GEOLOGIA 2008 Tom 34 Zeszyt 3/1 3359 ZINTEGROWANA BIOSTRATYGRAFIA WÊGLANOWYCH OSADÓW WARSTW CIESZYÑSKICH W POLSKICH KARPATACH ZACHODNICH Integrated biostratigraphy of carbonate deposits of the Cieszyn Beds in the Polish Western Carpathians Barbara OLSZEWSKA, Andrzej SZYD£O, Ma³gorzata JUGOWIEC-NAZARKIEWICZ & Piotr NESCIERUK Pañstwowy Instytut Geologiczny, Oddzia³ Karpacki; ul. Skrzatów 1, 31-560 Kraków; e-mail: Barbara.Olszewska@ pgi.gov.pl, [email protected], [email protected], [email protected] Treæ: W pracy przedstawiono charakterystykê stratygraficzn¹ dolnych ³upków i wapieni cieszyñ- skich w oparciu o zró¿nicowane spektrum mikroskamienia³oci. Rozmieszczenie i migracja tych mi- kroorganizmów do basenu cieszyñskiego, usytuowanego na po³udniowej krawêdzi Platformy Zachod- nioeuropejskiej, by³y okrelone jego geotektoniczn¹ transformacj¹. Pozycjê niefliszowych, wêglanowych utworów basenu (dolne ³upki cieszyñskie i dolna czêæ wapieni cieszyñskich) okrelaj¹ zespo³y tytoñ- skich mikroskamienia³oci z pojedynczymi elementami pónego kimerydu. Natomiast sedymentacja wêglanowych turbiditów (wy¿sza czêæ wapieni cieszyñskich) mia³a miejsce g³ównie w okresie be- riaswalan¿yn z prawdopodobn¹ kontynuacj¹ do (?pónego) hoterywu. S³owa kluczowe: biostratygrafia, tintinidy, wapienne dinocysty, wapienny nanoplankton, otwornice, tyton(?póny) hoteryw, warstwy cieszyñskie, Karpaty Zachodnie, Polska Abstract: Microfossils from the Tithonian(?Late) Hauterivian carbonate deposits of the Cieszyn Beds (Lower Cieszyn Shales and Cieszyn Limestones) are reviewed. The distribution and migration of microorganisms into the Carpathian (Cieszyn) Basin were determined by geotectonic transformation of the Cieszyn Basin situated on the southern margin of the Western European Platform. The age of the nonflysch, carbonate deposition in the Cieszyn basin (Lower Cieszyn Shales, and lower part of the Cieszyn Limestones) is documented by Tithonian calcareous microfossils accompanied by Late Kim- meridgian elements whereas the development of carbonate turbidite deposition in the Beriassian Valanginian time (Cieszyn Limestones), probably continued up to the (?Late) Hauterivian. Key words: biostratigraphy, tintinnids, calcareous dinocysts, calcareous nannoplankton, foraminifers, Tithonian (?Late) Hauterivian, the Cieszyn Beds,Western Outer Carpathians, Poland 34 B. Olszewska, A. Szyd³o, M. Jugowiec-Nazarkiewicz & P. Nescieruk WSTÊP Basen karpacki formowa³ siê jako zbiornik cieszyñski na po³udniowych krañcach Platformy Wschodnioeuropejskiej i posiada³ po³¹czenie z morzami epikontynentalnymi w rejonie bruz- dy duñsko-polskiej (l¹czka (red.) 1976, Dadlez et al. 1998 (red.)). Jego wczesny rozwój przypad³ na okres m³odokimeryjskich ruchów górotwórczych i ogólnowiatowej regresji (Zeiss 1983, Haq et al. 1988). Wyrana regresja morza pod koniec jury zaznaczy³a siê na rozleg³ych obszarach szelfowych. Fakt ten odnotowano zarówno w pó³nocnej Tetydzie (Ty- son & Funnell 1987) jak i na Platformie Wschodnioeuropejskiej, gdzie ograniczone baseny nadal istnia³y na pó³nocy Ni¿u Polskiego, jak i na samym przedpolu badanego fragmentu basenu karpackiego (Dadlez et al. 1998 (red.)). Prawdopodobnie