Arnold Sarjusz-Makowski.
Osiadania w Polskim Zagłębiu W ęglowym
podczas karbonu produktywnego.
(Die Senkungen während des produktiven Karbons im Polnischen Steinkohlenbecken) .
Zagadnienie ruchów litosfery jest kardyn aln y m zagad nieniem geologii. Z rucham i tym i połączone są w ydźw igania się lądów i następow anie zalewów morskich, wznoszenie się gór i tworzenie się głębokich zapadlisk, zjaw iska przekształ cające strukturę i oblicze ziemi naszej, zmieniające je j k ró lestw a zwierzęce, roślinne i mineralne. Tworzenie się głębo kich zapadlisk karbońskich należy do tej kategorii zjawisk. O d końoa ubiegłego wieku, gdy w nauce zapanow ały nowe poglądy tektoniczne, badania budow y i pow staw ania gór zostały znacznie posunięte we w szystkich k ra ja ch gór skich, szczególnie alpejskich, natom iast nie mniej ciekawe i w ażne badania mad z/apadliskami zaaw ansow ane są w znacz nie mniejszym stopniu. Szczególnie ciekawe są badania serii węglonośnej, bardzo* monotonnej, składającej się ze stale po w tarzających się osadów, wśród których d aje się zaznaczyć pew na kolejność, odpow iadająca pew nej cykliczności tych zjaw isk, pew nej rytm ice procesów w dziejach ziemi.
Badania.
D la zrozumienia procesów osiadania w Polskim Zagłębiu W ęglowym trzeba zapoznać się z kolejnością zmian, które się tam zaznaczyły w odpowiednich osadach. N ajbardziej cha rakterystyczne zm iany i osady napotykam y w śród w arstw O straw skich w dolnej p artii karbonu produktyw nego, gdzie m am y cały szereg osadów węglonośnych z w arstw am i stigma- riowymi w spągu pokładów węglowych, poprzedzielanych miejscami przez poziomy z fauną morską, w ykazujące ciągłą
oscylację podłoża. C harakterystycznym jest również rozmie szczenie tych w arstw w całym kompleksie grupy ostraw skiej, sięgającej do 3,5 km miąższości. Poziomy morskie wśród w arstw O straw skich były odkryw ane bardzo stopniowo, po dział te j serii m odyfikow ał się również powoli.
Po intensyw nych badaniach, szczególnie w obwodzie O straw y M orawskiej, gdzie szeregi kopalń u ra b ia ją węgiel z w arstw O s t r a w s k i c h , podział tej serii został ustalony w ostatnim dziesięcioleciu przez P e t r a s c h e c k ’a, na- stępinie identyczny przez Ś u s t ę. W swoim podziale P e- t r a s c h e c k (1928 r.) w prow adza 15 grup, czasem bardzo cienkich, ch arak teryzując każdą z nich zespołem odnośnych pokładów węglowych i skał płonnych. N i e m c z y k w 1929 roku po znalezieniu tych sam ych poziomów morskich n a ko palniach Gliwickich koordynuje swe spostrzeżenia z szema- tem P e t r a s c h e c k ’a i Ś u s t y. Późniejsze badania P a 11 e j s k i e g o, F o l p r e c h t a , C u r t h ’a, G o t h a- n a , G r o p p a, S c h i n d l e r a , i innych, a w okręgu D ąbrow y G órniczej D o k t o r o w i c z a - H r e b n i c k i e - g o nie zm ieniają przyjętego podziału, uzupełniając tylko dane co do rozmieszczenia poszczególnych poziomów w roz m aitych okręgach Polskiego Zagłębia Węglowego.
Kilkuletnie badania autora na kopalniach R ybnickich w ykryły, oprócz w szystkich dotąd znanych w okręgu O stra w y Morawskiej poziomów morskich, jeszicze dw a nowe: mor dki poziom E l e o n o r y i lingulowy E m m y , co jednak praw ie nie wpłynęło na zmianę szematu,. W szystkie wspom niane badania zgodnie ustalają, że poziomy morskie w arstw O s t r a w s k i c h , przynajm niej w części zachodniej Zagłę bia, są z dostatecznym przybliżeniem ustalone i że jakichś większych niespodzianek oczekiwać tu trudno.
Tworzenie się pokładów polskich węgli karbońskich w wodzie słodkiej.
O sady morskie w yrażone są przew ażnie ciemno-szarymi, pelitowymi, rysującym i się paznokciem, łupkam i o muszlo- w ym przełamie i aksam itnym dotyku. Często tow arzyszą im w ięcej lub mmiej zlimonityzowane syderyty. Po znalezieniu jakiegoś poziomu morskiego badania autora prow adzone były
krok za krokiem dla w yk rycia przebiegu całej ingresji m or skiej, o ile pozw alały na to odsłonięcia w kopalniach, jakżeż często zam urow ane w najciekaw szych miejscach.
Badania te pozwoliły ustalić, że większa część ingresyj morskich rozpoczyna się i kończy się fauną słodkowodną, w skazującą na stopniowe napływ anie wody ii fau ny morskiej do laguny węglowej, początkowo1 słodkowodnej i na stopniowe późniejsze wysładz/anie się te j samej laguny po regresji mor skiej. Zalewy takie były przew ażnie krótkotrw ałe za w y ją t kiem paru, które pozostawiły po sobie grubsze p artie osadów morskich, dające możność łatwego rozpoznania tych sery j w śród w arstw O s t r a w s k i c h . W śród osadów morskich przerostów węglowych nie napotykam y, tw orzące się prze ważnie w wodzie m orskiej pew ne gatunki węgli „boghead“ i „cannel“ Ł) są rzadkie w naszym Zagłębiu. Poza tym w wo dzie morskiej węgiel się nie tworzył. Ogólna miążsizość osa dów morskich wśród w arstw O s t r a w s k i c h podług obli czeń Ś u s t y stanowi tylko 2,5% (za mało zdaje się jednak policzona), poza tym cała seria O s t r a w s k a, a w tym wszystkie pokłady węglowe, osadzone były w śród i przez wody słodkie. Tym bairdziej grupy węglonośne siodłowa i łę kowa, w śród których żadnych osadów morskich nie n ap o ty kam y, są w ytw orem wód słodkich.
W licznych bardzo w ypadkach znajdujem y w bezpośred nim stropie pokładów węglowych czarny pelitow y łupek, aksam ity w dotyku, przechodzący często w łupek palny, w miarę zwiększenia się domieszki węgla. Bardzo czięsto są te łupki przepełnione jednostajną fau n ą słodkowodną. Rzadziej znajdujem y tam N ajadites i Carbonicula, ale przede w szyst kim m asy Anthracosia i Anthracom ya. Takie łupki niepalne i palne tow arzyszą pokładom węglowym na długie kilom etry i świadczą o obszernych słodkowodnych basenach, zalew ają cych ongiś nasze Zagłębie. Ł upki takie są bardzo rozpowszech nione tak wśród grupy łękowej, ja k i brzeżnej (w arstwy
J a k 1 o w i e c k i e, pewne serie grup Porębskiej i G r u - s z o w s k i e j ) .
Znane są przykłady, kiedy w bezpośrednim stropie
po-*) D la okręgu Dąbrowy Górniczej H r e b n i c k i stwierdził istnienie węgli typu „cannel“ wśród warstw siodłowych, utworów nie wątpliwie słodkowodnych.
R o c z n ik P o l. T o w . G e o l. XII. 9 0
kładu węglowego znajduje się fauna morska. W naszym Za głębiu są one dość rzadkie i dotyczą przew ażnie najw yższych poziomów morskich. Ale takie zjaw isko świadczyć może o n a głym zalewie mors-kim, spowodowanym nagłym obniżeniem się podłoża po w ytw orzeniu się węgla. Jeśli w setkach w y p ad ków mamy dowody, że pokłady węglowe tw orzyły się w w o dzie słodkiej, to i pojedyncze przypad ki muszą być przede w szystkim w ytłum aczone zgodnie z ogólnymi zasadami, tym bardziej, że w yżej przytoczone w yjaśnienie nagłego zjaw ia nia się fauny morskiej przez nagłe osiadanie nie przedstaw ia zgoła jakichś trudności.
Serie morskie, paraliczne, lądowe, limniczne wśród warstw Ostrawskich w Polskim Zagłębiu Węglowym.
A. Grubsze partie osadów morskich pozostawiły po sobie zalewy poziomów F r a n c i s z k a (IX), E n n a (VII), B a r b a r a (Y) (patrz tab. I). K ażda z tych sery j składa się z kilku (3—4 i więcej) ławic typowego łupku morskiego z fauną, poza tym z piaskowców, z łupków piaszczystych i t. p. F au n a zw ykle drobna składa się przew ażnie z ławic rozm aitych ślim aków i małż Pleurotomaria, Bellerophon, N u-
cula, Ctenodonta i innych. Poza tym goniatyty czasem w w ięk
szej ilości, ale zawsze źle zachowanie, i licznie inne przew ażnie pojedyncze okazy Modiola, Myalina, Euomphalus, Solenomya,
Sanguinolites, Nuculana, Edmondia, i inne małże i ślimaki,
ramienionogi, Orthoceras, Phillipsia i rozmaite inne rzadziej napotykane okazy 1).
J5. Oprócz tych grubszych p a rty j bezpokładowych mor skich w yróżnić możemy w śród w arstw O straw skich grubsze p artie takich utw orów lądowych, wśród których nie w ykryto żadnych poziomów morskich. Są to trzy partie: 1) ze zlepień cami Z a m e c k i m i (IY), 2) podpiętro J a k l o w i e c k i e
(YI), 3) najniższa część podpiętra G r u s z o w s k i e g o (X) (patrz tab. I).
