie Depression. Bio-stratigraphy after Lendzion (1983); Moczyd³owska (1991) and Paczeœna (1996)

badaniu architektury œrodowiskowej basenów sedymenta-cyjnych, jest niski uzysk rdzeni wiertniczych oraz czêste przerwy w rdzeniowaniu otworów wiertniczych.

Ichnofacjalna metoda wyró¿niania i opisu œrodowisk sedymentacji jest szczególnie przydatna w analizowaniu ichnospektrów w klastycznych i klastyczno-wêglanowych sekwencjach dostêpnych w materiale rdzeniowym. Wysoki wskaŸnik czêstoœci jej zastosowañ w praktyce (œwiadczy o tym szybko w ostatnich latach wzrastaj¹ca liczba publika-cji poœwiêconych facjalnym i stratygraficznym zastosowa-niom skamienia³oœci œladowych), wynika z du¿ej frekwencji wystêpowania skamienia³oœci œladowych w klastycznych utworach œrodowisk szelfowych prawie wszystkich systemów geologicznych. O jej zastosowa-niach w analizie facjalnej decyduje równie¿ szybkoœæ z jak¹ dostarcza ona wstêpnych, podstawowych danych o rodzajach œrodowisk sedymentacji i ich sukcesji, wska-zuj¹cej na trendy paleobatymetryczne w sekwencji depo-zycyjnej ju¿ podczas profilowania otworu wiertniczego. Fakt ten u³atwia przyjêcie odpowiedniej strategii badaw-czej w dalszej, szczegó³owej analizie œrodowisk sedymen-tacji zarówno w skali kilku profili, jak i ca³ego basenu sedymentacyjnego.

Literatura

ALVARO J. J. & VENNIN E. 1998 — Stratigraphic signature of a ter-minal Early Cambrian regressive event in the Iberian Peninsula. Cana-dian J. Earth Sci., 35: 402–411.

ANDERSON B. G. & DROSER M. L. 1998 — Ichnofabrics and geo-metric configurations of Ophiomorpha within a sequence stratigraphic framework and an example from the Upper Cretaceous US Western Interior. Sedimentology, 45: 379–396.

CASTLE J. W. 1998 — Regional sedimentology and stratal surfaces of a Lower Silurian clastic wedge in the Appalachian foreland region. J. Sediment. Res., 68: 1201–1211.

CURRAN H.A. ed. 1985 — Biogenic structures: Their use in the interpreting depositional environments. SEPM, Spec. Publications, 35. DROSER M. L & BOTTJER D. J. 1986 — A semiquantitative field classification of ichnofabric. J. Sediment. Petrol., 56: 558–559. EMERY D. & MYERS K. J. 1996 — Sequence Stratigraphy. Blac-kwell Science, United Kingdom.

FREY R.W. & SEILACHER A. 1980 — Uniformity in marine inver-tebrate ichnology. Lethaia, 13: 183–207.

FREY R.W. & PEMBERTON S.G. 1987 — The Psilonichnus enose and its relationship to adjacent marine and nonmarine ichnoco-enoses along the Georgia coast. Bull. Canadian Petrol. Geol., 35: 333–357.

GHIBAUDO G., GRANDESSO P., MASSARI F. & UCHMAN A. 1996 — Use of trace fossils in delineating sequence stratigraphic surfa-ces (Tertiary Venetian Basin, north–eastern Italy). Paleogeogr. Paleocli-mat. Paleoecol., 120: 261–279.

JAWOROWSKI K., 1997 — Warunki depozycji cia³ piaszczystych kambru dolnego i œrodkowego w polskiej czêœci platformy wschodnio-europejskiej. Biul. Pañstw. Inst. Geol., 377: 1–107.

KRAWINKEL H. & SEYFRIED H. 1996 — Sedimentologic, paleo-ecologic, taphonomic and ichnologic criteria for high-resolution sequ-ence analysis: a practical guide for the identification and interpretation of discontinuities in shelf deposits. Sediment. Geol., 102: 79–109.

LENDZION K. 1983— Biostratygrafia osadów kambru w polskiej czêœci platformy wschodnioeuropejskiej. Kwart. Geol., 27: 669–694. MACEACHERN J.A. & PEMBERTON S.G. 1992 — Ichnological aspects of Cretaceous shoreface successions and shoreface variability in the western interior seaway of north America. [In:] Applications of ichnology to petroleum geology. A Core Workshop. SEPM Core Work-shop, 17: 34–57.

