Zagadnienia migracja soli i niektórych pierwiastków w nadległe utwory kłodawskiego wysadu solnego na przykładzie otworu K-83a

(1)

A N N A L E S D E L A S O C l E T E G E O L O GiI Q U E D E P O L O G N E

T o m ( V o l u m e ) X X X V I — 1966 Z e s z y t ( F a s c i c u l e 1) K r a k ó w 196$

KAROL PROCHAZKA, ZOFIA BIERNAT

ZAGADNIENIE MIGRACJI SOLI I NIEKTÓRYCH

PIERWIASTKÓW W NADLEGŁE UTWORY KŁODAWSKIEGO WYSADU SOLNEGO NA PRZYKŁADZIE OTWORU K-83 a

(2 fig.)

The problem of migration of salt and of some trace elements into the overlaying formations of the borehole K-83 a of the Kłodawa

salt dome

(2 Figs.)

i

T r e ś ć . S tw ierd zon o m igrację s o li od złoża w utw ory n ad ległe, n ie ofoserwuje się natom iast m igracji oznaczanych pierw iastków . Pb, Sn, N i i Co koncentrują się w części otw oru z licznym i żyłam i giplsowyimi. W otw orze K-83a bezpośrednio n a złożu leżą utw ory trzeciorzędowe (iły poznańskie).

WPROWADZENIE

O tw ór K-83a i otw ór ce n traln y K-83 odw iercone zostały w północno- -zachodniej części pola górniczego K opalni Soli „K łodaw a” .

O tw ór K-83a rdzeniow any ibył od głębokości 54,0 m. O siągnął on koń

cową gjłębokość 190 m i zatrzym any został w soli kam iennej — w złożu.

Średni uzysk rdzenia w ynosił około 8'5'%.

W czasie przeglądu rdzenia z otw oru K -83a zaobserw ow ano dość w y

raźną m igrację pew nych składników od złoża soli poprzez czapę ku sk a

łom nadległym .

Poza żyłam i w tórnego, białego i żółtaw ego gipsu włóknistego, któ re w skazują n a imigrację roztw orów ibogatych w siarczan w apnia, zw rócono uw agę na w ystępow anie w całym otworze, a szczególnie w jego dolnej partii, iżelaza w postaci nalotów tak zw anej śm ietany hem atytow ej. Nie

któ re odcinki rdzenia w ykazyw ały bardzo duże jej nagrom adzenie.

N aloty i żyłki hem aty tu stw ierdzone zostały ta k sam o w gipsie w łóknis

tymi, k tó ry niew ątpliw ie genetycznie zw iązany jest ze złożem.

Możliwość m igracji pierw iastków , ch arakterystycznych dla skał cech- sztynu, sugerow ały również napotkane w sąsiadującym otw orze K-83 (odległość w zajem na otw orów 4,5 m) żyły oraz nieforem ne skupienia czerwonego, często włóknistego k arn alitu i halitu, k tó ry m tow arzyszyły obfite naloty h em atytu. Te w tórne nagrom adzenia k arn alitu i h alitu w ystępują w górneji p a rtii górotw oru solnego, w masie iłowo-solnej o ch arak terze druzgotu, nieco iponiżej zw ierciadła solnego (J. B ą k ó w - s k i i Z. K u c i a, 1962 r.).

Rozpoznanie m in erału celestynu, w ystępującego w postaci pojedyn

czych kryształków o pokroju słupków sześciobocznych w m asie b ru n a t-

(2)

noszarego iłu w apnistego w otw orze K -83a na głębokości 113— 120 m ; przem aw ia także za m igracją roztw orów wzbogaconych w n iek tó re p ie r

w iastki.

W yżej przytoczone oraz inne fak ty n a tu ry geologiczno-m ineralogicż- nej skłoniły autorów do podjęcia’ tbadań, k tó ry ch celem było p r z e d e w szystkim prześledzenie zasolenia skał w profilu otw oru badawczego K -83a oraz oznaczenie i przebadanie ew entualnej m igracji niektórych

pierw iastków śladowych.

Badania m inera logiczno-geologiczne i chem iczne przeprow adzone zo

sta ły w Zakładzie Złóż S oli K ated ry Złóż Surow ców S kalnych AGH, a badania sp e k tra ln e w K atedrze M ineralogii i P etro g ra fii AGH.

A utorzy w ty m m iejscu prag n ą złożyć podziękowanie tym w szyst

kim, 'którzy przyczynili się db realizacji przez autorów niniejszego o p ra

cow ania. P rzede w szystkim zaś profesorom — drow i A. B o l e w s k i e - m u , drow i M. K a m i e ń s k i e m u , drow i J. P o b o r s k i e m u , kie

row nikom placówek naukow ych, w których przeprow adzono badania;

profesorow i drow i A. G a w ł o w i za w iele cennych wskazówek na tem at kolejności krystalizacji, m igracji soli oraz w skazanie odpow iedniej lite

ratu ry ; m growi inż. A. W a l i ,za przedyskutow anie n iek tó ry ch zagadnień zw iązanych z zakresem opracowania. D yrekcji K opalni Soli „K łodaw a”

i kierow nikow i D ziału Geologicznego m grow i inż. J. B ą i k o w s k i e m u za um ożliwienie i pomoc w żbieraniu m ateriałów do opracow yw anego zagadnienia; m grow i inż. A. P a n k i e w i c z o w i za udostępnienie pro

filu geologicznego 'otworu K-83a.