D la podpiętra J a k l o w i e e k i e g o P e t r a s c h e c k dla O straw y M orawskiej, a N i e m c z y k d la Gliwic, za znaczają istnienie jednego poziomu morskiego, natom iast
x) Wspomniane wyżej piaskowce i łupki piaszczyste zaliczam y do osadów morskich z tego powodu, że leżą one wśród ławic typowego łupku morskiego i nie zawierają przerostów węgłowych.
Ś u s t a dla O straw y M orawskiej zamieszcza tu poziom słod kowodny zam iast morskiego. Poszukiw ania tego poziomu przez autora na kopalniach R ybnickich dotąd nie w ykazały jego istnienia. Wiele pokładów w śród w arstw J a k l o w i e c - k i c h p rzy k ry te są bezpośrednio czarnym łupkiem palnym z Anthracosia, znajdującym się często i w innych partiach lą dowych.
N ajniższa część w arstw G r u s z o w s, k i c h w obwo dzie Rybnickim badana była z otworów w iertniczych na rdze niach, zachow anych niekompletnie, gdzie trudno było do strzec w arstw y z fau ną słodkowodną. N atom iast dla obwodu Ostrawskiego Ś u s t a zaznacza w tej serii pięć poziomów z, fauną słodkowodną.
Bardżo ch arakterystyczną jest p artia piaskowców i zle pieńców Z a m e c k i c h o charakterze częściowo arkozo- wym, często z czerwonym lepiszczem krzemionkowym. Po szczególne otoczaki, zwykle wielkości orzecha lub pięści, do chodzą czasem do rozmiarów głowy ludzkiej i większych. S k ład ają się przew ażnie z kw arcu, następnie z łupków k ry sta
licznych, kw arcytów , lidytów , ziarn ortoklazu, kaw ałków kaolinu, gliny w rodzaju terra rossa i innych skał.
C. Poza trzem a seriami w yłącznie morskimi i trzem a w y
łącznie lądowym i w yróżniam y jeszcze p artie pośrednie.
Są to trzy serie, zaw ierające każda kilka poziomów mor skich i znacznie więcej przerostów i pokładów węglowych: 1) w najw yższej części podpiętra P o r ę b s k i e g o (I), 2) w środkowej czięści tego podpiętra (III), 3) w górnej części podpiętra Pietrzkowickiego' (XI) (patrz tab. I). P artie m or skie cechuje typow y łupek z fau n ą morską, a n ad pokładam i węglowymi często napotykam y tu charakterystyczny łupek czarny z Anthracosia, przy tym dużo mamy utw orów p ia szczystych. Jest więc tu ciągła zm iana utw orów lądow ych i morskich.
D. Do ostatniej gru py należą trzy serie przeważnie o cha
rakterze osadów lądow ych z licznymi pokładam i węglowymi. W śród tych osadów n apotykam y tylko po jednej partii po chodzenia morskiego z odpowiednią fauną. Są to pozostałości krótkotrw ałych zalewów morskich. Zaliczamy tu: 1) serię II z poziomem lingulowym E m m a w górnej części podpiętra Porębskiego, 2) serię V III z poziomem morskim R o l a n d
— 435 —
i 3) serię XII z, poziomem morskim T e o d o r w dolnej po łowie podpiętra P i e t r z k o w i c k i e g o . Poziom lingu lowy E m m a został na razie stwierdzony tylkoi na jed n ej kopalni. O sady poziomu T e o d o r w O straw ie M oraw skiej m ają około 4 m miąższości. O sady poziomu morskiego R o- l a n d około 8—30 m. Poza tym we wszystkich tych seriach znam y tylko utw ory lądowe: łup k i z Anthracosia, liczne po ziomy w arstw stigmariowych, czasami bez pokładu w ęgla w stropie, bardzo dużo cienkich przerostów węglowych i inne oznaki siłodkowodaiych osadów błotnistych. W dolnej części serii XII (XIIb) z O straw y M orawskiej znaną jest bezpokła- dowa p artia stum etrow ej miąższości, kończąca się poziomem morskim S t u r a. Niżej idą w arstw y przejściowe do kulm u. N ad sierią I leżą w arstw y S i o d ł o w e pochodzenia lądo wego:. D otąd znane granice podziału paleontologicznego dla w arstw O s t r a w s k i c h są w zupełnej zgodności z g ra nicami zaznaczonych seryj.
G dy teraz obejrzym y całość opisanej tablicy I, rzuca się w oczy regularna kolejność naprzem ianległych seryj p a ra - licznych i lim nicznych w naszym Zagłębiu w śród w arstw
O s t r a w s k i c h, świadcząca o pew nej cykliczności tych zjawisk.
Trzykrotnie teren Zagłębia w owym czaisie na dłuższy okres zalany zostaje przez morze — poziomy m orskie F r a n- c i s z k i (IX), E n n y (VII) i B a r b a r y (Y), i prze staje w ogóle być zagłębiem węglowym. Trzykrotnie (okresy I, III, XI) jest to typow e paraliczne zagłębie zalewane mo rzem często, lecz n a krótko, a po każdej regresji morskiej tw orzą się pokłady węglowe. Trzykrotnie (okresy II, VIII,. XII) jest to przede w szystkim zagłębie liminiczme, przeryw ane tylko jednorazow ym krótkotrw ałym zalewem morskim. T rzy krotnie zaś (okresy IV, VI, X) jest to typow e zagłębie limniczi- ne, nie różniące się od ¡stanu tego zagłębia w okresach póź niejszych tw orzenia się grupy siodłowej i łękowej. P rzy tym po każdej serii osadów morskich lub paralicznych następo w ała seria osadów lądowych, limnicznych.
Krajobraz laguny karbońskiej. Warstwy stigmariowe.
Jakież w arunki osadzania się tych w arstw mogły w p rzy bliżeniu istnieć w Zagłębiu w owym czasie? S tru k tu ra pokła
— 437 —
dów węgla kamiennego, w y kazu jąca doskonałe uw arstw ienie, św iadczy o tw orzeniu się tych pokładów w wodzie, lecz była, ja k to widzieliśmy w yżej, woda słodka. Ciągnące się na dzie siątki kilometrów pokłady węglowe (p. R e d e n, p. P o c h- h a m m e r, p . A n t o n i , p . E m a n u e l , p . J a n (YI) i szereg innych), a pod nim i spągowe w arstw y stigmariowe, poziomo leżące pierwotnie, mogły się w ytw orzyć tylko n a obszernych nizinach. Że nizimy te leżały przy morzu, św iadczą o tym liczne poziomy z fau ną morską, pozostałą po częstych transgresjach morskich na te niziny. Taki© obszerne, zalane wodą p ły tk ą i słodką niziny, leżące na brzegu morza, mogły być tylko laguną błotnistą, odgrodzoną od morza jak ąś mie rzeją, oddzielającą wody, słone od słodkich.
Lasy rosnące na tych nizinach m usiały się składać z ro ślin hydrofilnych, ja k tego dowodzi budow a anatom iczna flory karbońsikiej. Bez w ody rośliny te m usiały ginąć. Nie możemy sobie wyobrazić, żeby te lasy mogły rosnąć na ja kichś naw et niewielkich wyniosłościach. Odwrotnie, „les p a léobotanistes s’accordent à déclarer que les plantes de la forêt houillère poussaient sur un sol m arécageux, mais que la h a u teur d ’eau, pour q u ’elles vivent, ne pouvait pas y excéder quel ques décimètres“. ( P r u v o s t 1930, str. 554, Livre jubilaire). Korzenie tych lasów pozostały w postaci w arstw stigma- riowych, które w rzadkich w ypadkach nie są znane pod po kładam i węglowymi. A utor specjalnie badał na kop. E m m a , kop. S z a r l o t a i kop. F r y d e r y k w obwodzie R yb nickim spąg w szystkich dostępnych pokładów i naw et cien kich przerostów (0,10 m, 0,16 m, 0,20 m) węglowych — i nie zna żadnego w ypadku, gdzieby brakło w arstw stigm ariow ych pod pokładam i węglowymi.
Odwrotnie, b ad ając rdzenie otworów w iertniczych pod- piętra G r u S z o w s, k i e g o n a kopalni F r y d e r y k,
autor stw ierdzał czasam i istnienie w arstw stigm ariow ych p rzy b rak u odpowiednich pokładów węglowych w stropie tych w arstw . Węgiel więc albo się nie w ytw orzył, alboi był tam zm yty. Są to zresztą rzeczy znane. Istnienie w arst stigm ario w ych w spągu pokładów węglowych stw ierdzają dla okręgu D ąbrow y Górniczej — D o k t o r o w i. c z - H r e b n i c k i, dla niemieckiej części Zagłębia C u r t h, dla rozm aitych części Zagłębia wiele innych autorów.
Z powyższego widzimy, że w arstw y stigmariowe m usiały w ytw arzać się początkowo praw ie n a poziomie w ody w lagu nie, a więc zupełnie poziomo. G dy woda podnosiła się, lasy były zatapiane, gdy w oda obniżała się — lasy usychały. K ażdy więc pierw otny poziom w arstw stigm ariowych był praw ie taki, ja k i poziom w ody w lągunie., a poziom ten mógł w ahać się tylko bardzo nieznacznie w stoisunku do poziomu wody w sąsiednim morzu.
