MIKRORZEŹBA POWIERZCHNI ZIAREN KWARCOWYCH FRAKCJI PIASZCZYSTEJ OSADÓW PREGLACJALNYCH SERII KOZIENICKIEJ JAKO WSKAŹNIK WARUNKÓW TRANSPORTU I DEPOZYCJI W POŁUDNIOWEJ CZĘŚCI NIZINY MAZOWIECKIEJ

(1)

MIKRORZEBA POWIERZCHNI ZIAREN KWARCOWYCH FRAKCJI PIASZCZYSTEJ OSADÓW PREGLACJALNYCH SERII KOZIENICKIEJ JAKO WSKANIK WARUNKÓW

TRANSPORTU I DEPOZYCJI W PO£UDNIOWEJ CZÊŒCI NIZINY MAZOWIECKIEJ

MICROMORPHOLOGY OF SAND QUARTZ GRAINS FROM THE PREGLACIAL KOZIENICE SERIES AS AN INDICATOR OF TRANSPORTATION AND DEPOSITION PROCESSES

IN THE SOUTHERN MAZOVIAN LOWLAND B^ARBARAWORONKO¹, £UKASZBUJAK²

Abstrakt. W celu okreœlenia charakteru osadów Ÿród³owych, warunków transportu i depozycji osadów preglacjalnych akumulowanych na Nizinie Mazowieckiej, przeanalizowano je pod k¹tem mikromorfologii powierzchni ziaren kwarcowych frakcji piaszczystej (0,8–1,0 mm) analizowanej w skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM). Badaniom poddano osady ze stanowisk Stanis³awice, Brzóza, Ja- nuszno i Moœciska. Uzyskane wyniki pokazuj¹, ¿e niezale¿nie od po³o¿enia i wykszta³cenia facjalnego reprezentuj¹ one wy³¹cznie œrodowi- sko wysokoenergetyczne wodne. Najbardziej charakterystyczn¹ cech¹ osadów preglacjalnych jest bardzo s³aby, jednakowy dla wszystkich ziaren, stopieñ ich obtoczenia. Dominuj¹cym procesem kszta³tuj¹cym powierzchniê badanych ziaren by³o trawienie chemiczne postêpuj¹ce w czasie ich transportu w œrodowisku wodnym. Efektem tego procesu jest powstanie b³yszcz¹cej, g³adkiej powierzchni okreœlanej jako dulled surface. Abrazja mechaniczn¹ mia³a jedynie drugorzêdne znaczenie w modelowaniu ich powierzchni. Najbardziej prawdopodobne jest, ¿e dla utworów preglacjalnych Ÿród³owe mog³y byæ zwietrzeliny osadów o cechach wrêcz identycznych do nich. Ich transport najprawdopodobniej odbywa³ siê na stosunkowo krótk¹ odleg³oœæ.

S³owa kluczowe: mikromorfologia ziaren kwarcu, SEM, preglacja³, Nizina Mazowiecka.

Abstract. Surface micromorphology of quartz sand grains (0.8–1.0 mm) of preglacial sediments from the Mazovian Lowland (Poland) was analysed under scanning electron microscopy (SEM) in order to determine characteristic features of source material, and conditions of transport and deposition of the sediments. Samples were taken from the Stanis³awice, Brzóza, Januszno and Moœciska sites. Research results show that all the analysed grains represent a high-energy aqueous environment, irrespective of location and facies setting. The most characteristic features of the preglacial sediments is a very poor grain rounding, equal in all cases. Chemical etching progressing during transportation of the sediments was a dominant process shaping the micromorphology of the grains. This process led to development of a shiny, smooth grain surface called „dulled surface”. Mechanical abrasion played only a secondary role. Most probably, the preglacial deposits sourced from weathered sediments which had apparently identical features as the analysed sediments. They were transported most probably over a very short distance.

Key words: quartz grain micromorphology, SEM, preglacial period, Mazovian Lowland.

1Uniwersytet Warszawski, Wydzia³ Geografii i Studiów Regionalnych, ul. Krakowskie Przedmieœcie 30, 00-927 Warszawa; e-mail: bworonko@uw.edu.pl 2Politechnika Warszawska, Wydzia³ Geodezji i Kartografii, pl. Politechniki 1, 00-661 Warszawa; e-mail: lbujak@poczta.onet.pl

(2)

Preglacja³, jako okres korelowany z najstarszym plejsto- cenem (Lewiñski, 1928a, b; Rühle, 1955; Mojski, Rühle, 1965; Ró¿ycki, 1967; Stuchlik, 1973, 1975, 1978; Baraniec- ka, 1975a, 1991; Morawski, Stuchlik, 1987; Lindner, 1992;

Lindner, Wojtanowicz, 1997; Lindner i in., 2004; Ber i in., 2007) mimo wszechstronnych badañ, jakim poddane by³y osady go tworz¹ce, w dalszym ci¹gu budzi du¿e zaintereso- wanie badaczy. Powszechnie uwa¿a siê, ¿e w tym czasie na obszarze Nizin Œrodkowopolskich, na plioceñskich pstrych i³ach akumulowane by³y osady mu³kowe i piaszczysto-¿wi- rowe, przykryte nastêpnie osadami zwi¹zanymi z dzia³alno- œci¹ l¹dolodów skandynawskich (Lewiñski, 1928a, b). Bu- duje je wy³¹cznie materia³ lokalny nie zawieraj¹cy okru- chów ska³ skandynawskich (Lewiñski, 1928a, b;

Kosmowska-Ceranowicz, 1966; Bujak, 2007a, b). Najpraw- dopodobniej osady te transportowane by³y przez rzeki z po³udnia Polski (Karpaty, Wy¿yny Po³udniowopolskie,

Góry Œwiêtokrzyskie, masyw ukraiñsko-wo³yñski) i akumulowane w postaci wielkich sto¿ków na powierzchni wysy- chaj¹cego jeziorzyska, istniej¹cego w pliocenie na obszarze Niziny Mazowieckiej (Ró¿ycki, 1972). Jednak¿e pomimo kilkudziesiêcioletnich, wnikliwych badañ i rozleg³ej wiedzy na temat tych osadów, wci¹¿ istnieje wiele niewiadomych dotycz¹cych ich Ÿród³a, warunków transportu i akumulacji.

W celu odpowiedzi na nurtuj¹ce badaczy pytania, osady preglacjalne przeanalizowano pod k¹tem mikromorfologii powierzchni ziaren kwarcowych frakcji piaszczystej analizowanej w skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM). Analiza ta jest cennym Ÿród³em informacji o pocho- dzeniu osadów, warunkach transportu i akumulacji oraz wszelkich procesach postsedymentacyjnych, jakim podlega³ osad (Krinsley, Smalley, 1972; Krinsley, Doornkamp, 1973;

Margolis, Krinsley, 1974; Mycielska-Dowgia³³o, 1988; Wil- liams, Thomas, 1989; Woronko, 2001; Mahaney, 2002).

PO£O¯ENIE TERENU BADAÑ

Osady preglacjalne objête badaniami ods³aniaj¹ siê w po³udniowej czêœci Niziny Mazowieckiej, w czterech stanowiskach: Brzóza (Makowska, 1969), Januszno i Sta- nis³awice (¯arski, 1996) oraz Moœciska (Szalewicz, 1988) (fig. 1). Reprezentuj¹ one osady okreœlane przez Mojskiego (1964) jako seria kozienicka i s¹ korelowane z seri¹ £êka- wicy wydzielon¹ przez Sarmack¹ i Krysowsk¹-Iwaszki- ewicz (1974) oraz Sarnack¹ (1978).

Stanowiska Brzóza, Januszno i Stanis³awice zlokalizowane s¹ na Równinie Kozienickiej. Ods³oniêcie Brzóza znajduje

siê na ³agodnie opadaj¹cym zboczu doliny rzeki Radomka, pomiêdzy miejscowoœciami Brzóza i Wólka Brzózka. Stano- wisko Januszno ko³o Pionek, usytuowane jest w zboczu tarasu nadzalewowego w dolinie rzeki Zago¿d¿onki. Natomiast Sta- nis³awice, po³o¿one s¹ na pó³nocny zachód od Kozienic, na

³agodnie nachylonym stoku opadaj¹cym ku dolinie Wis³y.

