T o m (V o lu m e) X X X V — 1965 Z e sz y t (F a s c ic u le ) 2 K r a k ó w 1965
PIOTR RONIEWiIiCZ
PRZYCZYNEK DO ZNAJOMOŚCI SZCZELIN Z W YSYCHANIA
(Taba. X X I — XXIV)
Contribution on mud cracks formation
(PI. X X I — X X I V )
T r e ś ć . A utor przedstaw ia charakterystykę szczelin z w y sych an ia w oparciu 0 w ła sn e badania eksp erym en taln e oraz ob serw acje struktur kopalnych pochodzą
cych z dolnego triasu Gór Św iętok rzysk ich i Tatr. P odane zostały pew ne kryteria u m ożliw iające bliższe ok reślen ie 'typów szczelin z w ysy ch a n ia oraz odróżnienie ich od sitruktur podobnych, o innej genezie.
STRUKTURY Z O DW ADNIANIA SKAŁ ILASTYCH
P o w stan ie szczelin w jak im k o lw iek m ateriale, a m iędzy in n y m i w osa
dzie, spow odow ane je s t istn ien iem n aprężeń, czyli n ag ro m ad zen iem p ew nego zasobu energii po ten cjaln ej. G dy n ap rężen ia t e spow odow ane są k u r
czeniem się ciała, p o w stają pęknięcia, ja k w p rz y p a d k u szczelin z w y sy ch a
nia. S pękania w osadziie p o w sta ją w m om encie, g dy n ap rę ż e n ie w e w n ę trz n e w y w o łan e ku rczen iem p rzek ro czy n a tu ra ln e siły spójności osadu.
P odobną igenezę m a ją zresztą sp ęk an ia ty n k ó w czy fa rb o lejn y ch n a s ta ry c h obrazach.
S p ęk an ia spow odow ane k u rczen iem się sk ał czy osadu znane są z róż
n y c h ty p ó w skał. O pisyw ane b y ły z w ęgli (A. H. S t u t z e r, 1:940) w a
p ien i dolom itycznych (W. H. T w e n h o f e 1, 1923) i z asfaltó w (G. H. C o x , C. C. D a k e , 1916 fid e R. S h r o c k , 1948). Z geologicznego punktiu w idze
n ia n ajciekaw sze są sp ęk an ia w skałach iłow ych bądź zaw ierający ch do
m ieszki ilaste; mogą one stanow ić ch a ra k te ry sty c zn y w sk aźn ik środow iska sedym entacji.
Szczeliny w sta n ie k o p aln y m b y ły p rzed m io tem w ielu opracow ań. S tru k tu r y tego ty p u , określane w językru po lsk im m ian em szczelin z w ysychania, w iążą się z k o n ty n en taln y m i środow iskam i sed y m en tacji i z w ysychaniem iłu w kontakcie z atm osferą. Je d n a k od d a w n a n ap o ty k an o tak że szczeliny, k tó ry c h genezę tru d n o było w y tłu m aczy ć zw y k ły m w y sy ch an iem ze w zglę
d u n a c h a ra k te r facjaln y osadów, w k tó ry c h w ystępow ały. W. H. T w e n - h o f e l (1923) opisał szczeliny, k tó re p o w stały betz k o n ta k tu z atm o sferą, a E. S. M o o r (1914) — s tru k tu r y podobne d o szczelin z w ysychania, u tw o rzo n e pod p o k ry w ą wody.
R ów nolegle obok o bserw acji geologicznych p ra c e e k sp e ry m e n ta ln e u do
w odniły, że spękania w osadach ilasty ch m ogą także pow staw ać pod p rz y k ry ciem w ody, pod w pływ em procesu sy n erezy (szczeliny sy n erezy jn e (H. J i i n g s t , 1934; A. W h i t e , 196|li). P rzy d atn o ść szczelin z w y sy ch an ia 1 szczelin sy n erezy jn y ch jak o w skaźników środow iska sed y m en tacji w y m aga w skazania k ry te rió w pozw alających n a ich o d różnianie od siebie.
Szczeliny sy n erezy jn e są jed n y m z p ro d u k tó w zjaw iska synerezy. J a k w y n ik a z ek sp ery m en tó w A. W h i t e ’a (196:1), w szczególności z ilu stra c ji w jego pracy, szczeliny po w stają w osadzie ilasty m nasyconym w odą, po
cząw szy od p e w n y ch c e n tró w w e w szystkich płaszczyznach w obręibie w a r
stew k i ilastej. Szanse zachow ania w sta n ie k opalnym m a ją rzecz ja sn a szczeliny w ypełnione osadem . W ypełnione m ogą być te, 'które d o trą do g ran icy w arstew k i ilastej, um ożliw iając ty m sam ym w targ n ięcie pły n n eg o o sad u piaszczystego. Szczeliny sy n e rez y jn e w stan ie k o p aln y m cechować będzie w y stęp o w an ie w płaszczyznach n ie zaw sze p ro sto p ad ły ch do po
w ierzch n i w arstw y , będą też m iały bardziej n ie re g u la rn y przebieg, zw ykle nie będą tw o rzy ły re g u la rn y c h wietobokóiw, a często będ ą lekko pow ygi
nane. W osadach k o p aln y ch z teren ó w Polski szczeliny sy n erezy jn e znane są au to ro w i z górnego kamlbru G ór Ś w iętokrzyskich 1 '(Talbl. X X II, fig. 2).
W spólną cechą szczelin z w y sychania i szczelin sy n erezy jn y d h je s t k u r czenie się osadu w y w o łan e odw odnieniem . M ożna zatem objąć je w spólną g enetyczną n azw ą szczelin z odw adniania.