Gromadzenie się ogromnej miąższości, około 7 t m , osa dów karbonu produktyw nego w naszym Zagłębiu z setkam i poziomów w arstw stigm ariow ych możliwe jest w ytłóm aczyć tylko przez stałe osiadanie, przeryw ane okresam i . spokoju, kiedy laguna węglowa w ypełniała się osadami. G dy nowe osady n arastały do powierzchni wód — rozrastały się znowu lasy, z których grom adziły się resztki roślinne i tw orzył się węgiel tak długo, nim nowe osiadanie nie powodowało' nowego zalewu i nowej sedym entacji klastycznej. Takie mniej więcej zapatryw ania podziela szkoła francuska (B a r r o i s, R e n i e r , P r u Y o s t , D u p a r q u e i inni) i tego rodzaju rozw ażania dobrze d a ją się zastosować dla w arunków n a szego Zagłębia. Przyjm ujem y, że teren Zagłębia podczas kar- bonu produktyw nego znajdow ał się w stanie stałego osiada nia, ruch zaś rekom pensacyjny (wznoszenie się) ogarniał te reny sąsiednie, Sudety i inne, skąd b y ły wynoszone olbrzym ie ilości m ateriału klastycznego, gromadzącego się w Zagłębiu.
Warunki tworzenia się pokładów węglowych.
W spraw ie tw orzenia się pokładów węglowych było p i sane bardzo dużo, ale ostatecznie spraw a ta nie jest w y ja śniona. D aw niejsze teorie autochtoniczna i allochtoniczna wciąż się m odyfikują i odnowią ją. P o t o n i é i jego szkoła stali n a gruncie teorii autochtonicznej. G dy późniejsze b ad a nia petrografii węgla w ykazały niew ątpliw ie osadowe jego pochodzenie z rozm aitych cząstek roślinnych, CO' w płynęło na zmianę poglądów daw niejszych, D u p a r q u e , m odyfiku jąc zapatryw ania S t e v e n s o n a i innych, ogłosił (1933 r.) dla Zagłębia Franko-Belgijskiego teorię tw orzenia się węgla w lagunie na przedpolu lasów p rzy ich przesuw aniu się pod w pływ em transgresji i regresji wód lagunam ych. P rzy tym
rozmaite gatunki węgla m iały się w ytw arzać podług niego w rozm aitej odległości od sk raju lasu na rozm aitej głębokości laguny.
D la stosunków naszego Zagłębia są to jeszcze spraw y nie w yjaśnione. Dotychczasowe badania H r e b n i c k i e g o nad węglami D ąbrowskim i ( R e d e n) i B o r k o w s k i e g o nad węglami kopalń Rybnickich (warstwy B i e r t u ł t o w - s k i e) zdaje się nie potw ierdzają w ielu zap atry w ań D u p a r- q u e’a szczególnie co do sortow ania rozm aitych gatunków węgla.
Być może pewne zm odyfikowanie daw niejszych teoryj autochtonicznych mogło by najlepiej w yjaśnić ten problem. Trudno bowiem zrozumieć, czemu koniecznie resztki roślinne, tworzące węgiel m iałyby się gromadzić w wielo-kilometro- w ych odległościach poza lasem, skąd pochodzą, a nie przede wszystkim tuż na miejscu pod tym i drzewam i gdzie wyrosły, lub w niewielkiej odległości, przenoszone słabym i prądam i wody. Bo jeśli węgiel tw orzył się poza obrębem lasu, to cóż się działo z resztkam i roślinnymi, najw ięcej niew ątpliw ie w lasach zgromadzonymi? Jeśli te lasy b y ły ty p u mangroe, to pewne sortowanie m ateriału przez wodę odrazu musiało mieć miejsce i tym tłum aczyłaby się ostra granica pomiędzy pokładem węglowym a spągiem, przepełnionym korzonkam i roślinnymi. P rzy tym łatwo b y łab y w ytłum aczona praw ie powszechna obecność w arstw stigm ariowych pod pokładam i węglowymi, czego nie może w yjaśnić teoria D u p a r q u e’a dla w ypadków nasuw ania się lasów na zasypyw aną osadami lagunę. A takie w ypadki, przecież, p rzy jm u jąc poglądy D ur p a r q u ’a, m usiały by istnieć przy tworzeniu się co drugiego pokładu.
Czystość węgla w pokładach można by w ytłum aczyć tym, że olbrzym ie lasy i m okradła w strzym yw ały dopływ m ateriału klastycznego na ich brzegu, dalej zaś w lasach mo gły się gromadzić w yłącznie tylko odpadki roślinne i precy- p ita ty przesyconych roziczynami wód humusowych. Trudno jednak w yobrazić sobie, ażeby w otw artej lagunie, gdzie stale sziła usilna sedym entacja m ateriału klastycznego, mogła ona periodycznie ustaw ać, ustępując miejsca dla tw orzenia się czystego węgla. W zw ykłych w arunkach m usiałby węgiel, tw orzący się w lagunie otw artej, być zanieczyszczony.
Znaczne trudności jed nak przedstaw ia wytłum aczenie tw orzenia się szczególnie grubszych pokładów węglowych. D la w ytw orzenia się obecnego pokładu parum etrow ej m iąż szości pierw otny m ateriał siapropelitowy musiał mieć p aro krotnie większą miąższość. Jeżeli się zważy, że głębokość wody w lasach karbońskich sięgała podług przytoczonej opinii paleobotaników tylko kilka decymetrów, to bez p rz y ję cia ruchu powolnego osiadania podczas samego tw orzenia się pokładu węglowego, trudno te zjaw iska w ytłum aczyć. W tym w ypadk u jednak stale zatapiany las m usiałby stale w yrastać n a tym sam ym miejscu, na podłożu sapropelitowym . Tego ro d zaju w arunki w ykazuje rozrost pew nych torfowisk podług B o r n a . Jeśli torfowisko rośnie na podłożu nieruchom ym to wzrost jego jest ograniczony, przew ażnie przez ustanie do pływ u w ody zaskórnej. P rzy powolnym osiadaniu podłoża, torfow isko może dotrzym ać kroku, rosnąc stale i może osiąg nąć bardzo znaczną miąższość.
P rzy szybkim osiadaniu w zm aga się różnica poziomu ero zyjnego, pow odująca zatopienie torfow iska i następnie zasy panie go m ateriałem osadowym.
W ten sposób zależnie od szybkości osiadania podłoża z jednej, a sedym entacji i rozrostu lasów z drugiej strony, w ytw arzałyby się pokłady węglowe grubsze i cieńsze, aż do najcieńszych przerostów. Sedym entacja elementów klasycz nych, przy te j koncepcji, rozpoczynałaby się każdorazowo, gdy lasy znikały pod wodami laguny, a zatem znikała prze szkoda, w strzym ująca dopływ m ateriału klastycznego do tworzącego się, węgla.
Osiadania powolne i nagłe.
P rzy każdorazowym obniżaniu się podłoża i zatapianiu brzegu, osady grom adziły się szybko. Podajem y tu dw a ty powe przykłady, ilustrujące osiadanie powolne i osiadanie nagłe w naszym Zagłębiu. Na kop. E m m a w pow. R ybnic kim nad pokładem Y l-tym , na granicy w arstw J a k i o- w i e c k i c h i P o r ę b s k i c h , poczyna się transgresja długotrwałego zalewu morskiego poziomu B a r b a r a w sposób następujący.
1) 0—12 m. Bezpośrednio nad pokładem VI węgla w łu p kach nieco piaszczystych, nieco mikowych, napotykam y
sieczkę roślinną. 2) 12—16 m. W yżej w ciem nych łupkach ila stych zn ajd u ją się z rzadk a słodkowodne Anthracosia, które czasami n apotykam y w śród roślin. 3) 16—20 m. Jeszcze w yżej rośliny zanikają, Anthracosia stają się coraz czystsze. 4) 20 do 24 m. Następnie w ciemno-szarych łupkach pelitow ych n a potykam y faunę morską, w śród niej bardzo rzadko A nthra-
oosia. 5) 24 m i w yżej napotykam y tylko faunę m orską (Nu~ cula, ramienionogi i in.). Jest to więc stopniowy zalew morski.
Zam urowanie przebitki nie pozwoliło prześledzić tych cieka w ych stosunków dalej.
C harakterystycznym jest przy tym długotrw ałym zale wie morskim, że form y słodkowodne zjaw iają się jeszcze w osadach leżących na 20 m nad pokładem węglowym, nowy dowód tego, że węgiel tw orzył się w wodach słodkich. Tego rodzaju stopniowe zalewy morskie, b. częste dla rozm aitych poziomów morskich, odpow iadają powolnemu osiadaniu.
P rzy nagłym osiadaniu („par saccades“ pg. P r u v o s t) sedym enty grom adzą się b. szybko, czego najlepiej dowodzą w w arstw ach grupy łękow ej całe lasy trzonów drzew, zasy pane przez osady tak nagle, że nie zdążyły się zwalić i pozo stały w pierw otnej pozycji stojącej. Liczne przykład y z okrę gu Karwińskiego podaje Ś u s t a (1924 r.). W innych m iej scach, rzadko w naszym Zagłębiu, w yrazem nagłego osiada nia jest zjaw ienie się fauny m orskiej w bezpośrednim stropie pokładu węglowego.
Osiadania nierównomierne. Rozszczepianie się po kładów węglowych.
