O budowie i stratygrafii krystaliniku północno-wschodniej Polski

Wacław RYKA

o ^{budowie i} stratygrafii krystoliniku północno-wschodniei Polski

WSTĘP

Opisywana część Niżu Polskiego wyznaczona jegt od wschodu i ^pół­

nocy granicą państwową, od zachodu i południa reperowymi oJtworami wiertniczymi: Barboszyce, Tłuszcz, Radzyń, Kaplonosy.

Ro~oznanie budowy i składu skał prekambryjSkich uzależnione jest -od penetracji wiertniczej, gdyż badane utwory występują <pod grubym przykryciem, z'budowanym ze skał osadowych i wylewnych. Materiały

z otworów wier.tniczych pochodzą jednak z nielicznych punktów w po- równaniu z wiellkością obszaru. Ponadto strop krY'staJlin'iku ;~podłQoże skał

osadowy,chzbudOlWane ze skał lnystalicznych, archaicznych i protero-

zoicznych~ nawierc'ono na nie znacznej głębokości. Wyniki tych wierceń

-omz otrzymane na ich ipOdstawie przesłanki nie są wystarczające do konstrukcji map tpetrblogicznyCh krystaliniiku. ^Właściwe zna:czenie uzys-

kują one dopiero VI. świetle danych geofizycznych, które po2JWalają na

wykreślenie map stropu krystaliniku i zróżnicowania facjalnego. Tak np.

J. Skorupa (1959) skonstruował mapę powięrzchni krystaliniku w opar- du o wyn~ki wierceń i horyzont refrakcyjny dla o:kreślonej prędkości

granicznej.

Wyznaczenie w omawianej pracy zasięgu Iacji skalnych było możliwe dzięki wynikom magnetycznych i grawimetrycznych prac A. Dąbrow­

.sikiego. Okon/turowano również zasięgi facji skalnych na obszarze słabo

rozpoznanym wierceniami, . dopuszczając istnienie analogii pomiędzy ma- gnetycznymi lub magnetycz:no-grawimetrycZlnymi anomaliami, których przyczyny zostały wyJaśnione w wyniku ^wierceń - z jednej i :braku podobnych- z drugiej ruony.

Za ,przejrzenie maszynopisu i udzielenie cennyCh. uwag Składam

ProI. dr A. Łaszkiewiczowi serdeczne podziękowanie.

MORFOLOGIA STROPU KRYSTALINIKU

Krysta!linik omawianelgo obszaru ^związany jest z trzema regionami tektonicznymi: wyniesieniem mazul"S'ko-suwa'Lskim, obniż'eniem podlas- kim, wyniesieniem zrębowym podlasko-lubelskim, a właściwie jego pół-

Krystal1nik północno-wschodniej PoliSki 43

nocną częścią - tblokiem Sławatycz. W części 'Południowej wyniesienia'

zrębowego do głębokości 2500 m nie stwierdzono skał krystalicznych (w otworze DorO'hucza na głębokości około· 2500 m występują osady kar-

l:x>ńskie). Na północ od U'skoku Hanny strop kryBtałin:ik'u ipOdnosi się

w kierunkuWisznic na gł~bolrość około -250 m. Na o:bs.zarzePar- czew -:' Biała Podlaska morfologia strOpu krystalini:lm jest niewyjaś­

niona.Wprawdzie J. Skorupa łączy krystaliniik Wisznie i Łukowa we

wspólną jed'nostkę morfologiczną, lecz na linii Parczew - Biała Pod-

Fig. 1. iM'orfułlQgia strqpu krystaliniku w p6łnocno-wscho:i­

niej części NiIżu Polskiego

Top morphology oi crystall'ine basement in the north- easte'rn part of the Pdlish Lo'Wland

laska może zaznaczać się niewielkie pogłębienie stropu krystalini'ku i lo- kalne Wyniesienie koło Międzyrzecza. Zaburzenia tektoniczne, które do~

prowadziły do wyniesienia strefy Międzyrzecza i obniżenia na linii Biała

Podlaska - Parczew, były przypuszczalnie młodsze od wylewów ibazal~

towych i mogły wyniknąć ze ^spękania sztywnego ^podłoża, jako rezulJ.tatu

. '\.'

