A N N A L E S D E L A S O C l E T E G E O L O G I Q U E D E P O L O G N E
T o r a (V o lu m e ) X X X I — 1961 Z e s z y t ( F a s c ic u le ) 2— i K r a k ó w 1961
ANDRZEJ OBERC
ANALIZY PETROGRAFICZNE LESSU Z TIOTDZ-GO
(rejon Si-M in, prow incja Szan-Si, Chiny)
(3 fig.)
Petrographic analyses of loess from Tiotdz-Go (Si-Min, Szan-Si, China)
(3 fig.)
S t r e s z c z e n i e . Opracowano petrograficznie profil złożony z 4 prób czw ar
torzędowego lessu m alarskiego z miejscowości Tiotdz-Go (40 km na S od Tai-Juań, prow incja Szan-Si, Chiny). W yniki analiz składu granulometrycznego wskazują, że średnie wielkości ziarn badanego lessu są nieco niższe od średnich lessów polskich.
Zawartość m inerałów ciężkich jest wyższa niż w skałach osadowych fliszu K arpat. Średnica ziarn ciężkich m inerałów jest większa od średnicy ziarn frakcji skaleniowo-kwarcowej lessu. Na tej podstaw ie autor wnioskuje, że pył lessowy bezpośrednio po osadzeniu był niszczony i przemieszczany przez w iatry. Skład pro
centowy zespołu ciężkich m inerałów w lessie chińskim jest nieco inny niż w les
sach polskich.
W yniki analiz chemicznych, termicznych wagowyoh, termicznych różnicowych (DTA) w ykazują, że less m alański zawiera więcej kaolinitu, mniej piasku i podob
ne ilości m ontm orillonitu, kalcytu i substancji organicznej jak lessy polskie.
WSTĘP
Przystępując do opracow ania petrograficznego chińskich lessów pro
w incji Szan-Si w ykonano w stępnie 4 amaliiizy petrograficzne lessu m alań- skiego z miejscowości Tiotdz-Go, położonej w rejo n ie Si-M in, około 40 km na S od stolicy prow incji Szan-Si m iasta T ai-Ju ań (fig. 1). Poniew aż w yniki analiz zdają się być in teresu jące ze względu na zaznaczające się różnice m iędzy podobnym i w ynikam i opracow ań polskich lessów, posta
nowiono opublikować je, zastrzegając, że charak tery zu ją one jedynie część profilu lesisowego podanych wyżej okolic i w żadnym przypadku nie mogą być odniesione do w tórnie sedymenitowanych lessów N iziny Północno-Ghińsikiej. A nalizow ane lessy rep rezen tu ją stropow ą część pro filu tzw . lesisu m alańskiego, uw ażanego za czw artorzędow y less pierw otny, którego tw orzenie się p rzy rów noczesnym silnym niszczeniu trw a w cza
sie obecnym.
Pobrane próby poddano analizie granulom etrycznej, zanalizowano ciężkie m inerały, przeprow adzono chemiczmą analizę racjonalną, term iczną analizę wagową (termoiizę) oraz analizę term iczną różnicową. Uzyskane rezu ltaty porów nano z odpow iednim i w ynikam i n iektórych lessów polskich.
Fig. 1. Mapka orientacyjna Fig. 1. Sketch ш а р
W tym m iejscu pragnę podziękować prof. drow i J. T o k a r s k i e m u za dyskusję i cenne uw agi oraz kolegom, pracow nikom Zakładu P etro g rafii A kadem ii G órniczo-H utniczej: drowi W. P a r a c h o n i a k o - w i (analiza term iczna różnicowa), m gr B. O s z a c k i e j (analiza che
miczna), m gr inżynierom W. K o w a l s k i e m u i A. M a n e c k i e m u (krzywe rozsiewu ziarn lessu i ciężkich m inerałów , term oanaliza) za po
moc w w ykonaniu te j pracy.
SYTUACJA GEOLOGICZNA
P róby lessu ipobraoo n a jednym ze zboczy w bliskim sąsiedztw ie ko
palni w ęgla kam iennego Tiotdz-Go.