Samo osiadanie w rozm aitych punktach Zagłębia szło nie jednostajnie. Jedne miejsca osiadały więcej, inne mniej, osady grom adziły się w w iększych ilościach w miejscach głębiej osiadających. Tym się tłum aczy rozm aita miąższość osadów tego samego w ieku w rozm aitych częściach Zagłębia,. Szcze gólnie silnie obniżała się część zachodnia Zagłębia w stosunku do wschodniej co ilustruje tabl. następująca (II) (pg. G a e-
b 1 e r a). Pom ijam y przy tym w arstw y Ł a z i s k i e i C h e ł m s k i e , jako nie istniejące n a zachodzie. (Dla wschodniej części Zagłębia miąższość w arstw O s t r a w -
s k i c h w ykazujem y pg. H r e b n i c k i e g o 1935).
Tabela II. — T ab elle II.
W arstwy — Schichten : ZachódW est
m Wschód Ost m Orzeskie - ( O r z e s c h e r ) ... 1700 716 Rudzkie — (R u d a e r )... 585 255 Siodłowe — ( S a t t e l f l ö z ) ... 270 95 Ostrawskie Górne — (Obere Ostrauer) . . . 1043 960
Ostrawskie Dolne — (Untere Ostrauer) . . . 2487 1000-Razem — (Zusammen) . . . 6085 3026
Podobnie nierównomierne osiadanie możemy zanotować i w kierunku N—S. D la podpiętra Porębskiego* wśród w arstw Ostrawskich mamy miąższości następujące:
Tabela III. - T abelle III.
okr. Ostrawy Morawskiej (M ährisch- O strauer B e z.) okr. Rybnicki (R ybniker B ezirk) okr. Gliwicki (G leiw itzer B ezirk)
Od poziomu morskiego Andrzej
do „ „ Konrad
(Vom M eereshorizont A n d r e a s bis zu m M eereshorizont K o n ra d )
220 400 130
Od poziomu morskiego Konrad
do „ „ Barbara
(Vom M eereshorizont K o n r a d bis zu m M eereshorizont B a r b a r a )
290 440 200
W skazuje to> na tworzenie się niecki podczas karbonu. N i e m c z y k (1930) podaje parę przykładów podobnie nierównomiernego osiadania podczas karbonu produktyw nego dla niecki Bytomskiej. Tak w kierunku N-S mamy dla w arstw siodłowych miąższości następujące:
Tabela IV. — T abelle IV.
Brzeg Pn (N ord-R and) m Niecka By tomska (Beuthener Mulde) m Siodło Główne (H auptsattel) m
miąższość całej grupy
(M ächtigkeit der g a n ze n S a tte lf töz-G ruppe)
a) 210 b) 125 254 200 216 183
sumaryczna miąższość węgla
(G esam te M ächtigkeit der Kohle)
a) 19,1 b) 26,3 28,6 30,0 26,4 29,6
— 443 —
Nierównomiernemu osiadaniu podłoża stale towairzy-sizy zjaw isko rozszczepiania się pokładów. Część nierozszczepiona pokładu A tw orzyła się na podłożu dłuższy czas nieosiadają- cym, albo bardzo powoli osiadającym , wówczas gdy część pokładu B tw orzyła się na podłożu szybciej osiadającym . Po zapełnieniu tej części osadami do powierzchni wody, rozra stały się w miejscu B lasy i tw orzył się ponownie pokład w ę gla, będącego w zetknięciu
się z pokładem w ęgla w m iej- B ą
scu A. Pow tarzało się to kil- k ak tro tn ie. Proces ta k i p rzy dłuższym trw a n iu prow adził do rozszczepiania się p ie rw o t
nego po kładu. Pod każdym Fig. 1.
z tych rozszczepionych p o k ła
dów z n a jd u ją się w arstw y stigm ariow e, ja k to w y k azały b ad an ia au to ra na k o p aln iach R ybnickich.
Tego rodzaju rozszczepienie pokładów znam y we w szyst kich w arstw ach karbonu produktyw nego w naszym Zagłębiu, św iadczą one wymownie o procesach osiadania podczas ich tw orzenia się. Przytoczone w yżej przy k ład y charak tery zu ją to rozszczepianie się pokładów. W górnej części w arstw Orze- skich, ciągnie się prześledzony przez W e b e r a (1927), na 25—30 km gruby pokład węgla od Brzezinki poprziez M urcki do Łazisk, którego grubsze rozgałęzienia w miarę rozszczepia
nia się zm ieniają nazw y (P r z e m s z a, K a r o l , E m a n u e l , P o r ę b s k i ) . Stosunki miąższości seryj i ilości prze rostów węglowych widoczne są n a tabeli n astęp u jącej:
T abela V. - T ab elle V.
Kopalnie: — Gruben: Brada Barbara Boer Karol Przem sza
miąższość serii (m)
(M ä ch tig k eit der Serie)
205 115 92 36 3,32
ilość przerostów węglo wych (m)
(Z a h l der K ohlenbänke)
20 15 15 7 2
sumaryczna miąższość węgla (m)
(G esam te M ächtigkeit der K ohle)
Znana każdem u górnikowi w Zagłębiu grupa pokładów siodłowych ma z zachodu nia wschód od kop. C a r n a l l do kop. K a z i m i e r z na przestrzeni 35 km przebieg nastę p u ją cy (porówn. N i e m c z y k 1930):
T ab ela VI. - T ab elle VI
Zabrze H in d en -burg Niecka Rudy R u d a er M ulde Siodło Główne H a u p t S a tte l Kopalnie: — Gruben: C a rn a ll Ja k ó b E lż b ie ta G o d u la 1 N ie m c y M a ty ld a miąższość serii (m)
(M ä chtigkeit der S a tte lflö z - Grappe) 275 220 210 178 167 140 ilość przerostów węgl. (m) (Z a h l der K ohlenbänke) 11 10 10 7 7 6
sumar. miąższość węgla (m)
(G esam te M ä c h tig keit d. K ohle)
29,77 23,68 23,46 22,93 19,9 20,0
Król Richter Saturn Czeladź Kazimierz
miąższość serii (m)
(M ächtigkeit der S a tte lflö z - G ruppe) 112 52 44 40 18 ilość przerostów węgl. (m) (Z a h l der K ohlenbänke) 5 4 5 5 1
sumar. miąższość węgla (m)
(G esam te M ä ch tig keit d.K ohle)
15,44 16,40 14,70 15,35 15,20
G ru p a ta w ykazuje typow e rozszczepianie się pokładów w skutek nierównomiernego, osiadania podłoża. Podobne nie równomierne osiadanie rozm aitych części Zagłębia, p rzykłady czego możnaby znacznie powiększyć, w ytw arzało pierw otne niecki (w zach. części Zagłębia, w okol. Bytomia i inne) w kie runkach predysponow anych, równoległych do przebiegu gór otaczających nasze Zagłębie, o czym autor parokrotnie ogła szał drukiem (1925—1927). Takie nierównomierne osiadanie w ytw arzało miejscam i w śród w arstw pewne nachylenia, które w zestawieniu z poziomym uławioeniem innych w arstw , może w ykazyw ać niezgodność uław icenia mylnie czasem (naprzy- kład dla w arstw S i o d ł o w y c h ) interpretow ane jako zja w iska podnoszenia się terenu.
- 445 —
Cykliczność zjawisk sedymentacyjnych.
Nie mamy dowodów n a stwierdzenie zjaw isk podnosze nia się terenu Polskiego Zagłębia Węglowego podczas karbonu produktyw nego, szczególnie zaś jak o zjaw isk stale pow tarza jących się nia początku pewnego cyklu sedym entacyjnego, kończącego się osiadaniem, w tym rodzaju, ja k to u stalają geolodzy am erykańscy W e l l e r , a za nim W a n 1 e s s i inni (1931, Illinois State Geological Survey) dla zagłębi w ę glowych Stanów Zjednoczonych. Zjaw iska podnoszenia się w tych zagłębiach geolodzy am erykańscy u stalają na pod stawie: 1) niezgodności uławicenia, obserwowanej czasami po między w arstw am i stigmariowemi, a w yżej leżącym pokła dem węglowym i zanotowanego miejscami pewnego rodzaju w ietrzenia iłów stigm ariowych, 2) głównie zaś na podstaw ie niezgodności uław icenia i zjaw isk erozji i denudacji nia gra nicy stropu iłów i w apieni morskich, a spągu piaskowców lą dowych w serii cyklu sedym entacyjnego.
Go się tyczy gliny stigm ariowej, to ostra granica, zacho dząca pomiędzy nią a pokładem węgla, zw racała na siebie często uwagę uczonych, którzy tłum aczą to zjawisko osadza niem się węgla niezależnie od podłoża.
Procesy przekształcania się osadzonego m ateriału sapro- pelitowego, p rzyczyniają się ewent., również przy karboni- zacji do w ytw orzenia ostrych przejść między pokładem węgla a jego' spągiem. W każdym bądź razie granica ta nie św iadczy 0 żadnym procesie wznoszenia się. Odwrotnie, węgiel tw orzył się w wodzie, a p rzy procesach podnoszenia się byłby z tej wody w ysunięty. Nie możemy więc ze w spom nianej ostrej granicy w spągu węgla sądzić o podnoszeniu się podłoża w tym momencie.
Jeżeli się wspom ina o pewnego rodzaju w ietrzeniu iłów stigmariowych, to być może, że p rzy nieznacznej naw et zm ia nie poziomu wód w lagunie, przew ażnie odciętej od morza, mogło tu i ówdzie w ysunąć się podłoże (w arstwy stigmariowe) 1 podlegać procesom w ietrzenia w tropikalnym klimacie. Za znaczam y jednak, że zjaw isk tych dotąd w Polskim Zagłębiu W ęglowym nie stwierdzono.
