V o l. X L V I I — 2: 163— 191
Andrzej
Żelaźn iew ic zROZWÓJ SPĘKAŃ W SKAŁACH METAMORFICZNYCH GÓR ORLICKICH (SUDETY)
(13 fig.)
Development of fracturing in metamorphic rocks of the Góry Orlickie (Sudetes)
(13 Figs.)
WSTĘP
Badania stru k tu ra ln e serii m etam orficznych w Sudetach dotyczyły głów nie ustalenia sekw encji deform acji fałdow ych i rozszyfrow ania m e
chanizm u ich pow staw ania.
Znacznie m niejszą uw agę poświęcono stru k tu ro m nieciągłym — spę
kaniom i kliw ażom ( W o j c i e c h o w s k a , 1966, G r o c h o l s k i , 1967, H. T e i s s e y r e , 1971).
W niniejszym a rty k u le au to r próbuje dokonać m echanicznej in te rp re tacji zespołów spękań obserw ow anych w polskiej części Gór O rlickich oraz ustalić ich następstw o czasowe w oparciu o naw iązanie do pow szechnych w badanym regionie, specyficznych s tru k tu r fałdow ych typu „kin k -b an d ”.
PRZEGLĄD DEFORMACJI FAŁDOWYCH
Skały m etam orficzne polskiej części G ór O rlickich tw orzone są przez łupki łyszczykowe, am fibolity i łupki am fibolowe oraz w apienie k ry sta liczne form acji strońskiej, fy llity form acji Nového M ësta, a także gnejsy ty p u śnieżnickiego (fig. 1). K ilkakrotne deform acje tych skał dokonały się w trzech dużych etapach, w czasie tektogenezy w arscyjskiej (Żelaźnie
wicz, 1976a). Na badanym obszarze każdy z tych etapów olbjął podrzędne w stosunku do niego fazy (oznaczane sym bolem Fn).
W etapie pierw szym , obejm ującym fazy F u F2 i F3l pow stały główne fałdy regionu oraz odbyła siię progresyw na 'm etamorfoza pierw otnych serii 2*
164 —
osadow ych wieku górno pro t er oz oiczn ego lub staropa le ozoicznego. P rze
w odnie cechy tektonice Gór Orlic/kich inadały w ąskoprom ienne fałd y F 2 0 znacznych am plitudach, biegnące generalnie południkowo. Równolegle do pow ierzchni osiowych tych fałdów rozw inęła się główna foliacja m eta
m orficzna. Pow ierzchnie tej foliacji zapadają zawsze w k ieru n k u zacho
dnim, najczęściej ku WNW, WSW, znacznie rzadziej ku NW (do NNW) 1 SW (do SSW), pod kątam i nie przekraczającym i 60° (szrafura dla skał m etam orficznych na fig. 1 naśladuje obserw ow ane w terenie biegi po
w ierzchni foliacji). O dchylenia biegu fałdów F2 i zmienność położenia po
w ierzchni głów nej foliacji są w ynikiem reorientacji zw iązanych z póź
niejszym i fałdow a niam l (ipor. Ż e l a ź n i e w i c z , 1976a).
Sztyw ne deform acje fałdow e w m etam orfiku G ór Orliokich, istotne dla zagadnienia poruszanego w artykule, rozpoczęły się już przy końcu d ru
giego etap u (faza F 4), w k tó ry m doszło do poprzecznego przefałdow ania wcześniej pow stałych stru k tu r. Zespół fałdów F4 jest niejednorodny stru k tu raln ie ( Ż e l a ź n i e w i c z , 1976a). Niem niej jed n ak fałdy te cechuje stała, generalnie północna asy m etria oraz nachylenie osi ku W, bądź WSW lub WNW. Pow ierzchnie osiowe ty ch fałdów, oznaczone sym bolem S4l, zapadają łagodnie, najczęściej ku SW.
Stała północna lub północno-zachodnia asym etria megaskopowych i mezoskopowych fałdów koncentrycznych tej fazy w skazuje n a reg io nalne działanie p ary sił w pionowej, w przybliżeniu, płaszczyźnie. Owa p ara sił w yw ołana była zapew ne obniżeniem się podłoża niecki śródsude- ckiej w stosunku do obszarów przyległych. O znaczeniu dla tektogenezy w aryscyjskiej w głębnych rozłam ów i ruchów bloków proterozoicznych
w ew nątrz M asywu Czeskiego pisał Z e m a n (1973).
S tru k tu ry nieciągłe w badanym regionie pow stały głównie w trzecim etapie rozw oju strukturalnego. E tap te n o b jął dw ie fazy — F5 i F G — w y różnione na podstaw ie analizy sposobu. interferow ania drobnych fałdków załom owych 2.
Osie fałdków załom owych fazy F5 nachylają się zawsze łagodnie, n a j
częściej ku SW. A sym etria tych fałdów jest dwojaka. Fałdki o asym etrii NW m ają pow ierzchnie osiowe (S5) zapadające k u SÈ, fałdki o asym etrii SE m ają pow ierzchnie osiowe zapadające k u NW. Fałdki załom owe F5
1 Powierzchnie osiowe opisywanych fałdków są oznaczone symbolom S z odpo
wiednim indeksem cyfrowym.
2 Termin fałdki załomowe, wprowadzony i ugruntowany w literaturze sudeckiej przez H. T èd s s e y r e ’a i(1971), odpowiada angielskim terminom кшпк. folds, kinik bands,. knick zones, joint drags. Istnieje tendencja do objęcia niim morfologicznie identycznych fałdów;, określanych w języku öinigielsMim ijako chevron folds, concer
tina folds, accordion folds (fałdki symetryczne o równej długości skrzydeł) oraz jako zigzag folds, ikinee folds (odległość między powierzchniami osiowymi sąsiadujących fałdków przekriacza 10 om). Fałd’ kolankowy — termin wprowadzony do' polsikiiej nomenklatury przez J a r o s z e w s k. i ei go (1974) ,— jest synonimem fałdka załomo
wego.
Mësta; — form acja strońska; 6 — gnejsy typu śnieżnickiego; 1 — uskoki stw ier
dzone; 8 — uskoki przypuszczalne; 9 — granica Państw a
Fig. 1. Tectonic sketch of Polish part of the Góry Orlickie. 1 — Upper Cretaceous;
2 — Rotliegendes; 3 — granitoids of the Kudowa — Oleśnice massif; 4 — N ové Mësto Formation; 5 — Stronie Formation; 6 — gneisses of the S n iein ik type; 7 — ascer
tained faults; 8 — inferred faults; 9 — state boundary
są sprzężone i kom plem entarne. Oprócz n ich spotyka się drobne fałdki z wyboczenia o strom ych pow ierzchniach osiowych biegnących NE—SW.
Fałdki pow stałe w fazie F e biegną w k ieru n k u NW—SE. O bserw acje terenow e sugerują złożony ch a ra k te r zespołu fałdków F 6. Część z nich to fałdki załomowe, sprzężone i kom plem entarne, o asy m etrii SW lub NE, i pow ierzchniach osiowych (£6) zapadających odpowiednio albo ku NE albo !ku SW. Pozostałe fałdki tego zespołu m a ją c h a ra k te r koncentryczny, są stojące, otw arte i sym etryczne, a ich pow ierzchnie osiowe są rów noległe do strom ych spękań, biegnących w k ieru n k u NW—SE. W terenie opisane fałdki, załomowe i koncentryczne często współ w ystępu ją ze sobą i w tedy ich stosunek geom etryczny jest tego rodzaju, że pow ierzchnie osiowe fałd
ków koncentrycznych stanow ią dwusieczne k ątów m iędzy sprzężonym i pow ierzchniam i osiowymi fałdków załomowych.
W fazie F6 pow stały ponadto stojące o tw a rte m egafałdy o osiach skie
row anych NW—SE, identyczne geom etrycznie ze w spom nianym i mezo- fałdam i koncentrycznym i (por. fig. 1 , np. re jo n Gołaczowa i Kulina).
Fałdki załomowe, młodsze od w ym ienionych, są bardzo sztyw ne (ty p u
„joint d rag s”) i stosunkow o... rzadko obserw ow ane — głównie w fyl litach novomèstskich. T am gdzie się pojaw iają, deform ują fałd y zespołów F5 i F6, a ich kierunki osiowe są zmienne. W ydaje się, że fałd y te są w dużej m ie
rze w ynikiem lokalnych odkształceń, zw iązanych z przem ieszczeniam i, za
chodzącymi w zdłuż pow ierzchni osłabień lub nieciągłości, daw niej zało
żonych.
