Allostratygrafia, cykliczność sedymentacji, litostratygrafia

(1)

Ryszard DADLEZ

Allostratygrafia, cyklicznosc sedymentacji, lito stratygrafia

Deeyzja 0 wprowadzeniu allostratygrafii do polskiej praktyki, czyJi 0 rewizji dotyehczasowych polskich zasad, powinna bye poprzedzona dyskusjll uwzgl~d.niajllcll kilka okolieznosci: I - jednostka allostraty- graficzna jest definiowana wyl(lcznie na podstawie ograniezajllcych j", powierzchni nieci",glosci sedymen- tacyjnych; 2 - niekt6re cyklotemy sedymenlacyjne mog", bye jedn", z odmian jednostek allostratygra- ficznych; 3 - polskie zasady na razie dopuszczaj", cyklotemy jako podstaw~ wydzielenia fonnacji; 4 - na szczeblu jednostek allostratygraficznych wyiszej rangi zaciera si~ r6i:nica mi~dzy klasyfikaej~ lito-i allostratygraficznll; 5 - r6wnolegle stosowanie podzialu lito- i allostratygraficznego w tyeh samych kompleksach wydaje si~ zb~dnym mnoieniem wydzielen.

Poj~cie jednostki aJlostratygraficznej jako jednostki odgraniczonej nieci'lglosciami sedyrnentacyjnyrni - poza nazw'l allostratygrafia - nie jest nowe. Nie od- woluj'lc si~ do tak dawnych uj~c, jak kratoniczne sekwencje L.L. Slossa, wystarczy wspomnie6 syntemy i intertemy K.H. Changa (1975). Ten wlasnie autor przypomnial, ze koncepcja jednostek ograniczonych nieci'lgloSciami jest tak stara jak stratygrafia, poniewai niemal wszystkie systemy skali chronostratygraficznej (kambr, jura itp.) maj'l swoje korzenie w lokalnych jednostkach stratygraficznych zachodniej Europy, ograniczonych nieci'lglosciami.

Formalne wprowadzenie do systematyki stratygraficznej jednostek allostraty- graficznych (North American ... , 1983; por. rowniez M. Szulczewski, 1986) sklo- nilo P.H. Karnkowskiego w kilku ostatnio publikowanych artykulach (1986, 1987a, b) do propagowania ich adaptacji w polskiej praktyce stratygraficznej. Nawiqzal on do profilow czerwonego spqgowca i do wyst~puj'lcych w nim cyklotemow diastroficzno-sedymentacyjnych. Pogl'ldy te zmuszaj'l do skorygowania pewnych . niejasnoSci i sformulowania nast~puj'lcych uwag.

Zgodnie z podstawow'l definicj'l (North American ... , 1983, art. 58, str. 865) jednostka allostratygraficzna jest " ... osadowym cialem skalnyrn, zdefiniowanym i identyfikowanym na podstawie ograniczaj'lcej je nieci'lglosci". Jednoznacznyrn celem wprowadzenia tych jednostek byly sytuacje, gdy podzial litostratygraficzny okazywal si~ niewystarczaj'lcy. Sytuacje te zostaly odniesione wyrainie do mlod- szego kenozoiku, a specjalnie do czwartorz~du. "Dla ulatwienia rekonstrukcji

(2)

674 Ryszard Dadlez

historii geologicznej " czytamy w cz~sci og61nej p6lnocnoamerykanskiego kodeksu (North American ... , 1983, str. 849) - " ... niektore podobne co do skladu osady (wyst~puj~ce) w pionowym nast~pstwie, wymagaj~ wyr6Znienia jako odr~bne

jednostki stratygraficzne, poniewaz s~ produktami roznych procesow; inne wyma-

gaj~ oddzielenia, poniewaz s~ w spos6b oczywisty r6znego wieku". Nieco dalej stwierdza si~, ze klasyfikacja allostratygraficzna " ... moze okazae si~ przydatna rowniez dla starszych osad6w".