w pónym kimerydzie na krawêdzi kratonu europejskiego basen Karpat zewnêtrznych wkroczy³ w pierwsz¹ fazê roz- woju, która zakoñczy³a siê w walan¿ynie (l¹czka et al. 1999, Golonka et al. 2000). W tym czasie margliste osady (dolne ³upki cieszyñskie), deponowane dotychczas na pó³nocnym szel- fie basenu cieszyñskiego, zosta³y przemieszczone w g³¹b zbiornika w wyniku podmorskich ruchów masowych. Czêæ z nich zosta³a rozproszona i ponownie zdeponowana w wyniku sedymentacji hemipelagicznej (S³omka 1986). W pónym tytonie nast¹pi³o pog³êbienie oma- wianego fragmentu basenu karpackiego (Ksi¹¿kiewicz 1975) i rozwinê³a siê sedymentacja turbidytowa, która dominowa³a podczas depozycji wapieni cieszyñskich w beriasie. W wala- ¿ynie facje wêglanowe zosta³y wyparte przez bezwapniste hemipelagity wchodz¹ce w sk³ad górnych ³upków cieszyñskich. Jednak prezentowane badania sugeruj¹, ¿e wêglanowa sedy- mentacja turbidytowa przetrwa³a w basenie cieszyñskim do koñca walan¿ynu, a nawet lokal- nie siêgnê³a wczesnego hoterywu. Pomimo d³ugoletniej (180 lat) historii badañ osady deponowane w basenie cieszyñskim od tytonu po hoteryw nie zosta³y dotychczas sformalizowane. Warstwy cieszyñskie obejmuj¹ trzy nieformalne jednostki litostratygraficzne: dolne i górne ³upki cieszyñskie rozdzielone wapieniami cieszyñskimi (Bieda et al. 1963). Prezentowane badania bazuj¹ na profilach osa- dów wêglanowych nale¿¹cych do dolnych ³upków i wapienie cieszyñskich, które w odró¿nie- niu od najm³odszego wydzielenia warstw cieszyñskich (górnych ³upków cieszyñskich) s¹ bogate w materia³ mikropaleontologiczny dokumentuj¹cy zmiany wiata organicznego na prze³omie jury i wczesnej kredy. Mikro- i nanoskamienia³oci uzyskano g³ównie z serii l¹skiej. DOTYCHCZASOWE BADANIA BIOSTRATYGRAFICZNE Na bazie pierwszych prac geologicznych z prze³omu XIX i XX wieku zasiêg wiekowy warstw cieszyñskich okrelano na tytonhoteryw (Uhlig 1902, Burtan et al. 1937). Ich pozycja bio- stratygraficzna opiera³a siê wówczas na muszlach miêczaków (ma³¿e, amonity) lub fragmen- tach wspominanej makrofauny (aptychy G¹siorowski 1962) oraz na tintinidach, które wraz z wapiennymi dinocystami (Nowak 1965, 1968a, b, 1973) stanowi¹ do dzisiaj narzêdzie ba- dañ nad pozycj¹ stratygraficzn¹ warstw cieszyñskich (Olszewska 2005). Wspomniana ma- krofauna, choæ znana z doæ licznych stanowisk, wystêpowa³a przede wszystkim w postaci pojedynczych egzemplarzy i czêsto w obrêbie wapiennych bloków tkwi¹cych w dolnych ³upkach cieszyñskich, w tzw. ¿wirowcach ilastych (Blaszke 1911). Tak te¿ by³o z amonitami Zintegrowana biostratygrafia wêglanowych osadów warstw cieszyñskich w polskich Karpatach Zachodnich 35 wieku wczesnotytoñskiego: Waagenia hybonata (Oppel) i Taramelliceras succedens (Oppel), które opisa³ Oppel (1865) oraz Semiformiceras fallauxi Oppel i Haploceras elimatum Oppel, które zidentyfikowa³ Blaszke (1911). Wiek dolnotytoñski (sensu Arkell 1956) odpowiada³ wrzeczywistoci kimerydowi górnemu (Bieda et al. 1963) i tylko porednio wskazywa³ na pozycjê stratygraficzn¹ dolnych ³upków cieszyñskich. Bardziej jednoznaczne by³y dane bio- stratygraficzne, które pochodzi³y z samych ³upków, nawet te z pocz¹tku XX w., kiedy wiek dolnych ³upków