Cechy fałdków załom owych, w ystępujących w skałach m etam orficz
nych Gór Orlickieh, zostały omówione w jed n ej z poprzednich prac au to ra ( Ż e l a ź n i e w i c z , 1973).
N iekiedy można obserwować rów nież s tru k tu ry linijne, rów noległe do osi fałdów załom owych poszczególnych faz. P rzejaw iają się one albo w po
staci bardzo drobnych zm arszczeń pow ierzchni głównej foliacji (przede w szystkim w fylMtach Nového Mësta), będących w zasadziie m ikroskopo
wymi fałdkam i załom owym i, albo w postaci lineacji intersekcyjnej. Ta ostatnia pow staje w sk u tek przecięć pow ierzchni głów nej foliacji m etam or
ficznej z pow ierzchniam i stru k tu r nieciągłych system ów S4 S5 i S e.
OPIS SYSTEMÓW NIECIĄGŁYCH
S tru k tu ry nieciągłe dają się pogrupow ać w zespoły w w ypadku, gdy ich powierzchnie w ykazują podobną o rientację i podobne odstępy m iędzy sobą. Zespoły zw iązane ze sobą czasowo i genetycznie tw orzą system y.
W celach opisowych, opierając się n a przestrzennej zgodności spękań i pow ierzchni osiowych fałdków załom owych poszczególnych zespołów, wyróżniono w G órach Orliökich trzy system y s tru k tu r nieciągłych. S y ste
m y te zostały oznaczone sym bolam i S 4) S 5 i S6 — podobnie jak pow ierzch
nie osiowe tych fałdków.
— 165 —
S ystem S4
Do system u S4 należą w G órach O rlickich spękania .i kliw aż 3, których pow ierzchnie zapadają łagodnie k u SW, czasem z odchyleniam i ku W, WSW, S lub n aw et SE. Te odchylenia są niekiedy w ynikiem zakrzyw ia
nia się jednej i tej samej powierzchni.
N
Fig. 2. Orientacja powierzchni osiowych fald- ków załomowych F4, okolice szczytu Seriach.
1 — powierzchnie osiowe S t; 2 — powierzch
nie foliacji (S2). Wszystkie diagramy przedsta
wiają rzuty na dolną półkulą siatki Schmidta Fig. 2. Orientation of axial planes of F4 kink folds, the vicinity of the Seclich Mt. 1 — S4 axial planes; 2 — S 2 foliation surfaces. All diagrams were constructed on the lower he-
misiphaere of Schm'idt net
S pękania ta k .zorientowane stanow ią zazwyczaj pow ierzchnie osiowe 4 fałdków załom owych F 4, czasem rów nież pozaikrzywiane w podany wyżej sposób, przy niezm ienionym położeniu głównej foliacji m etam orficznej Zjaw isko to m ożna obserwować zarów no w skałach fommacji strońsikiej (rnp.
w Z ieleńcu — skałki wzdłuż granicy p aństw a z CSSR) jak i form acji No- veho M ësta (np. w okolicy Taszowa). W skałkach w Zieleńcu widać także, że zm iana orientacji pow ierzchni osiowych fałdów F4 może polegać albo na zakrzyw ianiu tych pow ierzchni, albo na niejako w achlarzow a ty m u k ła daniu się poszczególnych pow ierzchni osiowych w wiązce fałdków F4 (fig. 2). W szystkie te powierzchnie, jak i podkreślające je spękania, prze
cinają się z foliacją, zapadającą k u W lu b NW w zdłuż Linii nachylonej ku SW, a więc zgodnie z kierunkiem osi fałdków F 4. W terenie najczęstsze są pow ierzchnie osiowe S4 o zapadach skierow anych w różnych azym utach ćw iartki SW. Pow ierzchnie te albo są podkreślone pęknięciem o długości nie przekraczającej k ilkunastu cm, albo są rów noległe do izwykle dość dłu
gich spękań, pojaw iających się w p artiach nie zafałdowanych. S potyka się 3 Terminem kliważ w niniejszej pracy określono ogólnie spękania o gładkich równych powierzchniach o wyraźnie śoiędiowym pochodzeniu, przecinających skały
w odstępach mndejjszych nliiż 10 om.
4 Tenmlin powierzchnia osiowa fałdka .załomowego używany jest w pracy syno- mimicznde z terminem powierzchnia graniczna strefy załomowej (klinik zone bounda
ry). Termin strefa załomowa jest dolkładnym odpowiednikiem angielskiego kinkiband, kink zone (zwykle pokrywa się z krótszym skrzydłem fałdka załomowego).
rów nież pow ierzchnie osiowe S4 podkreślane pęknięciam i, przedłużający
m i się znacznie poza stru k tu rę fałdków załom owych. G eneralną zatem ce
chą spękań tego system u jest ich przestrzenna zgodność z pow ierzchniam i osiowymi fałdków załom ow ych F4 (dotyczy to także pow tarzania w sk a
łach pew nego (rozrzutu ,położeniia ty ch pow ierzchni). Ponadto nierzadko obserw uje się następujące zjawisko: oto tam gdzie orientacja pow ierzchni osiowych S4 ulega na jak iejś przestrzeni niew ielkim zmianom kątow ym biegu i zapadu, to om aw iane spękania u k ład ają się głównie wzdłuż k ie
runków statystycznie średnich. Dotyczy to tych spękań, które nigdzie nie ulegają zakrzyw ieniom i których długość rzędu kilkudziesięciu lub stu ktilkrudziesięciu cm przekracza nierzadko rotzmiiairy pojedynczego fałdku załomowego. Pow ierzchnie spękań system u S4 są zw ykle gładkie, rzadko pok ry te tektoglifamii — głównie ry sam i ślizgowymi, ibraik im drobnych s tru k tu r spękamiowych (sensu J a r o s z e w s k i , 1972, sfcr. 121).
Spękania tego system u najczęstsze są w okolicach Zieleńca oraz L e
w ina i Taszowa (fig. 3, region I, V II—XI).
System S 5
Do system u S 5 należą przede w szystkim te stru k tu ry nieciągłe, k tó re stanow ią pow ierzchnie osiowe sprzężonych, kom plem entarnych fałdków załom owych fazy F5. System te n tw orzony jest zatem przez dwa sprzę
żone zespoły. Spękania jednego z ty ch zespołów (S5a) zapadają pod śred nim i kątam i ku SE, drugiego (S5b) — ku NW. Spękania te albo podkre
ślają pow ierzchnie osiowe fałdków Fs> albo stanow ią przedłużenia tych pow ierzchni, albo są do n ich rów noległe w ipartiach nie zafałdow anych załomowo. N iekiedy obserw uje się zakrzyw ienia pow ierzchni osiowych S 3, polegające n a ich zestrom ieniu bez zm iany biegu. Pow ierzchnie spękań S s są generalnie gładkie i, w yjąw szy rysy ślizgowe, b ra k im drobnych stru k
tu r spękaniow ych i tektoglifów.
Osobny zespół system u S 5 tw orzą strom e spękania, biegnące NE—SW, rów noległe do pow ierzchni osiowych drobnych fałdków z wyboczenia.
Spękania tego system u najczęstsze są w fyllitach novom ëstskich okolic L ew ina (fig. 3, region IX —XI), w skałach form acji strońskiej sąsiadują
cych z granitoidow ym m asyw em Kudowy:—Oleśnic (fig. 3, region VII, V III) oraz w łupkach łyszczykowych n a południe od szczytu Orlicy (fig. 3, region I). Zespół spękań zapadających ku SE jest lepiej w ykształcony od zespołu kom plem entarnego, którego pow ierzchnie zapadają ku NW.
S ystem
Se
S tru k tu ry nieciągłe S 6 — założone w fazie F6 — tw arzą system o zło
żonym charakterze- Część spękań tego system u należy do sprzężonych ze
społów kom plem entarnych. Spękania te, podkreślając pow ierzchnie osio
w e sprzężonych kom plem entarnych fałdków załom owych F6, zapadają pod łagodnym i lub średnim i k ątam i ku NE i SW. W ty ch sam ych kierunkach,
— 167 —
lecz pod strom ym i kątam i, zapadają spękania sprzężone, d la któ ry ch nie znaleziono terenow ych dowodów n a potw ierdzenie (ich komplementamności (fig. 3, region V—VIII, IX, XI). Podobnie m a się spraw a ze spękaniam i zapadającym i zawsze strom o k u W i NNE oraz iku E i SSW. Są one sprzę
żone, lecz nie wiadomo, czy kom plem entarne. Najczęściesj obserw uje się je w regionach I, II, IV—X (fig. 3).