Czwarte stanowisko, Moœciska, zlokalizowane jest oko³o 60 km na pó³noc od pozosta³ych uwzglêdnionych w badaniach, na Równinie £owicko-B³oñskiej, na po³udnie od Gro- dziska Mazowieckiego (fig. 1).

Fig. 1. Lokalizacja stanowisk badawczych Location of the study sites

(3)

Do badañ mikromorfologii powierzchni ziaren kwarcowych frakcji 0,8–1,0 mm wytypowano 8 próbek osadów preglacjalnych, po 3 ze stanowisk Stanis³awice i Brzóza oraz po jednej z Januszna i Moœcisk. Reprezentuj¹ one osady ró¿- ni¹ce siê uziarnieniem i wykszta³ceniem strukturalnym.

Ka¿dorazowo analizie w SEM poddano po 20 losowo wy- branych ziaren kwarcu z próbek, dla których uprzednio wykonano analizê Cailleux (1942) zmodyfikowan¹ przez GoŸ- dzika (1980) oraz Mycielsk¹-Dowgia³³o i Woronko (1998), a tak¿e analizê obtoczenia powierzchni ziaren na graniformametrze spychaczowym Krygowskiego (1964). Analiza w SEM polega³a na identyfikacji mikrostruktur obecnych na

widocznej powierzchni ziarna kwarcu wed³ug klasyfikacji zaproponowanej przez Mahaney (2002), uwzglêdniaj¹cej zarówno stopieñ urzeŸbienia powierzchni, obtoczenie kra- wêdzi, jak równie¿ mikrostruktury bêd¹ce efektem trawienia chemicznego oraz abrazji mechanicznej. Przed przyst¹pie- niem do analizy próbki zosta³y wytrawione w 10% HCl, po czym kilkakrotnie przemyte w wodzie destylowanej i wysu- szone na wolnym powietrzu. Wszystkie analizy wykonano w Pracowni Mikroskopii Skaningowej i Mikroanalizy na Wydziale Geologii UW przy u¿yciu skaningowego mikro- skopu elektronowego JSM-6380LA firmy JEOL 3.

WYNIKI BADAÑ

Ze stanowiska Stanis³awice z trzech profili (S-I, S-II i S-III) do szczegó³owych badañ w SEM wytypowano 3 próbki: S-I-7 (g³. 2,1 m), S-II-1 (g³. 0,5 m) i S-III-6 (g³.

1,0 m) (fig. 2). Reprezentuj¹ one osady wykszta³cone w formie piasków warstwowanych przek¹tnie p³askie (Sp) – S-I-7 (g³. 2,1 m) i S-III-6 (g³. 1,0 m) oraz masywnych piasków ze

¿wirami (SGm) – S-II-1 (g³. 0,5 m). Wed³ug analizy Cail- leux (1942) z póŸniejszymi modyfikacjami ponad 85% ziaren frakcji 0,8–1,0 mm reprezentuje œrodowisko wysokoenergetyczne pla¿owe (EM/EL). Resztê stanowi¹ ziarna typu INNE, bêd¹ce efektem intensywnego wietrzenia, za- równo chemicznego, jak i mechanicznego, zachodz¹cego in situ oraz ziarna pêkniête (C). Te ostatnie praktycznie w 100% s¹ efektem niszczenia ziaren typu EM/EL. Wszystkie ziarna s¹ bardzo s³abo obtoczone, co potwierdzaj¹ wyniki analizy obtoczenia ziaren kwarcu na graniformametrze spychaczowym Krygowskiego (1964) (fig. 2). Wyniki analizy mikromorfologii powierzchni ziaren kwarcowych frakcji 0,8–1,0 mm w SEM pokazuj¹, ¿e s¹ to ziarna s³abo lub œred- nio urzeŸbione (low lub medium relief), co oznacza, ¿e mi- krodeniwelacje na ich powierzchni s¹ niewielkie (fig. 3, 4A).

Powierzchniê ziaren urozmaicaj¹ mikrozag³êbienia o kszta³cie pod³u¿nym (elongate) lub owalnym-nieregularnym (smoothed-over depression). Ponadto wszystkie analizowa- ne ziarna (100%) maj¹ zaokr¹glone krawêdzie (edge roun- ding). W próbkach tych nie zanotowano ziaren o ostrych, kanciastych naro¿ach, z wyj¹tkiem 10% ziaren w próbce S-I-7 (fig. 3). Wszystkie analizowane ziarna (100%) maj¹ g³adkie, wypolerowane powierzchnie, okreœlane jako dulled surface (fig. 4B). Ten typ mikrorzeŸby widoczny jest na wy- puk³ych fragmentach ziaren. Natomiast w mikrozag³êbie- niach powierzchnia jest chropowata, nieregularna oraz bar- dziej urozmaicona okreœlana jako dissolution surface (fig.

4B, C). Tam te¿ obserwuje siê obecnoœæ oskorupienia bez- postaciow¹ krzemionk¹, jednak¿e efekty tego procesu s¹ niewielkie. Na opisywanych ziarnach w mikrozag³êbieniach zanotowano ca³y inwentarz wklês³ych mikroform

punktowych (solution pits) i linijnych (solution crevasses), przybieraj¹cych najró¿niejsze kszta³ty i wielkoœci, a bê- d¹cych efektem trawienia chemicznego (fig. 4D). Mikro- struktury abrazyjne (np. conchoidal fractures, fracture face, arc-shaped steps czy te¿ crescentic gouges) pojawiaj¹ siê rzadko (obserwowane s¹ na mniej ni¿ 15% ziaren), a czêsto- tliwoœæ ich wystêpowania na poszczególnych ziarnach jest niewielka. Zazwyczaj s¹ one zwi¹zane z ziarnami pêkniêty- mi (C) uwzglêdnionymi w analizie. Wyj¹tek stanowi¹ V-kszta³tne naciêcia (V-shaped percussion cracks) (fot. 4E), notowane na wiêkszoœci analizowanych ziaren (od 50% w próbce S-II-1, przez 85% w S-III-6, a¿ po 95% w S-I-7) (fig.

3), na najbardziej wypuk³ych fragmentach powierzchni. Ich iloœæ ogranicza siê jednak do pojedynczych naciêæ. Najbar- dziej ubogo przedstawia siê inwentarz mikroform abrazyjnych w próbce nr S-II-1 (fig. 3). Na powierzchniach analizowanych ziaren nie stwierdzono efektów obróbki w œrodowi- sku eolicznym. Na ziarnach z próbek S-III-6 i S-I-7 zanotowano ponadto obecnoœæ mikrostruktur typu breakage blocks (fig. 3, 4F).

Z osadów preglacjalnych z miejscowoœci Brzóza (profil B-II) pobrano trzy próbki B-II-7 (g³. 1,7 m), B-II-18 (g³. 3,0 m) i B-II-29 (g³. 5,8 m) (fig. 5). Próbki B-II-7 i B-II-18 reprezentuj¹ bardzo Ÿle wysortowane piaski ró¿noziarniste, o warstwowaniu przek¹tnym niskok¹towym (Sl), natomiast próbka B-II-29 piaski warstwowane horyzontalnie (Sh) (fig.

5). Wyniki analizy Cailleux (1942) z póŸniejszymi modyfikacjami pokazuj¹, ¿e podobnie, jak w przypadku stanowiska Stanis³awice, ziarna kwarcu w ponad 90% reprezentuj¹ œro- dowisko wysokoenergetyczne wodne (EM/EL). S¹ one bardzo s³abo obtoczone, co potwierdza równie¿ analiza na graniformametrze spychaczowym Krygowskiego (1964). Pozo- sta³e typy ziaren s¹ reprezentowane symbolicznie, jedynie przez ziarna typu INNE i pêkniête (C) (fig. 5). Analiza mikromorfologii powierzchni ziaren kwarcu w SEM pokaza³a,

¿e najczêœciej charakteryzuje je œredni stopieñ urzeŸbienia powierzchni – medium relief (50% ziaren w próbce B-II-7,

(4)

Fig. 2. Profile sedymentologiczny osadów ze stanowiska Stanis³awice

A – miejsce poboru próbek do analizy w SEM; B – wyniki stopnia obtoczenia powierzchni ziaren kwarcu frakcji 0,8–1,0 mm na graniformametrze spychaczo- wym Krygowskiego (1964); C – analiza obtoczenia i zmatowienia ziaren kwarcu wed³ug Cailleux (1942) zmodyfikowana przez GoŸdzika (1980) oraz Myciel- sk¹-Dowgia³³o i Woronko (1998)