O bok szczelin sy n e rez y jn y c h i szczelin z w y sy ch an ia w n ie k tó ry c h p rz y padkach p o d o b n y zew n ętrzn ie w y g ląd m ogą m ieć szczeliny po w stałe przez ro zry w an ie osadu p rz y ru ch ach osuw iskow ych oraz szczeliny m rozow e.
P rz y bliższej je d n a k an alizie każdej z ty c h s tr u k tu r istn ie ją m ożliw ości u stalen ia ich g enezy i w p ra k ty c e s tru k tu ry te n ie p o w in n y być z soibą m ylone.
C h a r a k t e r y s t y k a s z c z e l i n z w y s y c h a n i a
Szczeliny w schnącym n a p o w ietrzu ile p o w stają począw szy od górnej pow ierzchni osadu i stopniow o w m iarę schnięcia po g łęb iają się sięgając coraz to głębiej1, aż do dolnej g ran icy w arstew k i. K ształt szczelin w p rze
k ro ju w tra k c ie schnięcia je s t w p ierw szy m m om encie zlbliżony d o liitery V, gdyż ił iprzy .powierzchni k u rczy się nieco w ięcej niż w ilg o tn iejszy poniżej.
G dy cała w a rstew k a w yschnie rów nom iernie, ścianki szczeliny są w zasa
dzie d o siebie rów noległe. K lin o w aty k sz ta łt u zy sk u ją tr w a le szczeliny, po
w stające w osadzie u w arstw io n y m fraklctjonailnie, gdyż d ro b n o z ia rn ista , gó rn a część w arstew ki, k u rc z y się zw y k le silniej n iż bardziej grulbozliamilsta część u p o d staw y w arstew k i. Głęibokość szczelin u w aru n k o w an a je s t w p ie r
w szym etap ie długotrw ałtością w y sy ch an ia o raz grubością w arstew k i ilastej ulegającej w ysychaniu. W sta n ie k o p aln y m zn an e są zarów no szczeliny kilk u m ilim etro w e, ja k i dochodzące do 3 m etró w (G. K. G i l i b e r t , 1880, fide R. S h r o c k , fig. 159). W w a ru n k a c h e k sp ery m en taln y ch u d ało się au to ro w i w ile kelow ejskim z Łukow a po okresie m iesiąca w y sy ch an ia w w a ru n k a c h la b o ra to ry jn y c h uzyskać szczeliny o głębokości 10 cm.
Szczeliny z w y sychania n a pow ierzchni osadu 'pojaw iają się zrazu n ie reg u larn ie, w początkow ym stad iu m u p o d ab n iając się nieco do szczelin synerezyjnych. T akie n i e k o m p l e t n e szczeliny (talbl. X X III, fig. 1) m ogą zachow ać się w sta n ie kopalnym . Z nane są au to ro w i m iędzy in n y m i z osadów pstrego piaskow ca G ór Św iętokrzyskich, a tak że d aw niej opisy
w an e b y ły przez C. L. F e n t o n , M. A. F e n t o n (11937).
3 Struktura p rzedstaw iona n a fotografii d aw n iej (A. R a d w a ń s k i , P. R o - n i e w i 'C z, 1960) interpretow ana była jaiko szczelin y z rozciągania zw iązanego ze -spełzywaniem osadu. W świeltle n ow szych danych jej syneretyczna geneza zdaje' się .nie budzić w ątpliw ości.
Z czysto teoretycznego rozw ażania n ap rężeń w 'kurczącej się po w ierz
c h n i w y n ik a (Z. W a s i u t y ń s k i, 1953), że szczeliny p o w in n y m ieć u k ład sześciokątny, gdyż je s t to uk ład , w k tó ry m p rz y n ajm n iejszej długości szczelin zostaje w yzw olona n ajw iększa en erg ia z a w a rta w n ap rężen iach kurczącej się pow ierzchni. Trzeiba przyznać, że w iele obserw acji szczelin z w y sy ch an ia p o tw ierd za to teo rety czn e p rzew id y w an ie. W iele je s t także je d n a k pow ierzchni spękanych w edług innego w zoru. J e s t to zupełnie zro
zum iałe, gdyż n a k sz ta łt sp ę k a ń m a w p ły w też w iele czynników ubocznych, w y n ik a ją c y c h z n iejed n o ro d n y ch w łaściw ości sam ego osadu, ta rc ia z podło
żem itp. W w y n ik u n a k ła d a n ia się ty c h czynników szczeiliny tw o rzą w ięc zazw yczaj c h a ra k te ry sty c zn ą sieć Wieloiboków n ie z b y t re g u la rn y c h zbliżo
n y c h do sześcioboków, choć znane są p rzy k ład y szczelin o układzie dokła
d n ie p ro sto k ątn y m (R. S b r o c k , 1940) lulb tw orzących re g u la rn e pięcio
k ą ty (por. G. R. L o n g w e l l , 1928, str. 139, fig. 5).
R ozm iary poligonów , gęstość szczelin, a zarazem ich szerokość z n a jd u ją się w ścisłym zw iązku z c h a ra k te re m osadu oraz grubością w arstew k i. Do
św iadczenia a u to rą p o tw ierd ziły w cześniejsze spostrzeżenia O f f m a n a i N o w i k o w e j (1953) o raz A. C a r t e , A. H i g a s h i (1960, fid e J. D y- l i k , 1963). W tej sam ej p ró b ce iłu, tw orzącej w a rstew k i o różnej grubości, gęstość szczelin b y ła w iększa w w arstew ce cieńszej n iż w gru b szej. P ew ien w p ły w n a gęstość szczelin iłu m a też c h a ra k te r podłoża o raz sto p ień p rz y k le ja n ia iłu do podłoża.