Osobny zespół s tru k tu r nieciągłych tego system u stanow ią spękania pionowe lub ibajrdzo strom e, biegnące w k ie ru n k u NW:—SE. Są one rów no
ległe do pow ierzchni osiowych stojących otw artych fałdów koncentrycz
nych lub podkreślają te pow ierzchnie. C harakterystyczne jest, że po
w ierzchnie spękań tego zespołu b y w ają czasem p o k ry te drobnym i s tru k turam i spękaniow ym i (stru k tu ry pierzaste, rąbkow e) oraz tektoglifam i.
Zgodnie z nim i w y stępują cieniutkie żyłki kw arcow e, a w sąsiedztw ie m a
sywu K udow y—Oleśnic żyły hem atytow e i niekiedy lam profirow e.
Strom e spękania o biegu NW—SE p ojaw iają się, z różnym nasileniem , na całym badanym obszarze. N ajlepiej są one widoczne w regionie III—
VIII i X, X I (fig. 3).
INTERPRETACJA STRUKTUR NIECIĄGŁYCH
S tu d iu jąc w regionie różne zespoły s tru k tu r nieciągłych można się spo
dziewać, że nie w szystkie one pow stały równocześnie. Często obserw uje się, że spękania lub niekiedy kliw aż stanow ią pow ierzchnie osiowe drob
nych fałdków załomowych, należących do różnow iekow ych zespołów. F a k t ten spróbowano w ykorzystać w G órach O rlickich d la ustalenia czasowego następstw a spękań i ich in te rp re ta c ji m echanicznej, w oparciu o teo re
tyczne przesłanki przedstaw ione poprzednio przez a u to ra ( Ż e l a z n i e - w i с z, 1976b). U podstaw zaproponow anej m etody leży hipoteza, że w cza
sie tw orzenia się fałdków załom owych pow stają liczne p en etraty w n e (pe
netrative) k ieru n k i (powierzchnie) osłabień lub zdecydow ane nieciągłości, odpow iadające płaszczyznom dużych, choć najczęściej nie najw iększych, naprężeń śc in a ją c y c h5 i są one zgodne przestrzennie z pow ierzchniam i załom owym i (kink planes), a także z k ieru n k am i długo u trzym ujących się w skałach naprężeń szczątkowych. Pow ierzchnie te są w ykorzystane przez rozw ijające się później spękania (w czasie poorogenicznego odprężenia).
Dlatego też fałdy załomowe i zw iązane z*nimi w powyższy sposób sp ęk a
nia, niezależnie od w ieku ich ujaw nienia, m ogą być wspólnie poddane analizie kinem atycznej.
Ja k już wspomniano, zespół fałdów poprzecznych (F4) jest niejedno
rodny stru k tu raln ie. O bejm uje on zarówno m ega- i mezoskopowe fałd y powstałe w yłącznie w sk u tek zginania, jak i mezo- i m ikroskopow e fałdy
5 Czynniki wpływające na wielkość kąta między osią największej kompresji a powierzchnią załomową dyskutowane były przez A n d e r s o n a (1964, 1969, 1974), B o r g a i H a n d in a (1966), D e w e у a (1969), M a r s h a 1 l a (1966), R o b e r t s a (1966), T c h a l e n k ę (1968), i im.
Fig. 3. Orientacja spękań w skałach m etam orficznych Gór Orlicklich. Cyfry u góry z prawej strony diagram ów oznaczają ilość pomiarów. N um ery diagram ów są zgod
ne z num erami regionów na mapce
Fig. 3. Orientation of fractures in metamorphic rocks o f the Góry Orlickie. Numbers at the right top of diagrams represent quantity of measurments. Diagram number
refers to the region on the map
załomowe, rozw inięte przez zginanie znacznie zm odyfikow ane jednorod
nym spłaszczaniem lub ścinaniem (Ż e 1 a ź n i e w i с z, 1973, 1976a). F ałdy załomowe tego zespołu tw orzyły się w końcow ych okresach fazy F 4. N aj
praw dopodobniej w ty m w łaśnie czasie zaczęło się obniżać podłoże dzi
siejszej niecki śródsudedkiej, do której przylega badany obszar. Ja k w ynika.
С Э
- Fig. 4. Schemat pogłębiania się nieckii śródsudeckiej w dolnym karbonie. I — etap«
fleksur brzeżnych (faza F4 w Górach Orliickich); II — etap uskoków odwróconych.
(faza F5 w Górach Orlickich)
Fig. 4. Scheme of evolution of the Intrasudetic Basin in Dower Carboniferous. I — stage of marginal flexures (F4 phase in Góry Orlickie); II — stage of reverse faults,
(Fs phase in Góry Orlickde)
z sedym entologicznych obserw acji A. K. T e i s s e y r e ’a (1975, inf. ust.)) zapadający się dolnokarboński zbiornik kulm owy, o NE— SW wydłużeniu,, m usiał być początkowo obustronnie ograniczony w yraźnie zaznaczonymi skłonam i fleksurabnym i. Po przekroczeniu podatności skał wyższych po
ziomów intersekcyjnych owe skłony zostały rozcięte potężnym i uskokam i odw róconym i6, wzdłuż których zachodził dalszy ruch, obniżający c e n tra l
ne partie basenu (por. T e i s s e y r e , 1973).
6 Powstanie tych fleksiur było na jprawd opodotoniej a wiązane z istnieniem w tym-, czasie aktywnych tektonicznie, [głębokich rozłamów w podłożu formującej się niecki śródsudeokiej. W przypadku rozłamów mormalnych, w pokrywie musiałoby doijść tak
że do powstania uskoków nonmailnych. Założenie, że ruch wzdłuż takich usikoków obniżał dalej d;no niecki, wie wy jaśnia stromych zapadqw warsftw kuimu (około 60u) ani stwierdzanego przez A. K. T e i s s e y r e ’a '(inf. ust.) .przeszło dwukiilometrowego poprzecznego skrócenia dinanckieigo zbiornika. Trudiności te usuwa wytłumaczenie przyjmujące, iż znaczne obniżenie dna niecki (negatywne przemieszczanie pionowe wzdłuż rozłamów głębokiego podłoża) doprowadziło do wytworzenia się w pokrywie- poziomych naprężeń ściskających, które spowodowały powstanie owych uskoków od
wróconych. Przemieszczenii'a mas skalnych wzdłuż mich były przyczyną dalszego za
padania się dna niecki.
Pojaw ienie się uskoków odwróconych, zapadających ku NW w skłonie północno-zachodnim (brzeg pra-R udaw Janow ickich) i najpraw dopodob
niej uskoków zapadających ku SE w skłonie południowo-wschodnim (hi
potetyczny M asyw Południow y T e i s s e y r e’a), w ym agało regionalnego działania w przybliżeniu horyzontalnej kom presji w k ierunku NW—SE (do W NW—ESE). W okresie poprzedzającym tę kom presję, w etapie tw o
rzenia się fleksur, najw iększe siły tektoniczne m usiały działać pionowo.
W zględny ruch podnoszonych i obniżanych bloków w yw oływ ał działanie regionalnych par sił w płaszczyźnie pionowej (fig. 4). O intensyw ności ówczesnych ruchów tektonicznych świadczy fakt, że w dolnym karbonie zaznaczyły się pionowe przem ieszczenia rzędu 1 0 km.
S ystem S4
Na ogół trudno jest, w sposób nie budzący wątpliwości, określić poło
żenie osi głów nych naprężeń w czasie pow staw ania pojedynczych (nie sprzężonych) zespołów fałdków załomowych. Taką też trudność napotyka się w w ypadku zespołu fałdów załom owych fazy F 4. Udało się jednakże .zaobserwować w kilku miejscach (np. w skałach położonych na południe
— 170 —
Fig. 5. Przekrój sprzężonych komplementarnych fałdków załomowych F lt fyiUity se- rycytowe koło Jankowa
.Fig. 5. Gross-section through (the F4 conjugate complementary kink folds, sériaite phylliites nearby Jarków
od Jarkow a), że fałdki załomowe F4 byw ają czasam i sprzężone z lewo
stronnym i 7 fałdkam i załomowymi, k tó ry ch pow ierzchnie osiowe zapadają um iarkow anie ku SE (fig. 5), przy czym zespół fałdków praw ostronnych (typowe Ft) jest w ykształcony lepiej, a cała s tru k tu ra m a tró j skośną sy
m etrię. Oba sprzężone zespoły fałdów pow stały tu niew ątpliw ie rów no
7 Terminy: lewostronny (siimsibral) d prawostronny (dextral) są powszechnie uży
wane w literaturze anglosaskiej przy opisie fałdków załomowych na oznaczenie ich asymetria (zwrotu inuchu wzjdłuż powierzchni załomowej) przy umownym "założeniu, że oś fałdka nachyla się od patrzącego. Sposób ten jest bardzo wygodny, zważywszy
»charakterystyczną geometrię tych fałdków i jednolite, na ogół nachylenie ich oSi,
cześnie (kom plem entarnie). W takich zaś w ypadkach łatw o można określić m etodą R a m s a y a (1962) położenie osi głów nych naprężeń, gdyż dw ie sprzężone pow ierzchnie załomowe przecinają się wzdłuż osi o2l zaś oś
jest dwusieczną albo rozw artego albo ostrego k ąta między nim i w zależ
ności od obserwow anej geom etrii kom plem entarnych fałdków załomowych ( C l i f f o r d , 1969; A n d e r s o n , 1969). Zgodnie z powyższym można stwierdzić (fig. 6), że w czasie tw orzenia się opisanych fałdków załomo
wych F4 oś pośredniego naprężenia głównego była nachylona ku SW, oś najw iększego naprężenia głównego była ustaw iona dość stromo, a oś n a j
mniejszego naprężenia głównego nachylała się ku SE.