Za przyklady, i1ustrowane w kodeksie polnocnoamerykatiskim (North Ameri- can .. 1983, fig. 7 -9 na str. 866 i 867), poslui:yly zespoly taras6w rzecznych, zespol osad6w glacigenicznych, wreszcie zespol osadzonych w rowie zwir6w, piask6w i ito\\

aluwialnych i jeziornych z poziomami gleb kopalnych'. Owa pierwsze przyklau) oraz uwaga (a) w artykule 58 (North American ... , 1983, str. 865) dowod~, Ze allostratygrafia staje silO szczeg61nie dogodna przy definiowaniu cial skalnych litologicznie podobnych, lecz roznowiekowych, lub tez litologicznie podobnych i jednowieko- wych, lecz geograficznie od siebie odseparowanych. Trzeci przyklad dotyczy kom- pleksow 0 zmiennej wewnl'trznej litologii i on to wlasnie posluzyl P.H. Karnkow- skiemu (1986) za punkt wyjscia dla jego propozycji zastosowania allostratygrafii do cyklotemow diastroficzno-sedymentacyjnych w starszych epokach. Jednakze przedstawione na tym rysunku sekwencje osadow nie powstaly - jak tego chcialby P.H. Karnkowski - w rowie s y n sed y men t a c y j n y m, nie musz~ bye one cyklotemami diastroficzno-sedymentacyjnymi, a w szczeg61ach (np. polozenie litosomow piaszczystych) ujawniaj~ sw~ odmiennose od modelowych cyklotemow tego typu w basenach (przede wszystkim morskich) starszych epok. Autorzy kodeksu polnocnoamerykatiskiego nie czyni~ zreszt~ najmniejszych aluzji co do powiqzati mil'dzy allostratygrafia a cyklicznosci~ sedymentacji w ogole, tym bardziej zas - cyklicznosci~ diastroficzn~.

Artykul 58, uwaga (f) cytowanego kodeksu (North American ... , 1983, str. 866) glosi, ze: " .. .interpretacja genetyczna j est n i e w 1 a sci w ~ podstaw~ definio- wania jednostek allostratygraficznych. JednakZe interpretacja genetyczna m ⁰z e w ply w a e na wybor granic". Wbrew temu zdaniu P.H. Karnkowski przywi~uje wielk~ wagl' do kryteriow genetycznych, pis~c wrl'cz (1986, str. 255), ze: " ... pod-

staw~ wydzielenia jednostek allostratygraficznych jest interpretacja genetyczna, ktora rna decyduj~ce znaczenie przy wyborze granic jednostki allostratygraficz- nej ... ". W nastl'pnej pracy (P.H. Karnkowski, 1987a, str. 45) powiada, ze graniczna powierzchnia nieci~glosci moze odpowiadae " ... np. niezgodnoici erozyjnej, zmia- nie zabarwienia osadu, cech genetycznych, a nawet powierzchni geomorfologicz- nej." Co sil' tyczy tej drugiej cechy, to st~d juz jeden krok prowadzi autora (P.H.

Karnkowski, 1987a, b) do wyr6Znienia "alloformacji" Kwisy i Kaczawy na podstawie zmiany (i to stopniowej!) zabarwienia osadu. Odziez zatem podziala sil' powierzchnia nieci~glosci jako zasadnicze kryterium? Takie alloformacje nie maj~

juz nic wspolnego z allostratygrafi~. _

Dotychczasowe uwagi nie podwazaj~ istoty rzeczy, ie cyklotemy sedymentacyjne oboj\'tnej genezy mog~ stanowie jed n ~ z 0 d m ian jednostek allostratygraficznych, jesli zachowany jest podstawowy warunek, tzn. jesli s~ one odgraniczone od siebie powierzchniami nieci~glosci 0 szerszym zasil'gu. Cyklotemy s~ geolo- gicznym faktem, podobnie jak litosomy czy powierzchnie nieci~glosci. Kategorie podzialu stratygraficznego, podobnie jak problemy ich klasyfikacji i terminologii,

L lIustracjc Ie podaje lel P.H. Karnkowski (1986). Nb. SlI one przerysowane bez podania trodla, a podpisy pod nimi przetlumaczone W spOsob nicpclny i niezbyt dokladnie. poniewai Ie pOlskie pOdpisy lQSlaty z kolei ponownie przelozone na angielski. dalo to efekt chyba niezamierzony - cos oa kszlalt cichego re.eksportu towaru nie pierwslcj

jako~ci.