Co się tyczy cyklicziności zjaw isk sedym entacyjnych i erozyjnych, zaobserwowanych przez geologów w zagłębiach
węglowych am erykańskich, rozpatrzym y ją dla naszego Za głębia węglowego w stosunku do większych kompleksów osa dów i do poszczególnych odcinków od pokładu do pokładu.
Poczynione dotąd obserwacje w naszym Zagłębiu pozw a la ją podzielić w arstw y O s t r a w s k i e , zaliczane dotąd całkowicie do utw orów pąralicznych, na szereg kolejnych seryj o zmiennym charakterze limnicznym i paralicznym (patrz tab. I). Zdaniem naszym, główną przyczyną tych różnic jest kom binacja powolniejszych czy więcej przyspie szonych rytm ów osiadania i sedym entacji o rozm aitej am pli tudzie i nasileniu. W w ypadkach gdy osiadania były większe, morze zalewało lagunę węglową, gdy osiadania były mniejsze i sedym entacja w yrów nyw ała wytw orzone głębiny, jakaś m ierzeja stale odgradzała lagunę od morza. Można więc stw ierdzać w kolejnych przytoczonych na tablicy seriach pa- ralicznych i lim nicznych w śród w arstw O s t r a w s k i c h, cykliczne zwiększania i zm niejszania am plitudy i tem pa osiadania i sedym entacji.
A. Pom ijając początkowe obniżenie się, osiadania dna
w seriach m o r s k i c h (Y, VII, IX) (patrz lab. I) m usiały być dość powolne lecz znaczne i ciągłe. O sady tw orzące się wówczas nie zapełniały całkowicie laguny przed zakończe niem serii i do powierzchni wód nie dochodziły.
B. O siadania dna w seriach l ą d o w y c h słodkowod
nych (IV, VI, X) b yły szybkie, ale dno obniżało się nie głęboko, tak że do zalewu morskiego nie dochodziło. O sady zapełniały lagunę wielokrotnie i wielokrotnie rozrastały się wówczas lasy i tw orzyły się pokłady węglowe.
C. O siadania w 3-ch typow ych seriach p a r a l i c z n y c h (I, III, XI) były i szybkie i o znacznej am plitudzie, powodo w ały one częstą zmianę fau n y morskiej i stosunków lądo wych.
D. O siadania w seriach l i m n i c z n y c h z jednym za
lewem morskim (w seriach II, VIII, XII), b y ły częste i nie głę bokie za w yjątkiem głębszego osiadania, które spowodowało zalew morski. O sady wielokrotnie zapełniały lagunę.
Co się tyczy zmienności poszczególnych w arstw od po kładu do pokładu, to tu napotykam y różnicę w ich kolejności, zależnie jednak również od tego, czy osiadanie było głębokie, czy płytkie, czy następowało nagle czy stopniowo. W pływ ało
to na zmienność w arunków sedym entacyjnych. D la osiadań nagłych możemy w ogólnych zarysach potw ierdzić znaną już daw niej pew ną cykliczność osadów. Jako sizemat te j cyklicz- ności będzie zjaw ienie się w stropie pokładów węglowych, łupków (iłów), stopniowo przechodzących w piaskow ce (pia ski), kończące się łupkiem (gliną) stigm ariową i pokładem węglowym.
Jako szemat sedym entacji przy osiadaniu powolnym może służyć podana w yżej kolejność uw arstw ow ienia przy zalewie morskim B a r b a r a . N astępująca stopniowo za m iana iłów na piaski odpow iada stopniowemu w ypełnianiu osadami wód laguny przy je j spłycaniu. Zjawisk jakiejś ero zji, przy tym , pomiędzy łupkam i a piaskowcam i (iłami a p ia skami) n a tych drobnych odcinkach w naszym Zagłębiu dotąd nie stwierdzono, nie mówiąc już o jakim ś stałym regularnym pow tarzaniu się tak iej erozji i dotąd nie ma danych, żeby znane przejścia od iłów do piasków, uw ażać za dowody ru chów podnoszenia się terenu. Podane w yżej szematy kolej ności w arstw są naturalnie bardzo ogólne. Bardzo często żad nego sizematu ustalić się nie da.
Zjawiska erozyjne. Zlepieńce. Ruchy orogeniczne. Podnoszenia się.
Zjaw iska erozyjne podczas karbonu produktyw nego są jed n ak znane w naszym Zagłębiu. O pisane są one przez licz
nych autorów ( C z a r n o c k i , H r e b - n i c k i , Q u i t z o w, A h l b u r g , Ś u s t a i innych) głównie dla wanstw S i o- d ł o w y c h , poza ty m pojedynczo dla w arstw R u d z k i c h (Dołno-Karwińskich) i Ł a z i s k i c h . Są to w ym ycia w postaci koryt daw nych potoków, rozmycia powierzchni i innego rodzaju erozja przede w szystkim jednak w pokła dach węglowych, leżących pod grubo-ziarnistym i piaskam i lub zlepieńcami, które czasami w cinają się naw et w spąg po k ład u węglowego. Erozja ta św iadczy o charakterze lądow ym tych zjawisk. Piaskowce i zlepieńce leżą naw et tu i ówdzie niezgodnie na niżej leżących w arstw ach, ale zjaw iska te nie m ają charakteru abrazji, ścinającej na dłuższą odległość w ar stw y spągowe i św iadczącej o ruchu podnoszenia się podłoża i przerw ie sedym entacyjnej. Odwrotnie, sam charakter tych
zjaw isk jest zawsze lokalny. Ogólne uław icenie piaskowców w yżej leżących jest zwykle zgodne z uławiceniem w arstw podległych zjawiskom w ym ycia, a okres pow staw ania w arstw S i o d ł o w y c h, ja k w idzieliśm y w yżej przy ro zp atry w a niu zjaw isk rozszczepiania się pokładów, św iadczy właśnie 0 ruchach osiadania, nie zaś o ruchach wznoszenia się. P rzy toczone izaś zjaw iska erozyjne spowodowane b y ły ew entual nie (zgodnie zresztą z opinią Ś u s t y i innych autorów) przez gwałtowne ulew y tropikalne i rw ące potoki, torujące sobie drogi poprzez m okradła, gdzie się tw orzył węgiel. D la przenoszenia ewent. z Sudetów do naszego Zagłębia otocza ków, składających opisane zlepieńce i dochodzących do wiel kości pięści, głowy ludzkiej i więcej, trzeba było ogromnej siły potoków, zapełnionych piaskiem, w śród którego tak ie oto czaki mogły być rua dalszą odległość przenoszone. A tak ie po toki mogły zasypyw ać znaczne obszary ponad zw ykłym po ziomem wód, k tó ry w lagunie, po odcięciu je j od morza, mógł podlegać przecież pew nym wahaniom, mogło to powodować lądow y charakter opisyw anej erozji. Takie potoki mogły n a wet w zupełnie p ły tk iej lagunie porobić odpowiednie w ym y cia, nie koniecznie należy tego rodzaju erozję tłom aczyć ru cham i wznoszenia się. Rozmaite zjaw iska erozyjne znane są 1 w śród innych form acyj, np. w piaskow cu triasowym , w utw orach lodowcowych i t. p., ale nie są tam interpretow ane jako skutek ruchów wznoszenia się tego podłoża, na którym zostały skonstatowane.
Jest natom iast rzeczą ze wszechmiar wiarogodną, że m a sowe zjaw ienie się piaskow ców i zlepieńców w pew nych okre sach karbonu produktyw nego (zlepieńce Z a m e c i k i e , S i o d ł o w e , Ł a z i s k i e ) świadczą o ruchach orogenicznych w terenach otaczających Polskie Zagłębie Węglowe, w Sude tach, skąd zostały one zniesione do Zagłębia. Samo Zagłębie było ty lk o terenem ajkumulacyjnym, właśnie nie wznoszącym się podczas grom adzenia się w nim tych psam itów i psefitów. G dyby bowiem oba obszary i denudacyjny i akum ulacyjny wznosiły się lub obniżały wspólnie — różnica hypsom etryczna między nimi zastaw ałaby nienaruszona i nie było by przy
czyny do zm iany w Zagłębiu ch arak teru osadów, które pozo staw ałyby takim i ja k i w okresie poprzednim.
- 449 —
wielkości głowy, w seriach piaszczystych i zlepieńcowatych w skazują na silne wzmożenie erozji, n a procesy orogeniczne, które m usiały mieć miejsce ewent. w Sudetach, bo bliżej do Zagłębia rozwinięte są tylko utw ory kulmowe, w sam ym zaś Zagłębiu pod w spom nianym i zlepieńcami — utw ory ilaste i piaszczyste, z których takie zlepieńce powstać nie mogły. R uchy wznoszenia się w Sudetach spowodować m usiały silne wzmożenie się procesów erozyjnych, dzięki którym m ateriał klastyczny został w yrw any, otoczony i przetransportow any do ówczesnej laguny. W yklino w y w anie się seryj piaszczy stych i zlepieńcowatych od zachodu k u wschodowi w Zagłę biu, w skazuje, że m ateriał transportow any był od strony Su detów.