Sedimentological sections of the Stanis³awice site

A – SEM analysis sampling site; B – results of rounding analyses of sand-size quartz grains (0.8–1.0 mm) made in the Krygowski’s graniformametr; C – analy- sis of rounding and frosting of quartz sand grains according to Cailleux (1942) with the modification of GoŸdzik (1980) and Mycielska-Dowgia³³o and Woron- ko (1998)

(5)

Fig.3.Mikrostrukturynapowierzchniziarenkwarcowychfrakcjipiaszczystej 0,8–1,0mmzestanowiskaStanis³awiceanalizowanewSEM Surfacemicrostructuresonquartzsandgrains(0.5–0.8mm) detectedinSEM–theStanis³awicesite

(6)

Fig. 4. Mikrostruktury na powierzchni ziaren kwarcu ze stanowiska Stanisawice

A – ogólny widok ziarna kwarcu o niewielkim stopniu urzeŸbienia powierzchni; B – fragment powierzchni ziarna kwarcu o obtoczonych krawêdziach z g³adk¹ wyrównan¹ powierzchni¹ typu dulled surface (dl) i wyd³u¿onym mikrozagêbieniem (ed); C – fragment mikrozag³êbienia na powierzchni ziarna kwarcu, w którym wystêpuje mikrorzezba typu dissolution surface (ds), urozmaicony solution crevasses (sc); D – fragment powierzchni ziarna kwarcu typu dulled surfa- ce (dl) urozmaiconej solution crevasses (sc); E – dulled surface (dl) z V-kszta³tnymi naciêciami (vp); F – mikrostruktura typu breakage blocks (bb)

Surface microstructures on quartz grains in the Stanis³awice site

A – the low relief quartz grain; B – surface of a quartz grain with rounded edges, dulled surface (dl) and elongated depression (ed); C – fragment of the quartz grain surface with dissolution surface (ds) in microdepression, diversified by solution crevasses (sc); D – fragment of the quartz grain surface with dulled surfa- ce diversified by solution crevasses (sc); E – dulled surface (dl) with V-persecussion cracks (vp); F – breakage blocks microstructure (bb)

(7)

70% w B-II-29 i a¿ 90% w B-II-18) (fig. 6). Oznacza to, ¿e powierzchniê urozmaicaj¹ liczne stosunkowo du¿e mikrozag³êbienia (20–30 ìm), jak i rozdzielaj¹ce je mikrowy- nios³oœci (fig. 7A). Te pierwsze przyjmuj¹ kszta³t zarówno wyd³u¿ony (elongate depressions), jak te¿ bardziej owalny i nieregularny (smoothed-over depressions). Nale¿y podkre- œliæ, ¿e wszystkie wypuk³e fragmenty ziaren s¹ zaokr¹glone (edge rounding), maj¹ g³adk¹, wypolerowan¹ i b³yszcz¹c¹ powierzchniê (dulled surface), któr¹ urozmaicaj¹ mikrofor- my punktowe (solution pits) i linijne (solution crevasses) (fig. 7B). W mikrozag³êbieniach stwierdzono obecnoœæ

mikrostruktur typu lattice shattering (fig. 6). Ponadto na ziarnach z tego stanowiska zaobserwowano, chocia¿ stosu- kowo rzadko, struktury typu oriented each pits. Na szcze- góln¹ uwagê zas³uguj¹ mikrostruktury typu chattermarks (fig. 7C), gdy¿ wystêpuj¹ one jedynie na ziarnach z tego stanowiska (fig. 6). W stosunku do ziaren ze stanowiska Sta- nis³awice, ziarna z Brzózy charakteryzuje znacznie bogatszy inwentarz mikroform abrazyjnych (fig. 6), wystêpuj¹cych ponadto z wiêksz¹ czêstotliwoœci¹. Na powierzchni ziaren w próbkach B-II-7 i B-II-18 pojawiaj¹ siê równie¿ mikrostruk- tury typu breakage blocks (fig. 6, 7D).

Fig. 5. Profil sedymentologiczny osadów ze stanowiska Brzóza

A – miejsce poboru próbek do analizy w SEM; B – wyniki stopnia obtoczenia powierzchni ziaren kwarcu frakcji 0,8–1,0 mm na graniformametrze spychaczo- wym Krygowskiego (1964); C – analiza obtoczenia i zmatowienia ziaren kwarcu wed³ug Cailleux (1942) zmodyfikowana przez GoŸdzika (1980) oraz Myciel- sk¹-Dowgia³³o i Woronko (1998)

Sedimentological section of the Brzóza site

A – SEM analysis sampling site; B – results of rounding analyses of sand-size quartz grains (0.8–1.0 mm) made in the Krygowski graniformametr ; C – analysis of rounding and frosting of quartz sand grains according to Cailleux (1942) with the modification of GoŸdzik (1980) and Mycielska-Dowgia³³o and Woronko (1998)

(8)

Fig.6.Mikrostrukturynapowierzchniziarenkwarcowychfrakcjipiaszczystej 0,8–1,0mmzestanowiskaBrzózaanalizowanewSEM Surfacemicrostructuresonquartzsandgrains(0.5–0.8mm) detectedinSEM–theBrzózasite

(9)

Próbki ze stanowisk Januszno (J-II-11, g³. 1,36 m) i Mo- œciska (M-4, g³. 0,95 m) reprezentuj¹ odpowiednio piaski masywne (Sm) (fig. 8) i warstwowane horyzontalnie (Sh) (fig. 9). Podobnie, jak we wczeœniej opisanych stanowiskach, w tych równie¿ dominuj¹ s³abo obtoczone ziarna kwarcu, których powierzchnia by³a kszta³towana w œrodo- wisku wysokoenergetycznym wodnym (EM/EL). Na graniformametrze spychaczowym Krygowskiego (1964) sta- czaj¹ siê one przy nachyleniu p³ytki 16–18° (fig. 8, 9). W stanowisku Januszno, na powierzchni wszystkich ziaren analizowanych w SEM dominuj¹ mikrostruktury zwi¹zane z trawieniem chemicznym (fig. 10B, C, 11). Szczególnie du¿e powierzchnie zajmuj¹ dulled i dissolution surface.

Mikroformy abrazyjne s¹ reprezentowane na niewielkiej

liczbie ziaren, jednak¿e cechuje je du¿a ró¿norodnoœæ (fig.

11). Najpospolitsz¹ z nich s¹ V-kszta³tne naciêcia (V-sha- ped percussion cracks), widoczne na 94% badanych ziaren (fig. 11).

Wœród ziaren z osadów w Moœciskach dominuj¹ te o œrednim stopniu urozmaicenia mikrorzeŸby (fig. 12).

Wszystkie badane ziarna maj¹ zaokr¹glone krawêdzie i naro¿a (fig. 13A). Podobnie, jak w przypadku innych uwzglê- dnionych w badaniach stanowiskach ich powierzchnia ma charakter dulled surface, a w mikrozag³êbieniach dissolu- tion surface (fig. 12, 13B, C). Mikrostruktury abrazyjne s¹ reprezentowane przez prze³amy muszlowe (conchoidal fractures), fractures face, deep troughs, parallel ridges oraz radial fractures (fig. 12).