(3)

s~ natomiast kwesti~ umowy mi~dzy geologami. Wprowadzenie allostratygrafii - przeznaczonej przede wszystkim do rozwiklania niektorych problemow w czwarto-

rz~dzie - do praktyki stratygraficznej w utworach starszych nie moie bye zbyt pochopne i powinno bye poprzedzone wnikliw~ dyskusj~, rozpatruj~c~ relacje

mi~dzy allo- i litostratygrafi~ oraz ich stosunek do cyklicznosci sedymentacji 0

rMnej genezie. Dyskusja taka musialaby zmierzae do nowelizacji Zasad polskie}

klasyJikac}i, lerminologii i nomenklalury slralygraJiczne} (1975).

Zasady te bowiem, w swoim obecnym brzmieniu, dopuszczaj~ zastosowanie cyklotemow do podzialu litostratygraficznego, stanowi~c w pOdrozdziale 3.6 (str. 21), ie " ... w sekwencjach, b~d~cych wynikiem sedymentacji rytrnicznej, jako

podstaw~ wydzielenia formacji mOina przyj~e zasadnicze wi~ksze jednostki rytmow sedymentacyjnych (cyklotemy) ... ". Co wi~cej, w podrozdziale 2.1 zasady stwier-

dzaj~, ze: " ... jednostk~ litostratygraficzn~ jest element skalny ... jednorodny lub b~d~cy wzajemnym powi~zaniem typow litologicznych ... ". Nie jest przy tym powiedziane czy owo wzajemne powi~zanie polega na prostej altemacji dwoch Iub wi~cej typow Iitologicznych, czy tei w ich uloieniu istnieje pionowe uporz~dko

wanie przestrzenne, charakterystyczne wlasnie dla sekwencji cyklicznych. Dodajmy, ie jednostki wyzszej rangi (podgrupy, grupy i nadgrupy), b~d~ce zespolami formacji, " ... maj~cych wspolne lub pokrewne, charakterystyczne elementy Iitolo- giczne ... " (Zasady ... , 1975, str. 26), mog~ miee wewn~trzny uklad cykliczny. Oprocz tego " ... grupy oddzielone s~ od siebie cz~sto wi~kszymi niezgoctnosciami

k~towymi czy stratygraficznymi ... " (op. cil., str. 26-27). 1aka wowczasjest roinica

mi~dzy litostratygraficzn~ gruN a allostratygraficzn~ allogruN?

W kaidym razie poiscy autorzy, ktorzy - w mysl polskich Zasad ... (1975) wykorzystali cyklicznose sedymentacji w swych podzialach litostratygraficznych, zanim pojawilo si~ poj~cie allostratygrafii (np. A. Raczynska, 1979; 1. Pokorski, 1981), byli do tego w pelni uprawnieni.

Polskie Zasady ... (1975) w swym Iiberalnym podejsciu nie s~ odosobnione, czego dowodem fakt, ie w holenderskim kodeksie stratygraficznym (Nederlandse Aardolje ... , 1980) cechsztynskie cyklotemy ewaporatowe otrzymaly rang~ formacji litostratygraficznych. Przewainie jednak podejScie do tej kwestii jest odmienne, oparte na naczelnej zasadzie litostratygrafii, ktora za podstawow~ jednostk~ (for-

macj~) uwaza w miar~ jednorodne ciala skalne. Przywolany jui kilkakrotnie kodeks polnocnoamerykanski stwierdza wyraznie (Norlh American ... , 1983, str. 856, uwaga (j) do art. 22), ze " ... niektore cyklotemy s~ okreslane nazwami geograficz- nymi, ale takie nazwy trzeba uwazae za nieformalne. Musi bye utrzymane wyrazne

zroinicowanie mi~dzy podzialem profilu stratygraficznego na cyklotemy a jego

podzialem na grupy, formacje i ogniwa ... "

Uznanie cyklotemow za rownoprawne jednostki litostratygraficzne rna swoje zle i dobre strony. Wad~ jest odejScie od wspomnianej ogoInej zasady litostratygrafii. Zalet~ - i taka byla intencja owego liberalnego podejscia polskich Zasad ...