Przeciwko istnieniu procesów wznoszenia się przy tw orze niu się węgla przem aw ia następujące rozważanie. O siada nie kompensowane jest sedym entacją i od kom binacji r y t mów tych 2-ch czynników jest uzależniony ten cizy inny w y nik t. j. charakter lim niczny czy parałiezny osadów, tw orze nie się grubszego czy cieńszego pokładu węglowego, ta czy inna odległość między pokładam i i ii. p. T rudniej byłoby n a tomiast w ytłum aczyć cały kom pleks zjawisk, obserwowanych w naszym Zagłębiu, przy w prow adzeniu do systemu osiada nia i sedym entacji jeszcze czynnika podnosizenia się, i to jako tylko periodycznie, w pew nych określonych momentach (na wzór am erykański) działającego. Co za przyczyna byłaby takiej regularności niewielkiego podnoszenia się n a tle ogól nego znacznego osiadania?
Zjawisk erozji w śród skał płonnych między pokładam i węglowymi w naszym Zagłębiu dotąd nie zanotowano. G dyby p rzy jąć istnienie wznoszenia się w tym momencie na wzór am erykański — m usielibyśm y dopuścić, że dziw na am plituda tego podnoszenia się doprow adzała podłoże tylko, do poziomu wód laguny, gdzie rosły lasy (dające początek w arstwom sitig- mariowym), bo przecież gdyby podnoszenie się szło w yżej, to lasy pozbawione wody, m usiałyby zanikać, erozja wówczas działałaby tak długo, ja k długo trw ałby proces podnoszenia się, m usiałaby ona sięgać bardzo głęboko. Dopiero przy no wym obniżaniu się m usiałaby nastąpić pew na prawidłowość w sedymentacji, zjaw iska zaś erozyjne i abrazyjne
by być obserwowane pomiędzy każdą p arą pokładów węglo w ych (pg. szemaitu amerykańskiego). Podobnych zjaw isk w naszym Zagłębiu Węglowym dotąd nie znamy.
W idzimy, że wszystkie powyższe rozw ażania nie u sp ra w iedliw iają przyjęcia szczególnie periodycznych ruchów wznoszenia się w naszym Zagłębiu podczas karbonu produk tywnego.
W szystkie obserwowane tam zjawiska, na razie p rz y n a j mniej, d ają się w ytłóm aczyć osiadaniem i sedym entacją i o ile można tym się ograniczyć, nie potrzebujem y tego szematu komplikować. Być może przyszłe badania w ykażą, że zjaw i ska wznoszenia się podczas karbonu produktyw nego w n a szym Zagłębiu jednak istniały, na razie takich udowodnio nych faktów nie znamy.
Wykres rytmów osiadania, sedymentacji i oscylacji.
Spróbujem y teraz nasze rozw ażania o osiadaniu przed stawić w postaci graficznej. Weźmiemy jako p rzykład b a dane przez autora stosunki geologiczne n a kop. E m m a w pow. Rybnickim. Przyjęliśm y, że każda w arstw a stigma- riow a (na załączonym przy tym w ykresie i przekroju geolo gicznym — każdy pokład węglowy) tw orzyła się na poziomie blisko poziomowi w ody w morzu. Jeżeli więc w pew nym prze kroju mamy kilka poziomów w arstw stigm ariowych, leżą cych jedne nad drugimi, to m am y dowód, że od czasu tw orze n ia się niższego poziomu tych w arstw do czasu tw orzenia się każdego wyższego poziomu, nastąpiło obniżenie się podłoża na tak ą odległość, ja k a odpow iada różnicy wysokości między tym i poziomami stigmariowymi. W ytworzone obniżenie się, ja k to widzieliśmy w yżej, następnie było w ypełnione osadami, a gdy osady gromadziły się do powierzchni wód, rozrastały się lasy i tw orzyły się znowu w arstw y stigmariowe i węgiel. Wielkość osiadania jest więc rów ną miąższości osadów mię dzy jakim ś poziomem stigmariowym, a niżej leżącym p u n k tem. N aturalnie, że ta głębokość jest tylko przybliżona, którą obecnie można na profilu geologicznym odmierzyć. W chwili osiadania w arstw y były znacznie grubsze, lecz pod w pływ em ciśnienia, diagenezy i t. p. zjaw isk ich ostateczna miąższość zmalała. Ale dla uproszczenia rozum owań przyjm ujem y obec
— 451 —
ne miąższości w ykazane przez profil geologiczny. P rzy w ięk szym obniżaniu się, gdy „m ierzeja“, czy jak aś przegroda od strony morza, była zatapian a lub przeryw ana — morze zale wało lagunę węglową.
Jakież obniżenie w ystarczało, ażeby ten zalew morski spowodować? W naszym w ypadk u najm niejsze obniżenie, przy k tórym m orska fauna przenikała do laguny p rzy p ad a na poziom morski G a b r i e l a , gdzie faunę znaleziono na głębokości ok. 8—9 m pod w yżej leżącą w arstw ą stigmariową. Ale poziom ten na kop. E m m a jest przew ażnie słonawy (przew ażają Lingulidae), więc dla kop. E m m a nie typow y, na kop. zaś S z a r l o t a , leżącej na zachodnim skrzydle te j sam ej niecki Jejkow ickiej, stosunki m iarodajne dla tego poziomu są zupełnie odmienne. Wolimy więc dane, uzyskane z poziomu G a b r i e l a , przy konstruow aniu w ykresu po minąć.
N astępne poziomy morskie, najbliżej pod w arstw am i stig- mariowym i leżące, są: poziom K o k s o w y (ok. 15 m pod pokł. IV) i poziom K o n r a d (ok. 15 m pod pokł, 0,10). W ta k iej samej odległości pod w arstw am i stigm ariowymi te po ziomy były znalezione na kop. S z a r l o t a . W ystarczyło w ięc obniżenie się na jakie 15 m, ażeby fauna m orska tych poziomów przeniknęła do laguny. Jeżeli obniżanie było m niej sze, to fau n a m orska do laguny nie dostaw ała się. Było to przyjęte pod uwagę przy konstrukcji w ykresu, również i to, że iły osadzały się głębiej, piaski płyciej. Jeżeli miąższość osadzonych w arstw była większa niż 15 m, a fau n y morskiej one nie zaw ierały, znaczyło to, że przy stałym obniżaniu się podłoża, dzięki trw ającej sedym entacji, mierzeja, odgradza jąca lagunę od morza, przeryw aną nie była. Jeżeli do w ytw o rzenia się w arstw stigm ariow ych (pokładów węglowych) nie dochodzilło, znaczyło to, że osady nie w ypełniały laguny do powierzchni, gdy następowało nowe obniżanie się.
Jeśli w pew nym poziomie morskim przew aża jakaś grupa faunistyczna — możemy ustalić na ja k iej głębokości w p rzy bliżeniu napotykaliśm y tą g r u p ę 1). Jeżeli pew na grupa fa u nistyczna była napotykana dość często, przy tym w znacznej ilości na tej samej w przybliżeniu głębokości, możemy
skon-*) W stosunku do sąsiedniego wyżej leżącego poziomu stigmario- wego.
statować o p t i m u m w arunków życiowych (głębokości),, które te j grupie odpow iadały. W ten sposób autor mógł u sta lić, że w obwodzie Rybnickim najpłytszym i form am i b y ły
Lingulid&e z optim um do 10 m głębokości, liczne Nuculidaie
były znajdow ane n a głębokości ok. 25—40 m, Goniatitidaie — do 60 m. W szystkie przytoczone dane b yły p rzyjęte pod uw agę przy w ykonyw aniu omawianego wykresu. Służyły one do ustalenia na osi rzędnych a m p l i t u d y o s i a d a ń , które w ykazyw aliśm y dla niekom plikow ania w ykresu jaiko nagłe.
D la w ykreślenia r y t m u s e d y m e n t a c j i i ry tm u o s c y l a c j i w ym agana jest oprócz tego m iara czasu, za znaczona na osi odciętych. Do tego możemy zastosować tylko względne stosunlki. P rzyjm ujem y, że d la osadzenia się w a r stw y piaskow ca (podczas sedym entacji więc piasku) średniej wielkości ziarna, 1 m miąższości — potrzebna była pew na jednostka czasu; dla osadzenia się piaskow ca łupliwego 1 m miąższości — dwie takich jednostek; dla 1 m łu p k u piaszczy stego — trzy; dla 1 m łupk u ilastego — cztery; d la 1 m w ę gla — dw anaście takich jednostek czasu. N aturalnie, moż- naby było przyjąć i inne stosunki liczbowe. Zaznaczam y n a osi odciętych względny czas trw an ia sedym entacji kolejno każdej w arstew ki, w ykazanej na profilu geologicznym. Czas ten otrzym ujem y przez mnożenie miąższości każdej z w arste wek przez spółczynniki w yżej oznaczone stosunlkowo do pe trograficznego rodzaju w arstw y, przy tym czas sedym entacji
1 m łupk u ilastego odpow iada na wykresie 1 mm.
P rzy tw orzeniu się pokładu węglowego, wielkości osiada nia na w ykresie nie zaznaczamy.
R y t m o s i a d a n i a — w ykazany linią schodową. R y t m s e d y m e n t a c j i — w ykazany ciągłą łam aną linią. P u n k ty styczności linii osiadania i’ linii sedym entacji odpow iadają początkowi rozrastania się lasów i tw orzenia się w arstw stigmariowych, bo w tym momencie osady dochodzą do pow ierzchni wód.
R y t m o s c y l a c j i — k ształtuje się z rytm u osiada nia (linie pionowe) i następnej sedym entacji (linie nachylone), co w sumie odpow iada zmiennej pozycji dna laguny wę glowej.