Fig. 7. Mikrostruktury na powierzchni ziaren kwarcu ze stanowiska Brzóza

A – ogólny widok ziarna; B – fragment ziarna o zaokr¹glonych krawêdziach, powierzchni typu dulled surface (dl), urozmaiconej solution crevasses (sc), cre- scenic gouges (cg) i chattemarks (ch); C – g³adka powierzchnia typu dulled surface, urozmaicona mikrostrukturami typu chattermarks (ch), oriented solution pits (osp) i naciêciami typu crescentic gouges (cg); D – mikrostruktura typu breakage blocks (bb); widoczne subparallel linear fractures (spl) i linear steps (ls)

Surface microstructures on quartz grains in the Brzóza site

A – general view of a quartz grain; B – dulled surface of a quartz grain (dl) with rounded edges, diversified by solution crevasses (sc); C – smooth dulled surface (dl) diversified by microstructures of chattermarks type (ch), oriented solution pits (osp) and crescentic gouges (cg); D – breakage blocks microstructure (bb);

with subparallel linear fractures (spl) and linear steps (ls)

(10)

Fig. 8. Profil sedymentologiczny osadów ze stanowiska Januszno

A – miejsce poboru próbki do analizy w SEM; B – wyniki stopnia obtoczenia powierzchni ziaren kwarcu frakcji 0,8–1,0 mm na graniformametrze spychaczo- wym Krygowskiego (1964); C – analiza obtoczenia i zmatowienia ziaren kwarcu wed³ug Cailleux (1942) zmodyfikowana przez GoŸdzika (1980) oraz Myciel- sk¹-Dowgia³³o i Woronko (1998)

Sedimentological section of the Januszno site

A – SEM analysis sampling site; B – results of rounding analyses of sand-size quartz grains (0.8–1.0 mm) made in the Krygowski graniformametr (1964); C – analysis of rounding and frosting of quartz sand grains according to Cailleux (1942) with the modification of GoŸdzik (1980) and Mycielska-Dowgia³³o and Woronko (1998)

Fig. 9. Profil sedymentologiczny osadów ze stanowiska Moœciska

A – miejsce poboru próbki do analizy w SEM; B – wyniki stopnia obtoczenia powierzchni ziaren kwarcu frakcji 0,8–1,0 mm na graniformametrze spychaczo- wym Krygowskiego (1964); C – analiza obtoczenia i zmatowienia ziaren kwarcu wed³ug Cailleux (1942) zmodyfikowana przez GoŸdzika (1980) oraz Myciel- sk¹-Dowgia³³o i Woronko (1998)

Sedimentological section of the Moœciska site

A – SEM analysis sampling site; B – results of rounding analyses of sand-size quartz grains (0.8–1.0 mm) made in the Krygowski graniformametr (1964); C – analysis of rounding and frosting of quartz sand grains according to Cailleux (1942) with the modification of GoŸdzik (1980) and Mycielska-Dowgia³³o and Woronko (1998)

(11)

Fig. 10. Mikrostruktury na powierzchni ziaren kwarcu ze stanowiska Januszno

A – ogólny widok ziarna o niewielkim stopniu urozmaicenia powierzchni;

B, C – fragment powierzchni ziarna kwarcu o zaokr¹glonych krawêdziach, z dulled surface (dl) na wypuk³oœciach i dissolution surface (ds) w zag³êbie- niach; oraz z mikrostrukturami typu straight gouges (sg), conchoidal fracture (cf) i crater (cr)

Surface microstructures on quartz grains in the Januszno site

A – the general view of low relief quartz grain; B, C – part of a quartz grain with dulled surface (dl) at the edges and dissolution surface (ds) in depressions; with straight gouges (sg), conchoidal fracture (cf) and crater (cr)

Fig. 11. Mikrostruktury na powierzchni ziaren kwarcowych frakcji piaszczystej 0,8–1,0 mm ze stanowiska Januszno analizowane w SEM Surface microstructures on quartz sand grains (0.5–0.8 mm) detected in SEM – the Januszno site

(12)

Fig. 12. Mikrostruktury na powierzchni ziaren kwarcowych frakcji piaszczystej 0,8–1,0 mm ze stanowiska Moœciska analizowane w SEM

Surface microstructures on quartz sand grains (0.5–0.8 mm) detected in SEM – the Moœciska site

Fig. 13. Mikrostruktury na powierzchni ziaren kwarcu ze stanowiska Moœciska

A – ogólny widok ziarna o niewielkim stopniu urozmaicenia powierzchni;

B – fragment powierzchni ziarna kwarcu o mikrorzeŸbie typu dulled surface (dl) na wypuk³oœciach i dissolution surface (ds) w mikrozag³êbieniach oraz V-kszta³tnymi naciêciami (vp); C – dissolution surface (ds) w mikro- zag³êbieniach

Surface microstructures on quartz grains in the Moœciska site

A – the general view of low relief quartz grain; B – part of a quartz grain with dulled surface (dl) at the edges and dissolution surface (ds) in depressions and V-shaped percussion crack; C – dissolution surface (ds) in depression

(13)

Wychodz¹c z za³o¿enia, ¿e osady preglacjalne buduj¹ wielkie sto¿ki nap³ywowe akumulowane przez rzeki sp³ywaj¹ce z po³udnia Polski i rozlewaj¹ce siê w niecce istniej¹cej na przedpolu Gór Œwiêtokrzyskich (Ró¿ycki, 1972), starano siê odpowiedzieæ na pytanie, jakie procesy kszta³towa³y powierzchniê ziaren kwarcu tworz¹cych osady preglacjalne, a tym samym, jakie reprezentuj¹ œrodowisko, jak nastêpowa³ ich transport oraz jak mog³y teoretycznie wygl¹daæ osady Ÿród³owe.

Wyniki analizy mikromorfologii powierzchni ziaren kwarcowych badanych w skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM), analizy Cailleux (1942) z póŸniejszymi modyfikacjami oraz stopnia obtoczenia powierzchni na graniformametrze spychaczowym Krygowskiego (1964) wskazuj¹ na bardzo podobny lub wrêcz identyczny sposób wykszta³cenia osadów ze Stanis³awowa, Brzózy, Januszna i Moœcisk. Niezale¿nie od po³o¿enia i wykszta³cenia facjalnego reprezentuj¹ one wy³¹cznie jedno œrodowisko, okreœla- ne powszechnie jako wysokoenergetyczne wodne, co w analizie Cailleux (1942) z póŸniejszymi modyfikacjami klasyfi- kuje je do grupy EM/EL. Wszystkie analizowane w SEM ziarna kwarcu maj¹ zaokr¹glone krawêdzie, co œwiadczy, ¿e podlega³y transportowi. Jednak¿e droga, jak¹ przeby³y ziarna, prawdopodobnie nie by³a nazbyt d³uga, b¹dŸ te¿ energia œrodowiska transportuj¹cego by³a niska. Wskazuje na to bardzo s³aby, jednakowy dla wszystkich ziaren, stopieñ ich obtoczenia, bêd¹cy najbardziej charakterystyczn¹ cech¹ osa- dów preglacjalnych. Potwierdzaj¹ to równie¿ wyniki analizy na graniformametrze spychaczowym Krygowskiego (1964).

Oko³o 90% ziaren stacza siê z p³ytki graniformametru na- chylonej pod katem od 16 do 18°. Tak s³aby stopieñ obtoczenia, wskazuje równie¿ na bardzo s³abe obtoczenie ziaren wy- jœciowych, a byæ mo¿e równie¿ na fakt, ¿e by³y one ca³kowi- cie kanciaste. Innym wyjaœnieniem tak du¿ej iloœci ziaren Ÿle obtoczonych mo¿e byæ obecnoœæ w osadach Ÿród³owych ziaren typu INNE, których powierzchnia kszta³towana by³a za- równo przez intensywne wietrzenie zarówno chemiczne, jak i mechaniczne (Mycielska-Dowgia³³o, Woronko, 1998).

Efektem d³ugotrwa³ego oddzia³ywania na powierzchniê ziaren intensywnego wietrzenia jest powstanie zwietrza³ej war- stewki (Jones, Humprey, 1997). Autorzy Ci wykazali, ¿e je-

¿eli ziarna takie zostan¹ w³¹czone do transportu w œrodowi- sku fluwialnym, zwietrza³a warstewka ulega w bardzo szybkim tempie intensywnemu niszczeniu na skutek abrazji.

Po jej usuniêciu ods³ania siê œwie¿a powierzchnia odporna na niszczenie (Jones, Humprey, 1997). W dalszej kolejnoœci ulega ona wypolerowaniu i wyb³yszczeniu, co nastêpuje w trakcie transportu. Jednak¿e jak d³ug¹ drogê powinny prze- byæ ziarna w tym œrodowisku, b¹dŸ jak d³ugi czas jest po- trzebny, ¿eby ziarna uzyska³y g³adk¹ b³yszcz¹c¹ powierzch- niê, nie jest dok³adnie sprecyzowane. Ostatnie badania eks- perymentalne £osiak i Woronko (mat. niepublikowane) symuluj¹ce transport w niskoenergetycznym œrodowisku fluwialnym, przy naturalnym pH, pokazuj¹, ¿e wystarczy

oko³o 2000 godzin ci¹g³ego ruchu ziaren, aby na ich po- wierzchni powsta³a mikrostruktura typu dulled surface. In- nym efektem postêpuj¹cej abrazji w œrodowisku fluwialnym jest produkcja du¿ej iloœci frakcji pylastej (Jones, Humprey, 1997; Wright i in., 1998).