Dość często, szczególnie n a w spółcześnie w ysychających pow ierzchniach ilasty ch m ożna zaobserw ow ać p o d w ijan ie się brzegów poligonów ilasty ch (tialbl. X X III, fig, 1). N ajczęściej brzegi p oligonu p o d w ija ją się fcu górze, tak że fra g m e n t iłu n a b ie ra k sz ta łtu w klęsłej miseczki. Z nacznie rzadziej uw y p u k le n iu ulega c e n tra ln a część poligonu z jednoczesnym podw inięciem brzegów pod spód.
W edług E. M. K i n d l e (19(l!7) spoisóib p o d w ijan ia się poligonu zależy o d zasolenia w ody. W w odach słodkich w ed łu g teg o au to ra brzegi podw i
ja ją się k u górze, a w słonych poligony są p łask ie luib p o d w in ięte k u do
łowi. T w ierdzenie to kw estionow ał W. H. T w e n h o f e l (1923), 'który ob
serw o w ał w szystkie trz y ty p y poligonów n a tej sam ej pow ierzchni osadu w n ied alek iem sąsied ztw ie od siebie. A u to r w ykonał szereg e k sp ery m en tó w z różnym i odm ianam i iłów (czarnym iłem kelow ejskim z Łukow a, iłem poznańskim , g lin ą m orenow ą o raz iłem górnOkamlbr yjskirn pochodzącym z W iśniów ki W ielkiej), sto su jąc ro ztw o ry o ró żn y m stężen iu soli k u ch en n ej, ja k rów nież zw y k łą w odę w odociągową. W żad n y m z dośw iadczeń n ie udało się uzyskać p o d w ijan ia brzegów k u dołow i. W ydaje się zatem , że n ie istn ie je zależność m iędzy sposobem p o d w ijan ia się poligonów a zasoleniem w ody.
W ieloboki ila ste o b rzeg ach p o d w in ięty ch k u dołow i u d ało się otrzym ać e k sp ery m en taln ie p rz y b ard zo cienkiej w a rstew ce ilastej osadzonej n a tw a r d y m podłożu b asen u o raz n a p ły tc e szklanej. Szczególnie efek to w n e pod
w ijan ie się iłu dało się zaobserw ow ać p rz y p o d grzew aniu p ły tk i szklanej od dołu.
M echanizm p o d w ijan ia się brzegów ‘sp ęk an ej w arstew k i ilastej je st w op isy w an y ch p rz y p a d k a c h dość p ro sty . Ił zw ija się w k ie ru n k u te j p o w ierzchni, k tó ra ulega w iększem u skurczeniu. W n o rm aln y ch w a ru n k a c h w y sy ch an ia osadu w k o n tak cie z atm o sferą silniej sch n ie i k u rczy się górna pow ierzchnia, idzięki czem u poligony m a ją k raw ęd zie p o d w in ię te ku górze. W szczególnych p rz y p a d k a c h w iększem u odw odnieniu, a w ięc i s k u r
czeniu, m oże ulec dolna część w arstew k i ila s te j. T ak 'działo się w p rz y p a d k u p o d g rzew an ia p ły tk i szklanej z iłem od dołu. W w a ru n k a c h n a tu ra ln y c h
proces te n m oże zajść w okolicznościach, gdy [potoik 'błotny osadzi osad ilasty n a ro zg rzan y m (podłożu. Z jaw iska ta k ie są dość (powszechne w cziasie naw ałnic w gorącym i p u sty n n y m klimaciiie.
P odw ijanie się (brzegów (kiu dołow i m oże n astąp ić jeszcze w p rz y p a d k u , g dy w arstew k a ilasta osadzi się n a 'bardzo wisiąkliwym podłożu, a schnięcie jej od igóry n ie je st z b y t in ten sy w n e. O dw odnienie w ta k ic h sp rz y ja ją c y c h w aru n k ach m oże osiągnąć w ięk szą w arto ść (przez w siąk an ie w ipodłoże n iż przez w y sy ch an ie k u górze, co prowaJdza d o silniejszego k u rczen ia się dolnej części w arstew k i. E fekt teg o ro d zaju u d ało się a u to ro w i uzyskać je d n o ra zowo iprzy osądzeniu cienkiej w a rstew k i iłu (poznańskiego n a pod ło żu p ia sku (pochodzącego z p laży bałty ck iej.
W ysychanie cienkich w a rstew e k ilasty ch n a podłożu p iaszczy sty m luib tak że n a 'tw ardym (podłożu, kitóre jeldnaik n ie m a te n d e n c ji do silnego w ią
zania się z iłem , pro w ad zi d o p o w staw an ia tzw . z w i t k ó w b ł o t n y c h (m ud curlis). S ą fto cienkie warstewlki, a n a w e t czasem błonki ilaste, zw i
n ię te p o d w p ły w em w y sy ch an ia w (podłużne ru lo n ik i. N a talbl. X X III fig. 1 w idoczny je st 'zwitek b ło tn y w tra k c ie p ow staw ania. F o rm y te często są n a zew n ętrzn ej pow ierzdhni ,/uzbrojone” ziarn am i p iask u pochodzącym i z podłoża w arstew k i ilastej. P odobne form y, je d n a k p rz y znacznie cieńszej w arstew ce ilastej, udało się uzyskać n a głaidkiej p ły tc e szklanej a ta k ż e n a gładkiej, n ie porow atej pow ierzch n i d n a (basenu, w k tó ry m p rzep ro w ad zo no ek sp ery m en ty .