— 453 —
W szystkie odległości przy w ykonyw aniu tego w ykresu wzięte zostały z kopalnianego profilu geologicznego. Z w y kresu widocznym jest rozmaite tempo sedym entacji różnych osadów. Piaskowce n a ra sta ją szybko, łupki powoli.
Zusammenfassung.
D ie U ntersuchungen der O strauer Schichten des Polnisch- Schlesisch-Mährischen Steinkohlenbeckens im deutschen, so wie im polnischen Anteil in den letzten Jahren, haben zu der Feststellung einer Reiihe fauniistischer Horizonte geführt, w el che früher schon im tschechischen Teile festgestellt worden sind. Man k an n annehmen, dass in Bezug au f die Zahl und die Verteilung der m arinen Horizonte im westlichen Teile unseres Beckens keine grösseren V eränderungen mehr stattfinden werden.
Bei den U ntersuchungen der O strauer Schichten in den R ybniker G ruben h a t der V erfasser seine ganze A ufm erksam keit au f die faunistischen V eränderungen bei den jeweiligen m arinen Transgressionen und Regressionen gerichtet. Man konnte im allgemeinen feststellen, dass jede m arine Transgres- sion (oder besser gesagt Ingression) mit der Süsiswasserfauna beginnt und endet. Diese F au n a beweist, dasis w ährend der ganzen übrigen Zeit, ausserhalb der kurzdauernden m arinen Ingressionen in unserem Steinkohlenbecken nur Süsswasiser- abiagerungen stattfanden. Ś u s t a h at seinerzeit die Mäch tigkeit der m arinen A blagerungen in den O strauer Schichten au f nur 2,5% (vielleicht etwas zu wenig) geschätzt. In den kohlenreichen Mulden- und Sattelgruppen sowohl, wie auch in m anchen Abteilungen der R andgruppe treffen w ir ü ber h au p t keine m arinen Schichten an. In einer grossen Anzahl der Fälle, unm ittelbar im H angenden der Kohlenflöze trifft m an feine schwarze Schiefer, welche oft in Brandschiefer übergehen, hauptsächlich mit den Anthracosien und Anthra-
com yen (also Süsswasseuformen) ü b e r f ü llt. Solche V erhält
nisse führen uns zu dem Schlüsse, dass die Kohle sich in süssem W asser in der Meeresnähe bildete.
N ur in einzelnen Fällen trifft m an in unserem Becken die marine F au n a unm ittelbar im H angenden der Kohlenflöze.
Diese Verhältnisse sind aber leicht durch das plötzliche Ab sinken des U ntergrundes nach der A usbildung des Flözes zu erklären.
In der vorliegenden Tabelle (I) versuchen w ir eine Ver teilung der O s t r a u e r Schichten auf G rund der An- und Abwesenheit der m arinen A blagerungen in einzelnen Perioden durchzuführen. W ir können dabei vier G ruppen der A bla gerungen unterscheiden:
1. D rei Serien (V, VII, IX) der m arinen A blagerungen ohne Kohlenflöze;
2. D rei Serien (IV, VI, X) der echten Land- oder limni- sehen Ablagerungen, ohne Meeresschichten;
3. D rei Serien der typischen paralischen Bildungen (L III, XI) mit Kohlenflözen und einigen M eeresabla gerungen, und endlich
4. D rei limnische Serien (II, V III, XII), welche aber je eine kurz andauernde marine Ingression aufweisen. Interessant ist dabei eine regelmässige Reihenfolge der limnischen und der paralischen, oder sogar m arinen Serien festzustellen.
Überall im Polnischen Steinkohlenbecken, wo m an n u r d arau f achtete, fan d m an im Liegenden der Kohlenflöze und selbst unter den dünnen Sehmitzen (0,10 m, 0,16 m, 0,25 m u. s. w.) den Stigmarienboden an, wie dies der Verfasser in den R ybniker G ruben konstatiert hat. Die karbonischen Pflanzen, welche diese W urzelböden ausgebildet haben, wuchsen nach den einstimmigen Meinungen der Paläobotaniker au f einem moorigen, einige dm mit W asser bedecktem Boden und bilde ten eine A rt der Mangroe-Wälder. Ohne W asser konnten diese P flanzen nicht leben. Solche W urzelböden bildeten sich also au f einem Niveau, welches ganz nahe dem ehemaligen Meeres niveau lag, auf einer vom flachen W asser bedeckten Ebene. Wie die grosse Ausdehnung m ancher Kohlenflöze (P o c h- h a m m e r , A n t o n i e , J o h a n n , E m a n u e i s e g e n u. s. w.) zeigt, erstreckte sich diese Ebene m ehrere D utzende Kilometer weit, nahe am Meer, wie dies öftere M eerestrans- gressionen bezeugen. D erartige weite, von süssem W asser bedeckte Ebenen können n u r eine A rt Lagune darstellen, deren W asserstand sehr wenig von dem jenigen des Meeres
— 455 —
D as A nkäufen der Sedimente von ca 7 km mit den h i n derten Horizonten der Stigm arienböden und Kohlenflöze in unserem Kohlenbecken kann m an nur durch ein dauerndes Absinken erklären. Das Absinken w urde durch eine Ruhezeit, w ährend welcher sich die Sedimente häuften, unterbrochen. Nach der A usfüllung der Lagune d urch die Sedimente bis zur W asseroberfläche, breiteten sich wiederum weite W älder aus, welche die Zufuhr der klastischen Sedimente in die Mitte der W älder verhinderten, und das A nhäufen der rein pflanzli chen Abfälle verursachten. So w aren die Verhältnisse fü r die Kohlenbildung geschaffen, welche au f dem im allgemeinen sich lagsam senkenden Boden stattfand.
D ann sank der Boden entweder plötzlich oder langsam ein. Auf ersteren F all weisen unter anderen Verhältnissen hie und da angetroffene, senkrecht stehende, von Sedimenten verschüttete Stämme hin, welche wegen der raschen A nhäu fung der Sedimente nicht um fallen konnten. (S u s t a, Un tere K arviner Schichten). W enn das Absinken tief h inunter ging, drang sogar das Meerwasser mit entsprechender F au n a in die Lagune ein. Bei einem langsam en Absinken trifft man im H angenden des Flözes allm ähliche Übergänge der Schich ten mit Süssw asserfauna zu denen mit brackischer und aus gesprochener M eeresfauna an. Solche Erscheinungen w ieder holten sich dauernd und, abhängig von der A m p l i t u d e und von dem T e m p o des S i n k e n s und der S e d i- m e n t i e r u n g bildeten sich je nachdem, m ächtige oder dünne Kohlenflöze, oder sogar Kohlenschmitze in kleineren oder grösseren Abständen von einander aus.
Das Absinken des Bodens im Polnischen Steinkohlenbek- ken ist nicht gleichmässig vor sich gegangen; einige Stellen sanken schneller und tiefer, andere langsam er und seichter. An den ersteren Stellen bildeten sich Sedimente in grösseren, an den letzteren dagegen in viel kleineren Mengen aus. D araus erklärt sich die ungleiche M ächtigkeit der Sedimente an verschiedenen Stellen unseres Beckens, wie dies die Tabel len I I —VI im polnischen T ext beweisen. Die m ächtigsten Se dim ente und dam it die tiefsten Senkungen trifft m an im w est lichen Teil des Beckens.
Die erw ähnten Verhältnisse führten auch zur Zersplit terung der Flöze, je nachdem, ob sie sich au f einem langsam
(vergl. Fig. 1, S. 443, Stelle A), oder rasch (Fig. 1, Stelle B) sinkenden Boden bildeten. W ährend sich ein einziger Flöz an der Stelle A allm ählich bildete, wiederholte sich an der Stelle B das Absinken der hier sich neu bildenden Kohlenflö ze (welche aber immer im Zusammenhang m it dem unzersplit- terten Flöz an der Stelle A standen) und inzwischen die Aus füllung der Lagune mit den Sedimenten. (Vergl. Tabelle: IV, V, VI).
O eftere W iederholung derselben Ursachen führte un b e dingt zur regelmässigen Ausbildung derselben Schichten, zu den z y k l i s c h e n Erscheinungen, welche in anderen Bek- ken schon längst beobachtet w urden. Ganz schematisch im allgemeinen, denn die Verhältnisse sind immer sehr wechselnd, besteht das Hangende des Kohlenflözes aus Schiefer (Ton), w elcher allm ählich in Sandstein (Sand) übergeht und mit einem Stigmarienboden (vorwiegend Tonschiefer) und einem Kohlenflöz endet. Diese Reihenfolge der Schichten entspricht der allm ählichen Sedim entierung und der V erflachung der Lagune.
Zur Zeit kennt m an in unserem Kohlenbecken in diesem Schema zwischen zwei beliebigen Flözen keine diskordante Lagerung der Schichten und keine Erosionserscheinungen. In nordam erikanischen Kohlenbecken dagegen haben W eller und andere Geologen die erw ähnten Erscheinungen im Liegenden des „Basalsandsteins“ nachgewiesen und als Beweise der Landerosion, sowie der Hebungserscheinungen erklärt.