W okolicy te j na w ęglonośnych utw orach permskich. leżą gliny barw y r dizaw obrunatnej, czerw onaw ej lub czerw onej, zm ieniającej sdę ku stro powi w szairaw obrunatną. S tru k tu ra glin je st polityczna, z niew ielką iloś
cią psamnuitawych ziarn kw arcu i blaszek miM. W skale widoczne są liczne pionowe otw orki o średnicy 1 — 3 mm., w k tó ry ch spotyka się sporadycznie zbutw iałe źdźbła roślin. W stanie suchym skała je st sto
sunkowo tw arda i ziwięzła. U tw ór te n nazyw ają chińscy geolodzy glinam i trzeciorzędowym i. Spągowe p artie glin zaw ierają ostrokraw ędzisty rum osz skał starszych (głównie piaskowców perm skich i w apieni ordowickioh), w stropie zaś pojaw iają się kukiełki lessowe. P rzejście od glin do w yżej- ległych lessów m alańskich jest niezbyt ostre. G ranicę staw ia się w m iej
scu, gdizie skała p rzy b iera barw ę brunatnaw oszarą i nie zaw iera już po- roślinnydh otworków. Miąższość trzeciorzędow ych glin w okolicy Tiotdz- -Go w aha się około 50 m. Być może, że stropow a p artia glin rep rezen tu je fragm enty trudnego niejednokrotnie do odróżnienia od nich tzw lessu czerwonego, bardzo dobrze wykształconego w innych rejonach prow incji Szan-Si. Less czerw ony leży na trzeciorzędow ych glinach i podściela w y- żejległe lessy m alańskie.
Less m alański je st skałą polityczną, barw y brunatnoszarej lub żółtaw o- sz a re j. N ie w ykazuje w arstw ow ania, łatw o daje się rozcierać w palcach.
W profilu w idnieją tu i ówdzie p artie bardziej b ru n atn e, świadczące o m igracji w odorotlenków żelaza. Tworzy charakterystyczne prostopadłe do poziomu, pionowo spękane ściany wysokości od kilku do kilkudziesię
ciu m etrów . W stropow ych partiach zaw iera zazwyczaj zbutw iałe korzon
k i roślin, sięgające w głąb sikały naw et do 2 m.
0 200 io o 600 km
1 — I U = 1
Miąższość lesisiu w m iejscu pobrania profilu wyrnosd. około 60 m. P o d dane analizie petrograficznej próby oznaczone num eram i 11, 12, 13 i 14 pobrane zostały w pięciom etrow ej szkarpie w stropow ej p a rtii odsłonię
tego tu w szeregu prostopadłych ścianach lessu. Wysokość nprn. pun k tu pobrania próby N r 11 w ynosi 1400 m. P róby 12, 13 i 14 pobrano w od
stępach co 1 m w kierunku stropu.
SKŁAD GRANULOMETRYCZNY
Oznaczenie składu granulom etrycznego badanych próbek (przeprowa
dzono w preparatach proszkowych przez pom iar m aksym alnych średnic ziam m inerałów detrytycznych. S ubstancję ilastą i ziarna o średnicy m niejszej od 0,006 mm odszlam owano na drodze sedym entacyjnej. Po
m iarów dokonano przy użyciu uniw ersalnego m ikroskopu polaryzacyj
nego ROW (okular 6, obiektyw 45/065).
A
/50
Fig. 2. Krzyiwe rozsiewu ziarn lessu. A — krzyw e frakcji ciężkiej; B — krzyw e frakcji lekkiej; 1 — less z próbki Tiotdz-Go nr 11; 2 — less z próbki Tiotdz-Go, nr 12; 3 — less z próbki Tiotdz-Go inr 13; 4 — less z próbki Tiotdz-Go n r 14; 5 — less iz próbki Mogiła i less podolski; 6 — less z próbki Zwierzyniec n r 3.
Fig. 2. G ranulom etric composition of loess. A —■ cur
ves of heavy fraction; B — curves of light fraction;
1 — loess from Tiotdz-Go, sample No 11; 2 — loess from Tiotdz-Go, sample No 12; 3 — loess from Tiiotdz- -Go, sam ple No 13; 4 — loess from Tiotdz-Go, sample No 14; 5 — loess from Mogiła near Cracow and the Podole loess; 6 — loess from Zwierzyniec, sample No 3.
. X
A B
----5 --- 6
W yniki uzyskanych pom iarów przedstaw iono w postaci krzyw ych su- m acyjnych na fig. 2, na k tó rą dla porów nania naniesiono krzyw ą lessów podolskich w edług J. T o k a r s k i e g o (1935).
R ezultatem pom iarów jest stw ierdzenie, że badane lessy reprezentują skałę bardzo drobnoziarnistą, w której przew ażają ziarna od kilku do około 30 m ikronów średnicy. Z iarna większe w ystępują w ilości nie prze-
18 Rocznik PTG
kraczającej 25%. Ś rednia (ważona) wielkości ziam dla poszczególnych próbek wynosi (tabela 1)
T a b e l a (Table) 1
Próba nr 1 1 1 2 13 14 Grzybowice1 Zwierzyniec2
minim. maksim. mmim. maksim.
Sr. wielkość
ziarn w mikron. 2 1 25 25 18 23 37 19 31
1 — w g T o k a r s k ie g o (1935).