Najczęściej spotykane praw ostronne fałd k i załom owe F4 o jednosko- śnej sym etrii mogą: 1) reprezentow ać tylko jeden zespół sprzężonego sy stem u, w k tó ry m zespół kom plem entarny nie został w ykształcony lub 2) stanowić zespół pow stały w sytuacji w k tó re j zachodził stosunek sprzęże
nia m iędzy pow ierzchniam i głównej foliacji i pow ierzchniam i załom owym i (S4) tego zespołu. Pewtne obserwacje przem aw iają za tą drugą możliwością.
Otóż średnia w ielkość k ąta (a) zaw artego m iędzy pow ierzchnią załom ową a foliacją w dłuższym skrzydle fałdków załom owych F4 w ynosi w niek tó rych w ypadkach 75°, co pozwala na zaliczenie ich do tzw. w ielkokąto- wych fałdków załom owych (high angle kink-bands) opisanych przez D e w e y a i(1965). F ałdy tego rodzaju, w edle D e w e y a (1965, 1966, 1969) bardzo częste, pow stają w w yniku ścięć pochodnych ( T c h a l e n k o , 1968) wtedy, gdy jedna z dwóch teoretycznych pow ierzchni Coulum ba—N aviera ( J a e g e r , 1960) jest bliska pow ierzchniom foliacji, k tó re zostają w yko
rzystane przez zniszczenia ścięciowe w postaci ślizgów zachodzących wzdłuż owych pow ierzchni fo lia c ji0. Z w rot p ary sił w yw ołanej obniża
niem się niecki śrudsudeckiej i podnoszeniem jej południowego brzegu (por. fig. 4) m usiałby, w w ypadku badanego regionu, doprowadzić do p ra w ostronnych przem ieszczeń wzdłuż pow ierzchni foliacji (R ') i pow stania lew ostronnych (patrząc ku W) fałdków załomowych wzdłuż obecnie obserw ow anych pow ierzchni S^(R"). Poniew aż tylko niektóre fałdki F4 w ykazują asym etrię lew ostronną, ogrom na zaś ich większość jest praw o
stronna, przeto podane w ytłum aczenie, słuszne zapew ne w tych spora
dycznych w ypadkach, nie jest w ystarczające. Pozostaje więc przyjąć, że fałdki załomowe F4 stanow ią jeden zespół sprzężonego system u, w k tórym zespół kom plem entarny został tylko lokalnie rozw inięty. W ydaje się za
tem , że o rientacja osi głów nych naprężeń ustalona tam , gdzie zostały wykształcone oba zespoły (np. skałki w Jarkow ie) odpowiada generalnie regionalnej orientacji naprężeń w fazie F4 (fig. 6). Przypuszczenie to zn aj
duje potw ierdzenie w ułożeniu pow ierzchni ścięć i osi naprężeń, powodo-
8 Foliacja reprezentuje zatem powierzchnie niskakątowych ściąć R i e d 1 a (R')(
zaś powlierzchnlie załomowe— powierzchnie sprzężonych z poprzednimi wielko kąto
wych ścięć R i e d 1 a (R").
w anych działaniem wspom nianej powyżej regionalnej p ary sił, obniżającej dno niecki śródsudeckiej i podnoszącej M asyw Południowy.
Pow ierzchnie graniczne stre f załom ow ych tw orzyły w yraźne pow ierz
chnie (kierunki) osłabień w deform ow anych skałach. Zgodnie z ty m i w ła
śnie pow ierzchniam i mogły się rozwijać, naw et równocześnie z fałdkam i
— 172 —
Fig. 6. Orientacja ikiilkiu sprzężonych komplementarnych powierzchni iziałamowych S4a (1) i S4ь i(2), powierzchni foliacji S 2 oraiz orientacja osii głównych naprężeń Ftiig. 6. Orientation of several conjugate complementary kink surfaces (1) and
S4b '(2), foliation surfaces S 2 as well as orientation of the principal stress axes - Fig. 7. Orientacja osi Równych naprężeń w czasie tworzenia się sprzężonych kom
plementarnych fałdków załomowych F5. 1 — powierzchnie załomowe S 5a i ь Fig. 7. Orientation of the principal stress axes during development of the F5 con
jugate complementary kink folds. * — S za and S5ь kink surfaces
załomowymi, drobniutkie pęknięcia i wąskie strefy kataklazy (por.
D o n a t h , 1969), które w raz z kierunkam i naprężeń szczątkowych, po
zostawianych przez kom presję tw orzącą fałdy załomowe, stanow iły zało
żenia dla późniejszych spękań.
Z badań terenow ych w Górach O rlickich w ypływ a kilk a wniosków.
1) O rientacja pow ierzchni głównej foliacji, przy trój skośnej sym etrii regionalnego pola naprężeń, w płynęła znacznie n a odkształcenia załomowe w fazie F A. W rozw ażanym polu naprężeń (por. fig. 6) pow ierzchnie ścięć, Wzdłuż któ ry ch rozw ijały się sprzężone fałdki załomowe, zapadały, gene
ralnie rzecz biorąc, ku SW (S4a) i ku SE (S4b). W w ypadkach gdy foliacja (zapady ku SW) bliska była pow ierzchniom ścięciowym S 4a, m usiała ona tworzyć z pow ierzchniam i S4b k ą t w iększy od 90°. P rzy ogólnej kom presji nie mogły oczywiście pow stać ani fałd y załomowe F 4b, ani fałdy F 4a, gdyż naprężenia ścinające zostały rozładow ane ślizgam i wzdłuż pow ierzchni fo
liacji. G dy k ą t m iędzy foliacją (zapady ku W i NW) a pow ierzchniam i S ia był w iększy (zazwyczaj 25°—50°), dochodziło do rozw oju najczęściej ob-
serw ow anych fałdków załom owych F4(F4a), z któ ry m i m ógł być sprzężony zespół kom plem entarny F 4b, jeśli k ąt m iędzy pow ierzchniam i S4b i folia- cją b y ł w yraźnie m niejszy od 90°. G dy k ą t ten przekraczał 90° zespół F 4b nie mógł się rozw inąć. N atom iast w w ypadku gdy k ąt m iędzy S 4b a folia- с ją był m n iejszy od. 90°, k ąt zaś m iędzy foliacją a pow ierzchniam i S 4il bardzo mały, mogło dojść do pow stania pojedynczego zespołu w ielkoką- tow ych lew ostronnych (osie ku SW) fałdków załom ow ych F4 (w k ie ru n k u -kom plem entarnym doszło tylko do ślizigów po foliacji).
2) O rientacja lokalnych pól nap rężeń b y ła generalnie podobna do orien
tacji regionalnego pola naprężeń, w ywołanego działaniem p ary sił zw iąza
nej z obniżaniem podłoża niecki śródsudeckiej.
3) O rientacja spękań podkreślających pow ierzchnie osiowe fałdków za
łomowych F4 jest stała n a cały m zbadanym obszarze.
4) Istnienie spękań zgodnych przestrzennie, lecz nie pokryw ających'się z owymi pow ierzchniam i załomowymi S4 sugeruje, że ujaw nienie ty ch spę
kań było w dużej m ierze późniejsze od. pow stania fałdków F4 i zw iązane z w ykorzystaniem pow ierzchni osłabień oraz rozładow aniem naprężeń szczątkowych, pozostaw ionych przez ko m p resję F 4.