I. P r o f i l g e o l o g i c z n y o t w o r u K-83a

O tw ór K-83a profilow any był przez m gra inż. A. P a n k i e w i c z a . Poniżej przytaczam y opis tego profilu w oryginale:

54.0— 54,9 mi piasek szary, średnioziarnisty

54,9— 60,3 m iły plastyczne, szarozielone ( — HiCl), z niew ielką ilością przew arstw ień pelitu kw arcow ego o grubości 1—2 mm,

60.3— 60,5 m przew arstw ienia iłu i m argla szarego,

60,5— 61,3 m otoczaki (kwarcyt, granit) z iłem plastycznym ,

61.3— 73,3 m szarozielony ił plastyczny lub zw arty z gniazdkam i i w ar

stew kam i pelitu kw arcow ego — obecne1 otoczaki,

73.3—77,8 m ił szarozielony przew arstw iony pelitem piaszczystym o grubości w arstw 3— 10 mm,

77.8—78,8 im ił ciem ny, szarozielony z gniazdkam i i wpiryskami pelitu piaszczystego,

78.8—79,0 m ił szary, zw arty z gniazdkam i iłu różowoczerwonego o śred

nicy rzędiu 1 mim,

79.0—'87,0 m ił szarozielony z gniazdkam i i w arstw am i p elitu kw arco

wego,

87.0—87,4 m ił ciem noszary, plastyczny z gniazdkam i p elitu ułożonymi w system w arstew ek,

87.4—£7,7 m i'ł p stry (czerwony, zielony, niebieski), plastyczny z gniazd

kam i pelitu o średnicy od 2 mm,

87,7—88,2 m ił ciem nozielony z gniazdkam i i w arstw am i pelitu k w a r

cowego,

88,2—90,6 m ił p stry jw.,

90;6—-93,0 m i'ł p stry z gipsem: buły, w arstw y, ziarna (brekcja?),

(3)

93.0—98,8 m ił czarny z gipsem (gniazdlkia, żyłki), na płaszczyznach od- spojeń n alo ty hem atytow e,

98.8—'101,8 m iił czarny z gniazdkam i pelitu kwarcowego, podrzędne w y

stępow anie gipsu,

101.8— 104,8 m i łowiec szary z m ozaiką iłu czerw onego i niew ielką iloś

cią gipsu (żyłki, gniazdka),

104.8— 107,0 m gips szary z dom ieszką czerwonego, z w kładkam i ił owca, 107.0— 119,7 m ił zw arty przechodzący w iłowiec szary z gniazdkam i iłu

czerwonego, z podrzędnie w ystępującym gipsem (warstwy, gniazda).

Na głębokości 117,7 m około 10 cm w arstw a 'gipsu grubokrystalicznego, 119.7— 1:38,8 m iłowiec przechodzący w ielokrotnie w ił — pobocznie

w ystępuje gips w postaci żył i gniazd; na głębokości 123,4 m około 2 cm w arstw a gipsu, n a głębokości 125,0 m około 15 cm w arstw a jłow - ca piaszczystego (pelit) z igipsem krystalicznym . P rzem azy hem atytu, 138.8— 139,3 m gips grubokrystaliczny,

139.3— 139,7 m iił szarozielony z pelitem kw arcow ym i licznym i przem a- zami hem atytu,

139.7—154,7 m iłowiec z m ozaiką iłu ceglastego (barwny) i podrzędnie w ystępującym i kryształkam i gipsu,

154.7—163,5 m iłowiec z piaskiem kw arcow ym bardzo drobnoziarnis

tym — na głębokości 162,5 m w ypełnienie próżni gipsem w łóknistym , 163,5—<166,0 m ił szarozielony z niew ielką ilością pelitu kw arcow ego

i licznym i przem azam i hem atytow ym i,

166.0— 175,0 m iłowiec szarozielony z podrzędnie w ystępującym gipsem w postaci żyłek i w kładkam i piaszczystym i — liczne przem azy hem a

tytow e,

175.0—'187,9 m iłowiec szarozielony z żyłkam i giipsu, o grubości 2— 4 mm, ułożonym i równolegle na płaszczyznach odlspojeń,

187.9— 188,1 m gips czerw ony z iłowcem, 188.1—188,4 m anh y d ry t (z gipsem i solą),

188.4— 190,0 m sól czerw ona «(halit) przew anstw iona iłowcem.

Podział straty g raficzn y przew ierconych w arstw skalnych w om awia’- n y m otw orze w edług A. P a n k i e w i c z a podany jest n a fig. 1. Tego sam ego autora są również podane na te j figurze skrócone opisy litologicz

ne skał.

W edług przytoczonego podziału stratygraficznego A. P a n k i e w i- c z a stro p czapy w otworze K-83a znajduje się na głębokości 90,6 m, a jej sipąg na głębokości 187,9 m. P rz y u stalan iu stro p u czapy A. P a n - k i e w i c z przyjął za k ry te riu m pierw sze pojaw ienie się gipsu w postaci buł, żył i ziarn pośród sk ał ilastych.

N iezależnie od ta k postaw ionej granicy m iędzy trzeciorzędem a stro

p em czapy na podkreślenie zasługuje fakt, że sk ały trzeciorzędow e i ska

ły zaliczone do czapy złoża litologicznie zasadniczo n ie różnią się wcale, poza tym , że w ty c h ostatnich w ystępuje gips w podanej powyżej form ie.

Z tego w łaśnie w zglądu jiuż p rzy opróbow yw aniu otw oru nasunęły się pew ne w ątpliw ości co dio p rzy ję tej granicy.

Zestaw iając w yniki straty g raficzn e A. P a n k i e w i c z a z naszym i obserw acjam i m ożna ogólnie scharakteryzow ać profil otw oru K-83 a jak następuje.

1. Trzeciorzęd (odcinek otw oru od głębokości 54,0 m do głębokości 90,6 m)

Trzeciorzęd w górnej p artii w ykształcony jest w postaci m ułowców popielatoszarych iluib brunatnoszarych, silnie w apnistych ( + + +HC1),

# R o c z n i k

(4)

70

80

90

100

110

120

130

■ko

150

160

170

180

190

mgNaCl/10g skały

o O O O O

o s o a cp tin o in c m m -r -J-

I ' I ' I ' I ■ I I

54,054,9

87,0 90,6

98,8 104,8 107,0

119,7 ^-

187,9

L i t o l o g i a

XII

XI

IX VIII VII

VI

I V

Stratygrafia

%Oil

NC, O Q>U Nt.

I-J

»0

* O V

o<

i

o

<n' '

Ci)

«L

CL

ra

N

O

Złoże soli Cechsztyn

(5)

któ re ku dołow i przechodzą w iły w apniste (+ + +HC1) o barw ie szarej lub czerw onaw oszarej.

M ułowce zaw ierają domieszkę żw irku kw arcu klastycznego, okruchy piaskowców o raz drobnopsaminitowy m uskow it. W postaci plam ek, żyłek i nalotów w ystępuje w nich czerw ona substancja żelazista. P ró b a pobra

na z p a rtii m ułow e o w e js z głębokości 64,0 im, w ykazuje silne zapiaszcze- nie oraz znaczną dom ieszkę soli (NaCl).