Z w itki b ło tn e w w a ru n k a c h n a tu ra ln y c h m o żn a obserw ow ać n a ta r a sach zalew ow ych W isły, g d y rzek a osadzi cien k ą w a rstew k ę iłu. W p rz y p adku istn ien ia k ilk u ry tm ó w fraikcjonainych często obserw ow ać m ożna ,.złuszczanie” się zw itków b ło tn y ch p rzez oddzielanie się w y sy ch ający ch wiarstewek n a ipoziomie osadu o najim niejszej spójności, zaw ierającego n a j
bardziej gruiboziam isty m ateriał. Z w itk i b ło tn e b y ty o p isy w an e m ięd zy in nym i z osadów d elto w y ch M issisipi (E. D. M c K e e , 1939). P ew ne s tru k tu ry o «podobnej genezie znane są też w osadach psitrego p iask o w ca z G ór Sw iętokrzyskiclh (talbl. IV, fig. 2).
R ó ż n e s p o s o b y f o s y l i z a c j i s z c z e l i n z o d w a d n i a n i a J a k w y n ik a z Obserwacji au to ra poczynionych w o d k ry w k ach p stre g o piaskow ca i dolnego w erfen u , a ta k ż e z obserw acji szczelin p o w stały ch w w arunkach, la b o rato ry jn y ch , s tru k tu r y t e m ogą m ieć w sta n ie k o p aln y m różny w ygląd w zależności od pow ierzchni, ja k a w danej chw ili d o stęp n a je s t obserw acjom . Stosunkow o 'najczęściej ch y b a z n a jd u je się szczeliny na górnej pow ierzchni w a rstw w form ie ś l a d ó w w y sy ch an ia (tab.1. X X I, fig. 1). U kład szczelin tw o rz y w ted y ch ara k te ry sty c zn ą sieć w ieloboków zam kniętych, o ile szczeliny o siągnęły p e łe n rozw ój, lu b m n iej re g u la rn ą sieć, o ile są to szczeliny n iek o m p letn e lu b sy n erezy jn e. P o w ierzch n ia iłu, lulb częściej w ista'nie k o p aln y m łu p k u ilastego, w p rz y p a d k u szczelin z w y sychania je s t n ieró w n a. Częste są n a n iej ślad y pełzania, w tó rn e szczeliny, a n a w e t ślad y k ro p e l (deszczu.
P rz y ocenie genezy śladów „kropel deszczu” czy „śladów o rg an iczn y ch ” należy w ty m iprzypadku zachować w ielk ą ostrożność. J a k w y k azały bo
w iem dośw iadczenia H. J i i n g s t a (1934), szereg śladów podobnych ze
w n ętrzn ie d o w y m ien io n y ch p o w staje p o d p rzy k ry ciem w odnym pod d zia
łaniem w y d alan ej z osadu ilastego w o d y w p rocesie sy n erezy . A by w ięc n ie popełnić błędu p rz y ocenie genezy szczelin, n ależy w ziąć pod uw agę
w szy stk ie m ożliw e cechy sam y ch szczelin, pow ierzchni, n a k tó rej są one witboczne, onaz s tr u k tu r y d a ją c e się zaobserw ow ać w najlbliżiszyim są
siedztw ie badanego obiektu,
Nieco in n y jesit w id o k szczelin, g d y płaszczyzna oddzielności (przeibiega poniżej po w ierzch n i o sadu ilastego, k tó ra u leg ała w y sychaniu. Z jaw iska ta k ie są znane autorow i z kam ieniołom ów (pstrego piaskow ca w okolicach Zagnańska, a tak że w je d n y m p rz y p a d k u w osadach dolneigo w e rfe n u w ie r
chow ego w T a tra c h (tabl. X X II, fig. 1). P o w ierzch n ia w a rstw y ze sp ęk a
n ia m i je s t w te d y w y jątk o w o gładka, a szczeliny zw ykle n ie tw o rz ą sieci zam k n iętej. Z arys ich s ta je się coraz h ard ziej frag m en tary czn y , w m iarę ja k pow ierzchnia oddzielności oddala się od p ierw o tn ej pow ierzchni osadu, k tó ry ulegał w ysychaniu. O dsłonięte w te n sposób szczeliny u p o d ab n iają się ido szczelin n iek o m p letn y ch lulb szczelin sy n erezy jn y ch . W celu roz
strzy g n ięcia ich genezy n ależy odw ołać się d o in n y ch s tru k tu r, k tó re po
zw olą n a stw ierdzenie, k tó ry ty p .genezy szczelin je s t w d a n y c h w a ru n k a c h n ajb ard ziej praw dopodobny.
W stan ie k o p aln y m 'bardzo często zachow ane są w y p ełn ien ia szczelin, w idoczne n a dolnej pow ierzch n i w arsitw y piaskow cow ej w fo rm ie w y s ta jący ch grzbiecików . J e s t to b ard zo e fek to w n y 'sposób fosylizaeji te j stru k tu r y (tabl. X X III, fig. 2) (por. tak że R. S h r o c k , 1948, fig. (149 o raz H. S e n k o w i c z o w a, A. Ś 1 ą c z k a, 1962, tab l. X X X V III, fig, 5). Zgod
n ie z zasadą zaproponow aną p rz y w p ro w ad zan iu nazw s tr u k tu r w idocznych n a pow ierzchniach w a rstw (A R a d w a ń s k i , P. R o n i e w i i c z, 1963) ta k zachow ane szczeliny m ożna nazw ać h iero g lifem szczelin z w ysychania.