5) O bserw ow ane niekiedy zakrzyw ianie się pow ierzchni S 4, pow odują
ce w swym geom etrycznym efekcie zm niejszenie pierw otnego k ąta o stre
go m iędzy teretycznym i pow ierzchniam i S ia i S 4b, jest przypuszczalnie w y
nikiem ro tacji owych pow ierzchni ścięć pod w pływ em jednorodnego spła
szczania (uniform flattening), m odyfikującego lokalnie przez niezupełnie jeszcze zanikłą kom presję F4 już pow stałe s tru k tu ry załomowe.
W ydaje się, że. faza F4 odpow iadała inicjacji i etapow i tw orzenia się fleksur w pierw szych okresach rozw oju niecki śródsudeckiej.
System S5
Sprzężone i kom plem entarne fałdki załom owe fazy F5 m ają zazwyczaj sym etrię tró j skośną i tylko niekiedy jednoskośną. O bserw acja tych fałdów pozwoliła na określenie o rientacji osi głów nych naprężeń w poszczegól
nych lokalnych w ypadkach. Okazało się, że są one do siebie podobne n a całym badanym obszarze. Oś .pośredniego naprężenia głównego leży pozio
mo lub zapada łagodnie ku SW, oś najw iększego naprężenia głównego leży w przybliżeniu poziomo w k ieru n k u NW—SE, a oś najm niejszego n a p rę żenia głównego jest ustaw iona generalnie pionowo (fig. 7). W ynika z tego, że tak ą w łaśnie orientację osi można przy jąć dla regionalnego pola n a p rę żeń w G órach Orfickich, w czasie fazy F5. Rozważane pole naprężeń miało sym etrię jednoskośną i różniło się zatem od pola naprężeń fazy F 4. Podo
bna pozycja osi o2 sugeruje, że m ogła się tu dokonać jedynie ro tacja osi oi i o3 wokół osi pośredniego naprężenia głównego, co mogłoby być zw iązane z obrotem w p rzestrzen i (w płaszczyźnie generalnie pionowej) p ary sił w y
wołanej obniżaniem dna niecki śródsudeckiej i podnoszeniem jej połu
dniowych brzegów. Niekoniecznie jednak m usiała mieć tu miejsce ro tacja
owej p ary sił. Silne ugięcie rozw ażanego frag m en tu dolnokarbońskich S u detów m usiało n atom iast niew ątpliw ie doprowadzić do znacznego poziome
go ściskania, k tó re przez pew ien czas było najw iększą działającą siłą te k toniczną. Pogląd ten potw ierdzony jest istnieniem odw róconych uskoków w obrzeżających nieckę strefach dyslokacyjnych, k tó ry ch pow stanie m u
siało być związane właśnie z horyzontalną kom presją, dzałającą wzdłuż k ierunku NW—SE. R uchy tektoniczne zanotow ane w G órach Orlickich przez fazę F5 b y ły zatem związane z dalszym i etapam i rozw oju niecki śródsudeckiej (fig. 4).
W system ie dwóch kom plem entarnych zespołów fałdków załom owych fazy Fs zw ykle lepiej rozw inięty jest zespół lew ostronnych fałdków (osie ku SW) o pow ierzchniach załom owych zapadających k u SE. Podobnie m a się rzecz ze spękaniam i podkreślającym i te pow ierzchnie lub do nich rów noległymi. Pow szechna zgodność o rien tacji ty ch pow ierzchni załom owych i odpow iadających im spękań w skazuje, że spękania te, podobnie ja k n ie
ciągłości *S4, rozw ijały się w zdłuż kierunków naprężeń szczątkowych i k ie
runków osłabień w prow adzonych przez p en etraty w n e (powierzchnie zało
mowe. U jaw nienie się spękań S 5 było, i w ty m w ypadku, generalnie póź
niejsze od pow stania fałdków załom owych F5.
- 174 —
Ч ЗЕ Ш Э 0 5 on
Fig, 8. Pnzekioje fałdków załomowych F5 z krzywymi powiieohiraniairnd osiowymi Fig. 8. Gross-section ifchmauglh F6 kink folds havting curved axial planes
W yraźnie zakrzyw ianie się (strom i enie) pow ierzchni załom owych S 5 (fig. 8) w skazuje n a powiększanie się k ą ta sprzężenia (jego dw usieczną jest oś najw iększego naprężenia). Zjaw isko to było zapew ne związane' z długotrw ałą kom presją i m odyfikacją już pow stałych s tru k tu r załomo
w ych fazy F5 przez jednorodne spłaszczanie. Sporadyozność tego zjaw iska należy przypisać faikitowi, że większość fałdków Fs była m odyfikow ana m echanizm em prostego ścinania, zachodzącego wzdłuż pow ierzchni zało
mowych S 5 ( Ż e l a ź n i e w i c z , 1973). W każdym razie p ow tarzanie w spom nianych zakrzyw ień przez spękania świadczy zarów no o wyko
rzystyw aniu przez nie wcześniej założonych kierunków osłabień jak i o ich pow staw aniu późniejszym w stosunku do fałdków załom owych.
O bserw owane m iejscam i stru k tu ry , podobne do przedstaw ionej na fig.
9, n ie tylko potw ierdzają sprzężony i kom plem entarny c h arak ter pow ierz-
SE tó-90 NW
ii
SE NW
230/85 0 i___ i5 cm
Fig. 9. .Brzdkroje drobnych fałdlkótw z wyboazenia powstałych w fatzie Fs Fig. 9. Crofss-section through smali huokled folds developed im F5 phase
chni załom ow ych S 5, n aw et przy niezw ykle dużym kącie sprzężenia 9, a le w skazują także n a istnienie znacznych lokalnych naprężeń kom presyjnych,.
zw iązanych z tw orzeniem się fałdków załom owych fazy F5. N aprężenia te prow adziły do pow stania stojących fałdków z wyboczenia (fig. 9), oczy
8 Dwusieczną tego kąta jest oś o\-
w iście w ykształconych .najlepiej tam , gdzie oś ko m p resji b y ła zgodna z pow ierzchniam i foliacji, nieznacznie nachylonej k u SW. N ieczęsta n a ogół obecność tych fałdów n ie pozwoliła n a dokładniejsze zbadanie ich stosun
ku do s tru k tu r załomowych. Można jednakże spodziewać się, że te n ajczę
ściej bardzo niew ielkie fałdki z w yboczenia pow staw ały rów nocześnie z załomowymi, choć nie w tych sam ych miejscach. Ich obecność mogła w prow adzić w skały kierunki osłabień zgodne z ich pow ierzchniam i osio
w ym i (m ikroskopijne pęknięcia radialne) i doprowadzić do założenia (ale nie ujaw nienia) praw ie pionowych nieciągłości, biegnących w kieru n k u NE—SW .
W arto podkreślić, że D u m i e z (I960, 1964) stw ierdził w G órach By
strzyckich istnienie fałdków załomowych, nachylających się n a ogół k u W, o pow ierzchniach osiowych podkreślanych pęknięciam i. Północne (do NNW ii NW) zapady tych pow ierzchni i południowa asym etria ow ych fa ł
dów pozw ala przypuszczać, iż mogą -one ^odpowiadać lew ostronnym fałd kom załom ow ym F5b w G órach Orlickich. W ziąwszy pod uw agę południo
w o-zachodnie zapady pow ierzchni foliacji w tam ty m regionie, sita je się oczywiste, że praw ostronnie fałdki załomowe, takie jak F5a w G órach O rli- okich, n ie mogły się taim rozw inąć z powodu zbyt m ałego kąta m iędzy po
w ierzchniam i foliacji i teoretycznym i pow ierzchniam i ścięć zapadającym i ku południowi. O bserw acja Dumlcza sugeruje, że naprężenia kom presyjne w k ieru n k u zbliżonym do NW—SE zaznaczały się na dużym obszarze S u detów i m iały znaczenie regionalne. K om presja ta mogła m iejscam i spo
w odować nieznaczne deform acje pow ierzchni załom owych S 4.