44 - - - --^Wacław - ---^Ryka --- - --

wyrównania izostatycznego po linearnych erupcjach wzdłuż Uskoków (m.in. Hanny). Ruchy różnicowe wywołały w krystalin~ku zjawiSka dyna- mometamorfozy skał z Wisl!;nic, _KaJpl~mosów!~ukowa i Ratizynia (fig. 1).

Na północ od Unii Wisznice -..:.... Międzyrzecz krysta!liIiik zanurza się na głębokość od -1500 do -2500 m. Obniżenie to wywołane jest przy- puszczalnie nie tylko erozją krystaliniku, lecz również siecią _dyslokacji.

Na północnym skłonie obniżenia podlaskiego krystalinik nachy!lony jest·

łagodnie pod kątem około 7° w kierun:ku południowym. Na obszarze tym krystalinik: wstał ,przypuszczalnie zrzucony również za pośr,edni'Ctwem

uskoków starszych od eokambru. Na obszarze wyniesienia mazrurs'ko-su- walskiego krystalinik ma prawdopodobnie strop znacznie mniej urozmai- cony niż w pozostałych regionach. Z badan ·sejsmicznych wynika,

ze-

jest on bardzo łagodnie nachylony w kierunku zachodnim, stromo ku

południowi i bardzo stromo na północy.

N a południowym skłonie wyniesienia, w okolicy Białowieży, Białego­

stoku, Krynek, morfologia stropu krystaliriiku wstała dokładnie poznana za pomocą licznych otworów wiertniczych. Okazało się, że olbszar -ten jest zdyslo'kowany w kierunku północny wschód - południawyzachód.

dyslokacje były przypuszczalnie drogami linearnych erupcji bazaltu. Na

południowym skłonie wyniesienia zarysowuje się szereg lokalnych ele- wacji i depresji wyznaczonych falistym przebiegiem linii pomiędzy otwo- rami wiertniczymi K~y'~~_ i 1'!!tlrr.Q.Wce. .. _Kolejno wyróżniono: elewację Białowieży, depresję Hajnówki, elewację Nowosadów, de'presję Iwa- nek - Kruszynian, elewację Krynek, depresję Kruszynian i elewację

Kruszynian. W depresyjnych obsZ'arachprzekroju kruszyniańskiego wy-

stępują skały eokambryjskie, których brak jest w strefach elewacyjnych.

lub też osiągają one nieznaczne miąższości. Wypreparowane powierzch- nie, wynikłe z zaburzeń tektonicznych, występują w rejonie Sokó~lrt

(W. Ryka, 1961b), gdzie zaobserwowano znaczne zróżnicowanię m~;,~ó'lo­

giczne stropu Skał prekambryjskich na dwukilometrow"-. udCJ.nkU. Na

północnym skłonie wyniesienia mazursko-suwalSkiego, od Krasnoipola do-

Gołdapi, strop krystaliniku nachylony jest w kierunku p6łnoono-zachod­

nim i zanurza się od głębokości -400 do -1500 ln. Ku półno,cy nachy- lony jest on natomiast bardzo stromO' i w Stoniszka'ch schodzi PO'niżej głębokości -2{)OO m. Podobną głęhokość horyzontu podłoża kryrtailiczne- go stwierdzono w Bartoszycach.