Z ch w ilą g d y szczeliny p rz e n ik n ą całą m iąższość w arstew k i ilastej i zo
sta n ą w yp ełn io n e osadem piaszczystym , osad w y p ełn iający m oże odcisnąć swój w zór n a górnej p ow ierzchni ław icy spoczyw ającej 'poniżej w arstew k i ilastej. Z jaw isko to przeb ieg a w tra k c ie koim pakcji osadu w ted y , k ied y w a r
stew k a ilasta u leg a w iększem u sp raso w an iu n iż w y p ełn iający szczeliny osad piaszczysty. Z achow ując konsekw encję w n azew n ictw ie m ożna od
c iśn ię ty w te n sposób w zó r szczelin określić ijafco śla d hieroglifu szczelin z w ysychania. S tru k tu ry teg o ty p u m ożna dość często obserw ow ać w osa
dach pstreg o piaskow ca w T u m linie i Ciosowej poniżej pow ierzchni, z k tó re j fra g m e n t rep ro d u k o w an y je s t n a talbl. X X III, fig. 2.
W y p e ł n i e n i a s z c z e l i n
Szczeliny w sta n ie k o p aln y m zachow ują się zw ykle dzięki w y p ełn ien iu ich osadem różniącym się składem i w y g ląd em od otoczenia. Osad w y p eł
n ia ją c y w p rz y p a d k u szczelin z w y sy ch an ia pochodzi zazwyczaj z w a rste w k i p rzy k ry w ającej pow ierzchnię spękanego iłu, w y p ełn ien ie m a w ięc ch a
r a k te r k lastycznej żyłki ty p u zasypow ego. M ateriał w y p ełn iający szczelinę m oże też być w tłoczony d o szczeliny p od ciśnieniem od d o łu z w arstew k i piaszczystej o ko n sy sten cji k urzaw kow ej, spoczyw ającej pod w arstew k ą ilastą. T en ty p w y p ełn ień p o w staje zazw yczaj pod 'przykryciem osadu lub wody, k tó re w y w ie ra ją odpow iednie ciśnienie, um ożliw iające uruchom ie
n ie p ó łp ły n n ej m asy piaszczystej i w tłoczenie jej w fo rm u jące się szczeliny.
W ypełnienia in tru zy w n e są ch ara k te ry sty c zn e d la szczelin ty p u sy n e re- zyjnego i szczelin z rozciągania, opisanych m iędzy in n y m i z górnego k a m b ru G ór Ś w iętokrzyskich (A. R a d w a ń s k i , P. R o n i e w i c z , 1960).
G enetycznie są one podobne do w szelkich w y p ełn ień ty p u in tru z y w n y c h żył klastycznych.
P r z e t w o r z e n i a s z c z e l i n z w y s y c h a n i a p r z e z p r o c e s y s y n s e d y m e n t a c y j n e
P ierw o tn a p ow ierzchnia w yschniętego i spękanego iłu m oże u le c dość silnym p rzem ian o m pod w p ły w em w tó rn eg o nam olknięcia i w ysch n ięcia oraz bardzo silnego w ysch n ięcia i redepozycji frag m en tó w poligonów ilastych.
P o w tó rn e zalanie p rzez w odę w y sch n iętej po w ierzch n i ilu, o ile n a p ły w w ody n ie je s t n a ty le g w ałtow ny, że n ie ro zm y je caiłej w arstew k i, p ro w adzi do p ew n y ch dharaikterystycznych p rzem ian . P ro cesy 'te b a d a n e ibyły e k sp ery m en taln ie p rzez a u to ra n a w y sch n ięty ch p ró b k a c h ró żn y ch ty p ó w iłów, a n astę p n ie p rzeprow adzone zostało p o ró w n an ie z p ew n y m i s tr u k tu ram i znalezionym i w osadach dolnego w e rfe n u i p stre g o piaskow ca.
W p rz y p a d k u g d y w oda w k racza stopniow o n a p o w ierzch n ię iłu po
k ry tą sy stem em spękań, w y p e łn ia ona w p ierw szy m m om encie szczeliny, w n ik ając też w podłoże p iaszczy ste z n a jd u ją c e się '.pod iłem . W te n sposób nam alkanie rozpoczyna się od k raw ęd zi poligonów i częściow o od dołu, poprzez podłoże piaszczyste. Bnzegi poligonów ro zm ak ają n a początku, a o ile b y ły u p rzed n io nieco p o d w in ięte k u górze, o p a d a ją ro zp ły w ając się w stre fie szczeliny. W te n sposób (brzegi poligonów sta ją isię nieco bardziej spadziste i cieńsze n iż część c en traln a. N asiąkający w ódą ił m a n a tu ra ln ą ten d en cję do zw iększania objętości, 0 0 p o w oduje p o w staw an ie p ew n y ch n iereg u larn y ch nalbrzm ień i nierów ności n a ijegó pow ierzchni. P rz y po
w tó rn y m w y sy ch an iu zw ykle p o w staje nieco o d m ien n y sy stem sp ęk ań w sto su n k u do pierw otnego, k tó ry ulega p ew n em u zabliźnieniu. W efekcie nałożenia się idwu sy stem ó w sp ęk ań i p o w stan ia nierów ności w o k resie n am ak an ia iłu pow ierzchnia p o w tó rn ie w y sch n ięta je st b ard zo n ie ró w n a (taibl. X X I, fig. 2). W b ad an ej p rzez a u to ra p ró b ce iłu kelow ejskiego z Ł u
kow a p rz y k ilk a k ro tn y m suszeniu i n a w ad n ia n iu u tw o rzy ły się n a po
w ierzchni p ew n e obłe grzbieciki p rzy p o m in ające sw oim zary sem nieco rozm yte śilady p ełz a n ia i żero w an ia organizm ów m ułożernych. O bserw acja ta łącznie z cy to w an y m i spostrzeżeniam i H. J ii n g s t a (op. cit.) p o w in n a być uw zg lęd n ian a p rz y in te rp re ta c ji k o p aln y ch pow ierzch n i śladów z w y sychania. W ydaje się, 'że s tru k tu r a [przedstaw iona n a talbl. X XIV, fig. 1, po
chodząca z dolnego w e rfe n u z Tom anow ej w T atrach, p o w stała w idrodze pow tórnego naimolknięcia w y sch n iętej s tru k tu ry . P o dobne pow ierzchnie obserw ow ać m ożna też w kam ieniołom ie p stre g o piaskow ca w Sosnow icy w pobliżu W iśniów ki.