Badane ziarna charakteryzuje bardzo du¿a jednorod- noœæ pod wzglêdem charakteru mikrorzeŸby ich powierzchni. Wskazuje to, i¿ jeden i ten sam proces modelo- wa³ powierzchniê wszystkich badanych ziaren. Mo¿na za³o¿yæ, ¿e w tym przypadku, kszta³t ziaren najprawdopodobniej odzwierciedla w du¿ym stopniu kszta³t ziaren osa- dów Ÿród³owych, natomiast mikromorfologia warunki pa- nuj¹ce w czasie transportu. Wszystkie badane ziarna, ze wszystkich analizowanych stanowisk, charakteryzuje bardzo s³abe (10–55% ziaren) lub œrednie (45–90%) urzeŸbie- nie powierzchni (low i medium relief) (fig. 3, 6, 11, 12). Nie stwierdzono obecnoœci ziaren o bardzo du¿ym zró¿nicowa- niu mikrorzeŸby (high relief), z wyj¹tkiem kilku z próbki B-II-29 ze stanowiska Brzóza (g³. 5,90 m). Dominuj¹cym procesem kszta³tuj¹cym powierzchniê wszystkich analizowanych ziaren by³o intensywne trawienie chemiczne. Efek- tem tego procesu by³o powstanie g³adkiej, wypolerowanej i b³yszcz¹cej powierzchni okreœlanej jako dulled surface.

Subramanian (1975) stwierdza, ¿e jest ona efektem jedynie trawienia chemicznego. Jednak¿e wyniki badañ ziaren kwarcu z aluwiów rzeki Nurzec (Woronko, Ostrowska, w druku), Pisi, Okrzeszy, czy te¿ Wis³y (B. Woronko, mat.

niepubl.) sugeruj¹, ¿e prawdopodobnie powsta³a ona na skutek równoczesnego dzia³ania trawienia powierzchni ziaren i abrazji, do jakiej dochodzi w trakcie transportu w œrodowisku wody p³yn¹cej. W mikrozag³êbieniach natomiast, gdzie abrazja nie ma miejsca, proces trawienia osi¹gn¹³ wysoki stopieñ zawansowania, doprowadzaj¹c do powstania mikrostruktury okreœlanej jako dissolution sur- face, a przez Friedman i innych (1976) nazwanej spongy surface. Ten typ mikrorzeŸby Friedman i inni (1976) opi- suj¹ na ziarnach kwarcu, które zosta³y scementowane wê- glanem wapna np. w rafach koralowych. Ponadto trawienie chemiczne doprowadzi³o do powstania ca³ej gamy mikro- struktur punktowych (solution pits) i linijnych (solution crevasses) rozmieszczonych chaotycznie na powierzchni ziaren, jak równie¿ ukierunkowanych, wykorzystuj¹cych regularne defekty w sieci krystalograficznej kwarcu, okreœ- lonych jako oriented each pits (Manker, Ponder, 1978). Te ostatnie wskazuj¹, ¿e proces trawienia przebiega³ stosunkowo wolno, w ma³o agresywnym roztworze (Subramanian, 1975). Szczególnie bogata jest mikrorzeŸba zwi¹zana z trawieniem powierzchni ziaren kwarcu ze stanowiska Brzóza.

Tylko na ziarnach z tego stanowiska stwierdzono obecnoœæ mikrostruktur typu chattermarks (fig. 6), nazywanych rów- nie¿ centipede (Manker, Ponder, 1978). Mahaney (2002) uwa¿a je za diagnostyczne dla mechanicznego niszczenia w œrodowisku glacjalnym. Jednak¿e Bull i inni (1980) sugeruj¹, ¿e mog¹ byæ one efektem trawienia, które

(14)

nych. Podobnie uwa¿aj¹ Manker i Ponder (1978), dodaj¹c,

¿e taki sam efekt daje równie¿ wietrzenie ziaren kwarcu po- chodz¹cych ze ska³ magmowych.

Mikrostruktury bêd¹ce wynikiem abrazji mechanicznej reprezentowane s¹ przede wszystkim przez V-kszta³tne na- ciêcia, widoczne na powierzchni wszystkich badanych ziaren z osadów preglacjalnych (fig. 3, 6, 11, 12). S¹ one efektem zderzania przemieszczaj¹cych siê ziaren (Krinsley, Doornkamp, 1973; Subramanian, 1975) i powstaj¹ zarówno w œrodowisku pla¿owym (Krinsley, Doornkamp, 1973), jak i fluwialnym (Manickam, Barbaroux, 1987; Woronko, Ostrowska, w druku). Margolis i Kennett (1971) na postawie liczby tego typu mikrostruktur klasyfikuj¹ œrodowiska wodne i ich energiê, od fluwialnego z pojedynczymi naciêciami, przez niskoenergetyczne œrodowisko pla¿owe, do wysokoenergetycznego pla¿owego, gdzie s¹ one powszechne. Po- nadto Krinsley i inni (1964) stwierdzaj¹, ¿e ich liczba wzra- sta wraz z dystansem, na jaki transportowane s¹ ziarna.

W przypadku analizowanych osadów preglacjalnych najczê- œciej wystêpuj¹ one w formie pojedynczych naciêæ. Sugero- wa³oby to, ¿e energia œrodowiska, w tym przypadku wody, by³a niska. Jednak¿e przecz¹ temu wyniki analizy uziarnie- nia, które pokazuj¹, ¿e mimo i¿ badane osady s¹ najczêœciej gruboziarniste transportowane by³y wy³¹cznie w saltacji i zawiesinie (Bujak, 2007b). Równoczeœnie bior¹c pod uwa- gê stanowiska Brzóza (najdalej na S) i Moœciska (najbardziej na N) oraz zak³adaj¹c, ¿e mamy do czynienia z ci¹g³oœci¹ transportu, nie stwierdza siê wzrostu czêstotliwoœci tego typu mikrostruktur wraz z dystansem. Taka cecha ziaren mo¿e sugerowaæ, ¿e ich transport odbywa³ siê na stosunkowo ma³¹ odleg³oœæ, b¹dŸ te¿ warunki transportu by³y wybit- nie niesprzyjaj¹ce intensywnej abrazji. W tej sytuacji zarów- no kszta³t, jak i charakter mikrostruktur wystêpuj¹cych na powierzchni badanych ziaren, mo¿e odzwierciedlaæ cechy osadów Ÿród³owych.

Inne mikrostruktury bêd¹ce efektem mechanicznego oddzia³ywania jednego ziarna na drugie, s¹ widoczne na niewielkim procencie ziaren i w niewielkich iloœciach. Zazwy- czaj s¹ to pojedyncze struktury crescentic gouges, concho- idal fractures, arc-shaped steps, parallel ridges, czy te¿

subparallel linear fractures (rys. 3, 6, 11, 12). Jednak¿e na- le¿y podkreœliæ, ¿e zwi¹zane s¹ one w zdecydowanej wiêk- szoœci z ziarnami pêkniêtymi (C) i widoczne s¹ na œwie¿ych powierzchniach pêkniêæ. W przypadku analizowanych ziaren, abrazja mechaniczna mia³a jedynie drugorzêdne znaczenie w modelowaniu ich powierzchni.

Bardzo du¿a homogenicznoœæ, pod wzglêdem obtoczenia i mikromorfologii powierzchni ziaren kwarcu badanych osadów preglacjalnych, wskazuje na bardzo jednorodne ich Ÿród³o, bez dostawy materia³u ró¿ni¹cego siê pod wzglêdem cech teksturalnych. Na jedno Ÿród³o, poza wymienionymi wy¿ej cechami, wskazuje równie¿ bardzo jednorodny sk³ad mineralogiczny. We frakcji piaszczystej (0,8–1,0 mm) w 95–100% buduje je kwarc (Bujak, 2007a, b).

ska-Dowgia³³o (1978). By³y to górnomiocenskie osady morskie i preglacjalne osady fluwialne. Wyliczony dla nich wskaŸnik obtoczenia Wowynosi³ poni¿ej 650. Dla odró¿nie- nia morskie osady neogeñskie z lei krasowych w Mirówku i Maziarzach w obrze¿eniu Gór Œwiêtokrzyskich (Barcicki i in., 1991, 1996) oraz osady mioceñskie (¯arski, 1998) ze stanowiska Góra Pu³awska po³o¿onego w skarpie doliny Wis³y w Ma³opolskim Prze³omie Wis³y (Bujak, 2007b) s¹ lepiej obtoczone, ni¿ badane osady preglacjalne. Teoretycz- nie tych ostatnich nie mo¿na okreœlic jako materia³ Ÿród³owy dla osadów preglacjalnych, bior¹c pod uwagê jedynie sto- pieñ obtoczenia.