(1975) - jest przede wszystkim moiliwose uproszczenia wielu podzialow, szcze- golnie w bardzo zmiennych, w pionie i poziomie, klastycznych sekwencjach srod-

I~dowych i morskich, zlozonych z naprzemianleglych piaskowcow (niekiedy takie zlepiencow), heterolitow piaszczysto-ilastych i ilowcow. Taka sytuacja na naszym terenie dotyczy np. kambru, dolnego dewonu, gornego karbonu, dolnej i srodkowej jury oraz dolnej kredy. Najprostszy przypadek (fig. I) unaocznia, ie w miejsce kilkunastu jednostek "czysto Iitostratygraficznych" moina wydzielie w danej sekwencji zaledwie trzy jednostki podzialu cyklicznego, oczywiscie pod warunkiem, ie dzieI~ce je powierzchnie nieci~gloSci s~ czytelne na duiych obszarach. Zalet~

jest oprocz tego omini~cie cz~stych klopotow przy wyznaczaniu granic mi~dzy

jednostkami w przypadku stopniowej zmiany wyksztalcenia skal, CO si~ nieraz zdarza wewn~trz cyklotemow.

(4)

676 Ryszard Dadlez

02 _4

_....-.... ·5

Fig. l. Przyklad podziaJu sekwencji klastycznej 0 ukladzie cyklicznym; rysunek bez skali Example of subdivision of a clastic sequence with cyclic arrangement: not to scale.

I - zlepience; 2 - piaskowce; 3 - heterolity ilasto-piaszczyste; 4 - ilowce; 5 - powicrzchnie niecillgloki I - conglomerates; 2 - sandstones; 3 - sandy-shaly heteroliths: 4 - shales; 5 - discontinuity surfaces

Nast~pnym zatem problemem do szczegolowej dyskusji jest pytanie, czy cyklotemy majl\ bye przeniesione do kategorii jednostek allostratygraficznych, czy tei mogl\ pozostae w kategorii jednostek litostratygraficznych? Dylemat - powtarzam- dotyczy tylko jednostek niiszej rangi. Jednostki rangi grupy i nadgrupy, b~dl\ce

zespolami formacji, mOM miee cz~sto uklad cykliczny i bye ograniczone niecil\glos- ciami. Paradoksalnie wi~c Sl\ one r6wnoczesnie jednostkami litostratygraficznymi i "allostratygraficznymi".

Jeszcze innym rozwil\Zaniem - czy istotnie najszc~sliwszym? - jest pozosta- wienie cyklotemow w kategorii jednostek nieformalnych (R. Wagner, 1986).

Pozostaje jeszcze jedna kwestia: rownoleglego stosowania w tych samych kompleksach skalnych (np. w czerwonym sNgowcu) dw6ch krzyiujl\cych si~ i

"uzupelniajl\cych" podzial6w - allostratygraficznego i litostratygraficznego. Trud- no si~ zgodzie ze zdaniem P.H. Karnkowskiego (1987a, str. 45), ie " ... Il\czne wy- dzielanie tych dwoch kategorii, lito- i allostratygraficznych, wydaje si~ optymalnym rozwil\zaniem podzialu czerwonego Spl\gowca ... ". Jest to - wedlug mnie - zu- pelnie niepotrzebne; prowadzi do mnoienia liczby jednostek i rodzi podejrzenie, ie jedynym celem bylo zaspokojenie kreatorskich ambicji autorow. W takich przy- padkach trzeba - rowniei na drodze dyskusji mi~dzy fachowcami - zdecydowae, ktory z podzialow jest latwiejszy do przeprowadzenia Oraz korzystniejszy w sto- sowaniu, i przyjl\e jeden z nich.