/PODZIAŁ FACJALNO-STRUKTURALNY KRYSTALINIKU

Na omawianym obszarze Niżu wyróżniono -trzy' jednoS'tki facjalne -

. kompleksy suprakrllSta,lne (fig. 2). Pierwszą wyznacza monotonne tło

magnetyczne i sła!bo zróżnicowane tło grawimetryczne. Skały tej jed- nostki reprezentowane są przez granitoi.ldy: granity, gnejsogranity i gra- nitognejsy, zajmują one środkową część. Niżu północno-wschodniej Pol- ski (fig. 3). Wśród granitaidów występują reliktowe struktury gnejso- wo-migma,tytowe, dajki kwaśnych skał plutonicznych. i cienkie dajki

skał zasaJdowyC'h. Skały granitoidowe zajmują obszar pomiędzy strefą

llia;gne'tycznych i grawimetrycznych anomalii ułożonych od Mławy, po- przez Chorz,ele, Wejsuny, Ełk do Suwabka przygraniczną strefą ano-

· KrystaHnik północno-wschodniej Polski 45

malii magnetyczno-grawimetryczriych zaznaczonych od Nowego Dworu, poprzez Kl'ynki, Bielsk, Mielnik do Łukowa. Na obszarach pozostałych wyst~pują również granitoidy twnrzące otoczenie makrostruktur gnej- sów i skał plutonicznych; w obrębie obniżenia podlaskiego, wyniesienia

~~, .

Illm~e!'lnn~

I

WARSZAWA I I

Fig. 2. Pro!p'OIlOWIany podział krY'staUniku północno-wschod­

niej ozęści Niżu Polskiego

Pl'IOpOlSed subd-ivlision of crySlt81lii'ne ba'Sement lin the

north~9tern part of the Polish Lc>wland

1 - kWaśne skały lntl'luz;vwne; 2 - zasadowe skały lntru- zywne; 3 - grantoa. serU met6morflczneJ

1 - lntruelv8 acld rooks; 2 - 1ntruelve alkAlkle rocka; 3 - boundary of metamOl'tph1e senee

zrębowego oraz zachodniego i północnego skłonu wynie'sien-ia mazur- sko-suwalSkiego. Dla omawianej jednostki strukturalnej wprowadzOlIlo

nazwęsuprakrustallne,go kompleksu mazoWieckiego (O. Juskowiak, W. Ry- ka, 1963~.

Drwga jednostka facjalna stanowi obszar wyznaczony prze.z zespół wąskich anomalii magnetycznych, sięgających +3500 gamma (N. Ta-

46 ^{Wacław Ryka}

+ +

+ + +

+ + + + +

~+

+

l"

+ + +

+

+ + + + + +

+ ⁺ + + ⁺ + + + + + + + t

+ t + + ⁺

WAR9ZAWA

04

[2]2 E?2Is

+

E:2J3

O 40km t-

I + ⁺ -+

F.1g. 3. PrzY;pUi8Zczaline zróżniicO'WIan1e facjalni! skał w p6łnocno-IW'SiChod-

niej części Niżu Polskiego ,

Supposed fadalJ. differentialtion oi rocks in the Il!ortheastern part of the Polish Lowland

1 - anortozyty, noryty, ga.bro; 2 - cmj!ltl sltM zasadowYch; 3 - sJanM;y;

4 - gra.n1to1dy; 5 :...- proterozoiczne łupki kwarÓOwo-b1otytawe; 6 - gnejsy, migmatyty, a.mf1bol1ty

1 - a.northoal:tes, o.orl.tes, I!IIIIbbro;· 2 - d1kes of alkJIJ.1ne rocks; 3 - sYenites;

4 - grawto1des; 5 - Proteroza1c qU8Irtz1te-biot11ie sch1ste; 6 -gne1sBes, magmatttes, amph1boU,tes

rass, 1960), ułożonych w kierunku NNW-SSE w północnej części

i w kierun'ku NW-SE w południowej części. Anomalie te wywołane są obecnością migmatytów, gnejsów i innych skał metamorficznych. Na od- cinku Białowieży i Mielnika mogą występować ponadto granulity, czar ...