Przez d³ugi czas uwa¿ano, ¿e do akumulacji osadów preglacjalnych mog³y przyczyniæ siê Prawis³a i Prawieprz (Mojski, 1964, 1984; Kosmowska-Ceranowicz, 1966; Sar- nacka, 1978). Pierwsza z tych rzek przecinaj¹ca Wy¿yny Œrodkowopolskie prze³omem, odwadniaæ mia³a Karpaty i Kotlinê Sandomiersk¹, i akumulowaæ swe osady w po³udniowo-zachodniej oraz œrodkowej czêœci Niziny Ma- zowieckiej. Druga odwadnia³a masyw wo³yñski i Wy¿ynê Lubelsk¹, akumuluj¹c osady we wschodniej czêœci zbiorni- ka. Nowsze badania kwestionuj¹ jednak istnienie w pregla- cjale prze³omu przez Wy¿yny Œrodkowopolskie (Laskow- ska-Wysoczañska, 1971, 1983, 1993, 1995; Myciel- ska-Dowgia³³o, 1978) lub, ¿e prze³om taki istnia³, jednak¿e jego dno po³o¿one by³o znacznie wy¿ej w stosunku do wspó³czesnego – oko³o 10–12 m (Po¿aryski i in., 1994).

W obu przypadkach wiêkszoœæ wody z Karpat i Kotliny Sandomierskiej odprowadzane by³o na wschód do Morza Czarnego. Kolejnym faktem potwierdzaj¹cym, ¿e do akumulacji osadów preglacjalnych nie przyczyni³y siê rzeki rozcinaj¹ce pas wy¿yn s¹ opisywane ruchy neotektoniczne, bêd¹ce echem ruchów alpejskich, które mia³y miejsce w najstarszym czwartorzêdzie (faza ma³opolska, Baraniec- ka, 1971, 1975b, 1983, 1995). Mia³y one charakter ruchów wypiêtrzaj¹cych i doprowadzi³y do wydŸwigniêcia wa³u œrodkowopolskiego i obni¿enie terenów po³o¿onych na pó³nocny wschód od niego, a wiêc Niziny Mazowieckiej.

Przyjmuje siê, ¿e ruchy te doprowadzi³y do powstania deni- welacji siêgaj¹cych oko³o 100 m (Baraniecka, 1971, 1975b, 1983; Mojski, 2006). W takich warunkach rzeki, których baza erozyjna ca³y czas podlega³a obni¿eniu posiada³y du¿y spadek, a co za tym idzie mia³y równie¿ wiêksz¹ si³ê transportow¹, dlatego te¿ wiêksze ziarna mog³y byæ transportowane w saltacji i zawiesinie.

W tej sytuacji obszarami Ÿród³owymi materia³u niesione- go przez rzeki mog³y byæ pokrywy zwietrzelinowe bogate w kwarc istniej¹ce na obszarze Gór Œwiêtokrzyskich i ce- chuj¹ce siê bardzo du¿¹ zawartoœci¹ we frakcji piaszczystej œwie¿ych ziaren kwarcowych, niszczonych mechanicznie (NU), b¹dŸ ziaren typu INNE z mocno zwietrza³¹ powierzchni¹. Wydaje siê równie¿, ¿e najprawdopodobniej kszta³t ziaren odzwierciedla w du¿ym stopniu kszta³t wyjœ- ciowy, tym samym osadów Ÿród³owych.

(15)

B-II-18) mikrostruktur typu breakage blocks. Hoch i Woron- ko (2007) zanotowali obecnoœæ tego typu mikroform w war- stwie czynnej zarówno kopalnej (£ódŸ), jak i wspó³czesnej (Mongolia) i wi¹¿¹ ich powstanie z wietrzeniem mrozowym.

Mo¿liwe, ¿e w przypadku badanych osadów s¹ one œwiadec- twem funkcjonowania warstwy czynnej w tych osadach w jednym z glacja³ów. Jahn (1960) analizuj¹c osady preglacjalne w œrodkowej Polsce stwierdza wystêpowanie dwóch poziomów struktur, œwiadcz¹cych o funkcjonowaniu warun- ków peryglacjalnych w okresie preglacjalnym. Dodaje, ¿e do- minowa³o wówczas intensywne wietrzenie mechaniczne. Do- wodem na to mo¿e byæ obecnoœæ ziaren pêkniêtych w badanych osadach preglacjalnych, na powierzchni, których nie obserwowano jakichkolwiek œladów póŸniejszej obróbki.

Oznacza to, ¿e proces pêkania by³ ostatnim modeluj¹cym po- wierzchniê ziaren. Ponadto zaobserwowano ziarna, z widocznymi mikroszczelinami, bêd¹cymi pierwszym krokiem do ich pêkniêcia (fig. 14).

WNIOSKI

Uzyskane wyniki analizy obtoczenia i zmatowienia powierzchni ziaren kwarcowych frakcji 0,8–1,0 mm wed³ug Cailleux (1942) zmodyfikowanej przez GoŸdzika (1980) oraz Mycielsk¹-Dowgia³³o i Woronko (1998), analizy obtoczenia na graniformametrze spychaczowym Krygowskiego (1964) oraz mikromorfologii powierzchni ziaren kwarcu w SEM reprezentuj¹cych osady preglacjalne pokazuj¹, ¿e niezale¿nie od lokalizacji w przestrzeni i profilu oraz wykszta³cenia strukturalnego, wykazuj¹ daleko id¹ce podobie- ñstwo pod wzglêdem cech teksturalnych. Najbardziej charakterystyczn¹ cech¹ badanych osadów jest skrajnie z³y stopieñ obtoczenia ziaren kwarcu. Mimo to wszystkie

badane ziarna nosz¹ œlady obróbki, nastêpuj¹cej w czasie transportu w œrodowisku wodnym, czego dowodem jest ca³a gama mikrostruktur charakterystycznych zarówno dla œro- dowiska wysokoenergetycznego pla¿owego, jak i fluwialnego. Dominuj¹cym procesem kszta³tuj¹cym powierzchniê badanych ziaren by³o trawienie chemiczne wspomagane abra- zj¹ mechaniczn¹. Uzyskane wyniki nie upowa¿niaj¹ do wytypowania osadów Ÿród³owych dla osadów preglacjalnych. Chocia¿ najbardziej prawdopodobnymi mog³y byæ zwietrzeliny osadów o cechach wrêcz identycznych do tych buduj¹cych osady preglacjalne. Ich transport najprawdopodobniej odbywa³ siê na stosunkowo krótk¹ odleg³oœæ.

LITERATURA

BARANIECKA M.D., 1971 — Staroczwartorzêdowe rowy tekto- niczne i ich osady. Kwart. Geol., 15, 2: 358–372.

BARANIECKA M.D., 1975a — Znaczenie profilu z Ponurzycy dla badañ genezy i wieku preglacja³u Mazowsza. Kwart. Geol., 19, 3: 651–665.

BARANIECKA M.D., 1975b — Zale¿noœci wykszta³cenia osadów czwartorzêdowych od struktur i dynamiki pod³o¿a w œrodkowej czêœci Ni¿u Polskiego. Biul. Inst. Geol., 288: 5–97.

BARANIECKA M.D., 1983 — Fazy ma³opolska, kujawska i mazo- wiecka jako fazy tektoniczne w czwartorzêdzie Polski. W:

Wspó³czesne i neotektoniczne ruchy skorupy ziemskiej w Pol- sce, 4: 183–194. Materia³y III Krajowego Sympozjum. Ossoli- neum, Wroc³aw.

BARANIECKA M.D., 1991 — Profil Ró¿ce na tle podstawowych profili osadów preglacjalnych na po³udniowym Mazowszu.

Prz. Geol., 39, 5–6: 254–257.

