Skały wapienne Wyżyny Krakowsko - Częstochowskiej
Opracowała:
mgr Beata Patyk
Wapń to piąty pierwiastek pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej. Pierwiastek ten nie występuje w stanie wolnym, ale w postaci licznych krzemianów i glinokrzemianów. Jako węglan CaCO tworzy dwie odmiany krystaliczne: heksagonalny kalcyt oraz rombowy aragonit. Kalcyt jest składnikiem takich skał jak: wapienie, kreda i marmur, tworzących bogate złoża, a nawet całe łańcuchy górskie. Siarczan wapnia występuje obficie w postaci bezwodnej jako anhydryt CaSO oraz w postaci uwodnionej jako gips CaSO * 2H O. Do minerałów stanowiących sole wapnia należą także: fosforyt, apatyt, fluoryt.
Wapń występuje także w organizmach żywych - w kościach i pancerzykach wielu zwierząt.
Związki wapnia stosuje się na ogromną skale w budownictwie, m.in. do wyrobu zaprawy murarskiej i cementu. Z gipsu wykonuje się zaprawę gipsową a także stosowany jest w medycynie oraz do produkcji nawozów sztucznych.
Z wapna otrzymuje się tzw. Wodę wapienną służącą do wykrywania obecności dwutlenku węgla w powietrzu.
Wapienie to skały osadowe, których głównym składnikiem jest kalcyt CaCO . Wapienie to skały osadowe powstające na dnie mórz i oceanów z gromadzących się tam szczątków organicznych. Mogą mu towarzyszyć: dolomit, minerały ilaste, autogeniczne minerały grupy SiO oraz detrytyczne ziarna kwarcu i innych minerałów odpornych na wietrzenie. Skały przejściowe między wapieniami a skałami ilastymi określa się nazwą margle, a zasobne w autogeniczne minerały z grupy SiO - opoki. Te grupy skał wapiennych i przejściowych ku skałom ilastym czy krzemionkowym stanowią surowce przemysłu budowlanych minerałów wiążących i niektórych innych działów ceramiki. Znajdują wielostronne zastosowanie w wielu działach przemysłu, także jako kamienie budowlane i drogowe, stanowią też podstawowe surowce niektórych gałęzi przemysłu chemicznego, hutnictwa, także nawozy mineralne.
Tworzenie się skał wapiennych i pokrewnych jest ułatwione tym, że Ca zawarty w minerałach starszych skał jest stosunkowo łatwo z nich ługowany w trakcie wietrzenia i przenoszony przez wody w postaci kwaśnego węglanu. Jest to główny rozpuszczalny składnik wód źródlanych i rzecznych. Zmiana ciśnienia CO lub temperatury powodują, że w pobliżu źródeł nagromadzić się mogą osady wapienne, których diageneza dostarcza nawarów (martwic wapiennych) i tawertynów. Duże ilości Ca są przenoszone do jezior, mórz i oceanów, w których następuje jego akumulacja. Osadzanie się CaCO może nastąpić drogą nieorganiczną, przeważająca jednak jego część koncentruje się w szkieletach organizmów żyjących. Stanowią one dominującą cześć osadu macierzystego dla wapieni i skał pokrewnych. Niektóre organizmy w morzach ciepłych rozwijają się w sposób osiadły i narastający na szkieletach dawnych generacji. Tworzą rafy sięgające powierzchni morza. W ten sposób powstają wapienie rafowe, np. wapienie koralowe. Innymi utworami są biohermy, tj. soczewkowate masy skorup i szkieletów wapiennych wśród innych skał i biostromy o charakterze ławicowym. Organizmy, które tworzą takie odmiany wapieni żyły w mule. Znaczna część wapieni powstała w wyniku sedymentacji szkieletów organizmów na dnie mórz. Współcześnie duże ilości takiego materiału nagromadzają się również na plażach, z których bywają eksploatowane (np. plaże Zatoki Gwinejskiej w Afryce) dla przemysłu wapienniczego. Falowanie i prądy wody morskiej mogą rozkruszyć te nieskonsolidowane osady, mechanicznie je przerobić i powtórnie osadzić. W dalszym rozwoju procesów mogą zostać scementowane, np. CaCO . tym sposobem powstają wapienie organodetytyczne. W zależności od wielkości ziaren wyróżni się wśród nich biorudyty zawierające materiał grubo okruchowy, bioarenity o ziarnach mniej więcej wielkości ziaren piasku; biomikryty zbudowane z materiału drobno rozkruszonego. W przypadku gdy spoiwem tych skał jest krystaliczny CaCO bywają określane nazwą biospatyty. Okruchy muszli zmieszane z ziarnami kwarcu mogą dostarczyć piasków wapiennych (piasków muszlowych).
Wapienie pochodzenia nieorganicznego (wapienie chemiczne) odgrywają mniejszą rolę niż wapienie organogeniczne. Tworzą na ogół niezbyt duże złoża o zmiennej jakości surowca. Ze względu na podatność na obróbkę i walory estetyczne bywają eksploatowane na potrzeby budownictwa, np. trawertyny. Morskie wapienne osady uznaje się za organogeniczne, jakkolwiek cześć zawartego w nich CaCO została osadzona chemiczne.