KrY'stalinik p6łn{)cno-wschodniej Pol!s.ki 47

nokity i hornfelsy. Makrostruktury migmatytowo-gnej'S'Owe i granuli- towe są zasadnicro szczątkami (reliktaimi) fałdów za,chowanymi w ^głębo­

ko spe:neplenirowanej platform1e. Makrostruktury te mogą mieć zarówno charakter tektoniczny, czyli powstały w wyniku obniżenia się partii gnejsów w .stosunku do granitoidów, lub też stanowić reliktowe par,tie' depresyjne, w jądra'ch których zachowały się utwory ,gnejSO'W€. Dla Jednostki tej wprowadzono nazwę suprakrustalnego kompleksu podlas-

kiego. .

Trzecia jednostka facjalna jest strefą anomalii magnetycznyClh. i gra- wimetrycznych zaznaczonych od Mławy, poprzez Chorzele, Szczytno do

Suwałk oraz od Szczytna, poprzez Pisz, Ełk do Rajgrodu. Mogą tu wystę­

pować głęboko zakorzenione struktury migmatytowo-gnejsowe oanalo- gic'Znym wykształceniu do tych, jakie znajdują się w podlaskim kom- pleksie sUlpraikrustalnym. Ponadto w obszarze tym występują makro- struktury ma'gmatogeniczne nawiercone w PisZ:U,.Ełku i Suwałkach. Jest prawdopodobne, że · anomalię Mławy wywołuje sjenit, Chorzeli i Raj- grodu - gabro, Biskupca, Lidzbarka, Reszla - anortozyt i noryt. Sz'cze- gólnie interesujące są geofizyczne anomalie Ełku i Mł,awy, w których struktury grawimetryczne otoczone są wieńcowymi wyżami magnetycz- nymi. Wydaje się ,prawdopodobne, że wyż ten może ·być, jak sądzą

A. Dąbrowski i K. Karaczun, 'Oddźwiękiem dużej miąższości daj,ek zasa- dowych, tworzących aureolę sjenitu. Ułożenie makrostruktur plutonicz- nych na linii od Mławy do Rajgrodu wskazuje, że mogą one być komag- matyczne i utworzyły się w wyniku głębokich pęknięć krystalin'iku.

Zaburzenia te wskutek gwałtownego spadku ciśnieni:a uruchomiły ma-

teriał skalny, być może, już ,poprzednio uległy dyferencjacji, który na~

stępnie ukształtował szereg makrostruktur. W wyniku ostatecznego zróż­

nicowania się dyferencjatu sjenitowego powstały zasadowe derywaty daj- kowe. Makrostruktura anortozytowo-norytowa Suwałk wiąże się praw- dopodobnie z ogólnymi problemami dyferencjacji macierzystej magmy, która dała pochodne plutony gabrai sjenitu. Omawiana jednostka zo-

stała .11azwana suprakrustaln,ym kompleksem mazurskim.

. W!Tóżnione elementy suprakrustalne znajdują potwierdzenie w· uję_·

chiJ~,,,ooni<cznym. Suprakrustalny komple!ks mazurski, pokrywający 'Się­

z północno-zachodnim skłonem wyniesienia mazursko-'suwalskiego, jest

zachodnio'""Północną strefą (iepresyjną wyznaczoną makrostrukturami plutonicznymi. !Natomiast 'su'prakrustalny kompleks 'podla;ski, obejmujący południowy s~łon 'wynieSienia mazursko-suwalskiego, obniżen'ie poillas- skie i wyniesienie zrębowe, jest depresją południowo-wschodnią. Supra- krustalny kompleks mazowiecki, pokrywający .się ze środkową częścią

wyniesieni-a mazursko-suwalskiego, jest elewacją cen:tralną.

ZRó2NICOWANIE !PETROGRAFICZNE SKAŁ PREKAMBRYJSKICH . . PÓŁNOCNO-WSCHODN1EJ ,POLSKI

Zrożnioowan'ie skał prekambryjskich przedstawiono wprQIWadzając

regionalno-wiekowy podział na kompleksy ska'lne. Kolejno omówiono

skały podlaskiego kompleksu suprakruS'talnego, mazowieckiego komplek- su suprakrusta1nego, makrostruktur magmatogenicznych i initruzywno-

":'kwarcY'towego kompleksu jotnickiego.