P olig o n y ilaste, siln ie w y sch n ięte i słabo iprzyw iązane do podłoża, a szczególnie zwiltlki 'błotne, m ogą w sp rzy jający ch w a ru n k a c h u lec re d e pozycji i w tó rn e m u osadzeniu. O b serw uje się w ted y dość b ezład n e n a g ro m adzenia n ie re g u la rn y c h frag m en tó w iłu w sąsiedztw ie frag m en tó w o p rz e k ro ju półcylindrycznym , spoczyw ające je d n e n a d d ru g im i w osadzie piasz
czystym . S tr u k tu ry tego ty p u , w y g ląd ające n a p ierw szy r z u t oka bardzo zagadkow o i p rzy p o m in ające n iek ied y „kości” lu b „ tro p y gad ó w ” , w y s tę p u ją w kam ieniołom ie Ciosowa (talbl. X X IV , fig. 2) n a S iniew skiej i P erzo w ej G órze i w kam ieniołom ie Sosnow ica w p s try m piaskow cu z G ór Św ię
tokrzyskich. W spom inają o ich w y stęp o w an iu H. S e n k o w i c z o w a i A. S l ą c z k a (1962).
P r z e k s z t a ł c e n i a s z c z e l i n i p o d w p ł y w e m k o m p a k c j i i d i a g e n e z y
P iaszczysty osad w y p ełn iający szczeliny w ile p od w p ły w em n a c isk u osadu nadległego m oże się skurczyć w (mniejszym sto p n iu n iż w a rstew k a ilasta. W zwiąizku z ty m często dochodzi do w tó rn eg o p o fałd o w an ia w y p e ł
n ie ń o raz d o p o w stan ia w tó rn y c h n ah rzm ień w o b ręb ie osadu w y p e łn ia ją cego. O ile osad w y p ełn iający n ie je s t jeszcze siln ie zidiagenezowany, m ogą n a w e t pow stać n iew ielk ie ży łk i (intruzyw ne. W czasie k o m p ak cji p o w stają te ż u p rzed n io opisiaine śla d y hiero g lifó w szczelin. D ługość w y p e łn ie ń piasz
czystych m oże ibyć m ia rą kom pakcji, j.akiej u leg ła w a rstew k a ilasta. Z w ra
cał sw ego czasu n a to u w ag ę J. W. S h e l t o n ((1962), k tó ry Ibadał zjaw iska kom pakcji w osadach kredow ych. Z jaw iskam i przekształceń szczelin z w y sy ch an ia zajm ow ał się ta k ż e W. H. B r a d l e y (1930). W ym ienione p ro cesy często p o w o d u ją zm ianę pierw o tn eg o w y g ląd u szczelin z w y sy ch an ia i u p o d o b n iają je d o s tr u k tu r o 'innej genezie. W ydaje się je d n a k n a p o d sta w ie przedstaw ionego m a te ria łu , że o dróżnianie szczelin z w y sy c h a n ia od in n y c h s tr u k tu r o podo b n y m w yglądzie, a le o in n ej genezie, je s t m ożli
w e w w iększości znalezisk ty d h s tru k tu r. W te n sposób szczeliny z w y sy ch an ia zachow ują c h a ra k te r w skaźnika dość ściśle o k reślo n y ch śro d o w isk sedym entacji.
Z a k ł a d Geologii D y na mi c zn e j U n i w e r s y t e t u W ar sz aws ki ego W arszaw a, czerw iec 1964.
W YKAZ LITERATURY REFERENCES
B r a d l e y W. H. (11930), The behaviour o f certain m ud .craks d uring com paction.
Am e r . J. Sc. 20.
D у 1 i к J. (1963), N ow e problem y wieczneij zm arzliny plejstooeńskieij. A ct a geo gr.
lodziensis 17.
F e n t o n C. L., F e n it o n M. A. (1937), B elt series o f th e north: stratigraphy, s e dim entation, paleontology. Bull. Geol. Soc. Ame r . 48.
J ü n g s t H. <1934), Zur geologischen B edeutung der Synaerese. Geol. Rdsch. В. 25 H. 5.
M c К е е E. D. <1939), Som e ty p e o f bedding in 'the Colorado R iver d elta. J. Geol. 47.
K i n d l e E. M. (1917), Some factors affecting th e d evelopm ent o f mud craks..
J. Geol. 25.
L o n g w e l l C .R. <1928), Three common ty p es ocf desert muid cracks. A me r . J. Sc.