Innl\ sprawl\ jest - w przypadku pozostawienia cyklotemow w konwencji litostratygraficznej - moiliwose stosowania w tym samym kompleksie nap r z e- m ian podzialu opartego na cyklotemach i jednolitych litosomach. Taki tryb

przyj~la w kredzie dolnej - rzeez do dyskusji czy w pelni konsekwentnie - A.

Raczynska (1979).

Uzupe!nienie. Z duiym opoi.nieniem jui po zloieniu artykulu do druku - znalazlo si~ w bibliotece PIG opracowanie Mi~dzynarodowej Podkomisji JUasy- fikacji Stratygraficznej (ISSC): Unconformity-bounded stratigraphic units (Geol.

Soc. Amer. Bull.. 98. nr 2. p. 232-237. 1987). Jest to bardzo istotna dla rozwaia-

(5)

nego tu problemu pozycja, ktora rowniei musi bye uwzgl~dDiana w dalszych dys- kusjach. Wprowadza ona do praktyki stratygraficznej jednostki ograniczone nie- zgodnoSciami (syntemy), wspominaj&c - choe szczegolowiej tych kwestii nie rozpatruj&c - ⁰ jednostkach allostratygraficznych, ⁰ cyklicznosci sedymentacji (w sensie wielkich cyklow tektonostratygraficznych) i 0 relacjach do jednostek litostratygraficznych rangi grupy i supergrupy.

Zaklad Stratygrafii, Tektoniki i Paleogeografii

Panstwowego lnstytutu Geologicznego Warszawa, ul. Rakowicka 4 Nadeslano dnia 9 czerwca 1987 r.

PISMIENNlcrwO

CHANG K.H. (1975) - Unconformity-bounded stratigraphic units. Geol. Soc. Amer. Bull., 86, p.

1544-1552, nr II.

KARNKOWSKI P.R. (1986) - lednostki allostratygraficzne - propozycja nowych wydzielen formal- nych w polskiej klasyfikacji stratygraficznej. Prz. GeoL. 34, p. 255-257, nr 5.

KARNKOWSKI P.H. (l987a) - Allostratygrafia a litostratygrafta czerwonego sPIlgowca w Polsce.

Kwart. Geo!., 31, p. 43- 56, or I.

KARNKOWSKI P.H. (1987b) - Litostratygrafta czerwonego sPIlgowca w Wielkopolsce. Kwart. Geol..

31. p. 643 - 672, Ilr 4.

NEDERLANDSE AARDOWE MAATSCHAPPll B.V. + RllKS GEOLOGISCHE DIENST (1980) - Stratigraphic nomenclature of the Netherlands. Verh. Kon. Ned. Geol. Mijnb. Gen., 32.

NORTH AMERICAN STRATIGRAPHIC CODE (1983) - Am. Ass. Petro\' Geo\'BuU., 67, p. 847- 873. or 5.

POKORSKI J. (1981) - Propozycja formalnego podziatu litostratygraficznego czerwonego sPligowca

Da Nihl Polskim. Kwart. Geo!., 2S, p. 41 - 58, nr 1.

RACZYNSKA A. (1979) - Stratygrafia i rozw6j litofacjalny mlodszej kredy dolnej na Nizu Polsklm.

Pro Inst. Geo!., 89.

SZULCZEWSKl M. (1986) - Koncepcje i rzeczywistosc klasyfikacji stratygraficznej. Prz. GeQI., 34.

p. 233-237. or 5.

WAGNER R. (1986) - Problemy formalnej litostratygrafLi cyklotemow ewaporatowych na przykladzie cechsztynu. prz. Geot.. 34, p. 250 - 254, nr 5.

ZASADY POLSKIEJ KLASYFlKACJI, TERMINOLOGII I NOMENKLATURY STRATYGRA- FICZNEJ (1975) - lnstrukcje i metody hadan geologicznych. z. 33. Inst. Geo!. Warszawa.