cieszyñskich okrelano na infrawalan¿yn, ewentualnie tyton (Uhlig 1902). Obecnoæ formy Calpionella alpina Lorenz w widocznej najni¿szej czêci ogniwa uznano wówczas za dowód, i¿ dolne ³upki cieszyñskie nie mog¹ byæ starsze od tytonu. Ponadto zna- lezione amonity, w tym Beriasella ?aff. lorioli (Zittel) i aptychy (Aptychus ex gr. imbricus) sugerowa³y wiek tytoñski. Kolejne opracowania oparte na aptychach i wapiennych dinocystach przesuwa³y doln¹ granicê wystêpowania tych osadów do kimerydu (G¹siorowski 1962, Nowak 1963, 1965, 1968, 1973). O wieku kimerydzkim dolnych ³upków cieszyñskich mia³y wiadczyæ lamellap- tychy, a tak¿e lewaptychy pozwalaj¹ce przypisaæ czêæ wspomnianego ogniwa do poziomu Hybonoticeras beckeriBeriasella ciliata (kimeryddolny tyton sensu Arkell 1956). Kime- rydzki wiek dolnych ³upków cieszyñskich wydawa³ siê bardzo prawdopodobny, gdy¿ w wy- ¿ejleg³ych wapieniach cieszyñskich notowano zespo³y tintinidów znane z obszarów oceanicz- nych (Nowak 1963), których pojawienie siê uznano za zgodne w czasie (wczesny tyton). Ponadto pojawiaj¹ce siê w obrêbie warstw z aptychami wapienne dinocysty: Stomiosphera moluccana Wanner, Carpistomiosphera borzai (Nagy), Parastomiosphera malmica (Borza) i Comittosphaera (Hemistomiosphera) pulla (Borza) mia³y potwierdzaæ kimerydzki wiek (Nowak 1968b). Z wyj¹tkiem pierwszej z nich wraz z zarejestrowanymi po raz pierwszy amo- nitami pochodzi³y z dolnotytoñskiej sekwencji dolnych ³upków cieszyñskich. Zidentyfikowa- no je jednak w obrêbie bloków wapieni, których pozycja albo nie zosta³a sprecyzowana albo by³a zdecydowanie wtórna (Nowak 1973). St¹d o przejciu wspomnianych osadów do tytonu wiadczyæ mia³y lamellaptychy (G¹siorowski 1962, Nowak 1973). Jednak znamienny jest fakt, i¿ o wieku stanowi³y wówczas zespo³y odpowiadaj¹ce aptychowemu poziomowi VI 1, wktórym notowane by³y gatunki: L. cf. beyrichi (Oppel) i L. mortilleti (Pictet & Loriol). Zasiêg ich wystêpowania okaza³ siê znacznie szerszy ni¿ przyjmowano ówczenie. Pierwszy z nich wraz z licznymi punktaptychami, które towarzyszy³y mu równie¿ w ³upkach cieszyñ- skich jest znany z prze³omu jury i kredy centralnych Karpat czeskich i s³owackich (Vaicek 1996). Drugi za notowany jest z tego¿ samego obszaru w beriasie. Pocz¹tkowo wiek wapieni cieszyñskich zosta³ okrelony w oparciu o makrofaunê m.in. Kilianella michaelis (Uhlig) na berias (Uhlig 1902). Forma ta wed³ug Szymakowskiej (1981) jest bardzo podobna do Kilianella michaelis Pictet, która jest charakterystyczna w³a- nie dla beriasu. Ponadto z tych warstw nieliczna fauna amonitowa o wartoci stratygraficznej by³a odnotowana przez Szajnochê (1922) w Goleszowie Hoplites goleszowienisis i Ho- plites aff. perisphinctoides Uhlig oraz Kokoszyñsk¹ (1949) w Kozach Conobelus conicus (Blainville). Du¿e znaczenie dla rozpoziomowania wapieni mia³y aptychy i kalpionelle. Ju¿ Sujkowski (1932), w dolnej pelitycznej czêci wapieni zanotowa³ formê: C. alpina charakte- rystyczn¹ dla stropu tytonu i wczesnego beriasu. Nastêpnie G¹siorowski (1961, 1962) w obrê- bie dolnych partii wapieni z £az i Jasienicy zanotowa³ zespó³ aptychów m.in. z Lamellapty- chus gr. A rectocostatus Trauth i Punctaptychus gr. A cf. punctatus