2 — w g T o k a r s k ie g o (1961).
Porów nanie badanych lessów z w ynikam i analizy granulom etrycznej lessów z Podola oraz z Mogiły k. K rakow a nie w ykazuje zasadniczych różnic w przebiegu krzyw ej rozsiewu w ielkości ziarn. Różnice natom iast w ystępują w średniej w ielkości ziam . Z danych w ynika, że lessy Podo
la i okolic K rakow a rep rezen tu ją odm ianę bardziej gruboziarnistą w sto
sunku do lessów z Tiotdz-Go.
CIĘŻKIE MINERAŁY
Ciężkie m inerały w ydzielano z prób traw ionych uprzednio w ok. 5%
HC1 i szlam owanych (usunięto pelit o średnicy m niejszej od 0,006 mm).
W ydzielenie frak cji ciężkiej przeprotwadziono w średniej w ielkości lejku rozdzielczym (150 cm 3) H arady, uiżywaljąc brom ofaru o cw. 2,86. P rzy rozdzielaniu zastosow ano m ieszadło m echaniczne. Obliczono ilość substan
cji odszlam awanej (<C 0,006 mm) i zaw artość procentow ą ciężkich m ine
rałów („index”) w wysusizonej wyszlamiowanej próbce. D ane dotyczące tego zagadnienia ilu stru je zestaw ienie (tabela 2) (dla porów nania poda
no śred n i „index” ciężkich m inerałów niektórych skał osadowych k a r
packich — w edług J a s k ó l s k i e g o (1939).
T a b e l a (Table) 2 Próba lessu % subst %
Skały karpackie %
cięż. min.
<0,006 mm cięż. min.
Tiotdz-Go 11 2 2 0,57 Kreda inoceramowa 0,15
1 2 2 2 0,51 Pstry eocen 0,05
13 26 0,54 Piaskowiec magurski 0,41
14 24 0,79 W arstwy krośnieńskie 0,72
Zwierzyniec 3 13 0,04 „ (j. średniej) 0,35
5 19 0 , 1 0 Piaskowiec czarnorzecki 0,18
8 28 0 , 2 0 Piaskowiec z Suchej Góry 0,17
Z w ydzielonych ciężkich m inerałów sporządzono p rep araty trw ałe i poddano analizie m ikroskopowej oznaczając po 300 ziarn w każdym preparacie.
W tabeli 3 przedstaw ione są w yniki analiz ciężkich m inerałów lessu z Tiotdz-Go oraz średnich z 11 prób lessu z Czerniechowa i 10 prób lessu ze Zw ierzyńca (Kraków) w edług J. T o k a r s k i e g o (1936, 1961).
T a b e l a (Taible) 3 Wyniki analiz ciężkich m inerałów lessów w procentach ilości
Analyses of heavy m inerals of loess in num ber percentage
Minerały (Minerals)
T Próba
1 1
i o d nr — 1
1 2
5 — G 'Ir o f S{
13
0
imple 14
Czerń iechów*
(średnia z 1 1 analiz) (mean of 1 1
analyses
Zwierzyniec**
(średnia z 8 analiz (mean of 8
analyses)
Nieprzejrzyste, rudy
(Opaque Iron ores) 36 24 31 31 37 38
G ranat (Garnet) 9 1 1 9 9 23 13
Cyrkon (Zirkon) 15 19 15 16 2 0 2 1
Rutyl (Rutile) 2 1 śl. — 7 4
Andaluzyt (Andalusite) 7 1 0 1 0 8 1 6
Sillim anił (Sillimanite) — — śl. — 2 śl.
C yjanit (Kyanite) 7 4 6 1 0 2 4
Staurolit (Sitaurolite) 5 5 3 3 5 2
Hornblenda (Hornblende) 14 18 2 1 2 0 2 4
Biotyt (Biotite) 1 1 śl. 1 śl. 4
Turm alin (Tourmaline) 4 7 5 2 1 4
* w g T o k a r s k ie g o (1936).
1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0
** w g T o k a r s k ie g o (1961).
ś l. = ś l a d (t r a c ę ).
W zespole ciężkich m inerałów badanych lessów główną rolę odgryw ają składniki nieprzejrzyste (rudy), następnie homniblenda (14 — 21%), cyrkon (15 —■ 19%), g ran at (9 — 11%), andaluzyt (7 — 10%) oraz cy jan it (4 — 10%).
Z pozostałych (rutyl, saHiimanit, staurofliit, biotyt i turmailfijn) żaiden nie w ystępuje w ilości p o w y ż e j 7%.