BARANIECKA M.D., 1995 — Quaternary tectonic structures of the margin of the Kujavian Ridge, Polish Lowland. Fol. Quatern., 66: 39–49.

BARCICKI M., CICHOSZ-KOSTECKA A., GODZIK J., MY- CIELSKA-DOWGIA££O E., PRÓSZYÑSKA-BORDAS H., 1991 — Wiek i geneza osadów leja krasowego w Mirówku, w œwietle badañ sedymentologicznych. UAM Ser. Geogr., 50:

23–33.

BARCICKI M., CICHOSZ-KOSTECKA A., KWAPISZ B., MY- CIELSKA-DOWGIA££O E., SKAWIÑSKA-WIESER K., 1996 — Rozwój leja krasowego w Maziarzach k. I³¿y w trzecio- rzêdzie i w czwartorzêdzie. UAM Ser. Geogr., 57: 25–38 BER A., LINDNER L., MARKS L., 2007 — Propozycja podzia³u

stratygraficznego czwartorzêdu Polski. Prz. Geol., 55, 2:

115–118.

Fig. 14. Fragment powierzchni ziarna kwarcu z widocznymi liniami pêkniêæ Part of a quartz grain with cracks

(16)

wisk Stanis³awice k/Kozienic i Niwa Babicka k/Ryk. Prz.

Geol., 55, 6: 485–493.

BUJAK £., 2007b — Œrodowisko preglacja³u po³udniowej czêœci Niziny Mazowieckiej – zapis w cechach teksturalnych i struktu- ralnych osadów [Pr. doktor.]. Arch. WGiSR UW., Warszawa.

BULL P.A., CULVER S.J., GARDNER R., 1980 — Chattermark trails as paleoenvironmental indicators. Geology, 8: 318–322.

CAILLEUX A., 1942 — Les actions eoliennes periglaciaires en Eu- rope. Mm. Soc. Geol. De France, 41.

FRIEDMAN G.M., ALI S.A., KRINSLEY D.H., 1976 — Dissolu- tion of quartz accompanying carbonate precipitation and ce- mentation in reefs: example from the Red Sea. J. Sediment.

Petrol., 46: 970–973.

GODZIK J., 1980 — Zastosowanie morfometrii i graniformame- trii do badañ osadów w kopalni wêgla brunatnego Be³chatów.

Studia Regionalne, 4, 9: 101–114.

HOCH M., WORONKO B., 2007 — Mikromorfologia powierzchni ziarn kwarcowych frakcji piaszczystej podlegaj¹cych wie- trzeniu mrozowemu – wstêpne wyniki badañ. W: Re- konstrukcja dynamiki procesów geomorfologicznych – formy rzeŸby i osady (red. E. Smolska, D. Giriat): 217–232. Wyd.

WGiSR UW.

JAHN A., 1960 — The oldest periglacial period in Poland. Biul. Pe- ryg., 9: 159–162.

JONES L.S., HUMPHREY N.F., 1997 — Weathering-controlled abrasion in a coarse-grained, meandering reach of the Rio Grande; im- plications for the rock record. GSA Bull., 109, 9: 1080–1088.

KOSMOWSKA-CERANOWICZ B., 1966 — Osady preglacjalne dorzecza œrodkowej Wis³y. Pr. Muzeum Ziemi, 9: 223–296.

KRINSLEY D.H., DOORNKAMP J.C., 1973 — Atlas of quartz sand surface textures. Cambrige Univ. Press.

KRINSLEY D.H., TAKAHASHI T., SILBERMAN M.L., NEW- MAN W.S., 1964 — Transportation of sand grains along the Atlantic shore Long Island, New York: an application of elec- tron microscopy. Mar. Geol., 2: 100–120.

KRINSLEY D.H., SMALLEY I.J., 1972 — Sand. Am. Sci., 60, 3:

286–291.

KRYGOWSKI B., 1964 — Graniformametria mechaniczna – zasto- sowanie, teoria. Pr. Kom. Geogr.–Geol. PTPN, 2, 4: 1–112.

LASKOWSKA-WYSOCZAÑSKA W., 1971 — Stratygrafia czwar- torzêdu i paleogeomorfologia Niziny Sandomierskiej i przedgó- rza Karpat rejonu rzeszowskiego. Stud. Geol. Pol., 34: 1–109.

LASKOWSKA-WYSOCZAÑSKA W., 1983 — Czwartorzêdowe ruchy pionowe œrodkowej i wschodniej czêœci Kotliny Sando- mierskiej. W: Wspó³czesne i neotektoniczne ruchy skorupy ziemskiej w Polsce, 4: 207–221. Materia³y III Krajowego Sym- pozjum. Ossolineum, Wroc³aw.

LASKOWSKA-WYSOCZAÑSKA W., 1993 — Wp³yw zjawisk neotektonicznych i glacjalnych na ewolucjê morfostrukturaln¹ brze¿nej strefy Karpat i Zapadliska Przedkarpackiego. Ann.

Soc. Geol. Pol., 63: 119–151.

LASKOWSKA-WYSOCZAÑSKA W., 1995 — Neotectonic and glacial control on geomorphic development of middle and ea- stern parts of the Sandomierz Basin and the Carpathian margin.

Fol. Quatern., 66: 105–122.

LEWIÑSKI J., 1928a — Preglacja³ w dolinie Bystrzycy pod Lubli- nem. Sprawozd. z posiedzeñ Tow. Nauk. Warsz. Wydz. III Nauk.

Matm. i Przyrod., 21, 3–5: 111–118.

LEWIÑSKI J., 1928b — Utwory preglacjalne i glacjalne Piotrkowa i okolic. Sprawozd. z posiedzeñ Tow. Nauk. Warsz. Wydz. III Nauk. Matm. i Przyrod., 21, 1–2: 49–66.

LINDNER L., GOZHIK P., MARCINIAK B., MARKS L., YELOVICHEVA Y., 2004 — Main climatic changes in the Qu- aternary of Poland, Belarus and Ukraine. Geol. Quart., 48, 2:

97–114.

LINDNER L., WOJTANOWICZ J., 1997 — Glacial and intergla- cial units in the Pleistocene of the South-Polish Uplands. Qu- atern. Stud. Poland, 14: 53–69.

MAHANEY W.C., 2002 — Atlas of sand grain surface textures and applications. Oxford University Press.

MAKOWSKA A., 1969 — Mapa geologiczna Polski w skali 1:200 000, ark. Radom (50), wyd. A. Wyd. Geol. Warszawa.

MANICKAM S., BARBAROUX L., 1987 — Variations in the surface texture of suspended quartz grains in the Loire river: An SEM study. Sedimentology, 34, 495–510.

MANKER J.P., PONDER R.D., 1978 — Quartz grain surface featu- res from fluvial environments of Northeastern Georgia. J. Sedi- ment. Petrol., 48: 1227–1232.

MARGOLIS S., KENNETT J.P., 1971 — Cenozoic, paleoglacial hi- story of Antarctica, recorded in subarctic deep-sea cores. Am. J.

Sc., 271: 1–36.

MARGOLIS S., KRINSLEY D., 1974 — Processes of formation and environmental occurrence of microfeatures on detrital qu- artz grains. Am. J. Sci., 274: 449–464.

MOJSKI J.E., 1964 — Osady najstarszego plejstocenu w dolinie Wieprza ko³o Krasnegostawu. Kwart. Geol., 8, 2: 326–341.

MOJSKI J.E. (red), 1984 — Eoplejstocen. Niziny Polski i Wyzyny Œrodkowopolskie. W: Budowa geologiczna Polski. T. I. Straty- grafia. Cz. 3b. Kenozoik. Czwartorzêd (red. S. Soko³owski, J.E.

Mojski): 50–82. Wyd. Geol., Warszawa.

MOJSKI J.E., 2006 — Ziemie polskie w czwartorzêdzie. Zarys mor- fogenezy. Pañstw. Inst. Geol., Warszawa.

MOJSKI J.E., RÜHLE E., 1965 — Czwartorzêd. Atlas geologiczny Polski. Zagadnienia stratygraficzno-facjalne. Z. 12. Inst. Geol., Warszawa.

MORAWSKI W., STUCHLIK L., 1987 — Preglacja³ Mirowa i Opaczy w Warszawie, W: Problemy m³odszego neogenu i eo- plejstocenu w Polsce (red. A. Jahn, S. Dyjor): 147–163. Ossoli- neum, Wroc³aw.

