Mineralogy of the clay gouges developed in shear zones of the High Tatra Mountains

Wysokie Tatry są częścią Karpat Wewnętrznych położoną na granicy Polski i Słowacji. W obrębie trzonu krystalicznego Tatr Wysokich zlokalizowane są liczne strefy ścinania. Wzdłuż niektórych z tych stref rozwinięte są kieszenie ilaste.Celem pracy było określenie składu ilościowego i jakościowego wybranych kieszenii ilastych. Z uwagi na fakt, iż większość stref zlokalizowana jest w stosunkowo trudnym górskim terenie, do badań wybrano 8, stosunkowo łatwo dostępnych stref: Wołowa Turnia, Kozia Przełęcz, Plecy Mnichowe, Żleb Mnichowy z Galerii Cubryńskiej, górna część Żlebu Mnichowego, Żleb Pod Zadnim Mnichem, Wrota Chałubińskiego, Gładka Przełęcz. Próbki oraz wydzielone z nich subfrakcje < 0,2 µm, < 2 µm, 0,2–2 µm, 2–10 µm) zostały zanalizowane metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Subfrakcje < 0,2 µm wydzielone z wszystkich próbek zostały również zanalizowane metodą fourierowskiej absorbcyjnej spektroskopii w podczerwieni (FTIRS).Ogólny skład próbek to kwarc, dioktaedryczna mika (politypy 1M i 2M1), chloryt, dioktaedryczny smektyt, sodowy plagioklaz, kaolinit, skaleń potasowy. Mieszanopakietowy R2 illit-smektyt został również zidentyfikowany w próbce pobranej ze żlebu z przełęczy pod Zadnim Mnichem. Zauważone zostały znaczące różnice w składzie mineralnym kieszeni pomiędzy poszczególnymi strefami oraz w obrębie tej samej strefy. Dioktaedryczny smektyt, kaolinit, polityp 1M miki oraz mieszanopakietowy illit-smektyt zinterpretowane zostały jako składniki autogeniczne. Natomiast polityp 2M1 miki, kwarc, skalenie oraz chloryt zostały najprawdopodobniej odziedziczone z granitoidowych skał otoczenia. Składniki autigenizne najprawdopodobniej powstały w wyniku przemian skaleni i biotytu mającej miesjce w czasie działalności hydrotermalnej w czasie ostatnich faz aktywności tektonicznej, mających miejsce w warunkach kruchych. Z uwagi na prosty skład mineralny (kwarc + mika 1M + mika 2M1+smektyt+chloryt) próbka pobrana z Koziej Przełęczy została wytypowana do datowania metodą 39Ar-40Ar, w wariancie z umieszczeniem próbki w próżniowych kapsułkach, który umożliwia korektę otrzymanego wieku o ilość izotopu 39Ar utraconą w wyniku odrzutu. Została podjęta próba obliczenia wieku obydwu politypów miki. Otrzymano wieki 1,9 ± 3,2 Ma oraz 155,9 ± 12,3 Ma odpowiednio dla politypu 1M oraz 2M1.

The High Tatra Mountains are a part of the Inner Western Carpathians which is situated on the border between Poland and Slovakia. The varscian crystalline granitic core of the High Tatras is cut by numerous shear zones. Along some of the zones clay gouges have been developed.The aim of the present study was to determine the qualitative and quantitative composition of the selected clay gouges. Due to the fact that most of the gouges are located in tough high mountain teraine samples from 8 relativelly easily accesible sites were collected for the purpose of the study. (Wołowa Turnia, Kozia Przełęcz Pass, Plecy Mnichowe, Żleb Mnichowy from Galeria Cubryńska, upper part of Żleb Mnichowy, Żleb Pod Zadnim Mnichem, Wrota Chałubińskiego, Gładka Przełęcz). Bulk samples and separated subfractions (i.e. < 0.2 µm, < 2 µm, 0.2–2 µm, 2–10 µm) were analysed using the XRD method. The < 0.2 µm subfractions from all the samples were also examined using Fourier Transform Infrared Spectrometry. Dioctahedral micas (1M and 2M1 polytypes), quartz, chlorite, dioctahedral smectite, kaolinite, Na-plagioclase, and K-feldspar were indentified in the samples from most of the gouges studied. Mixed-layered R2 illite-smectite minerals were also identified in the samples from the Żleb Mnichowy. Significant variations in mineral composition were observed between samples from different sites and between different samples collected within the individualgouges). Dioctahedral smectite, 1M mica and illite-smectite mixed layered minerals can be interpeted as authigenic components of the gouges while 2M1 mica, quartz, feldspars, and chlorite were most likely inherited from the parent granitoids. The authigenic components, were most likely formed by hydrothermal alteration of feldspars and biotite during the youngest (i.e. brittle) phases of the shear zones activity. Because the sample from the Kozia Przelecz Pass exhibited a relatively simple mineral composition (i.e.1M mica + 2M1 mica + quartz + chlorite + smectite) it was selected for 39Ar-40Ar radiometric dating of the gouge formation using the vacuum encapsulation technique, which accounts for the loss of 39Ar due to recoil. An attempt was made to extract the age of both 2M1 and 1M mica polytypes. Ages 1,9 ± 3,2 Ma and 155,9 ± 12,3 Ma were obtained for 1M and 2M1 polytypes respectively.