ZLEPIEŃCE

Zlepieńce (in. konglomeraty; ang. conglomerates; Fig. 1) są skałami zwięzłymi, ziarnowymi i grubookruchowymi (należącymi do frakcji psefitowej), utworzonymi w wyniku nagromadzenia i scementowania okruchów skalnych o średnicy powyżej 2 mm. Od brekcji odróżniają się tym, że składają się w przeważającej mierze z otoczonych lub gładko obtoczonych fragmentów (otoczaków), co świadczy o ich transporcie na znaczne odległości przez prądy wodne (rzeczne, morskie, jeziorne) lub lodowcowe oraz o intensywnej obróbce mechanicznej (abrazji, obtaczaniu). Przestrzenie między otoczakami są wypełnione spoiwem mineralnym (np. węglanowym, krzemionkowym, żelazistym) oraz drobniejszym materiałem detrytycznym (matriks). Zlepieńce są klasyfikowane jako skały osadowe okruchowe (terrygeniczne).

KLASYFIKACJA

Klasyfikacje zlepieńców opierają się najczęściej na kryteriach genetycznych, stopniu obtoczenia, składzie petrograficznym otoczaków oraz stosunku objętościowym otoczaków do spoiwa. Ze względu na skład petrograficzny otoczaków wyróżnia się zlepieńce monomiktyczne (zbudowane z otoczaków jednego rodzaju skały, np. wyłącznie kwarcowe) oraz zlepieńce polimityczne (z otoczakami różnych skał magmowych, metamorficznych i osadowych). Ze względu na strukturę wewnętrzną i mechanizm depozycji wyróżnia się m.in. zlepieńce o charakterze ortokonglomeratów (z matrycą i silnym spoiwem) oraz parakonglomeratów (o dużej zawartości miazgi ilastej, np. glacjalne). Poniżej przedstawiono podstawowy podział genetyczny zlepieńców:

• Zlepieńce rzeczne (kontynentalne)
• Zlepieńce transgresywne (podstawowe)
• Zlepieńce śródformacyjne (śródwarstwowe)
• Zlepieńce lodowcowe (morenowe)
• Zlepieńce morskie (szelfowe i prądów zawiesinowych)

Zlepieńce rzeczne powstają w korytach wielkich rzek o dużym spadku, w strefach podgórskich oraz w obrębie rozległych stożków napływowych. Charakteryzują się bardzo dobrą obróbką mechaniczną ziarn – otoczaki są gładkie, często spłaszczone lub elipsoidalne wskutek ciągłego wleczenia i turlania po dnie rzeki. Zlepieńce te wykazują dobrą selekcję frakcji oraz często warstwowanie przekątne, odzwierciedlające migrację form korytowych (piaszczysto-żwirowych ławic). Spoiwo ma najczęściej charakter piaszczysto-węglanowy lub żelazisty.

Zlepieńce transgresywne (in. zlepieńce podstawowe; ang. basal conglomerates) tworzą się w strefie przybrzeżnej postępującej transgresji morskiej. W miarę jak morze wkracza na ląd, fala abrazyjna niszczy starsze podłoże skalne, obtacza powstałe okruchy i deponuje je bezpośrednio na nierównej, zerodowanej powierzchni niezgodności stratygraficznej. Zlepieńce te stanowią spód cyklów morskich i są doskonałym wskaźnikiem paleogeograficznym.

Klasycznym, wybitnie znanym w Polsce przykładem takiej formacji jest zlepieniec zygmuntowski (Fig. 2) występujący w Górach Świętokrzyskich. Jest to rezydualno-transgresywny zlepieniec środkowego dewonu (lub dolnego karbonu/permsu w zależności od stanowiska), zbudowany z dobrze obtoczonych otoczaków skał starszego podłoża, który spoczywa transgresywnie na sfałdowanych seriach starszego paleozoiku.

Zlepieńce śródformacyjne (śródwarstwowe) to cienkie wkładki skał okruchowych występujące wewnątrz jednorodnych serii osadowych (najczęściej węglanowych). Powstają w wyniku okresowej aktywności prądów dennych, sztormów lub wstrząsów sejsmicznych, które zrywają z dna świeżo zdeponowany, częściowo zdiagenezowany osad, transportują go na niewielką odległość, lekko obtaczają i osadzają ponownie jako warstwę intraklastową. Ich miąższość jest zazwyczaj niewielka (od kilku centymetrów do kilkudziesięciu centymetrów).

Zlepieńce lodowcowe (skałowane i zdiagenezowane tillity) są skamieniałymi odpowiednikami współczesnych glin lodowcowych i morenowych. Cechują się całkowitym brakiem selekcji ziarn (polimityczność) – w drobnoziarnistej, zwięzłej masie ilasto-piaszczystej tkwią bezładnie rozproszone, często kanciaste lub słabo obtoczone, porysowane otoczaki (w tym głazy narzutowe). Świadczą o dawnych zlodowaceniach (np. w neoproterozoiku lub karbonie/permie).