S y stem S6
U stalenie położenia głów nych osi regionalnego pola naprężeń w czasie fazy F6 jest znacznie trudniejsze niż w poprzednich w ypadkach. Lokalnie łatwo j.est to zrobić tam , gdzie p ojaw iają się kom plem entarne sprzężone fałd k i załom ow e o trójskośnej sym etrii, pow stałe w fazie F6. Podobnie jak w fazie F3 takie lokalne pola n aprężeń w ykazują duże w zajem ne podo
bieństw o. Oś pośredniego naprężenia głównego leży w przybliżeniu zaw sze horyzontalnie w k ieru n k u NW—SE, oś najw iększego naprężenia —
także horyzontalnie w kieru n k u NE— SW, a oś najm niejszego naprężenia je s t w przybliżeniu pionowa (fig. 10). Łatw o zauważyć, że 'oś o3 zajm ow ała w cibu fazach (F5 i F 6) tę sam ą pozycję, zm ieniły się natom iast jedynie w artości n ap rężeń w zdłuż osi leżących horyzontalni e -— osie ot i a, „zam ie
niły się” sw ym i pozycjam i. Om aw iane fałdki załomowe nie są zbyt czę
ste, choć można je obserwować n a całym b ad an y m obszarze. Znacznie czę
ściej natom iast obserw uje się jedynie spękania zgodńe przestrzennie z po
w ierzchniam i załom owym i tych fałdków. Przyczyną tego jest zapew ne zm niejszenie się podatności Skał zw iązane z obniżeniem się ciśnienia ota
czającego. Odkszbałcenie przez rozwój fałdków załom owych zastępow ane
— 176 —
jest w tafcieh w aru n k ach przez odkształcenie w drodze tw orzenia się sprzężonych sp ęk ań ścięciowych (рот, A n d e r s o n , 1974).
Zagadnienie genezy sprzężonych spękań o dość strom ych zapadach, w granicach 60°—85°, ku W (WNW) i N (NNE) luib rzadziej k u E (ESE) i S (SSW) jest dość skom plikowane. Bardzo rzadkie są fałdy załomowe (i to w ystępujące głównie w fyllitach), k tó ry ch pow ierzchnie załomowe
N
Fig. 10. Orientacja osi naprężeń głównych w fazie F6 określona na podstawie sprzę
żonych komplementarnych fałdków zało
mowych F6. 1 — powierzchnie osiowe fałd- ków załomowych
Fig. 10. Orientation of the principal stress axes in F6 phase inferred firom the con
jugate complementary kink folds. 1 •—
axial planes of kink folds
by ły b y podkreślane w spom nianym i spękaniam i. Rzadkość w ystępow ania ty c h fałdów je st zrozum iała wobec w zrostu sztyw ności (kruchości) rozw a
żanych skał m etam orficznych. B rak takich fałdów uniem ożliwia jednak stw ierdzenie kom plem entarności om aw ianych sprzężonych spękań, sam zaś fak t sprzężenia n ie jest w ystarczający do całkowicie w iarygodnego określenia o rien tacji osi naprężeń głównych. W zw iązku z ty m pojaw ia się kilka możliwości interpretacyjnych.
1) Biorąc pod uw agę rolę m ega- i m ezofałdów F6 przy zm ianach o rien tacji w cześniejszych od nich elem entów stru k tu ra ln y c h łatw o zauważyć, że pow stanie ty c h fałdów w płynęło m iejscam i na położenie pow ierzchni foliacji główniej (fig. 1, np. rejo n Gołaczów—K u lin—'Lewin) i że m usiało ono w tych sam ych m iejscach w płynąć na reorientację pow ierzchni S 5.
N ajpraw dopodobniej n ie chodziło tu jed n ak o fałdow anie już istniejących spękań S 5, lectz przede w szystkim o w yginanie pewniej części, założonych w czasie fazy Fs, pow ierzchni osłabień. S tąd też część pow ierzchni osłabień S 5h, zapadających 'ku NW, po deform acji F e przybrała bardziej strom e za
pady ku NNE, N, NNW i WSW, W, WNW, a część pow ierzchni osłabień S 5a, zapadających ku SE, przybrała zapady ku ENE, E, ESE i SSE, S, SSW (fig. 11 a, ib). Osie tych w ygięć nach y lały się pod różnym i kątam i k u NW.
Dalsza NE—SW 'kom presja oraz prostopadłe doń rozciąganie sztyw nych już skał w reżim ie przesuw czym (układ n ap rężeń z pionową o2), jak i zapa-
3 — R oczn ik PTG 47/2
— 178 —
nował po uprzednim reżim ie nasuw aw czym , spowodowały, poprzedzone ścinaniem , otw arcie spękań naślądujących swyim przebiegiem orientację płaskich odcinków ow ych wygięć, czyli skrzydeł fałdów F 6, pow stałych z deform acji pow ierzchni S 5. W końcow ym efekcie doszło do pow stania
N N
Fig. 11. Dwa zespoły stromych sprzężonych po
łudnikowych i równoleżnikowych spękań syste
mu S 6. a — orientacja spękań; b — hipotetyczna rotacja (spowodowana fałdowaniem Fs) częśd siprzężonych powierzchni osłabień powstałych w czasie fazy Fs: 1 — powierzchnie S5a; 2 — po
wierzchnie 5 5ь; с — różne nachylenie linïi prze
cięcia się spękań obu zespołów zależne od zmien
nej orientacji tych spękań
Fig. 11. Two sets of conjugate steep N—S and W—E joints of S 6 system, a — orientation of fractures; b — hypothetical rotation of some of planes of weakness of F s phase involved in F„
foldling: 1 ■— Ssa surfaces, 2 — S5ь surfaces; с — variously plunging intersection lines of joints of both conjugated sets dependent upon changeable
ordentation of these joints
rozw ażanych ścięciowych spękań sprzężonych o podanej powyżej o rien ta
c j i In te rp re ta c ja tak a z n ajd u je potw ierdzenie w istnieniu spękań zakrzy
w iających się w podany sposób (wokół osi NW), jak i w istnieniu terenow ej zależności m iędzy pojaw ianiem się om aw ianych spękań a obecnością m e
ga- czy mezoskopowych fałdów koncentrycznych F 6. Spękania te są n a j
w yraźniejsze w ty ch rejonach, w k tó ry ch owe fałd y F6 są dobrze widocz
ne w in te rsekcji i tam gdzie w odkryw kach w idać m ezofałdy F6 o m etro wych am p litu d ach i kilkum etrow ych prom ieniach. Rej.ony takie .pokrywa
ją się zw ykle ze strefam i w ystępow ania strom ych spękań, biegnących NW—SE d stanow iących podłużne spękania d la w spom nianych fałdów.
Ponadto tam , gdzie spotyka się rozw ażane spękania siprzężone, bralk n a ogół spękań S 5.
2) P rzyjm ując к ompLem entarn ość ow ych strom ych sprzężonych spękań i biorąc pod uw agę zaobserw ow ane m iejscam i w terenie stopniow e zm iany ich orientacji (od um iarkow anie zapadających ku NE ido coraz strom iej za
padających w k ie ru n k u NE i N, itd., por. fig. lic ) można by przypuścić, że dochodziło tu do stopniowego obrotu osi o2 i cr3 wokół osi eu aż do u s ta lenia się pnzesuwiczego pola naprężeń, w k tó ry m oś o2 była pionowa, a osie
0 3 i Oj — poziome. Poniew aż istnienie takiego pola n ap rężeń potw ierdzone zostało obserw acjam i terenow ym i (orientacja rys, zw rot przem ieszczeń), przeto realność powyższego tłum aczenia zależy od określenia, nie znanej autorow i przyczyny takiej rotacji osi owych naprężeń głównych.
3) Trzecią możliwość stanow i przypuszczenie, że rozw ażane spękania stanow ią nowe, zupełnie niezależne zespoły, zw iązane z istnieniem innych pól naprężeń n iż om ówione dotychczas. Nie znaleziono jednak w ystarcza
jącej ilości danych dla odtw orzenia orientacji talklich pól i m echanizm u pow stania w nich s tru k tu r nieciągłych.
A utor przypuszcza, że w tw orzeniu się strom ych spękań om aw ianych zespołów sprzężonych m iał udział głównie proces naszkicow any w punkcie
1, lokalnie w spółdziałający z procesem w spom nianym w punkcie 2.
Osobny problem stanow i zespół podłużnych spękań w stosunku do kon
centrycznych f ałdów F 6. G eom etryczny zw iązek tych spękań ze spękania
mi sprzężonym i £ 6 i fałdam i F6 sugeruje, że i one powstały, lub p rz y n a j
m niej zostały założone, w fazie F 6. Spękania te tw orzą jedyny zespół, k tó rego pow ierzchnie noszą ślady w yraźnej tensji. N ajłatw iej byłoby więc przyjąć, że są to ekstensyjne spękania podłużne. Przypuszczalnie i one nie u jaw n iły się n a w iększą skalę w czasie tw orzenia się fałdów koncentrycz
nych. O tw arcie ty ch spękań zw iązane jest zapew ne z nieco późniejszym w ydźwignięciem całego ото genu.