W ystępujące poniżej iły w apniste, podobnie ja k m ułowce, nie w yka

zują w yraźniejszego w arstw ow ania. C harakterystyczną ich dom ieszkę stanow i m ateriał aleurytow y oraz drobne okruchy sk ały węglanow ej.

2. Czapa złoża (odcinek otw oru od głębokości 90,6 m do głębokości 187,9 m)

iSkały budujące odcinek otw oru zaliczony do czapy w przew ażającej m asie w ykształcone są w postaci skał ilastych, pośród któ ry ch podrzęd

nie w ystępuje gips. Również tu ta j, jak i w trzeciorzędzie, zaznacza się dość w yraźnie dw udzielność w w ykształceniu. G órną część tego odcinka stanow ią iły silnie w apniste { + + +HJG1), o barw ie szarej, popielatosza

rej, b ru n atn aw ej i czerw onaw ej. D olna zaś część i(od głębokości ok. 150 m) w ykształcona jest w postaci m ułow eów ilastych, jasnoszarych, bezw apnistych (—HOi), pośród któ ry ch w ystępują iły ciem noszare (—HC1) i po

pielatoszare (—EDC1).

Form a w ystępow ania gipsu na całym odcinku otw oru zaliczonego do czapy jest różnorodna ta k pod względem jego w ykształcenia m ineralnego, jak i rodzaju skupień oraz ilościowego udziału. Na podstaw ie poczynio

nych obserw acji m akroskopow ych oraz przeglądu pobranych do badań laboratoryjnych prób można wyróżrirć n astępujące jego odm iany:

a) gips drobnoziarnisty, bezbarw ny, p rzejrzy sty w ystępujący w p o je

dynczych ziarnach lub skupieniach, im pregnujący niekiedy gęsto m a

sę iłu,

b) gips grubokrystaliozny, brunatnoszary, poziomo sm ugowany, m iej

scam i prążkow any czerw oną substancją żelazistą. Tw orzy on najokazal

sze skupienie w czapie (żyłę) o m iąższości około 2 m,

c) gips selenitow y, średnio- i gruboziarnisty, biały, p rzejrzysty lub barw y żółtaw ej. W ystępuje w postaci pojedynczych osobników luib w skupieniach w m asie Ułu,

<--- :----

Fig. 1. Krzywa zasolenia skał w otworze K-831 a w Kłodawie I — sól kamienna czerwona, II — iłowiec szarozielony z żyłkatmi gipsu, III — iłowiec zapiaszczony bardzo drobnym piaskiem, W — iłowiec z gniazdkami iłu ceglast&go i ip-odrzędnie występującymi kryształkami gipsu, V — ił szarozielony z pelitem kwarcowym, liczne smugi hetmatytu, VI — iłowiec przechodzący miejscami w ił, podrzędnie występują żyłki i gniazdka gipisu, VII — gips szary z niewielką ilością czerwonego, VIII — ił czarny z gipsem '(żyłki i gniazdka), naloty hematytu, IX — ił pstry z gip

sem, X — ił pstry z gniazdkami pelitu kwarców-ego, XI — ił szarozielony z gniazd

kami i warsltwami pelitu 'kwarcowego, XII — ipiasek szary średnioziairnisty, 1 — sól kamienna, 2 — iły, iłowce i mułowce z gniazdami i żyłami gipsu włóknistego,

3 — iły z warstwałni i gniazdami .pelitu kwarcowego, 4 — piasek Fig. 1. Salinity curve of the rocks in the -bore hole K-83 a in Kłodawa. I — red halite (Zechstein), II—IX gypsum-clay cap: II — claystone with gypsum veins, III — sandy clayistone, IV — claystone w ith patches of red clay and gypsum cris

ta Is, V — sandy clay wiith hem.ait.ite, VI — dl'aystone with veins and aggregates of gypsum. VII — grey .gypsum, VIII — black clay with gylpsum, IX — variegated clay with gipsum; X—X II Tertiary: X — variegated clay w ith sandy intercalations, .XI — green clay With sandy intercalations, XII — sand. 1 — halite, 2 — clay, claylstone and mudstone w ith gypsum veins and aggregates, 3 — clay with sandy

intercalations, 4 — sand

e*

(6)

d) gips w łóknisty, bezbarwiny, biały lub żółtaw y tw orzący m ikro- i m akrożyły pośród m asy skalnej. [Stanowi on najpospolitszą odm ianę,

e) gips alabastrow y, średniokrystaliczny z pojedynczym i, gruibymi, ciem nobrunatnym i porfiroblastam i gipsowymi, tw orzący b u ły w ile w apnistym czerwonoszarym,.

W szystkie w ym ienione tu ta j odm iany gipsu uw ażane są raczej za for

m y przeobrażone lub w tórne. N iektóre z tych odm ian stw ierdził K. P r o- c h a z k a (1962) w skałach czapow ych w ysadu solnego w W apnie.

Siarczan w apnia bezwodny, anhydryt, zaobserw ow any został w po

branych do badań próbach, jedynie w ipostaci reliktów w gipsowcu b ru - natnoszarym , grubokrystalicznym (próba n r 11, głęlb. 105,8 m) o raz w po

staci okruchów (CaS⁰⁴ częściowo przeobrażony w gipsi) w skale gipsowo- -w ęglanow ej (próba n r 23, głęb. 136,5 m).

W ypowiedzenie się na te m a t procentow ego udziału gipsu w otw orze K-83a je st niem ożliw e ze względu na b ra k średniej próby. J a k już w spo

mniano, w stosunku do m asy ilu w ystępuje on podrzędnie. Podane w słupkach profilowych, na figurach 1 i 2, żyły i gniazda gipsu zaznaczo

ne są ty lk o schem atycznie i nie odzw ierciedlają one faktycznego jego procentowego udziału. Jedynie na głębokości od 104,8— 107,0 m zostało ipokazane w n a tu ra ln e j miąższości najokazalsze jego skupienie.