Z wyników zestaw ionych w tab eli 3 widać, że składniki m ineralne w porów nyw anych lessach są takie sam e, a różnice polegają na innej częstotliwości w ystępow ania poszczególnych ciężkich m inerałów . N aj
w yraźniej zaznaczają się one w procentach hom blendy, m niej w yraźnie andaluzytu, cyjanitu, ru ty lu , g ran atu oraz m inerałów nieprzejrzystych.
O drębny problem w ynika z porów nania krzyw ych Wielkości ziarn de- trytyczjnych frak cji lekkiej lessu z krzyw ym i w ielkości ziarn frak cji ciężkiej. W yniki pom iarów wielikości ziarn frak cji ciężkiej p rz e d s ta w io n o w postaci krzyw ych sum acyjnych na fig. 2 . 1
K rzyw e rozsiew u ziarn obu frak cji m ają nieco inny kształt, jednakże
1 Wyniki te nie są ściśle porównywalne z pom iaram i ziarn frakcji lekkiej ze względu na kształt ziarn niektórych m inerałów ciężkich (wydłużenie kryształów
hornblendy, turmalimu, cyrkonu itp.).
18*
istotna różnica polega n a różne1]' ich wielkości. K rzyw e frak cji lekkiej w skazują, że składa się ona w około 70% z m inerałów o w ym iarach do 30 m ikronów , gdy natom iast ciężka rep rezen tu je ziarna o w ym iarach od 30 do 76 m ikronów dla 74 — 78% próbki. Podobne zjaw isko w ystępuje rów nież w lessie ze Zw ierzyńca (dla innych lessów — b rak danych).
Bardzo w yraźnie zaznacza się ta różnica przy porów naniu średnich wielkości ziarn obu fra k c ji (tabela 4).
T a b e l a (Table) 4
Próba n r 1 1 1 2 13 14
Zwierzyniec m inim um maksimum Średnia wielkość ziam
w m ikronach
Frakcja lekka 2 1 25 25 18 19 31
F rakcja ciężka 53 52 49 54 25 54
Podane wyżej liczby m ogą świadczyć o selektyw nym niszczeniu lessów najpraw dopodobniej bezpośrednio po ich osadzeniu się. Luźny, sypki p ył lessowy osadzony w obszarach, gdzie w danej chw ili panow ała praw ie zupełna cisza, był następnie przenoszony „lokalnym i” słabszym i w ia tra m i w inne m iejsca. Ciężkie m inerały oraz Większe ziarna frak cji lekkiej pozostałe na m iejscu zostały p rzy k ry te następnym opadem politycznego pyłu, k tó ry z kolei podlegał takiem u sam em u procesow i w yw iew ania n a j
lżejszych składników . Poniew aż jed n ak proces sedym entacji przew ażał nad procesem niszczenia, mogła utw orzyć się gruba w arstw a lessu dostęp
na dzisiejszym badaniom.
Za selektyw nym niszczeniem lessu przem aw ia stosunkow o wysoki, w porów naniu ze skałam i sedym entow anym i w morziu, „index” ciężkich m inerałów (patrz tabela 2).
Powyższe uw agi >są próbą w ytłum aczenia obecności stosunkowo d u żych ziam frak cji ciężkiej w śród bardzo drobnych ziarn lekkich gdy ty m czasem stosunek te n w pierw otnym m ateriale pow inien być raczej od
w rotny. Być może, że pew ną rolę odgryw a w tego typu „niepraw idłow ej”
sedym entacji większa bezwładność niesionych przez w iatr cząsteczek o w iększej masie. Zagadnienie to jako now e w zakresie opracow ań lessu wymaga dalszych i bardziej w szechstronnych badań.
ANALIZA CHEMICZNA
Próbkę lessu n r 13 poddano analizie chem icznej racjonalnej, traw iąc ją w rozcieńczonym 1 : 1 HC1, a następnie w H2S 0 4. Część nierozpuszczal
ną w kw asach analizow ano m etodą klasycznej analizy krzem ianów . Oz
naczenie C 02 oraz substancji organicznej p rzy jęto z danych ozteropunkto- w ej term oanalizy w edług J. T o k a r s k i e g o (1951).
Poniew aż po 24-godzinnym traw ieniu w HCl i zagotow aniu próbki z sodą w w yniku dalszego 24-godzinnego traw ienia w H2SO4 przeszło do roztw oru zaledwie 0,55% próbki, zaniechano w ykonania odrębnej analizy wyciągu w tym kw asie, a rozpuszczoną substancję dołączano do części nierozpuszczalnej.
W załączonej tabeli 5 podano w celach porównawczych, obok anali
zy chem icznej lessu n r 13 z Tiotdz-Go, w yniki analiz lessu ze Zw ierzyń
ca, Mogiły k. K rakow a i średnią z 23 analiz lessów podolskich.