WaClaw Ryka

OHa OTJrn'iaeTCJi' :me npHcyTCTBHeM nJIYTOHH'leCXHX MaxpocorpYKTYP, rIpOC'l'HPaIO~CIt BnOJIb JIHHHH MJIaBa - Xo:meJIe - mHTHO - IIm:iI - 3JIK '-'-CYBaJIKH. Ma30BeqKmI )tOMnJIeKC no OTHoweHHlO K nO,llJIHCCKOMY H Ma.JypCKOMY .lIBJIl'l8TCJl: npHnO,llHf,[~

~~aCTbro. .

Ha OCHOBaHHH ,lIeTaJIbHbIX neTporpatPH'lecKHX pa60T Y~aJIOCb Bbrnemtrb Pl'l,lI

<lBHT nopo,ll (<Pm. 2). B nO,llJIl'lCCKOM cynpaKPYCTaJIbHOM KOWJIeKce B~e.rrl'lWTCH CJIe,llyrolD;He CBHTbI (Ha'rnHaH C ceBepa): YIaPHotl: raHb'm, BOHHOB~ KPbIHKOBCKaH, 6HaJIOBe:m:CKaJI, JIYKOBCKal'l.· BBH,lIY He60JIbWOrO KOJIH'leCTBa neorporpatPH'leCKoro Ma- TepHaJIa Ma3OBeqKHtl: H Ma3YPcKHtl: cyttpaKpycTaJIbHbIe KOMnJIeKCbI He nO,ll;pa3,l1eJIl'l- laTCH. KpOMe TOro, BbI,ll;e~HeTCH l'l,lIOBCKaH Me'l1aMOPtPH'IeCKal'l CBHTa B npe,ll;eJIax 60JIee MOJIO,!l;bIX noPO,I\, a TaK:m:e npOOHaJIH3npOBaHbl nJIYTOHH'iecKJOO' MaKpOC'l'PYKTYPbI

H HHTPY3HBHo-KBapD;HTOBbIH H<l'.l'HJdiCKHtl: KOMnJIeKc. . v.b npHBeneEIHbIX proYJIbTaTOB no onpe,ll;eJIeHHHM B03paCTa6H~ KPHCTaJIJIH- '1ecKHX nopo,ll; CJIe~eT, '1TO nopo,!l;bl )(OKeM6pHHCKOro ~HOBaHHH 6bIJIH OMOJIO:meHbt,

aHaJIOI'H"IHO KaK nopo,ll;b1 'YKPaHHCKOrO ID;HTa. OMOJIOOKeHHe' OTHOCHTCl'l K BepXHeMY IJP(>T'epoooro, T. e. K nePHOnY H3MeHeHHH HaTHHtl:CKoro KOMnJIex:ca. H3MeHemre :me HeKOO'OpbIX 6HOTHTOB nJIYTOHH'leCKHX nopo,ll CBH3aHO C ~OJIO,ll1;>IMH ,lIHtPtPepeHD;JmJtb-

lIbIMH ,lIBH:m:eHHHMH, npHBO,!l;HBWHMH K tPH3H'IeCKOMY BbIBepTbmaHmo H pelq)KCTaJI- .JIH3aqH nopo,ll. OMOJIo:meHHe 3THX nopon (CHBHHT MS 3JIKa) CBH3aHO, BOOMO:lKHo,

c 3Q1KeMOpHeM.

C'rpaTHrpatPH'lecKoe no,llPa3,ll;eJIeHHe nopo,ll; OCHOBaHHlI CeBepo-BOCTO'IH'OH lIOJIbIUH npHBO,!l;HTCII B Ta6JIHD;e 2.