15 No. 86.
M o o r E. S. (1914), Mud craks open under w ater. A me r. J. Sc. (4) 38.
O f f m a n - N o v i k o v a — О ф ф м а н - Н о в и н о в а (1953), Некоторые законо
мерности образования трещин усыЧания. Изв. А. Н. № 2 № з.
R a d w a ń s k i A., R o n i e w l c z P. (1960), 'Struktury na pow ierzchniach w a rstw w górnym kaimbrze Wiel'kiej W iśniów ki pad K ielcam i. Riipple m arks and other sed im en tary structures df th e Upper Cambrian at W ielka W iśniów ka (H oly Crass Mts). Ac t a geol. pol. 10 n r 3.
R a d w a ń :skii A., i R o n i e w i c : z P. <1963), U pper Cambrian itrilobite dchnocoenosis from W ielka W iśniów ka (Holy Grass M ountains, Poland). Ac t a paleont. pol. 8 nr 2.
S e n k o w i c i z o w a H., Ś l ą c z k a A. (1962), Pstry p iask ow iec na północnym obrze
żeniu Gór Ś w ię1 tokrzy sikich. The Bunter o f ithe* N orthern Bonder o f H oly Cross Mts.
Rocz. Pol. Tow. Geol. (Ann. Soc. Geol. Fol.) 32, 3.
S h e l t o n I. W. (1902), Shade com paction in section of Cretaceous D akota Sandstone.
N orthw estern. N orth Dakota. J. Sed. Petrol., 32 nr 4.
S h r o c k R. (1940), R ectangular mud craks in W isconsin Silurian dolom itie lim e
stone. Trans. Wisconsin Acad. Sc. 32.
S h r o c k R. (1948), Seq u en ce in layered racks. M cG raw -H ill Boolk Comp.
S t u t z e r A .H . <19140), Geology o f Coal. U niv. Chicago Press. Chicago.
T w e n h o f e l W. H. (1923), D evelopm ent of shrinkage cracks w ith o u t exposure' to atm osphere. Bull. Geol. Soc. Ame r. 34.
W a s i u t y ń s k i Z. (1953), O k ształtach p ęk n ięć pow ierzchniow ych. Sur les for
m es des fissu res superficiales. Rozpr. inż. 10.
W h i t e A. (1901), Co.liloid phenom ena in sedim entation o f argillaceous rocks.
J. Sedim. Petrol. 31 nr 4.
SUMMARY
A b s t r a c t : A characteristics o f mud icraaks is presented, based upon la b o ratory in vestigations and observation o f fo ssil m ud cracks iin the Bunter o f th e H oly Cross Mts, ainid in th e W erfenian o f th e Tatra Mts. Criteria for d ifferentiation betw een dessication mud craiaks and synaeresis cracks are given.
C racks are form ed in clay ey sedim ents Iby co nlractions resu ltin g ’ from d e-w aterin g . T he d e-w aterin g of th e se d im e n t is d u e e ith e r to ev ap o ratio n a t th e sed im en t- atm o sp h ere in terface o r to sy n aeresis u n d e r a w a te r cover. D essication m ud cracks a r e form ed in th e firs t case, w h ile sy n aeresis rn/ud cracks in th e la tte r one (H. J ii n g s t, 1934; A. W h i t e , !li961).
T he synaeresis cracks a re ch aracterised h y a less re g u la r p a tte r n th a n th e dessication cracks, an d by o ccurrence of cracks n o t p e rp e n d icu lar to th e sed im en t surface. T he fill of cracks is in tru siv e, o fte n re la te d w ith a sand la y e r u n d erly in g th e cracked san d bed. S ynaeresis cracks (PI. X X II, Fig. 2) a re k n o w n fro m th e U p p er Camibrian of th e H oly Cross Mts, and from o th e r places.
T he dessication cracks are fo rm in g fro m th e top of th e sed im en t layer.
In th e in itia l p h a se th e y a re V -shaped in cross sectio n a n d have a n irre g u la r p a tte rn . Cracks of th is ty p e are te rm e d „incom plete m u d crack s”
(PI. X X III, Fig. 1). S uch form s a re k n o w n from th e B u n te r of th e H oly Cross Mts, a n d w e re also described (by C. L. F e n t o n a nd M. A. F e n t o n (1937).
V -shaped sections of m od cracks a re c h a ra c te ristic fo r g rad ed layers, as th e m ore p e litic a n d clay ey u p p e r p a r t of th e la y e r is co n tractin g m ore th a n th e lo w er co arser san d y p a r t of th e layer.
T he dessication cracks a re fo rm in g u su ally a sy stem of polygons. T he fill of th e desslication cracks is com ing from above. T he filling m a te ria l comes fro m th e la y e r o v erly in g th e cracked clay.
F rom a th eo retical analysis of stresses in a co n tractin g b o d y i t follow s th a t th e cracks sh ould form a hex ag o n al p a tte r n (Z. W a s i u t y ri s k i, 1953). In n a tu ra l conditions sev eral factors a re affecting th e fo rm atio n of m ud cracks, e. g. th e n o n -u n ifo rm ity of th e m u d lay er, o r fric tio n a t th e
base of th e layer, re s u ltin g in irre g u la ritie s of th e cracks system , w hich, how ever, is o fte n n e a rly hexagonal. P en tag o n al cractkis sy stem s (R. C.
L o n g w e l l , 1928) and te tra g o n a l ones (R. R. S h r o c k , 1948) a re also know n.