3. Złoże soli (odcinek otw oru od głębokości 187,9 m do głębokości 190,0 m,).

Sól iprzewiercona została zaledwie n a odcinku kilkun asto cen ty m etro wym . N aw iercone zostały sole kam ienne, różowa woczerwone, drob

no- i średinioziarniste z w arstew kam i iłu brunatnaw ego. Sole te praw do

podobnie przynależne są stratygraficznie do oddziału soli najm łodszych (J. P o b o r s k i i in., 1962). D okładniejszej inform acji co do gatunku i pozycji straty g raficzn ej soli w tej części w ysadu dostarczył otw ór cen

tra ln y K-83, k tó ry przew iercił sole od głębokości 190—540 m (J. B ą- k o w s k i i Z. K u c i a, 1962).

II. B a d a n i a l a b o r a t o r y j n e

Ja k w spom niano na wstępie, badania lab o rato ry jn e obejm ow ały: ba

dania na zasolenie skał i oznaczenia spektralne.

1. P ró b y do bad ań laboratoryjnych

Do badań laborato ry jn y ch pobrano łącznie 41 prób punktow ych;

8 z utw orów określonych jako trzeciorzędow e (próby n r n r K /l, K/2, K/3, K/4, K/5, 1, 2 i 3) i 33 prób ze skał zaliczonych do czapy złoża (próby o kolejnej num eracji od 4 do 36).

P rz y pobieraniu prób z otw oru uwzględniona została m akroskopow o uw idaczniająca się zm ienność w w ykształceniu skał. Na przykład: zwięk

szająca się lu b zm niejszająca dom ieszka gipsu, związków żelaza, m ulis- tość, piaszczystość sk a ły itp. Z tego w łaśnie względu odległości pomię

dzy poszczególnymi pobranym i próbam i są różne (p atrz fig. 1 i 2).

2. Badania n a zasolenie skał

Ilościowe oznaczenie rozpuszczalnych chlorków przeprow adzono m e

todą m iareczkow ą M ohra. Na ta b e li I zestawione są w yniki tych ozna

czeń. W pierw szej kolum nie cyfrow ej podane są stw ierdzone analitycznie zaw artości chloru w przeliczeniu na procenty wagowe, w drugiej zaś wyliczone zaw artości NaCl w procentach wagowych. W trzeciej kolum nie cyfrow ej ilość NaCl w m iligram ach, przypadająca na 10 g analizow a-

(7)

e.i p

asol<

Ja any<

Nr róby

Q1

C/2

5/3 C/4 S/5

1

2

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

— ar

— sŁ

■óby skalnej. Te ostatnie w artości posłużyły do wykresie, nia.

k w ynika z przytoczonych danych, procentow a zawarto;

h próbach skalnych w aha się w dość szerokich granicacl

Typ analizowanej skały Zaw. Cl"

w % wag.

Zaw. NaCl w % wag.

Mułowiec wapnisty, popielatoszary 0,07 0,12 Mułowiec piaszczysty, jasnoszary 2,09 3,44 Mułowiec wapnisty, brunatnoszary 0,09 1,64 Mułowiec wapnisty, brunatnoszary 0,18 0,31 Iłowiec mulisto-wapnisty, popielaty 0,15 0,26

Ił wapnisty, szary 0,10 0,16

Ił wapnisty, szary 0,13 0,21

Ił wapnisty, czerwonoszary 0,15 0,24

Buły gipsowca alabastrowego 0,01 0,02

Ił wapnisty, brunatnoszary 0,24 0,39

Ił wapnisty, popielatoszary 0,35 0,57

Iłowiec szary z gipsem 0,08 0,13

Gipsoweic hrunatoszary 0,01 0,02

Iłowiec wapnisty, brunatnoszary 0,56 0,92

Ił gipsowy, wapnisty 0,33 0,54

Ił gipsowy, wapnisty 0,21 0,34

Ił szary, słabo wapnisty 0,67 1,10

Ił szary, słabo wapnisty Skała gipsowo-węglanowa :)

0,54 0,89

Iłowiec wapnisto-gipsowy 0,24 0,39

Iłowiec gipsowo-wapnisty 0,20 0,32

Ił ciemnoszary 1,21 1,99

Ił ciemnoszary 1,36 2,24

Mułowiec ilasty, jasnoszary Brekcja — okruchy piaskowca

1,29 2,12

w ile 2) 0,54 0,89

Mułowiec ilasty, jasnoszary 0,90 1,48

Ił popielatoszary 1,28 2,11

Ił popielatoszary 0,88 J.45

Mułowiec szary 2,70 4,46

a l i z o w a n y w y ł ą c z n i e m a t e r i a ł i l a s t y

a ła n i e a n a l i z o w a n a 2-e w z g l ę d u n a j e j n i e j e d n o r o d n o ś ć

(8)

do 2,70, a zaw artość NaCl odpowiednio od 0,02 do 4,454 wag., p rzy wy

raźnym zw iększaniu się zaw artości om aw ianych składników od stro p u otw oru k u zw ierciadłu solnem u (patrz tab lica I).

W zrost zasolenia (zaw artości NaCl,) z głębokością uw ydatnia się jesz

cze bardziej, jeżeli uw zględnim y ty lk o skały o zbliżonych do siebie w łaś

ciwościach geotechnicznych, tzn. w ty m w ypadku w eźm iem y pod uwagę w yłącznie iły, iłowce i m ułowce, i to bez znacznej dom ieszki gipsu. P o

m ijając zatem próby n r 4, 10, 11, 19, 20, 23, 24, 25 i 29, od górnej części otw oru ku złożu soli (tj. od p ró b y n r K /l do p róby n r 36), będziem y m ieli wciąż rosnące, ,1‘Ub zbliżone do siebie, w artości 'Cl- w zględnie NaCl.

Oznaczenie zaw artości NaCl w poszczególnych próbach pozwoliło na w ykreślenie krzyw ej zasolenia (fig. 1). K rzyw a ta w ykazuje znaczne oscy

lacje w swoim przebiegu. Spowodow ane je st to m iędzy innym i tym , że w badaniach na zasolenie uw zględnione zostały w szystkie pobrane próby różniące się zasadniczo z n a tu ry m iędzy sobą w łaściw ościam i geotech

nicznym i, przede w szystkim zaiś porow atością — a w ięc zdolnością zatrzy m yw ania chlorku sodowego. Zdolność absorpcyjna skał ilastych, w n a

szym przypadku iłów, iłowców i mułowców, jest niew spółm iernie w ięk

sza w stosunku do krystalicznego gipsu. D latego s k a ły ' gipsowe (próby n r 4, 11), gipsowo-iłowe (próby n r 19, 20, 23, 25, 29) oraz iłowo-gipsowe (próba n r 24) w ykazują znacznie m niejsze w artości zasolenia, niżby n a leżało oczekiwać śledząc m igrację soli. Uwidacznia się to na w ykresie w iększym i odchyleniam i krzyw ej.