MACEACHERN J.A., RAYCHAUDHURI I. & PEMBERTON S.G. 1992 — Stratigraphic applications of the Glossifungites ichnofacies: delineating discontinuities in the rock record.[In:] Applications of ich-nology to petroleum geology. A Core Workshop. SEPM Core Works-hop, 17: 169–199.

MACEACHERN J.A., ZAITLIN B.A. & PEMBERTON S.G. 1998 — High-resolution sequence stratigraphy of early transgressive deposits, Viking Formation, Joffre Field, Alberta, Canada. AAPG Bull., 82: 729–755.

MOCZYD£OWSKA M. 1991 — Acritarch biostratigraphy of the Lower Cambrian and the Precambrian–Cambrian boundary in south–eastern Poland. Fossils and Strata, 29.

PACZEŒNA J. 1996 — The Vendian and Cambrian ichnocoenoses from the Polish part of the East European Platform. Pr. Pañstw. Inst. Geol., 152.

PEMBERTON S.G. (ed.) 1992 — Applications of ichnology to petro-leum exploration. A Core Workshop. SEPM Core Workshop, 17, Cal-gary.

PEMBERTON S.G.& FREY R.W. 1985 — The Glossifungites ichno-facies: modern examples from the Georgia coast,U.S.A. In: H.A.Cur-ran, ed., Biogenic Structures: Their Use in Interpreting Depositional Environments. SEPM Spec. Publ., 35: 237–259.

PEMBERTON S.G., FREY R.W., RANGER M.J. & MACEACHERN J.A. 1992a — The conceptual framework of ichnology. [In:] Pember-ton S.G. ed., Applications of ichnology to petroleum exploration Core Workshop. SEPM Core Workshop, 17: 1–32.

PEMBERTON S.G., MACEACHERN J.A. & FREY R.W. 1992b — Trace fossils facies models: environmental and allostratigraphic signifi-cance. [In:] R.G.Walker, N.P. James, eds., Facies Models — Response to Sea Level Change. Geological Association of Canada, St. John¢s, Newfoundland: 47–72.

PEMBERTON S.G. & MACEACHERN J.A. 1995 — The sequence stratigraphic significance of trace fossils: examples from the Cretace-ous foreland basin of Alberta , Canada. [In:] J.C. Van Wagoner, G.Ber-tram, eds., Sequence stratigraphy of foreland basin deposits-outcrop and subsurface examples from the Cretaceous of North America. AAPG Memoir, 64: 429–475.

POPE M. & READ J.F. 1997 — High-resolution surface and subsurfa-ce sequensubsurfa-ce stratigraphy of late Middele to Late Ordovician (late Mohavkian–Cincinnatian) foreland basin rocks, Kentucky and Virginia. AAPG Bull., 81:1866–1893.

PORÊBSKI S.J. 1996 — Podstawy stratygrafii sekwencji w sukce-sjach klastycznych. Prz. Geol., 44: 995–1006.

REINECK H. E. & SINGH I. B. 1980 — Depositional Sedimentary Environments. Springer–Verlag, Berlin.

SAVRDA C.E. 1991 — Ichnology in sequence stratigraphic studies. An example from the Lower Paleocene of Alabama. Palaios, 6: 39–53. SEILACHER A. 1967 — Bathymetry of trace fossils. Marine Geol., 5: 413–428.

SIGGERUD E. I. H. & STEEL R. J. 1999 — Architecture and trace fossil characteristics of a 10,000–20,000 year, fluvial-to-marine sequ-ence, SE Ebro Basin, Spain. J. Sedim. Res., 69: 365–383.

SNEDDEN J.W. 1991 — Origin and sequence stratigraphic signifi-cance of large dwelling tracks in the Escondido Formation (Cretaceous, Texas,USA). Palaios, 6: 541–552

VAN WAGONER J.C., MITCHUM R.M., CAMPION K.M. & RAHMANIAN V.D.1992 — Siliciclastic sequence stratigraphy in well logs, cores and outcrops. AAPG Methods in Exploration Series, 7.