W ydaje się, że fazie F6 można przypisać w iek góm okarboński. K ieru n ki NW—SE, .dominujące w te j fazie, są ch arak tery sty czn e 'dla górnego k a r- bonu w Sudetach. Na przykład NW—SE w ydłużenie niecki śródsudeckiej w górnym karbonie związane jest najpraw dopodobniej z prostopadłą do tego kierunku kom presją. Ponadto, jak wiadomo, okres ten związany je st ze znacznym w yniesieniem zrębu Sudetów i silnym i rucham i blokowym i w ew nątrz samego zrębu, bez w ątpienia m łodszym i od w spom nianej kom presji. N ajpraw dopodobniej z tym i właśnie rucham i pionow ym i należy wiązać ujaw nianie się spękań w skałach m etam orficznych G ór O rlickich, zgodnych z wcześniejszym i pow ierzchniam i osłabień i kierunkam i n ap rę
żeń szczątkowych.
Zaproponow ana przez P r i c e ’a (1959) teoria rozw oju spękań zakłada, że spękania pow stają w w yniku izostatycznego w y dźwignięcia i erozyjne
go odciążenia orogenu po zaniku sił górotwórczych, jednakże w zależności od szczątkow ych naprężeń, pozostałych po orogenicznym polu naprężeń, które w czasie podnoszenia zostaje zm odyfikow ane przez horyzontalną
ekstensję.
3 1
180 —
G órny 'karbem dla Gór O rlickich b y ł już niew ątpliw ie okresem taikiego podnoszenia i erozji (np. stefańskie zlepieńce z Psbrążnej). W spom niany powyżej reżim przesuw czy pojaw ił się po końcowych akordach naprężeń arogenicznych (koncentryczne fałdy F 6). O rientacja osi głów nych n a p rę żeń przedstaw iła się w ty m m om encie następująco: one-svv = öi> önw-se = °3>
ov = a2, p rzy ozym 0 3 reprezentow ała początkowo jeszcze kom presyjne, po
tem zaś już naprężenie tensyjne (fig. 12). Poziome rozciąganie doprow a
dziło do u jaw n ien ia się sprzężonych zespołów strom ych spękań system u S6, w yraźnie już zarysow anych (po sfałdow aniu części pow ierzchni S 5
Fig. 12. Hibpfotetyoana kolejność ujaiwdama się spękań w skałach metamorficznych Gór Orlidkàch
Fig. 12. Hypothetical sequence of the appearance of fractures in metamorpMc rocks of the Góry Orlickie
w czasie fazy F6 i po „przew artościow aniu” osi a2 i cr3) naprężeniam i ścina
jącym i. W ty c h w arunkach zapoczątkow ane też zrastało ujaw nianie się spę
kań biegnących w k ieru n k u NE—SW , a więc spękań system u S 5, n aśla
dujących przestrzennie zarów no pow ierzchnie załom owe jak i pow ierzch
nie osiowe drobniutkich fałdków z wyboczenia. W tedy też mogło dojść do ujaw nienia Się spękań system u Pow stanie w ym ienionych spękań sp ra
wiło, iż ctne-sw = °2> °nw -se= 0 3~ O , av ~ ° i t p rzy czym zerow a w artość
0 NW-SE zapew ne już się utrzym ała, gdyż b ra k jest dowodów n a istnienie znacznych n ap rężeń rozciągających w k ieru n k u NW—SE. Stw ierdzono n a tom iast o b jaw y m zciągania w k ieru n k u prostopadłym (spękania ek sten sy j- ne, żyły). T rw ającem u n adal podnoszeniu się orogenu m usiała zatem tow a
rzyszyć ten sja w k ieru n k u NE—SW. Doprowadziło to do red u k cji w a rto ści one-sw- W zw iązku z tym : öNE- Sw= a3 (tensja), aNw-SE= 0 2~ ° , ov = ai.
W takich w arunkach otw,arte zostały zarów no łagodnie (lub um iarkow a
nie) zapadające spękania sprzężonych zespołów system u S G jak i strom e NW—SE spękania ekstensyjne tegoż system u.
.
s = 0---
f pocrogerione od pręża*
i podcragefłc intoatfng
USKOKI
Zagadnienie uskoków w ykracza poza tem at tej pracy, choć oczywiście jest z nim w dużym stopniu związane. O pracowanie uskoków w polskiej części Gór O rlickich jest dość trudne, ze w zględu na brak możliwości bezpo
średnich obserw acji pow ierzchni uskokow ych (poza pow ierzchniam i ślizgo
wymi, wzdłuż któ ry ch przem ieszczenia b yły najczęściej bardzo (nieduże).
Istnienie uskoków praktycznie m ożna stw ierdzić jedynie na m apie geolo
gicznej (fig. 1). B rak w ystarczającej ilośoi danych n ie pozwala n a w łaści
wą in terp retację istniejących uskoków, k tó re w głównej mierze są na ba
danym obszarze uskokam i w tórnym i (sensu J a r o s z e w s k i , 1974, str.
99), a w każdym razie niepodobna w ykazać ich pierwotmości. Jed n y m w y
jątk iem jest tu dyslokacja Psfcrążna—Kocioł, przedłużająca się daleko na południe na teren Czechosłowacji (olesnicko-uhfinovskÿ zlom). Dysloka
cja ta, zw iązana z dużym w głębnym rozłam em , ma w okolicach Lew ina ch arak ter uskoku norm alnego, ale na znacznie dłuższym odcinku, po stro nie czeskiej, jest ona uskokiem odwróconym, którem u tow arzyszą co n aj-
* m niej popermiskie imylornity i fcrekcje (D o r n e c k a i O p l e t a l , 1974).
Owe m ylonity są niew ątpliw ie zw iązane z w tórnym i, stosunkow o m łody
mi przem ieszczeniam i w zdłuż pow ierzchni nieciągłości założonej jeszcze w czasie procesów m etam orficznych (Ż e l a ź n i e w i c z , 1976a).
Z m apy geologicznej w ynika, że po górnej kredzie w zdłuż uskoków 0 biegu NE—SW zachodziły n a ogół sinistraîn e przem ieszczenia o znacz
nej składowej poziomej (uskoki zrzutowo-przesuwcze?). R uch wzdłuż tych usikoków przesuw ał lewoskręfcnlie zarów no starsze od n ich uśkoki o biegu NW—SE czy N—Sj jak i w ychodnie w arstw górnej k red y niecki śródsu
deckiej.
Je s t rzeczą in teresu jącą, że większość uskoków odgraniczających m e
tam orficzne podłoże od skał pokryw y górnokredow ej m a obecnie ch ara
k te r odw rócony, choć wcześniej 'były one norm alne. Św iadczy o tym spo
sób strom ienia w a rstw k re d y przy tych uskokach i stałe w ystępow anie skał m etam orficznych w skrzydłach podniesionych (fig. 13). Po górnej k re dzie musiało zatem dojść do zm iany zw rotu ru c h u wzdłuż w ielu uskoków zrzutow ych. Podobne zjaw isko zanotow ał D u m i e z (1964) np. w przy
padku uskoku Młortów w G órach Bystrzyckich. Aiutor ten w spom ina ta k że o w ielokrotności przem ieszczeń zachodzących w zdłuż ty ch sam ych po
w ierzchni czy stre f uskokowych. O bserw acja Dumicza, że przedkredow e ruchy uskokowe zaznaczone zostały pow staniem brekcji, a pokredow e — zm ianam i w pi:z©biegu w ychodni w arstw górnej kredy, jest słuszna także 1 dla Gór Orlickich. Podobnie potw ierdza się spostrzeżenie, że uskoki o bie
gu NW—SE (do południkow ych) są n a ogół starsze od uskoków NE—SW (do rów noleżnikowych).