Z przebiegu krzyw ej w ynika, przy uw zględnieniu zaw artości gipsu, który, jak powiedziano powyżej, obniża zasolenie, że na pew nym odicinku otw oru, a m ianow icie na głębokości około 172 m m im o w szystko m am y do czynienia ze znacznie zaw yżoną w artością zasolenia (fig. 1). Odpowia

dałaby ona stw ierdzonem u w czasie w iercenia otw oru przypływ ow i so

lanki na głębokości 174,7 m i(wg relacji ustnej A. P a n k i e w i c z a ) . Po

niew aż próby n r 34, 36, znajdujące się powyżej i poniżej' tego m aksim um , w ykazują w łaściw e im zasolenie, można przypuszczać że m am y do czy

nienia ze zlokalizow anym horyzontem solankow ym . D rugie w yraźne m a

ksim um znajduje się w górnej p a rtii otw oru na głębokości 64 m. S tw ier

dzone w ysokie zasolenie m ożna wiązać z piaszczystością skały, a nie z ja

kim ś horyzontem solankow ym . Sól (NaCl) tw orzy w te j sikale jatk gdyby spoiwo.

Z ogólnego jednak przebiegu krzyw ej zasolenia w ynika w yraźnie za^

znaczająca się m igracja soli od złoża ku skałom nadległym . Rzecz ch arak terystyczna, że w skałach zaliczonych do czapy złoża nie obserw ujem y, ja k należałoby się tego spodziewać, w yraźnie zwiększonego zasolenia w stosunku do skał trzeciorzędow ych.

W roku 1959 J. J. G ł o g o c z o w s k i (1959) przeprow adził badania geochemiczne na próbach skalnych z otw orów w iertniczych z Barycza.

M iędzy innym i oznaczał on zasolenie nadlległych i spągowych sk ał tam te jsz ej serii solnej (miocen). W ogólności badania J. J. G ł o g o c z o w - s k i e g o w ykazały również w pływ złoża na zasolenie skał. Ja k podaje au to r, krzyw e procentow ej zaw artości Cl“ odznaczają się wciąż m aleją

cym i w artościam i od złoża ku górze i ku dbłowi. Je st godzien uw agi fakt, ż e J. J. G ł o g o c z o w s k i i autorzy niniejszej pracy otrzym ali zbliżo

n e zaw artości chloru, w skałach tu ż nad pokładem soli (w przypadku J . J. G ł o g o c z o w s k i e g o) i w zw ierciadle solnym (w nalszym przy

padku). Przem aw ia to za tym , że w obydw u przypadkach stężenie roz

(9)

tw o ru solnego jak i szybkość przesuw ania się fro n tu dyfuzyjnego były tak ie same, niezależnie od tego, że procesy te zachodziły w skałach ilas

ty ch form acji solonośnych z różnych okresów geologicznych.

3. Badania spektrochem iczne ,

Badania spektrochem iczne przeprow adzono przy użyciu spektrografu kw arcow ego (typ LSP-22) o średniej dyspersji, z trójsoczew kow ym , ze

w nętrznym układem ośw ietlenia. Ja k wiadomo, ap a ra t te n umożliwia otrzym anie widm a spektralnego w zakresie ultrafioletu, tj. od 2100—

—4500 A. Jako źródła w zbudzenia użyto generatora produkcji radziec

kiej FS-39, w ytw arzającego łuk przery w an y p rąd u zmiennego. P rz y spa

laniu próbek stosowano napięcie 'łuku 220 V i natężenie 8 A.

P róbki spalano w elektrodach pomocniczych, węglowych, spektralnie czystych o znorm alizow anych w ym iarach (cp elektrody 5 mim, głębokość otw oru 6 mm, 0 otw oru elektrody 3 mm). G órna elektroda posiadała .kształt stożka ściętego (kąt 45°), dolna zaś kształt kom inka. P rzed wyko

naniem zdljęcia spektralnego badanej próby każdorazowo w ykonyw ano zdjęcia sp ek traln e elektrod węglowych, .używanych do spalania danej próby, celem stw ierdzenia ew entualnych zanieczyszczeń. N iezależnie od tego elektrody b y ły spalane w łu k u w przeciągu 20 sekund, aby pozbyć się zew nętrznych zanieczyszczeń. Czas ekspozycji w ynosił 2 X 20 sekund,

aż do całkow itego w ypalenia badanej próby.

Zdjęcia spektrograf iczne w ykonano na specjalnych płytach fotogra

ficznych do analiz spektraln y ch — „B lau R apid”, produkcji „A gfa” . In terp re ta cję spektrogram ów przeprow adzono za pomocą spektropro- jek to ra PS-il8, przy użyciu atlasu linii spektralnych iS. K. K alinina

•(S. K. K a 1 i n i n i in„ 1959).

P ierw iastk i V, Mn, Ni i C r oznaczono półilościowo posługując się m e

todą „ostatnich linii” oraz wzorcami syntetycznym i (Z. B i e r n a t i M.

S o l e c k i , 1958). M etoda ta polega na pom iarze ilości linii w ystępują

cych w widm ie p rzy różnych stężeniach oznaczanego składlnika. J e st to m etoda szybka, a jej dokładność jest w ystarczająca do prześledzenia zm ian ilościowych oznaczanego pierw iastka w badanym profilu. Stosuje się ją również do celów korelacyjnych.

Oznaczenia półiilościowe pozostałych pierw iastków , z pow odu braku d la pich wzorców, m ają w artość względną, czyli że ilości danego pier

w iastka m ogą być porów nyw ane tylko względem siebie w poszczególnych badanych próbkach skalnych.