W polskiej geologii na szczególną uwagę zasługuje kilka unikalnych formacji zlepieńcowych, które zapisały się w historii badań geologicznych oraz architekturze i krajobrazie regionalnym:

Zlepieniec zygmuntowski (zygmuntówka lub potocznie ze względu na swój charakterystyczny wygląd „salceson”) – gęsty, rezydualno-transgresywny zlepieniec permski (cechsztyn), występujący w rejonie Czerwonej Góry koło Chęcin (Góry Świętokrzyskie, m.in. nieczynny kamieniołom Jerzmaniec). Jest to grubookruchowa, niezwykle dekoracyjna skała osadowa zbudowana ze źle wysortowanych, słabo obtoczonych klastów o średnicy od kilku centymetrów do nawet 80 cm, reprezentujących głównie ciemnoszare i szaro-różowe wapienie dewońskie z Bolechowic (zawierające skamieniałości amfipor i stromatopor), a podrzędnie dolomity i utwory naciekowe. Klasty te spoczęły w drobnoziarnistym, czerwonobrązowym matriks zbudowanego z mikrytu, neosparytu i minerałów ilastych zabarwionych tlenkami i wodorotlenki żelaza, powstałym w warunkach suchego klimatu. Skała utworzyła się u podnóża górzystego wybrzeża świeżo wypiętrzonych i erodowanych waryscydów, gdzie rumosz wapienny spływał grawitacyjnie do zbiornika cechsztyńskiego lub śródgórskich kotlin. Nazwa skały pochodzi od trzonu pierwszej Kolumny Zygmunta III Wazy w Warszawie na Placu Zamkowym, do budowy której użyto tego kamienia; od XVI do końca XX wieku był on cenionym polskim kamieniem ozdobnym i architektonicznym („marmur chęciński/kielecki”).

Zlepieniec koperszadzki (środkowy trias, anizyk) - skała będąca głównym ogniwem tzw. serii koperszadzkiej, występujący na powierzchni terenu niemal wyłącznie na niewielkim obszarze w Tatrach Bielskich (w rejonie Jagnięcego Szczytu). Osad ten jest uważany za przejaw wczesnych ruchów górotwórczych w strefie tatrzańskiej i powstał w wyniku rozmycia permskich osadów przykrywających granitoidowy trzon krystaliczny Tatr. Seria koperszadzka składa się z dwóch ogniw: niższego – zlepieńcowatego, stworzonego z bloków granitu szarego i czerwonego, pegmatytów oraz aplitów tkwiących w spoiwie ilasto-żelazistym przepełnionym detrytem granitowym, oraz górnego – gliniastego, zbudowanego z czerwonobrunatnej gliny z bezładnie rozrzuconymi okruchami skaleni, miki, skał wulkanicznych i wkładką skały piroklastycznej, przejmującej ku stropowi laminę mułowcową. Różnorodność petrograficzna otoczaków oraz obecność ziaren zarówno ostrokrawzistych, jak i obtoczonych z zaznaczonym miejscami warstwowaniem dowodzą, że osad ten powstał z produktów wietrzenia trzonu krystalicznego i materiału wulkanicznego, przemieszczanych grawitacyjnie oraz okresowo transportowanych przez bystro płynące wody.

Zlepieniec myślachowicki – permski (czerwony spągowiec) zlepieniec wulkanogeniczny i kontynentalny z obszaru podkrakowskiego (okolice Chrzanowa i Myślachowic). Charakteryzuje się intensywnie czerwoną barwą matriks oraz licznymi, dużymi otoczakami lokalnych skał wulkanicznych (porfirów, melafirów/bazaltów) oraz skał węglanowych (Fig. 3). Jest doskonałym przykładem fanglomeratu i osadów stożków napływowych formujących się w warunkach suchego, gorącego klimatu permskiego w zapadliskach terenu wokół powstajacych gór fałdowanych waryscydów. Lokalnie wiązany jest z antykliną Dębnika.

Zlepieńce odgrywają istotną rolę gospodarkę surowcami mineralnymi. Ze względu na dużą odporność mechaniczną niektórych odmian (np. zlepieńców kwarcowych), są one eksploatowane jako wysokiej jakości kruszywa budowlane i drogowe. Odmiany o barwnych otoczakach i efektownej strukturze (jak zlepieniec zygmuntowski czy niektóre zlepieńce triasowe i permskie) po spolerowaniu znajdują zastosowanie jako cenne kamienie okładzinowe, dekoracyjne i architektoniczne. Ponadto gruboziarniste zlepieńce o dobrej porowatości wtórnej mogą stanowić lokalne, wydajne skały zbiornikowe dla wód podziemnych oraz węglowodorów.