T a b e l a (Table) 5 Zestawienie wyników analiz chemicznych lessów
Chemical analyses of loess Próba
sample Tiotdz — Go n r 13 Zwierzyniec n r 3 Podole1) Mogiła2) n r 6 Składniki
w %% wag.
Components in weight percentage
Rozpusz
czalne w (soluble in) 1 : 1
HC1
Nieroz
puszcza
lne (Insolu
ble)
Suma Total
Rozpusz
czalne w (Soluble in) 1 : 1
HC1
Nieroz
puszcza
lne (Insolu
ble)
Suma Total
S i02 8,06 52,00 60,06 5,78 67,80 73,58 71,67 73,16 %
wag.
a i2o3 4,02 9,16 13,18 1,40 5,86 7,26 7,12 7,66
Fe203 3,86 0 , 1 0 3,96 2,92 Ś1 2,92 3,23 3,47
CaO 6,52 1 , 2 2 7,74 3,99 0,91 4,90 5,73 5,36
MgO 1,50 0,41 1,91 0,95 0 , 1 0 1,05 1 , 1 2 1,36
NaaO 0 , 1 0 0,55 0,65 — 1,69 1,69 0,84 0,60
k 2o c o 2
— h 2o -i- H2o Substancja organiczna
(Organic m atter)
0 , 6 8 2,98 3,66
4,80 1,33 1,17 1,65
0,54 1,98 2,52
4,95*
1,05
1,83 5,72 {2,74
2,30 3,90 2,49
Sum a (Total) 24,74 66,42 1 0 0 , 1 1 15,58 78,34 100,07 1 0 0 , 2 0 100,30 % wag.
1 w g T o k a r s k ie g o (1936) ś r e d n i a 23 a n a liz — m e a n o f 23 a n a l y s e s
2 w g T o k a r s k ie g o (1951).
* S t r a t a p r z e z p r a ż e n i e . L o s s b y h e a t t n g .
Zarówno lessy z Tiotdz-Go, jak i lessy ze Zwierzyńca zaw ierają w ę
glany i związki glino-krzem ianow e rozpuszczalne w kwasie solnym , przy czym substancji ty ch jest w lessie chińskim około 10% więcej. Bardzo w yraźne różnice zaznaczają się w zaw artości krzem ionki i glinki. Less z Tiotdz-Go je st uboższy w Sii02 od lessów polskich o przeszło 10%, gdy natom iast ilość A1203 jest w nim wyższa o około 6%. Ta pozycja w skazuje na znaczniejszą zawartość w próbce n r 13 m inerałów ilastych oraz de- trytycznych ziam skaleni. Zaw artość CaO jest nieco w yższa w próbce n r 13 niż w próbkach lessów polskich, natom iast ilość MgO nie w ykazuje
pow ażniejszych różnic. Suma alkaliów jest wyższa w lessie chińskim , a stosunek K 20 do N a20 wskakuje, podobnie jaik w lessach polskich, na przew agę we frakcji skaleniow ej orttoklazu n ad albitem . Przytoczone w y- niiki analiz lessów polskich nie w ykazują obecności substancji organicz
nych. Być może, są one u jęte w pozycji straty przez prażenie. N aw et w tym przypadku sum a pozycji dla —1H20 , + H 20 oraz substancji orga
nicznej przewyższa w lessie chińskim ilość ty ch sam ych składników pol
skich lessów.
ANALIZA TERMICZNA
Analizę term iczną przeprowadzono w edług m etody profesora J. T o- k a r s k i e g o (1951), oznaczając kolejno stra ty próbek na wadze w tem peratu rach 150, 400, 550 i 900° C, co pozwala na obliczenie zaw artości montmorilLonitu, próchnicy (substancji organicznej), kaolinitu, kaicytu (węglanów) i substanioji term icznie nieaktyw nej (piasek). Zaw artość tych składników wyliczono w oparciu o zm odyfikowane ostatnio przez prof.
T o k a r s k i e g o w zory:
M ontm orillonit = (T150 — 0,17 T4 0 0) * 8,4 Próchnica = (T4 0 0 — 0,06 T150) • 1,74 K aolinit = [T550 — (0,14 T i50 + 0,19 T4 0o)l * 7,8 K alcyt = [T900 (0,26 T150 "ł" 0,14 T40 0 + 0,06 T5 5 0)] * 2,3
T1 5 0, T4 0 0, T550 i T90 0 oznaczają stra ty na wadze (procentowe) próbki v/ tem p eratu rach 150, 400, 550 i 900 °C.
W yniki analiz w raz z przytoczonym i dla celów porów naw czych od
powiednimi w ynikam i analiz lessu ze Zw ierzyńca i Mogiły podano w pro
centach wagowych w tabeli 6.