Na tabeli II zestawione są w yniki analiz sp ek traln y ch badanych pró

bek. Dla pierw iastków Cr, Mn, N i i V podane są w artości liczbowe. Pozo

sta łe pierw iastki oceniono ilościowo w edług względnej intensyw ności ich linii spektralnych. Zastosowana skala umieszczona jest w dolnej części tab eli II.

Zm iany ilościowe poszczególnych pierw iastków w profilu otw oru w iertniczego K-83 a, przedstaw iono graficznie na fig. 2. Dla pierw iast

ków Fe, Zr, Cu, Pb, Sm, In, Be, L | j B podano ty lk o jędrną linóę anali

tyczną. Dla reszty pierw iastków podano natom iast w szystkie te linie, k tó re w ystępow ały w raz z w ahaniem się ich zaw artości. Odcinek po- działki podany na fig 2 przy każdym pierw iastku odpow iada stopniow i p rzy jętej skali ilościowej, w edług intensyw ności linii spektralnych (patrz ta b eia II).

Poniżej omówione zostaną bardziej szczegółowo w yniki analiz spek

traln y ch .

(10)

Fig. 2.Wyikresyzrniemiości zawartości pierwiastkóww profiluotworuK-83 a w Kłodawie Fig. 2.Aboundance curvesofelementsin bore hole K-83 a in Kłodawa

(11)

Nr Głębokość Oznaczany p i e rw ia s te k

pr óby w m. Si Al Ca Mg 1 Na K 1 Fe Ti Cr Zr Mn Cu Ni P b 1 Ag Zn 1 s n ! Sb ! Co As V w In Ce Mo Be B __Sr Ba Li

K / l 61,5 + + + 4 4 4 + 4 1 4- + 4 4 ? 41 4 4 0,01 I 0,003 I 0,001 _ _ _ __ _ s < 0.01 s I I 4 4 S

K/2 64,0 4 4 4 4 + 4 + 1 4 4 4 4 4 4 7 4 1 4 4 0,01 II 0,003 4 0,001 — — — — — s — 0,01 — s — — s s 4 4 S

K/3 73,8 4 4 4 4 4 + 1 4 4 + + ? 4 1 4 4 0,01 I 0,003 s 0,001 — - — — — s — < 0,01 — I — — s s -1- 4 S

K/4 78,0 4 4 4 4 4 4 1 4 4 + 4 7 4 1 4 4 0,01 I 0,003 s 0,001 — — — — — s — < 0,01 — I - — s s + 4 s

K/5 84,0 + + 4 4 4 + 1 4 4 4 4 ? 4 1 4 4 0,01 I 0,003 s 0,001 — — — — — s —• < 0,01 — I — — s I 4 _1_ s

1 87,0 4 4 4 4 4 4 4 4 1 4 4 I I 4 4 4 4 0,01 I 0,06 I 0,01 — I — s — < 0,01 — s — — I + 4 4 4 s

2 87,0 4 4 4 4 4 4 + + + + + I I 4 4 4 4 0,01 3 0.1 4 > 0,001 7 — — I — I — < 0,01 - s - — I 4 4 4 4 s

3 89,5 4 4 4 + + + 4 1 + + + I I 4 + 4 4 0,1 I 0,033 I > 0,001 — — — I — s - ~ 0,01 — I — — s 4 II 4 + ś

4 91,0 4 + 1 + + I 4 - — 4 4 — — < : 0,000 — — — — — s — — — — — — — — — I - —

5 91,5 + 1 + 1 II + S - 4 I 0,001 s ~ 0,001 s — — — — ś — — — 0,001 — — — — — II II — s

6 98,0 4 + 4 I 4 4 I — 4 1 I 0,002 I < 0,003 I < 0,001 ś — — s — s — < 0.01 - I — — II 4 4 S s

7 101,0 + 4 4 4 4 + + + I I 4 4 -i- 4 0,01 I 0,003 I 0,01 — - — s - s — < 0.01 — I — I II 4 4 4 s

8 102,3 + 1 + 4- + 4 4 4 s — 4 4 4 0,001 11 < 0,004 s — — — — s — — — CO.Ol — I — — - I 4 S s

9 103,4 + + 4 4 4 + 1 4 4 I I 4 4 4 4 0,1 — 0,003 I 0,01 — - I — s — 0,01 — I - — s II S II ś

10 104,4 + 1 + 1 + + 4 s - 4 4 0,001 s < 0,003 — — — — — s — — — 7 — - - — — I S - —

11 105,8 I S + + I I S — < 0,003 s

12 107,0 4 4 4 4 4 4 + + • I 4 4 4 4 0,1 I 0,003 II 0,01 — — — ś — 11 — 0,01 — I — — s II s II s

13 111,2 4 4 4 4 II 4 s 4 4 0,002 — < 0,003 s > 0,001 I — — s — — — < 0,01 — — — — — I 4 — s

14 113,6 4 4 + ■+■ 4 + + I 4 4' I I ■i- 4 4 4 0,1 I 0,003 4 0,1 I — — I — I — 0,01 - I — — s II S f s

15 115,4 + 1 4 II 4 4 I — + 4 I 0,001 s ~ 0,001 1 0,01 — — — s — — — 0 001 — — — - — II II s

16 117,0 4 4 4 4 4 4 + t I I 4 4 4 4 0,002 I ~ 0,001 I > 0,001 — - — s — s — < 0,01 — I — - — II + 4 I s

17 120,5 4 4 4 4 4 4-1 4 4 I — -!- 4 4 4 0,002 I 0,003 I 0.001 — — — s — s — < 0,01 — I — - s II II 4 + s

18 124,0 4 4 4 4 4 + 1 4 4 I — 4 4 4 4 0,002 II — 0,001 I 0,001 — — — s — s — < 0,01 — 7 — — — 11 s s

19 125,6 4 4 + 1 4 4 4 4 4 0,001 - 0,003 4 < 0,01 s — — s — - 0,001 — — — — — I s I s

20 126,6 4 1 + 1 41 4 4 + S 4 4 0,002 s 0,003 s 0,001 — — — — — — — 0,001 — — — — - s 4 4 Ś s

21 129,0 + * + 4 4 4 4 4 1 4 ■: +■ + + 7 4 4 4 4 0,1 — 0,003 s 0,001 - — — — - s — < 0.001 — s — — s I 4 t s

