Budowa geologiczna złoża węgla brunatnego "Bełchatów"

Rów Kleszczowa jest najgłębszym neotektonicznym zapadliskiem na obszarze Niżu Polskiego. Zlokalizowany jest w obrębie synklinorium szczecińsko-łódzko-miechowskiego, w południowej części, w strefie granicznej pomiędzy niecką łódzką i miechowską.

 

W tym rejonie położona jest znana z literatury struktura tektoniczna zwana ryglem Kodrąbia. W jej północnym obrzeżeniu zlokalizowany jest rów Kleszczowa.

Rów stanowi jednocześnie najbardziej wysunięty ku wschodowi element strefy tektonicznej Poznań-Kalisz-Rzeszów.

Przebiega od okolic Pajęczna na zachodzie po rejon Przedborza na wschodzie. Przecina pod kątem ostrym osie laramijskich struktur fałdowych w obrębie elewacji. Poczynając od zachodu są to: antyklina Dąbrowy Rusieckiej, synklina Brudzic i antyklina Łękińska. Główne zespoły uskoków charakteryzują kierunki NW – SE i WSW – ENE oraz podrzędnie WNW – ESE i SW – NE. Uskoki brzeżne rowu są wypadkową tych kierunków. Wyróżniamy południowy uskok brzeżny (USB 1) oraz przeciwstawne do niego północne uskoki brzeżne oznaczone symbolami UNB 2 i UNB 3. W planie rowu zaznaczają się także uskoki o charakterze przesuwczym przecinające rów na kierunku SE–NW. Są to od wschodu:

• Uskok Widawki 
• Uskok Środkowy 
• Uskok Kodrąb-Kleszczów 
• Uskok Kamieńsk-Żłobnica. 

Elementy budowy strukturalnej centralnej części złoża Bełchatów prezentuje rysunek nr 4.

Centralną część rowu Kleszczowa od zachodu zamyka wysad solny Dębina rozgraniczający pole Bełchatów od pola Szczerców. Ten skomplikowany rys strukturalny jest efektem usytuowania rowu Kleszczowa w strefie paleozoicznego progu strukturalnego, w rejonie którego krzyżują się rozłam świętokrzyski, uskok Brzeg–Kluczbork-Bełchatów oraz lineament Poznań-Rzeszów.

Otwarcie rowu nastąpiło prawdopodobnie w starszym trzeciorzędzie, jako efekt naprężeń rozciągających fazy sawskiej. Wtedy formują się główne zręby rowu oraz osady kompleksu podwęglowego. 

Następnie aż po środkowy miocen trwało zasypywanie rowu połączone z powolną subsydencją dna rowu, aż do całkowitego wypełnienia rowu. Wtedy to tworzą się osady kompleksu węglowego oraz ilasto - węglowego. Na przełomie sarmat/baden dochodzi do zdeformowania osadów oraz rozwoju powierzchni erozyjnej rozpoczynającej sedymentację kompleksu ilasto-piaszczystego. Wtedy to następuje całkowite wypełnienie rowu. W początkach czwartorzędu w północnej części rowu rozwija się dolina erozyjna rozcinająca złoże do podłoża mezozoicznego, będąca według niektórych autorów neotektonicznym rowem. 

Kolejna faza deformacji zaznacza się po ustąpieniu lądolodu zlodowacenia południowopolskiego oraz stadiału maksymalnego zlodowacenia środkowopolskiego jako efekt izostatycznego wypiętrzenia podłoża. 

Należy nadmienić, iż ruchy w obrębie rowu trwają z mniejszą intensywnością nadal, o czym świadczą zwiększone miąższości glin warciańskich w strefach uskoków brzeżnych oraz zbiorniki eemskich jezior i współczesne niecki torfowe.