Z rzut tych uskoków, które stały się odw róconym i po górnej kredzie, był rzędu kilkudziesięciu — stu kilkudziesięciu m. Ja k się zdaje, był on
znacznie m niejszy od zrzutu przedkredow ego, kiedy to owe uskoki m iały c h a ra k te r n o rm aln y (.np. uäkcxk Młotów, jako norm alny, m iał zrzut około 900 m, a jako odwrócony tylko 150 m ; D u m i c z , 1964). Mimo zm iany zw rotu przem ieszczeń uskoki takie m ogły w w ielu poziomach in tersek cy j- nych n a d a l zachować cechy uskolków norm alnych. Zm iana zw rotu ruchów i w tórne pow stanie uskoków odw róconych zw iązane było, zdaniem auto-
— 182 —
/
Fig. 13. Schemat ilustrujący pojawienie się po górnokredowych wtórnych uskoków odwróconych. '1 — skały pokrywy gónnokradowe-j; sikały metamorficznego podłoża Fig. 13. A scheme showing (development of the poist — Upper Cretaceous secondary
reverse faults. 1— Upper Cretaceous cover; 2 — meftaimorphic basement
ra, z pogóimokredowym podnoszeniem rozważanego obszaru. W ty m czasie musiało regionalnie panow ać dodatnie naprężenie pionowe oraz pozioma tensja, generalnie rów na oo do .wartości w e w szystkich k ieru n k ach (graw i
tacy jn y reżim ra d ia ln y Har,landa i B ayly’ego, 1958). Intensyw niejsze od ogólnego pionowe przem ieszczanie się jakiegoś bloku, ograniczonego z dwóch (lub więcej) stron uskokam i (bądź innym i nieciągłościami) powo
dowało w ytw orzenie się w sąsiedztw ie każdego z takich uskoków pewnego pola naprężeń, w którym oj było pianowe, o2 zgodne z biegiem uskoku, a o3 doń prostopadłe. Przypuszczalnie w takich w łaśnie, zupełnie lokal
nych, polach naprężeń dochodziło do pojaw iania się w spom nianych usko
ków odwróconych.
Z mapy geologicznej (fig. 1 ) wynlika, ż e c h o ć .wzdłuż uskoków NE—SW (do rów noleżnikowych) zachodziły n a ogół lew oskrętne przem ieszczenia o znacznej składow ej poziomej, to równocześnie jednak (lub niezależnie) dokonyw ał się w zdłuż nich ru c h o istotnej kom ponencie pionowej (zmia
na szerokości w ychodni). Uskoki o biegu NW—SE lub N—S .miały p raw dopodobnie najczęściej ch arak ter zrzutow y, jednakże stała szerokość w y
chodni czerwonego spągowca między J a r ko wem a Krzyżanowem , przem ie
szczanych lew oskrętnie w zdłuż usikoków N—S, w skazuje na w yłącznie przesuw czy c h a ra k te r ty ch ostatnich.
Z analizy m apy w y n ik a także, iż w zdłuż niek tó ry ch usikoków biegną
cych NE—SW m iał miejsce p raw oskrętny ru c h przesuw czy (m iędzy G ra
niczną a Zieleńcem). W zdłuż tak sam o biegnących uskoków dochodziło jed n ak n ie w ątpliw ie także i do znacznych przem ieszczeń pionowych, na któ re w skazują silnie zestroimione w arstw y (kredy.
Z powyższych uw ag zdaje się w ynikać, że jakakolw iek in terp retacja mechaniczna obserw ow anej w G órach O rlickich sieci uskoków jest w tej chw ili niemożliwa. Zdaniem autora, uskoki w G órach Orlickich są w w ię
kszości młodsze od spękań i m ają przede w szystkim ch arak ter w tórny, polegający na w ykorzystaniu wcześniej pow stałych nieciągłości — bądź spękań należących do różnych systemów, bądź zw iązanych z nim i gene
tycznie kierunków osłabień. W ielokrotność przem ieszczeń w zdłuż tych sa
m ych pow ierzchni i(stref) uskokowych świadczy o zm ieniającym się m e
chanizm ie i przyczynach rozw oju uskoków, z których duża część utw orzyła się zapewne dopiero w trzeciorzędzie.
UWAGI KOŃCOWE
Rozwój sp ęk ań w skałach m etam orficznych polskiej części G ór O rlic
kich dokonyw ał się, zdaniem autora, współcześnie z form ow aniem się n ie cki śródsudecikiej. Dno niecki w m iarę grom adzenia się w niej osadów u le gło praw ie 1 0-kilo m er owemu obniżeniu w stosunku do obrzeżenia. Tak znaczne przem ieszczenia pionowe, w ywołane zapew ne rucham i wzdłuż w głębnych rozłam ów m asywu czeskiego ( Z e m a n , 1973; C h a l o u p s k ÿ , 1973), w y w arły zasadniczy w pływ n a odkształcenia skał w przyległych do niecki regionach.
U jaw nienie się (otwarcie) spękań jest procesem m łodszym od założe
nia pow ierzchni (kierunków ) osłabień, k tó re przerodzą się w spękania do
piero po zaniku sił górotwórczych, ale w zależności od pozostawionych przez n ie w skałach naprężeń szczątkowych.
Założenie n ajstarszy ch spękań (system S 4) dolkonało się w układzie n a prężeń o trój skośnej sym etrii, k tó ry w ytw orzył się w skutek działania w płaszczyźnie pionowej p a ry sił, w yw ołanej zapadaniem się podłoża n ie cki śródsudeokiej w stosunku do obrzeżających ją m asyw ów , w skutek m i
gracji graniitoidowej m agm y w głębokich poziom ach tektogenicznych, u k a -
żującej się na pow ierzchni m iędzy innym i jako .granity karkonoskie (hi
storyczny już pogląd H. Cloosa).
Spękania system u S 5 zostały założone w jednoskośnym układzie n a p rę żeń, ch arakteryzow anym przez poziomo leżące osie ot i o2> a w ytw orzo
ny m przez horyzontalną NW—SE kom presję, zw iązaną z bardzo szybkim pogłębianiem się niecki.
C h arak ter sedym entacji dolnego karbonu w zachodniej części nie,elki śródsudeckiej (A. K. T e i s s e y r e, 1975) oraz w ydłużenie kulm ow ego zbiornika świadczą, iż obniżenie to zachodziło wzdłuż kierunków NE— SW.
Tak zorientow ane linie stru k tu ra ln e muszą być zatem starsze od prosto
padłych do nich kierunków , typow ych dla górnego karbonu.
Oś n ieck i od górnego karbonu przebiega NW—SE. A wiięc przyjąć mo
żna, że w początku górnego karbonu (w izen/nam ur lub nam ur) m usiało dojść do reo rien tacji pola naprężeń i pojaw ienia się poziomej, d łu g o trw a
łej kom presji skierow anej NE—SW. K om presja ta, zw iązana zapew ne z uczynnieniem się w głębokim podłożu rozłam ów o k ierunku NW—SE, stanow iła najw iększe naprężenie główne jednoskośnego układu naprężeń (o2 pozioma), w k tó ry m zostały założone spękania S 6.
Stopniow e ujaw n ian ie isię spękań tych trz e c h system ów zostało zapo
czątkow ane z chw ilą „przew artościow ania” naprężeń ostatniego z opisa
nych uk ład ó w w sk u tek podnoszenia się w aryscyjskiego orogenu.
Pow stanie regionalnej sieci uskoków, zapoczątkow ane przypuszczalnie jeszcze w górnym karbonie, jest w zasadzie pokarbońskie i polega n a utw orzeniu się w tó rn y ch uskoków, w ykorzystujących starsze pow ierzchnie nieciągłości. Stwierdizeniie to nie obejm uje sta ry c h dyslokacji, rozw inię
tych w w ąskich strefach w nadkładzie potężnych w głębnych rozłam ów podłoża, oraz uskoków norm alnych, pow stałych w czasie podnoszenia oro
genu, w okresie u jaw n ien ia się spękań.
N ależy wspomnieć, że spękania obserw ow ane w kairbońskich g ran ito - idach m asyw u K udow y—Oleśnic tw orzą zespoły o identycznej orien tacji i geom etrii co zespoły spękań w chodzących w skład system ów S s i S a, roz
poznanych w skałach m etam orficznych Gór O rlickich ( Ż e l a ź n i e w i c z , 1977). W granitoidach nie znaleziono jedynie spękań odpow iadających sy
stem owi S4. Potw ierdzałoby to w ysunięte w cześniej przypuszczenie, że główna m asa granitoidów liintrudowała po fazie F 4. W spom niane podobień
stwo spękań w granitoidach i skałach m etam orficznych w skazuje, że i m a
syw, i osłona wspólnie podlegały sztyw nym deform acjom oraz potw ierdza w pew nej mierze słuszność przedstaw ionej koncepcji rozw oju spękań w G órach Orlickich.
W arto też zaznaczyć, że fałd k i załomowe, obserw ow ane przez J. H.
T e i s s e y r e ’a (1973), w skałach R udaw Janow ickich i Lasockiego G rzbie
tu (NW obrzeżenie niecki śródsudeckiej) są bardzo podobne w swej o rien ta
cji, geom etrii i sekw encji w iekow ej do. fałdków załom ow ych w górach Orlickich. Podobieństwo to .przemawia za zaproponow aną in te rp re ta c ją
— 184 —