T a b e l a (Table) 6 .Składnik w % wago
wych
Component in weight percentage
Tiotdz — Go próba n r No of sample
Zwierzyniec1) średnia z 9 prób mean of 9 analyses
Mogiła*)
1 1 1 2 13 14
Montmoriilonit
(Montmorillanite) 5 5 5 6 4 7*
Próchnica
(Organic m atter) o 2 2 1 1
Kaolinit
(Kaolinite) 2 1 19 13 8 7 S
Kalcyt
(Kalcite) 4 . 3 1 0 1 1 4 9
Piasek
(Sand) 6 8 71 70 74 84 75
1 w g T o k a r s k ie g o (1961) 2 w g T o k a r s k ie g o (1951)
* O z n a c z o n e w c y t . p r a c y j a k o b e n t o n i t — 1. c . d e t e r m i n e d a s b e n t h o n i t e .
Poza wyżej przytoczoną term oanalizą w ykonano analizę term iczną różnicową próbki nr 13 i porównano z w ykresam i uzyskanym i dla pró
bek n r 3 i nr 8 lessu ze Zwierzyńca (fig. 3).
B adania przeprowadizono ma próbkach 0,25 g. przy użyciu pdeca He- reusa o kom orze poziomej, z elektronicznie sterow aną ap aratu rą układu mostkowego, z tenm oparą Ni-NiCr, blokiem ceram icznym „Degusisit”
typu Mackenziego. P rzyrost tem p eratu ry 12° C/min.
Fig. 3. Krzywe analizy termicznej różnicowej lessów. 1 — less Tiotdiz- -Go, (próbka n r 13; 2 — less Zwie
rzyniec, próbkia n r 3; 3 — less Zwierzyniec, próbka n r 8 Fig. 3. D ifferential term al analyses of loesis. 1 — Loess from Tiotdz-Go, sample No 13; — Loess from Zwie
rzyniec, sam ple No 3; 3 — Loess from Zwierzyniec, sam ple No 8
Term ogram (rys. 3) w skazuje na reakcje endoterm iczne w tem p eratu rach około 150 i 575° — m niej w yraźną około 650° i bardzo w yraźną 820°
— oraz egzoterm iczne w tem p. 350° i 450° i w yraźną w t. powyżej 900°.
R eakcja w tem peraturze 150° w skazuje na zaw artość m inerałów grupy montoordUonitu. Słaibo zaznaczone reakcje egzotermiczne w tem p. 350°
i 450° mogą być w yw ołane utlenieniem siarczków (piryt) lub co w ty m przypadku jest bardziej prawdopodobne, spaleniem substancji organicz
nej (próchnica). W yraźna reakcja w t. 575° charakterystyczna jest dla kw arcu licznie reprezentow anego w próbce. Słabo zaznaczoną reakcję w t. około 600° i w yraźną egzotermiczną około 900° można in terp re to wać jako w skazującą na obecność kaoilinitu. W yraźna reakbja en d ater- m iczna w t. 820° w skazuje na obecność kailcytu.
Ja k z powyżsizego w ynika, oba rodizaije analizy term icznej potw ierdzają obecność zasadniczych składników skałotw órczych z tym , że term oana- liza w edług T o k a r s k i e g o pozwala na ich ilościowe określenie.
WNIOSKI
1. Analiza gramiulametryczna w ykazała, że zbadane 4 próby lessu z Tiotdz-Go reprezentują skałę pelityczną o ziarnie drobniejszym niż w lessach polskich, o 'krzywej rozsiewu ziam zbliżonej do krzyiwej lessów polskich. Średnia wielkość ziarn jest m niejsza niż w porów
nyw anych lessach polskich.
2. W zesipole m inerałów ciężkich badanych lessów główną rolę odgry
w ają składniki nieprzejrzyste (nudy), hom blenda, cyrkion, granat, an
daluzyt i cyjanit (ich ilość w yraźnie przekracza lub osiąga częstotli
wość w ystępow ania w zesipole ciężkich m inerałów 10%). Pozostałe, tj.
ru ty l, sillim anit, turm alin, biotyt i staurolit, w ystępują w ilościach m niejszych od 7%.
Podane stosunki w śród ciężkich m inerałów odbiegają znacznie od lessów polskich, w których zespole ciężkich m inerałów bornblenda, andaluzyt i cy jan it odgryw ają podrzędną rolę.
3. Porów nanie krzyw ych rozsiewu ziarn frak cji lekkiej i ciężkiej oraz ich średnich w ielkości iZiarn wskazuje, że ziarna m inerałów ciężkich są w yraźnie większe od ziam frakcji lekkiej. Przyczyną tego zjaw i
ska może być selektyw ne w yw iew anie lessów w czasie bezpośrednio po osadzeniu się m ateriału, którem u to w yw iew aniu n ie podlegały jedynie ciężkie m inerały oraz większe iziarna frakcji lekkiej. Podobne stosunki d ają się zauważyć również w lessie ze Zwierzyńca.