22 131,2 4 4 4 + + + + 1 4 + 4 + 1 7 4 4 4 4 0,1 ^— 0,003 s < 0,501 — - — — — ś — < 2,01 — s — _ _s

S s I s

24 139,3 4 1 4 4 4 + — 4 4 0,002 s 0,003 s — — — — — — — — < 0,001 — — — — — I — ś

15 140,5 4 4 4 4 4 4 4 4 + 1 I 4 4 4 0,002 I 0,003 I 0,001 s — — — — s — 0,001 — s — — — I 4 4 4 s

26 146,0 4 4 4 + -t 4 II + + + 4 4 4 7 4 4 4 0.01 I 0,003 I 0,001 — — - — s ^— < 0,01 — s — — s I II 4 ;- s

27 152,5 4 4 4 + f + 4 4 + i- + 4 4 4 7 4 4 4 0,1 7 0,003 I 0,0 Tl — — — — s — < 0,01 - s — - — I + 4 I 1

28 155,2 + 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 + 4 7 4 4 4 0,01 s 0,003 s 0,001 — — - — — s — 0,001 — s — — s I I I s

29 158,0 + 1 I + 1 4 4 + 7 4 I 0,01 — < 0,003 I 0,001 s 7 — ^— ^- s — < 0,001 — s — — - I 4 S —

30 161,2 4 4 + 4 4 4 + 4 + + 4 + 1 7 -L 4 4 0,1 7 < 0 003 I > 0,001 — — — — — s — < 0,001 — s — — — I 4 S s

31 162,2 4 4 4 4 4 4 4 4 ■;- + -+■ 4 4 7 4 4 4 0,1 s 0,003 s 0,001 - — - — — s — 0,01 — s — — s I 4 I s

32 164,0 4 i-4 4 4 4 + 1 + + + + 4 7 4 4 4 0,1 — 0,003 s 0,001 — — — — — s — < 0,01 — s — — s I + I s

33 166,0 + + + 4 4 4 4 4 4 4 4 4 + 7 4 4 4 0,1 s 0,003 g 0,001 — — — — — s — 0,1)01 — s — — s I + I s

34 170,8 4 + + 4 4 + 4 4 4 4 4 4 I 4 4 4 0,1 s 0,003 s < 0,001 — ^s ^— ^— ^- s — 0,001 — I — — s I 4 I g

35 172,0 4 4 4 4 4 + 1 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 0,1 I 0,003 I < 0,001 — ^s ^— ^— — ^s ^— ^0,01 ^— ^I ^— ^— ^s ^II 4 4 I s

36 174,4 4 4 4 4 4 + +1 + + 4- + 4 4 4 4 + 0,1 s ^0,003 ^I ^0,001 II 0,01 — s I 4 I I

O b j a ś n i e n i a — W z g l ę d n a o c e n a ilo śc io w a p i e r w i a s t k ó w w g i n t e n s y w n o ś c i ic h lin ii s p e k t r a l n y c h ; W y k r y w a l n o ś ć p i e r w i a s t k ó w w g S. K. K a l i n i n a i.i.;

s — le d w ie w id o c z n y ślnd linii, w g r a n ic y w y k r y w a ln o ś c i Si — 0,001“/j Al — 0,00 lr/o Ca — 0,001%

s —w y r a ź n y śla d linii Mg — 0,0003—0,001"/o N a — 0,0003—0,001°/o K — 0,1—0,3*/.

I — lin ia b a rd z o sła b a F e — 0,001[/o Ti — 0,001'/« C r — 0,001%

I I — lin ia s ła b a Z r — 0,001*/« M n — 0,001"/» Cu — 0.0001—0,0003%

+ — lin ia w y r a ź n a Ni — 0,001*/c P b — 0,003"/i Sn — 0,001

+ 1 — lin ia b a r d z o w y r a ź n a Ag — 0,0001—0,0003*/o Z n — 0,001—0,003*/» As — 0,01—0,03%

+ + — lin ia siln a Sb — 0,01’/1 Co — o,oo3“/« I n — 0,001%

+ + + — lin ia b a r d z o siln a V — 0.001‘/i w — 0,01% B — 0,001’/»

? — lin ia d a n e g o p i e r w ia s t k a t r u d n a do s tw ie rd z e n ia z p o w o d a tia l u b k o i n c y d e n c ji lin ii Mo — 0,001'/» B e - 0,0003"/» L i — 0,001’/»

in n e g o p i e r w i a s t k a S r — 0,001’/. B a — 0,0003*70

(12)

K r z e m , g l i n , w a p ń i m a g n e z

Spośród m akr o-eLementów krzem i glin, stanow iące głów ną treść che

miczną badanych skał ilastych, w ykazują najw iększą stałość pod w zglę

dem ilościowym. Jedynie gipsowce (próby 4, 11) oraz iły z w iększą do

m ieszką gipsu i okrucham i innych sk ał (próby 19, 24, 29) zaw ierają ich znacznie m niej. S tw ierdzenie pewnego, utrzym ującego się na całej d łu gości profilu, rzędu w ielkości Si i Al św iadczy o jednorodności m ate

ria łu ilastego. Je st to bardzo w ażne stw ierdzenie przede w szystkim , jeżeli chodzi o wypowiedzenie się na te m a t istnienia lub b rak u residualnej cza

py w ty m otworze. 'Obecność krzem u i glinu w próbach skał gipsowych m oże rzucać do pewnego stopnia św iatło na pochodzenie roztw oru łu g u

jącego kiedyś skały solne.

Zróżnicowanie w zaw artości w apnia w ynika ze zm iennej dom ieszki gipsu w poszczególnych badanych próbach. Zbliżone zaw artości Ca stw ierdzone zostały w próbach z górnej i dolnej części otw oru, a więc na odcinkach, gdzie makroskopowo nie stw ierdzam y go w cale (górna część otworu) lub w ystęp u je on w bardzo małej, dom ieszce (dolna część otworu).