Został opracowany w 1992 r. na podstawie materiałów kartograficznych gromadzonych w trakcie obsługi geologicznej kopalni. Przy konstrukcji profilu przyjęto, iż jego podstawową jednostką jest kompleks litostratygraficzny. W obrębie utworów czwarto- i trzeciorzędowych wydzielono sześć kompleksów litostratygraficznych, których granice mają charakter regionalny i istnieje możliwość ich śledzenia zarówno na obszarze złoża jak i w rejonach przyległych.

Perm - Mezozoik:

Osady permu z rejonu złoża to cechsztyńskie sole kamienne cyklotemu Werra, które wraz z czapą anhydrytowo - gipsową budują wysad solny Dębina. Do najstarszych osadów mezozoicznych należą osady triasowe reprezentowane przez wapienie i piaskowce. Osady triasu znane są tylko z otworów wiertniczych Kompleks osadów jurajskich reprezentowany jest przez piaski i piaskowce liasu, mułowce i iłowce doggeru oraz wapienie organodetrytyczne malmu. Powyżej zalega kompleks osadów kredowych reprezentowany przez osady marglisto-wapienne a także opoki oraz osady mułowcowo-piaszczyste kredy górnej. Zarówno osady jury jak i kredy znane są z odsłonięć na zboczach stałych wyrobiska górniczego, jak i licznych otworów wiertniczych.

Kenozoik – trzeciorzęd:

Osady trzeciorzędu rozdzielono na 4 kompleksy. 

Kompleks podwęglowy tworzą osady piaszczysto-ilasto-mułkowe z cienkimi wkładkami węgla brunatnego. W górnej części kompleksu utwory piaszczyste są miejscami scementowane krzemionką. Ponadto w jego obrębie występują liczne wkładki kredy jeziornej oraz zwietrzeliny skał podłoża mezozoicznego pochodzące z obrzeżenia rowu. Miąższość kompleksu podwęglowego waha się w granicach 10 - 150 m. Utwory kompleksu podwęglowego reprezentują okres sedymentcji paleoceńsko-oligoceńskiej, a pod względem litostratygraficznym odpowiadają ogniwu żarskiemu formacji rawickiej.

W spągu kompleksu węglowego występuje najniższy poziom paratonsteinu o miąższości 2 - 5 cm, (poziom Ts 7). Bezpośrednio powyżej leży główny pokład węgla brunatnego. Jest to jednolity pakiet o miąższości 20 - 80 m. W południowej części złoża w spągu pokładu węgla można obserwować przejście sedymentacyjne od piasków poprzez węgle zapiaszczone i zailone do węgla. Część dolna i środkowa pokładu głównego jest zbudowana z naprzemianleglych warstw żółtobrunatnych węgli bitumicznych i ciemnobrunatnych węgli ksylitowo-detrytowych. W stropowej części pokładu, oddzielonej od niżejległych osadów kolejnym poziomem paratonsteinu o miąższości około 2 cm (poziom Ts 5) zalegają węgle ksylitowo-ziemiste, lokalnie intensywnie zailone bądź zapiaszczone. W pokładzie występują podrzędnie wkładki kredy jeziornej, zgrupowane w rejonach występowania w obrzeżeniu rowu tektonicznego wapieni jurajskich. Powyżej stropu pokładu węgla brunatnego występuje warstwa węgli sapropelowych i iłów węglistych o charakterystycznej łupliwości, zwanych iłami kostkowymi. Pakiet tych osadów o miąższości 0.5 - 7.0 m jest wyraźnie dwudzielny: w swej dolnej części jego osady mają charakter bardziej węglisty, w górnej części są bardziej ilaste. Ponad poziomem iłów kostkowych leży poziom paratonsteinu (poziom Ts 4) o miąższości 1 - 2 cm. Jego wiek określono na 18,6 mln lat BP+/- 1,8 mln lat. Wyżej zalega pakiet złupkowaconych iłów szarozielonych o miąższości 2 - 5 cm. Ponad iłami występuje pokład węgla brunatnego, określany jako pokład C, o miąższości 2 -15 m, a wyżej kolejny poziom utworów węglowo-ilastych typu iłów kostkowych, wyklinowujący się ku zachodowi. Ponad iłami kostkowymi zalega kolejny pokład węgla brunatnego, określany jako pokład B, o miąższości 1 - 6 m. W stropie kompleksu występuje kolejny poziom paratonsteinu (Ts 3). Utwory kompleksu węglowego należą do dolnego miocenu, a pod względem litostratygraficz-nym odpowiadają najniższej części formacji ścinawskiej i mogą być korelowane z III ścinawskim pokładem węgla.