E x p erim en ts ca rrie d o u t iby th e a u th o r on d iffe re n t v arieties of clayey rocks did n o t co n firm th e observations of E. M. K i n d l e (1917) on th e re la tio n .between th e ro llin g of edges of th e cracked m u d an d th e sa lin ity of w a te r. In a ll e x p erim en ts th e dlay ro lled towards- th e su rface co n tractin g m o re rap id ly , i. e. .usually to w ard s th e to p surface. D ow nw ard ro llin g of edges w as observed in th e case of a th in muld la y e r deposited o n a slab slig h tly h eated fro m below , .and also w h e n a m u d la y e r w as deposited o n a v e ry perm eab le su b s tra tu m and ev ap o ratio n a t th e to p surface w as slight.
Fossil dessication cracks can b e p re serv e d e ith e r on th e to p su rface of a bed (PI. X XI, Fig. 1), o r on th e base, in th e form of sole m arkings (PI. X X III, Fig. il). In case of a stro n g com paction of th e clay lay er th e san d y fill of cracks m a y p ro d u ce im p rin ts o n th e to p su rface of th e u n d e rly in g lay er.
R epeated soaking an d d ry in g causes th e fo rm atio n of c h a ra c te ristic su rfa c e (PL X X I, Fig. 2), o n w h ich besides sev eral system s of cracks, a p p e a r traces w hich m ay b e easily m istak en for organic m arkings.
T he d eh y d rated m ud polygons m ay b e redeposited. Such form s are k n o w n fro m th e B u n te r of th e H oly Cross M ts (PI. X XIV, Fig. 2).
D eh y d ratio n of th in layers of m ud re su lts in th e form ation of m ud curls (PI. Ill, Fig. 2).
tr a ns la te d b y R. TJnrug L a b o r a t o r y of D y n am i c Geology
of t he W a r s a w U n i v e r s i t y W arsaw , June 1964
O B JA ŚN IE N IA TABLIC X X I—X X IV EX PLA NA TIO N OF PLA TES X X I—X X IV
Tablica — P late X X I
Fig. 1. Ślady w ysych an ia Widoczne na górnej pow ierzchni piaskow ca dolnotriaso- w ego z Gór Św iętokrzyskich.
Fig. 1. Muid cracks on the top surface of a san dston e bed Low er Triassic, H oly Cross Mts.
Fig. 2. Pow ierzchnia dłu keLowej'skiego z Łu-koWa po kilkakrotnym w y sch n ięciu i naw odnieniu. W idoczne rozm yte brzegi szczelin oraz charakterystyczne n ie
rów ności na pow ierzchni iłu.
Fig. 2. Surface o f the Callo vian clay from Łuków, after repeated soaking and drying. N ote the eroded edgeis of cracks and the characteristic bulges on the surface o f th e clay,
fot. autor. Photographs by the .author.
T ablica — P late X X II
Fig. 1. S'zczelimy z w ysychan ia widoczne, na pow ierzchni oddzielności, która prze
biegła poniżej pow ierzchni schnącego iłu. D olny w erfen spod Osobitej w Tatrach.
Fig. 1. D essioation m ud cracks visib le on a p arting plane1 situ ated under the surface of the drying mud. Low er W erfenian, Osobita, Tatra Mts.
8 R o c z n i k P T G t . X X X V / 2
Fig. 2. (Szczeliny syn erezyjn e n a pow ierzchni p iask ow ca z górnego ikambru z W iś
niów ki W ielkiej pod K ielcam i. C harakterystyczny nieregu larn y układ w y p e ł
n ion ych szczelin.
Fig. 2. S yn aeresis craciks on th e surface o f a san d ston e bed. N o te th e characteristic irregular pattern o f (the craks. D ower Cambrian, W iśniów ka W ielka near K ielce.
foit. J. B łaszczyk. P hotographs by J. B łaszczyk
T ablica — P late X X III
Fig. 1. P ow ierzch n ia w ysychającego iłu plioceńiskiego. W idoczne szczeliny n ie kom pletne oraz zw itk i błotne w trak cie tw orzen ia się.
Fig. 1. Surface o f a drying cla y (Pliocene). N ote ińcomplette m ud cracks and mud
■curls.
Fig. 2. H ieroglif szczelin z w ysych an ia. W ypełnienia szczelin widocznie n a dolnej p ow ierzchn i pialslklowca dolnotriasow ego z S osnow icy w Górach Ś w iętok rzysk ich . Fig. 2. A isole marlking related w ith d essication m ud craicks. In fillin g o f icraiks
v isib le o n ithe base o f a san dston e bed. L ow er T riassic, Sosnow ica, H oly Cross Mts.
fot. auitor. Photographs toy th e author.
Tablica — P late X X IV
Fig. 1. Szczelin y na pow ierzchni m utow ca z dolnego w erfen u z Totmanowej. P o
w ierzch n ia ta zosltała po w y sch n ięciu w tó rn ie nam oknięta i nieco rozm yta.
Fig. 1. Cracks on th e surface o f a isiltsitone (bed. Low er W erfenian, Tom anowa, Tatra Mts.
Fig. 2. R edeponow ane p oligoniki ilaste w id oczn e na dolnej pow ierzchni p iask ow ca dolnotriasow egio z Ciosowej w Górach Św iętokrzyskich.
Fig. 2. R edeposited mud polygons on th e base o f a sandstone bed. L ow er T riassic, C iosowa, H oly Cross Mts.
fot. autor. Photographs by the author.
P. Ro n iew icz
P. Ronie wi cz
И В М
Ii§MI
P. Ronie wi cz
P. Ronie wi cz