MYCIELSKA-DOWGIA££O E., 1978 — Rozwój rzeŸby fluwial- nej pó³nocnej czêœci Kotliny Sandomierskiej w œwietle badañ sedymentologicznych. Rozpr. UW, 120.

MYCIELSKA-DOWGIA££O E., 1988 — Cechy urzeŸbienia po- wierzchni ziarn kwarcu z wydm ró¿nych regionów œwiata. W:

Geneza osadów i gleb w œwietle badañ w mikroskopie elektronowym (red. E. Mycielska-Dowgia³³o): 47–53. Wyd. UW, Warszawa.

MYCIELSKIEJ-DOWGIA££O E., WORONKO B., 1998 — Ana- liza obtoczenia i zmatowienia powierzchni ziarn kwarcowych frakcji piaszczystej i ich wartoœæ interpretacyjna. Prz. Geol., 46, 12: 1275–1281.

PO¯ARYSKI W., MARUSZCZAK H., LINDNER L., 1994 — Chro- nostratygrafia osadów plejstoceñskich i rozwój doliny Wis³y œrodkowej ze szczególnym uwzglêdnieniem prze³omu przez Wy¿yny Po³udniowopolskie. Pr. Pañstw. Inst. Geol., 147.

RÓ¯YCKI S.Z., 1967 — Plejstocen Polski œrodkowej na tle przesz³oœci w górnym trzeciorzêdzie. Wyd. 1. PWN, Warszawa.

RÓ¯YCKI S.Z., 1972 — Plejstocen Polski œrodkowej na tle przesz³oœci w górnym trzeciorzêdzie. Wyd. 2, rozszerzone.

PWN, Warszawa.

RÜHLE E., 1955 — Stratygrafia czwartorzêdu Polski w œwietle pu- blikacji w latach 1945–1953. Biul. Inst. Geol., 70: 13–52.

(17)

SARNACKA Z., KRYSOWSKA-IWASZKIEWICZ M., 1974 — Osady eoplejstoceñskie okolic Magnuszewa na po³udniowym Mazowszu. Biul. Inst. Geol., 286: 165–188.

STUCHLIK L., 1973 — Opracowanie palinologiczne osadów starszego czwartorzêdu na tle górnego trzeciorzêdu z profili wiertniczych rejonu Otwocka. Centr. Arch. Geol. Pañstw. Inst.

Geol., Warszawa.

STUCHLIK L., 1975 — Charakterystyka palinologiczna osadów preglacjalnych z Ponurzycy (rejon Otwocka). Kwart. Geol., 19, 3: 667–678.

STUCHLIK L., 1978 — Palinologiczna charakterystyka starszego czwartorzêdu z profili wiertniczych okolic Grójca. Centr. Arch.

Geol. Pañstw. Inst. Geol., Warszawa.

SUBRAMANIAN V., 1975 — Origin of surface pits on quartz as revealed by scanning electron microscopy. J. Sediment. Petrol., 45: 530–534.

SZALEWICZ H., 1988 — Szczegó³owa mapa geologiczna Polski w skali 1:50 000, ark. Grodzisk Mazowiecki (558). Wyd. Geol.

Warszawa.

Geol., 86, 101–118

WORONKO B., 2001 — Znaczenie analizy obtoczenia i zmatowienia powierzchni ziarn kwarcowych frakcji piaszczystej w inter- pretacji genetycznej osadów czwartorzêdowych. W: Eolizacja osadów czwartorzêdowych jako wskaŸnik stratygraficzny czwartorzêdu (red. E. Mycielska-Dowgia³³o): 33–38. Pracow- nia Sedymentologiczna WGiSR UW, Warszawa.

WORONKO B., OSTROWSKA M., 2009 — Wp³yw œrodowiska fluwialnego na charakter powierzchni ziarn kwarcowych – dys- kusja. V Seminarium „Geneza, litologia i stratygrafia utworów czwartorzêdowych” (red. Kostrzewski A., Paluszkiewicz R.):

605–622. Wyd. Nauk. UAM, Poznañ.

WRIGHT J., SMITH B., WHALLEY B., 1998 — Mechanisms of loess-sized quartz silt production and their relative effective- ness: laboratory simulation. Geomorphol., 23: 15–34.

¯ARSKI M., 1996 — Szczegó³owa mapa geologiczna Polski w skali 1:50 000, ark. Kozienice (673). Wyd. Geol. Warszawa.

¯ARSKI M., 1998 — Szczegó³owa mapa geologiczna Polski w skali 1:50 000, ark. Pu³awy (710). Wyd. Geol. Warszawa.

SUMMARY

Quartz sand grains bear a characteristic set of microstructures inherited from transportation and deposition processes of a particular sedimentary environment as well as from postsedimentary processes acting on grain surfaces (Krinsley, Doornkamp, 1973; Mahaney, 2002). This ex- plains use of scanning electron microscopy (SEM) as a tool in solving the mysteries of sediment origin. Preglacial sediments are often a subject of many confusions or controver- sies despite a wide range of methods involved in sedimentary research. According to the definition of Lewiñski (1928a), the Preglacial period was characterized by accumu- lation of loams and sandy-gravel sediments directly upon Pliocene clays in the Mid-Polish Lowlands. The Preglacial sediments are overlain by those derived from the Scandina- vian glaciations. Petrographic composition of the Preglacial sediments shows that they originated exclusively from local bedrocks and were transported from southern Poland (Carpathians, Polish Uplands, Holly Cross Mountains and Ukrainian-Volynian massive). They do not contain Scandi- navian rocks – relevant publications can be found in the study of Bujak (2007b). The sediments were transported by rivers and deposited in great alluvial fans on a surface of a dried lake which existed in the Mazovian Lowland during the Pliocene (Ró¿ycki, 1972).

Quartz grains, 0.8–1.0 mm in diameter, analysed under SEM were taken from 4 outcrops: Brzóza, Januszno, Moœci- ska and Stanis³awice, situated in the southern Mazovian Lowland (Fig. 1). They represent sediments of the Kozienice series determined by Mojski (1964) and correlated by Moj- ski (1984) with the Magnuszew series (Sarmacka, Krysow- ska-Iwaszkiewicz, 1974). Eight samples were taken from which 20 quartz grains were selected randomly. The grains were subject to etching in 10% HCl acid, then washed

several times in demineralised water. Microstructures visible on grain surfaces were identified under SEM according to classification of Mahaney (2002).

All the grains from all these localities are characterised by very low (10–55% of grains) or medium (45–90%) relief (Figs. 3, 6, 11, 12). There are no grains with high relief, except for sample B-II-29 from Brzóza (depth 5.90 m). The dominant process shaping the grain surfaces was an inten- sive chemical etching. This produced a smoothed shiny surface, usually called dulled surface. Moreover, this resulted in a creation of a set of point microstructures (solution pits) and linear microstructures (solution crevasses). Grains from Brzóza also show chattermarks (Fig. 6). Such microstructures are diagnostic for mechanical destruction of grains in a glacial environment (Mahaney, 2002). However, Bull et al.

(1980) suggest that they may come from etching which acts along internal faults within quartz crystals developed during metamorphic processes. In the case of the analysed grains, the microstructures are interpreted as inherited from chemical weathering.

Abrasion-induced microstructures are represented mo- stly by V-shaped incisions and are visible on all the analysed grains (Fig. 3, 6, 11, 12). They usually occur as singular incisions. They are characteristic of beach (Krinsley, Doorn- kamp, 1973) and fluvial (Manickam, Barbaroux, 1987) environments. Based on such microstructures, Margolis and Kennett (1971) classify water environments and their energy from fluvial with singular incisions, through a low-energy beach environment to high-energy beach environments, where such microstructures are abundant. Moreover, Krin- sley et al. (1964) state that the amount of the microstructures increases together with the transport distance. Other microstructures resulting from mechanical interactions between

(18)

-shaped steps, parallel ridges or subparallel linear fractures) (Fig. 3, 6, 11, 12).

Results of the research on the Preglacial sediments show that they were deposited in water environment with dominant chemical weathering. Frequency of V-shaped incisions

port distance was short. Moreover, the occurrence of chattermarks on grains from Brzóza provides a premise that the sediment could be derived from, among others, weathered methamorphic rocks.