4. S kład chemiczny lessu z Tiotdz-Go różni się od analiz lessów polskich większą ilością substancji rozpuszczalnych w HC1 (o ok. 10%), większą zaw artością AI2O3 (około 6%) oraz wyższą sum ą alkaliów i wody.
Ilość S i02 w lessie chińskim jest niższa o przeszło 10%. Tego rodzaju chem izm w skazuje na znaczniejszą zawartość w badanym lessie sub
stancji ilastej.
5. Badania term iczne pozwoliły na jakościowe i ilościowe określenie składu m ineralnego lessu. W yniki analiz wiskazuiją na poważniejsze różnice w zaw artości m inerałów z grupy kaolinitu. Lessy z Tiodz-Go (z w yjątkiem próby n r 14) zaw ierają tego składnika znacznie więcej niż lessy Zw ierzyńca i Mogiły. Ilość m inerałów z grupy montrno- rillonitu jest podobna. Zm ienna ilość kalcytu je st również zm ienna w lessach polskich. Zawartość piasku w lessie z Tiotdz-Go jest niższa.
W szystkie te różnice można częściowo położyć n a k arb w tórnych z ja w isk diagenetycznyoh, przebiegających w różnych regionach klim a
tycznych.
6. Geolodzy chińscy (inform acja ustna) w skazują jako zasadniczy teren m acierzysty pochodzenia m ateriału lessowego obszar pustynny Ordos, odległy od m iejsca pobrania badanych prób około 350 — 400 km NW, jakkolw iek nie w ykluczają wpływu p u sty n i Gobi, k tó rej cen tru m od
ległe jest Od Tiotdz-Go około 700 — 800 km.
Odległość pustyni Ordos od chińskiej w yżyny lessowej je st zatem tego samego rzędu co odległość czoła lodowca z O kresu ostatniego zlodowace
nia od lessowych obszarów południowej Polski.
Istotne charakterystyczne cechy (struktura, uziam ienie itp.) badanego lessu chińskiego i porów nyw anych z nim lessów polskich w skażują na podobieństwo ich sposobu powstaiwania. Różnice w składzie m ineral
nym (zwłaszcza m inerałów ciężkich) pozw alają na stw ierdzenie odrębno
ści budowy geologicznej terenów , z których m ateriał lessowy był w y
wiewany.
WYKAZ LITERATURY REFERENCES
J a s k ó l s k i St. (1939), Wstęp do charakterystyki petrograficznej niektórych serii ropnych polskich K arpat fliszowych. Biul. Państw. Inst. Geol. n r 23, Warszawa.
T o k a r s k i J. (1935), Studien ueber den podoliśchen Loess. Petrographische A na
lyse eines Loessprofils aus Grzybowice bei Lwów. Bull. AcaćL. Pol. Sc. Ser. A:
Sc. mathem., Kraków.
T o k a r s k i J. (1936), Physiographic des podoliśchen Loesses und das Problem seiner Straitigraphie. Mem. Acad. Pol. Sc. Ser. A: Sc. mathem. n r 4, Kraków.
T o k a r s k i J. (1951), Principles of the therm al analysis of soils. Bull. Acad. Pol.
Sc. Ser. A: Sc. mathem., Kraków.
T o k a r s k i J. & O l e k s y n o w a K. (1951) Special analysis of Loess from the environs of Mogiła n ear Kraków. Bull. Acad. Pol. Sc. Ser. A: Sc. mathem., Kraków.
T o k a r s k i J. przy współpracy W. P a r a c h o n i a k a , W. K o w a l s k i e g o , A. M a n e c k i e g o i Br. O s z a c k i e j (1961), M ateriały do znajomości pol
skich lessów. Rocz. Pol. Tow. Geol. 31/2-4, Kraków.
SUMMARY
A b s t r a c t . Four samples of loess collected in Tiotdz-Go (China) w ere studied and compared w ith sim ilar studies from Poland. Mechanical analyses show that the average grain-size of Tiotdz-Go loess is somewhat lower than th at of the Polish samples. Variations w ere also noted in the percentage of heavy m inerals.
Chemical analyses indicate th at the China samples differ in having m ore kaolinite and less sand as compared w ith the Polish loess. In the heavy fraction the dia
m eters of grains are larger than those in the light one. This is supposed to be a resu lt of winnowing action exerted upon deposited loess.
F our sam ples of th e Pleistocene loess from M a-Lan w ere analyzed.