'Magnez stw ierdzono we w szystkich badanych ipróbach. Rzecz godna uwagi, że zaw ierają go również, w m niejszych ilościach, gipsowce, co w skazuje na pew ien związek tego pierw iastka ze złożem. Poza skałam i gipsowym i w pozostałych próbach Mg w ystępuje w zbliżonych w artoś

ciach. P ró b y z dolnej części otw oru w ykazały najw iększe jego zaw artości i(próby n r 21, 22, 26, 27,, 31 i 32).

i S ó d

Sód oznaczono na podstaw ie czterech linii, o intensyw ności od 5 do 3, co odpowiada jego zaw artości od 0,1—>1,0% . P róby ze środkowego od

cinka otw oru (od n r 1 do n r 18) w yróżniają się od pozostałych znacznie (niższą zaw artością Na. W próbach gipsowców sodu (i potasu) nie stw ier- dizono. Zaniżenie zaw artości sodu w środkowej' części otw oru związane jest z w ystępow aniem licznych żył, b u ł oraz innych skupień gipsowych.

P o t a s

Oznaczenie potasu, tego nadzw yczaj nietrw ałego geochem icznie .pier

w iastka, na drodze sp ek traln ej było utrudnione, ze względu na koincy

dencje jego linii z liniam i żelaza. W ty c h próbach,, w k tó ry ch w y k ry ta została w iększa zaw artość Fe, n ie m ożna było naw et jakościowo stw ie r

dzić obecności potasu. W ykryw alność potasu jest dość w ysoka od 0,1 do 0,3%, a więc w próbach 1, 2, 3, 7, 9, 12, 14, 16, 19, 20, 25, 34, 35 i 36 należy się spodziewać tego rzęd u wielkości.

Ż e l a z o

P rz y oznaczaniu żelaza posługiwano się głów nie linią 3020,640 A.

P rzebadane próby w ykazują dość niew ielkie zróżnicowanie w jego za

w artości, od 0,00X do 0,01%. Fe stw ierdzano we w szystkich próbach.

T y t a n

Dla ty tan u oznaczono 9 linii, o intensyw ności od 9 do 6. S tw ierdzono jego w ystępow anie we w szystkich próbach w ilości od 0,01 do 0,1%.

W yraźne zaniżenie zaw artości Ti, jak i Fe Obserwujemy w próbie n r 11, tj. w gipsowcu brunatnoszarym .

C h r o m

P ierw iastek ten oznaczono na podstaw ie 5 linii, o intensyw ności od 9 do 5, oraz p rzy użyciu wzorców. Stw ierdzone zaw artości za pomocą linii spektralnych i wzorców pokryw ały się ze sobą. Z am ykają się one w gra

(13)

nicach od 0,001 do 0,1%- W ipróbach 4 i 11 (gipsowce) chrom u nie stw ier

dzono.

C y r k o n

D la cyrkonu oznaczono 3 linie, o intensyw ności 8, co odpow iada rzę

dowi wielkości od 0,001 do 0,00x%. N ajw yższe zaw artości Zr stw ierdzo

no w próbach K/2 i 1-8. 'Próby n r n r 4, 11 (gipsowce), 13, 19, 21, 23, 29 i 32 cyrkonu nie zaw ierają.

M a n g a n

P róby z górnej i dolnej części otw oru w ykazują rów ne i najw yższe zaw artości m anganu. Zaw artość tego pierw iastka w aha się w szerokich granicach od < 0,001 dlo 0,1%. N ajw yższą zaw artość Mn stw ierdzono w próbie n r 2, tj. ile w apnistym szarym , najniższą w próbie n r 11 — gip- sow cu ibrunatnoszarym , grubokrystalicznym .

M i e d ź

Badania w ykazały zbliżone zaw artości miedzi w analizow anych pró

bach. P ierw iastek te n oznaczono na podstaw ie dwóch linii: 3273,962

A

i 3247,540

A,

o intensyw ności 10. Linie te um ożliw iają w ykrycie miedzi już w ilości 0,0001— 0,0003%. Gipsowiec alabastrow y i iłowiec czarny (próby 4 i 10) nie zaw ierają Cu.

N i k i e l

Nikiel w ykazuje duże zróżnicowanie pod- w zględem zawartości, przede w szystkim w próbach z środkow ej p a rtii otw oru. Oznaczony został na podstaw ie 5 linii analitycznych o intensyw ności od 9 do 5. Z aw artość Ni w badanych próbach w aha się w granicy od <C 0„001 aż do 0,1%. N ajw ięk

szą jego zawartość, 0,1%, w ykazuje próba n r 14. W próbach 4 (gipsowiec), 5, 8, 10, 11 (gipsowiec), i 24 n iklu nie stw ierdzono.

O ł ó w

Ołów stw ierdzony został jedynie w próbach 6, 13, 14, 19, 25 i 29, w ilości około 0,001%. N ajintensyw niejsze linie w ykazały próby iłów w apnistych nr 13 i n r 14. P rzy oznaczaniu Pb posługiwano się głównie linią 2833,069 A.

C y n a

Cyna stw ierdzona została jedynie w próbach ze środkowego odcinka otw oru zaw ierającego liczne skupienia gipsu. Być może, że w ystępow anie jej wiąże się z siarczanem wapnia. W ykryto ją jednak w m ałych ilościach, około 0,001%.

K o b a l t

K obalt oznaczony został na podstaw ie linii 3453,3

A,

3045,1

A

i 3449,4

A,

o intensyw ności 8 i 7, co odpowiada rzędow i jego zaw artości od 0,001 do 0,00X%. N ajw iększe zaw artości w ykazują p róby 12 i 36. Duże w ahania w zaw artości Co obserw ujem y w profilu na głębokości od około 87 m do około 125 m. Zaznacza się nieznaczny w zrost zaw artości kobaltu w próbach z dolnej części otw oru. P róby n r n r 4, 5, 8, 10, 11, 13, 15, 19, 20, 24 nie zaw ierają kobaltu.

W a n a d

Oznaczony został półjlościowo na podstaw ie 4 linii. Zaw artość jego w aha się w granicach od 0,001 do 0,01%. Jedynie w próbach gipsowców n ie stw ierdzono go. W pozostałych próbach, w stosunku do innych pier

wiastków , nie w ykazuje z b y t dużego zróżnicowania w zawartości.

I n d

P rz y oznaczaniu indu posługiw ano się jego najczulszą linią analitycz

n ą 4511,323 A, o intensyw ności 9, któ ra w ystępuje p rzy zaw artości tego