Kompleks ilasto-węglowy rozpoczynają osady ilasto-piaszczyste, wśród których lokalnie występują wkładki kredy jeziornej. Na tych utworach leży najwyższy pokład węgla brunatnego, określany jako pokład A o miąższości 0.1 - 5.0 m. Ponad węglem występuje pakiet czarnych iłów węglistych z poziomem paratonsteinu (poziom Ts 2). Wiek tej warstwy paratonsteinu okreslono na 16,4 mln lat BP +/- 1,6 mln lat. Najwyższe ogniwo kompleksu stanowią osady piaszczysto-ilaste, w znacznie części o charakterze redeponowanych zwietrzelin. Utwory kompleksu ilasto-węglowego należą do dolnego miocenu, a pod względem litostratygraficznym odpowiadają górnej części formacji ścinawskiej. Pokład A może być korelowany z II łużyckim pokładem węgla.

Spąg kompleksu ilasto-piaszczystego ma charakter erozyjny i jest podkreślony warstwą bruku korytowego. W kompleksie dominują brunatne piaski, zawierające liczne fitoklasty (w tym szyszki Coniferae). Obok piasków występują iły, iły piaszczyste i mułki ilaste. Utwory kompleksu podwęglowego należą do pliocenu, a pod względem litostratygraficznym mogą być korelowane z formacją adamowską i dolną częścią formacji poznańskiej.

Kenozoik – czwartorzęd:

W obrębie osadów czwartorzędowych wydzielono dwie jednostki:

• Dolna jednostka strukturalna, 
• Górna jednostka strukturalna.

Dolna jednostka strukturalna charakteryzuje się zaburzoną budową wewnętrzną. W jej obrębie wydzielić można trzy cykle sedymentacji glacjalnej przedzielonej osadami interglacjalnymi. Są to głównie osady reprezentujące środowisko sedymentacji pozakorytowej oraz rzek meandrujących jak mułki organiczne oraz pylaste i drobnoziarniste piaski a także osady piaszczysto-żwirowe, piaszczyste, piaszczysto-mułkowe, mułki zastoiskowe oraz iły warwowe i gliny glacjalne reprezentujące środowisko sedymentacji fluwioglacjalnej, limnoglacjalnej i glacjalnej. Reprezentują one środowiska kolejno następujących po sobie zlodowaceń południowopolskiego i środkowopolskiego. Szczególnym zespołem litologicznym w obrębie czwartorzędu są serie zastoiskowe o miąższościach do 80m stwarzające określone utrudnienia w procesie eksploatacji nadkładu. Strop dolnej jednostki strukturalnej wyznacza powierzchnia erozyjna związana z osadami rzecznymi interglacjału Pilicy.

Górna jednostka strukturalna charakteryzuje się subhoryzontalnym zaleganiem zespołów warstw. Są to osady piaszczysto-żwirowe, reprezentujące osady rzeczne okresu interglacjału Pilicy oraz piaski pylaste, iły warwowe i trzy poziomy glin glacjalnych reprezentujących stadiał Warty zlodowacenia środkowopolskiego. Powyżej zalegają osady zbiorników jeziornych interglacjału eemskiego oraz piaski wydmowe zlodowacenia północnopolskiego (Bałtyckie) oraz rzeczne osady holocenu, facji pozakorytowych i korytowych związanych z rzeką Widawką.