(6)

678 Ryszard Dadlez

AnnOCTPATlllrPA<I>IIII1, I..\IIIKnlll~HOCTb CEAIII MEHTA 1..\111 III, n IIITOCTPATIII rPA<I> 11111

~opMaflbHoe BBeAeHMe & ceeepoaMepHKaHCKI1H CTPaTl1rpa~l1 .. ecKHH KOAeKC annocTpaTHrpaq,H- yeCKMX 3neMeHTOB (npeHMYl.l.Iecn.eHHo AJI.II yeTeepTI'I'iHblX oTflo)KeHHH) pO>KAaeT cneAYIOL.LtMe Bonpocbl aTHOCI1TenbHO M)( npHroAHocTH npH paCYneHeHI'IH 60nee ApeBHHx OTflO)l(eHHH, a TaK)I(e COOTHoweHMA HX C llHTOCTpantrpaq,H'ieCKHMH 3neMeHTaMH H C UMKflH'-IHOCTblO ocaAKoHaKonneHHII: 1. 60nbWHHCTBO ceAHMeHTaUHOHHblX I.II1KnOB 110)l(HO C"I14TaTb OAHHM 143 BOlMO)!(HbIX eHAce annOCTpaTHrpaq,H'ieCKHX :,!neHeHTOB npH yenOS"H, eell" OHM OrpaHH"IeHbJ nepepblsilHH. 2. B HeKoTopblX HaUHOHanbHblX cTpa- THrpacfH'I'iecKHx KOAeKcax AonycKaeTCA 8blAeneHHe I.IHKn08 8 BHAe nHTOCTpaTHrpaquiyeCKHX CBHT, 8 ApyrH)( )Ke TaKOBoe He AonycTHMO. 3. n\llTOCTpan"rpaq,H"tecKHe 3neMeHTbi Bblcwero nopR,QKa, "teM CBHTa, RS111HOTCR aCCOLUtaUHRHH C8HT H MoryT pacnonaraTbOl UHKnH"tHO. OHH TaK>Ke MoryT orpaHH-

"tHBaTbCR nepepbl8aMH 1'1 B TaKOt1 cny"tae paBHo3Ha"tHbl C 311nocrpaTHrpaq,H"tecKHMH 3net1elotTaMM Toro )Ke nopRAKa. 4. CTpaTH4114Kal.lMfI Ha 6ale LtHKnOB 6blsaeT nOA"tac 60nee npocTo~ H nerKo~, "teM no nHTO- COMaM, oco6eHHo B aeCbMa H1MeH"tHBbIX paJpelax 06nOMO"tHbIX OTnO>KeHH~. 5. HeT Heo6xoAHMOCTH napannenbHoM nHToCTpaTHrpaq,H"tecKoH 1'1 annocTpaTHrpaq,M"tecKoH CTpaTHcJlHKal.lHH OAHHX M Tex )Ke KOHnneKCOB (HanpHMep KpacHoro ne>KHR B nonbwe). B TaKMX cny"taRx cneAyeT npHHRTb HaM60nee npMeMnHMYIO I'll HHX.

Ryszard DADLEZ

ALLOSTRATIGRAPHY, CYCLICITY OF SEDIMENTATION, LITHOSTRATIGRAPHY

Summary

Formal introduction of allostratigraphic units into the North American Stratigraphic Code (mainly for Quaternary deposits) poses the following Questions concerning their application to older deposits and their relation both to lithostratigraphic units and to the cyclicity of sedimentation: 1. Majority of sedimentary cyclothems may be regarded as one of possible kind of allostratigraphic units if they are bounded by discontinuities. 2. Some national stratigraphic codes allow the cyclothems to be distinguished as lithostratigraphic formations, and some others do not. 3. Lithostratigraphic units of higher rank than formations, being the assemblages of formations, may have a cyclic arrangement. They also may be discontinuity-bounded, thus not differing from the aIlostratigraphic units of the same rank. 4. Sub- division on the basis of cyclothems is sometimes simpler and easier to carry out than on the basis of litho- somes, particularly in the highly variable clastic sequences.5. Parallel usage of the lithostratigraphic and allostratigraphic subdivisions in the same sequence (for example the Rotliegendes in Poland) seems to be unnecessary. In such cases the more convenient subdivision should be selected.

Translaled by Ryszard Dadlez