Wohl kennen w ir Erosionerscheinungen im Liegenden der groben Sandsteine und Konglomerate, welche in m anchen G ruppen in unserem Kohlenbecken in den P o r e m b a e r-, S a t t e l f l ö z - , L a z i s k e r - und in anderen Schichten h er vortreten. G ut b ekannt sind solche Erosionserscheinungen in Kohlenflözen der S a t t e 1-G r u p p e, in G estalt verschie dener Auswaschungen, Rinnen, Vertiefungen, welche sogar in das Liegende des Flözes eindringen und eine ausgesprochene Landerosion darstellen. Solche Erscheinungen könnten sich event. durch tropikale, stürmische Regengüsse und dadurch entstandene Ströme selbst in der seichten Lagune bilden. Die Sandmassen könnten ausgedehnte Strecken ausfüllen und den C harak ter einer Landerosion hervorrufen. Diese Erscheinun gen sind aber keine zyklischen, keine sich wiederholenden.
- 457 —
Sie können im Gebiete des Polnischen Steinkohlenbeckens nicht als Resultate der Hebungen betrachtet werden.
Im Gegenteil, das Gebiet des Beckens befand sich dam als auch, wie uns die Zersplitterung der Sattelflöze beweist, im Senkungsstadium (vergl. Tabelle II, IV, VI). Es w ar dam als ein Akkum ulationsgebiet, wohin die Sedimente aus den angren zenden Gegenden, vorwiegend aus den Sudeten, wie w ir aus dem G esteinsm aterial der Gerolle schliessen können, getragen w urden. Die grobkörnigen Konglomerate in verschiedenen Schichten-G ruppen unseres Beckens weisen auf die dam aligen orogenetischen Erscheinungen hin, welche sich w ahrscheinlich im Bereiche der Sudeten abgespielt haben. Die Senkungen im Gebiete unseres Kohlenbeckens w aren also durch die H ebun gen im Sudetenlande rekompensiert.
Die öftere Abwechslung der Schichten m it m ariner und Süssw asserfauna, der Kohlenbänke und Stigmarienböden, welche, wie w ir oben gesehen, ungefähr au f dem Meeresni veau ausgebildet w urden, ergibt uns ein D iagram m (vergl. II. Congrès de stratigraphie carbonifère. Heerlen, 1935) der besprochenen Senkungserscheinungen. Als Beispiel nehmen w ir die vom Verfasser untersuchten geologischen Verhältnisse der E m m a-G rube im R ybniker Revier an.
D en A bstand zwischen zwei Stigm arienböden können w ir als annäherndes Mass des Absinkens zwischen diesen Schich ten betrachten, denn die ausgebildete Senke w urde später mit den Sedimenten ausgefüllt und w enn diese A usfüllung unge fähr bis zur O berfläche des Meeresspiegels reichte, bildete sich der Stigm arienböden und der Flöz. Das Mass des Absin- kens gleicht also der M ächtigkeit der Sedimente und ist uns dnrch das geologische Profil der Grube gegeben *).
D as kleinste Absinken, bei welchem die M eeresfauna ein gedrungen ist, gehört auf dem untersuchten Profil dem G a- b r i e 1 e-Horizont an. Auf der E m m a-G rube ist das vorw ie gend ein L i n g u ' l i d e r-Horizont (brackischer), deshalb wollen w ir ihn in unserer B etrachtung vermeiden. Die näch sten sind K o k s - und K o n r a d-Horizonte, welche sich ungefähr 15 m u nter den nächsten, höher liegenden Stigm a rienböden un d Flözen (Fl. IV, 0,10) befinden. Es genügte also
1) Diese Beobachtung gilt auch für die Abstände zwischen einem Stigmarienböden und einer jeder tiefer liegenden Schicht.
das Absinken auf ca 15 m fü r das Eindringen der M eeresfauna in die Lagune. D as Mass der einzelnen Senkungen, welche sich immer in der Lagune abgespielt, aber nicht zum E indrin gen der M eeresfauna geführt haben, w ar also kleiner als 15 m. W enn die M ächtigkeit der abgelagerten Schichten dabei grös
ser w ar — so ist dies ein Zeichen einer dauernden Sedimentie- rung bei gleichzeitigem Absinken des Bodens. W enn es zu keiner Stigmarienboden-Bildung kam, so füllten die Sedimen te das W asser nicht bis zur O berfläche aus.
F ü r die Vereinfachung unserer Untersuchungen nehmen w ir n u r die M ächtigkeit der jetzt existierenden Schichten an, welche wegen der späteren Schrum pfung und anderer diage- netischen Erscheinungen jetzt viel dünner sind, als w ährend der Zeit ihrer Ablagerung. F ü r die O rdinate unseres D iagram men ist das Mass des Absinkens und der Sedim entation ange nommen worden.
F ü r die Abscisse — das Mass der Zeit — können w ir nur relative Verhältnisse verwenden. Beispielsweise nehm en w ir an, dass die Bildung von 1 m m ittelkörnigen Sandsteins (wäh rend der Ablagerung also Sand) einen gewissen Zeitabschnitt dauerte, die Bildung des schieferigen Sandsteins — zwei solche Zeitabschnitte, des Sandschiefers — drei, des Tonschiefers —
vier, der Kohle — zwölf ähnliche Zeitabschnitte.
D ie M ächtigkeit verschiedener Schichten m ultiplizieren wir, je nach ihrer A rt mit den angenommenen K oeffizienten und die Ergebnisse legen w ir an der Abscissenaxe in der Weise an, dass ein Zeitabschnitt, w ährend welchem 1 m Ton schiefers sich abgelagert hat, einem Millimeter (1 mm) ent spricht. So bekommen w ir die Reihenfolge unserer Schichten in der relativen D auer ihrer Bildung. Die Schichten sind auf dem ± O-Niveau dargestellt.
W ir erhalten Linien, welche verschiedene R h y t m e n der S e n k u n g , der S e d i m e n t a t i o n und der O s c i l l a t i o n darstellen.
Die T reffpunkte der Oscillations- und der Sedim enta tionslinien entsprechen dem Moment der Kohlenbildung, denn in diesem Moment gelangen die Sedimente bis zur O berfläche des Wassers.
— 459 —
L i t e r a t u r a — L i t e r a t u r .
1. 1870. R o e m e r F. „Geologie von Oberschlesien“. Breslau.
2. 1892. G a e b 1 e r C. „Uber Schichten-Verjüngung im oberschlesi schen Steinkohlengebirge“. Katowice.
3. 1896. E b e r t Th. „Die stratigraphischen Ergebnisse der neueren Tiefbohrungen im oberschlesischen Steinkohlengebirge“. Abhdlg. d. Kgl. Preuss. Geol. L. A. N. F. Heft 10, Berlin.
4. 1900. Z e i l l e r R. „Eléments de Paléobotanique“. Paris.
5. 1906. A h l b u r g J. „Die Trias im südlichen Oberschlesien“. Abh. K. Preuss. Geol. L. A. N. F. Heft 50, Berlin.
6. 1909. G a e b l e r C. „Das oberschlesische Steinkohlenbecken“. Ka towice.
7. 1909. C z a r n o c k i S. „Budowa geologiczna utworów węglowych w Zagłębiu Dąbrowskim “. Przegl. Górn.-Hutn.
8. 1908—1912. P o t o n i é H. „Die rezenten Kaustobiolithe und ihre Lagerstätten“. Abh. K. Pr. G. L. A. N. F. Heft 55, Berlin.
9. 1911—1913. S t e v e n s o n J. „Formation of coal-beds“. Proc. Amer. Phil. Soc. vol. L, LI, LII, Lancaster.
10. 1912. v. K l e b e l s b e r g R. „Die marine Fauna der Ostrauer Schichten“. Jb. K. K. G. R. A. Bd. LXII. Wien.
11. 1912. T e t i a j e f f . „Les grandes lignes de la géologie et de la tec tonique des terrains primaires de la Russie d’Europe“. Annales
de la Soc. géologique Belgique.
12. 1913. G o t h a n W. „Die oberschlesische Steinkohlenflora. I. Teil. Farne u. farnähnliche Gewächse“. Abh. K. Pr. L. A. N. F. Heft 75, Berlin.
13. 1913. M i c h a e l R. „Geologie des oberschlesischen Steinkohlenbe zirkes“. Abh. K. Pr. G. L. A. N. F. Heft 71, Berlin.
14. 1918. Q u i t z o w W. „Auswaschungserscheinungen der Oberfläche innerhalb des oberschlesischen Karbons“. Jb. Pr. G. L. A. Band XXXIX. T. II. Berlin.
15. 1921. H a u g E. „Traité de géologie“. Paris.
16. 1921. S u e s s E. „La Face de la Terre“. (Traduction). Paris.
17. 1921. B o r n A. „Über jungpaläozoische kontinentale Geosynklina-len Mitteleuropas“.
18. 1923. S c h m i d t C. „Stratigraphisch-faunistische Untersuchungen im älteren produktiven Karbon d. Geb. v. Witten“. (Westfalen). 19. 1923. S t u t z e r O. „Allgemeine Kohlengeologie“. Berlin.
20. 1924. W e g n e r Th. „Das Auftreten v. Kohlenwasserstoffen im Be reiche des westfälischen Karbons“. Glückauf.
21. 1926. Ś u s t a Y. „Vymoly v karbonskych uhelnych slojich“. Prace Moravské prirodovëdecké spolećnosti III, 10. Brno ĆSR.
22. 1926. Ś u s t a Y. „Vlâknité uhli v istojatém kmeni“. Yëstn. Stât. Geol. Ustav. ĆSR. Praha.
23. 1926. M e f f e r t B.i K r y m W. „Iskopajemyje ugli Doneckago bassejna. IL Ugli Ałmaznago i Marjewskago rajonow“. Izdanje G. G. R. U. Leningrad.