The sam ples w ere collected from an outcrop n e a r the Tiotdz-Go coal mine, about 40 km. south of T ai-Juan, th e capital city of th e Shan-Si province.
Sam ples 11, 12, 13 and 14 selected for m easurem ents are from th e sam e outcrop, p a rt of a vertical profile of th e loess. The la tte r is a p ri
m ary deposit of gray brow nish colour and pelitic tex tu re, w ithout any ap p aren t stratification. It stands in characteristic vertical walls up to se
veral tens of m eters high.
M echanical analyses w ere m ade on pow der slides, the longest dim en
sions of d etrital grains (quartz and felspars) being m easured in a petro- graphic microscope.
The shape of cum ulative curves of grain size distribution of th e loess described is shown by fig. 2. F or com parison a sim ilar curve of the loess from Podole is included. F rom this com parison it appears th a t the loess from the area of Tiotdz-Go is m ore finegrained th a n th a t from Podole. M oreover th e m ean diam eters of grains of th e Tiotdz-Go loess are sm aller th a n these from th e Podole loess (see th e data given on Table 1, Grzybowice).
Table 3 gives th e heavy m ineral content of the samples. The analyses have shown th a t the principal constituents are opaque m inerals (iron ores) and hornblende (14 — 21%), zircon (15 — 19%), garnet (9 — 11%), andalusite (7 — 10%) and ky an ite (4 — 10%).
As com pared w ith th e Podole loess th e Chinese deposits show v a ria
tions, in particular, w ith regard to th e am out of hornblende (2 — 4% in the Polish loess) and w ith regard to andalusite, kyanite, ru tile, garnet and opaque m inerals.
It m ay be noted th a t the percentage of heavy m inerals in sam ples of loess is larger th an th a t in the samples of the rocks from the C arpathian flysch (Table 2) w hich are of m arine origin.
The cum ulative grain-size distribution curves for heavy m inerals from th e Tiotdz-Go loess differ in shape from those of the light m ineral fraction composed dom inantly of quartz and felspars. The light m inerals, apparently, represent th e finer grades. From ithe exam ination of Fig. 2 it may be seen th a t about 74 — 78% of grains in th e heavy m ineral fraction have dim ensions ranging from 30 to 76 m-, w hereas am ong the felspar and quartz grains the dom inant size grade under 30 m- in diam eter. This m ight have been due to th e winnowing action exerted by local winds upon th e deposited particles or resulted from greater inertia of heavy m inerals transported by wind.
F u rth e r investigations, however, are needed to solve the problem in details. It should be noted th a t sim ilar observations have been m ade on the loess deposits from Zwierzyniec (the area of Cracow).
The chem ical analyses of th e Tiotdz-Go loess (Table 5) give about 10% higher m aterial soluble in HC1 and 6% m ore content of A120 3 th an the loess in Poland. M oreover the sum of alkalies i. e. th e am ount of sodium and potassium felspars is larger in the loess from China th a n in sim ilar deposits from Poland. The am out of S i0 2 is low er (ca 10%
less). Considerable am ount of m aterial soluble in HC1 is indicative of a considerable content of clay m inerals.
T herm al analyses of th e Chinese loess w ere made by a m ethod used by T o k a r s k i (1951). The weight-loss estim ates w ere m ade a t 150, 400, 550, 900 °C. On th e basis of suitable form ulae (see Polish te x t p. 280), the clay m ineral content (kaolinite and m ontm orillonite group), organic m atter, calcite and th e am ount of therm ally inactive substances w ere determ ined (quartz, felspars referred to as „sand”).
The results of therm al analyses of th e Tiotdz-Go loess are given in Table 6 (Polish text). They show a higher content of kaolinite and a sm aller one of sand th a t the loess from Zwierzyniec and Mogiła (vici
nity of Cracow). These results have been confirm ed by d ifferential th e r
mal analyses (DTA) (see fig. 3).
The results of m echanical analyses show sim ilarities in structure, grain-size distribution curves etc, betw een the Polish loess and the Chi
nese samples, suggetstive of sim ilar mode of origin. The differences in m ineralogical composition, particularly w ith regard to the heavy m ine
ral set, m ay reflect a significant difference in composition of the source areas. The higher proportion of kaolinite in th e Chinese sam ples m ay also account for the different conditions of diagenesis of the Polish and the Chinese loess.
The desert area of Ordos, situated about 350 — 400 km. from th e loca
lity w here th e sam ples w ere taken, is considered by some Chinese geolo
gists as the area of provenance for th e loess in Shan-Si. It m ay be in fer
red th a t the Polish loess, which is related to the last period of glaciation, has been deposited at a sim ilar distance from the m argin of the ice sheet.
Kraków, June 1960