Wl8dll/W RY!KA

.oN STRUCTlJRE AND STRATIGRAPBY OF CRYSTALLINE BASEMENT IN NORTHEASTERN POLAND

Sum ma r y

The Preoambl'lian formai1;ions occu-run<ier a thi~k cover butiit up of 'S'edime11ibary ,and effuisi'Ve rocks. In the paJper the lS'trUOture of the top of crysita1IDine basemen'!:

~ I'll dlsOW!Lgeid -in deltaU, as !Well alS severa,l elevailiJon a-DId depresi.'ltion iZOne6' aa:e

" distiIll~1JshEid. Jror i-l1!SItan1ce, 7 m01'lPhologiiCal .:flonms doos<il.'osm'g directioPlS aJPPtIOxi-

; mate tbo the pamilel have been reOOrded (Fig. 1) in the vlicinitdes of BiJaliawiem and :K'1"Uszyniany.

In 'the I8.Tea under di'Sou!st~km three facial ... struCitural uni.ts, the S'O-O!lIDled

SUlPl'Ia~ compl~xes, may be diS'tiinguiiShed (FIg. 2).Fimt iaICiJal unlt, the so-'caUed MazowISI'ZJe SUipraCTU'9tal cum.plex, iJs represented !by rgnaIlliitlOddes, gu'anites, gnalissose granlites, granite gnei~ses with relict gneissose -7l0neL9 and plultonlc d'fkes (Fig. 3) •

. ' Second facial unlit, the so-<:a11ed PodlJaI9iesu:ptacrt1\S1ial, ootIIIPlex,oonsistsof gnelsses,

migmallli.tes, . grnnulites, . hornfe'lses, 'Cha'l'nIOCkitES and metMDOl'lPhiic schi61ls 6tldI(ing -in the gI'lallliltoides of the MazoW&ze SUlpraorus'ta[ complex, Third facial unit, 1lhe so-called Mazury supracrustal complex, is represented . by -similar rocks as those

·occurl'1iOg in th~ PodJa'sie 'cOIIlplex. Th'isun!it; however, iJs characterized by 1lhe

.:presence of plutonic maerostructures arranged -along the Mfawa - Chorzele -

'Streszczenie 59

SrlJczytoo - 'Pisz - Elk - Suwalki. line. In relaJtion to the Podlasie and the M1a'7lUry complexes, the Mairowsze complex makes an e1evation zo.ne thE!["e.

On the detailed petl10gmphdical linvestilgatiJOns it WJaS I)olSSdble to. dmrti1lglU'i'sh certain rock series (Fag. 2).

In the BUJpracrustal PodlalSie complex,1Jhe :£oJll.o.wing metaJroo!1philC series, !PaSSing from 'the north, were di'S'tLngu'ished: Czarna HaIlicza, Wojn6w, K!"ynki, Bialnwlieza and Luk6lw ser.ies. On a,ceQuntt ()If scarce 'petrographkal .marterilalis, both 'the MIB.- zoWlsze and the Mazu'ry supracrustal compleXlS have not been S'Ulbdliiwded. Moreover, within the younger rocks, the lIDeta<mo!1pbk Jaid6w series was distiIJigUilS'hed, as well as the pllllto.nic macrastructmes and the Jotni-an intrusive-quartZite t;,OIIllIplex were' ana'lYlSed.

Ft MLows of the resuits of age detenmination of bi~iJbes from Cl'ylStalline rt>c.ks that 1JhePreoambrian basement rocks were rejuvenated like 1ihose o.f the UklnWlian shield. The aige o.f rejuvena:taon may

'be

to the period of transformations 'Of the Jotnian complex. On the other hand, tran,s- :f>annalbiJOns of lCertain :biotites in plutonic rocks are conn'ected w.i!th the young differenltiallmovements, which led !to disintegration and recrystall1mtron of 1"OIC'ks.

The period of rejuvenation of these roIckls '(sy>enite kam Elk) may be referred to the EocamJbrian.

strati~h.ibal subdiviSiJOn of basement rocks in -Northern PollUlld is shown .on Tab. 2.

......

.;