Wapienie rafowe są zbudowane z zespołów organizmów o szkieletach wapiennych. Wyróżnia się wapienie koralowe, serpulowe, mszywiołowe, litotamniowe i inne. Są na ogół czystymi skałami węglanowymi, niekiedy dość zasobnymi w dolomit. Jasne, białawe lub żółtawe, przeważnie masywne nie wskazują uwarstwienia. Wśród nich pojawiają się odmiany bardzo drobnoziarniste zwane wapieniami płytowymi.
Zlepy muszlowe są zbudowane ze skorup małżów, ślimaków, ramienionogów, dużych otwornic. Są skałami kalcytowymi, zwykle ze znaczną domieszką dolomitu, a także z ziaren kwarcu. Spoiwo najczęściej kalcytowe, białawe lub żółtawe od domieszki wodorotlenku żelaza. Wyróżnia się odmiany określane według gatunków organizmów, które dostarczyły tworzywa.
Wapienie pelagiczne tworzyły się w głębokim morzu. Obok resztek otwornic i glonów planktonicznych zawierają szczątki głowonogów i innych organizmów pływających. Przeważającym ich składnikiem jest pelit kalcytowy. Ich struktura organogeniczna jest zwykle zatarta wskutek rekrystalizacji. Zawierają skupienia chalcedonu. Ponadto są obecne w ich minerały ilaste, lecz brak glaukonitu.
Wapienie oolitowe to przybrzeżne ipłytkowodne utwory morskie zbudowane z oolitów lub ooidów o wielkości 0,1 - 2,0 mm.
Wapienie onkolitowe są utworzone z onkolitów charakteryzujących się budową koncentryczno - sferyczną. Powstają w wyniku obrastania ziaren wapiennych przez glony.
Ze wszystkich odmian wapieni powstałych w środowiskach lądowych w Polsce zastosowanie w przemyśle cementowym oraz do przeróbki na wapno paszowe i nawozowe znajdują tylko wapienie jeziorne.
Wapienie jeziorne są swoistym mułem jeziornym, który nagromadza się w klimacie umiarkowanym takiego typu, jaki panuje u nas na Pomorzu. Zawierają domieszki skorupek mięczaków i szczątki roślin. Wskutek obniżenia się poziomu wody w jeziorach osad ten może odsłonić się na powierzchni.
Wapienie służą jako materiał budowlany, a także do wyrobu wapna palonego, cementu, nawozów sztucznych, papieru. Używa się ich także w hutach szkła i żelaza. W Polsce występuje głównie w okolicach Częstochowy, Kielc, Krakowa.
Wiele naszych zabytków architektury lub ich fragmenty, np. Brama Floriańska i maszkarony w Sukiennicach w Krakowie, a także zamki na szlaku Orlich Gniazd, zostały zbudowane z wapieni. Kreda i marmur to też wapienie.
Kreda jest odmianą wapieni, nie zawierających wielu domieszek. Powstała ze skorupek otwornic i pylistego kalcytu. Spotyka się w niej igły gąbek i jeżowców. Ma właściwości kryjące. Dodaje się ją do białych farb, past i proszków do zębów. Ma zastosowanie w przemyśle ceramicznym, chemicznym, farmaceutycznym i kosmetycznym. Zmieszana z gipsem służy nam do pisania na tablicy.
Duże złoża kredy występują w Polsce w okolicach Chełma, Zamościa i Siedlec.
Marmur jest skałą krystaliczną, która powstała w wyniku przeobrażeń skał wapiennych, zawiera prawie czysty węglan wapnia. Do najsłynniejszych należą białe marmury karraryjskie wydobywane w Włoszech. W Polsce używane są do celów dekoracyjnych i jako materiał rzeźbiarski. W Polsce marmury wydobywane są: w Górach Świętokrzyskich i na Dolnym Śląsku.
Polska wyróżnia się bogactwem złóż skał wapiennych i pokrewnych związanych z różnymi okresami geologicznymi.
Skały wapienne, które prawie w całości budują Wyżynę Krakowsko - Częstochowską, to wapienie górnej jury.
Wyżyna Krakowsko - Częstochowska leży w południowej części Polski. Wznosi się na około 300 m n.p.m., a jej największe wzniesienie to Góra Zamkowa koło Ogrodzieńca (504 m n.p.m.). na obszarze tym wapienie górnej jury tworzą malownicze skałki od Krakowa po okolice Częstochowy. Występują tu: wapienie płytowe, pelityczne, wapienie gruboławicowe z licznymi krzemieniami, wapienie skaliste tworzące ostańce, lekkie wapienie detrytyczne, które dostarczają biało patynującego się kamienia budowlanego oraz jamiste wapienie zbite trawertynu.
Skały wapienne, z których zbudowana jest Wyżyna Krakowsko - Częstochowska, rozpuszczane są przez związki chemiczne znajdujące się w wodzie. Wapienie podlegają działaniu kwasu węglowego, powstającego w wyniku rozpuszczania się dwutlenku węgla w wodzie. Skutki działalności wód opadowych i wód krążących w szczelinach skalnych możemy dostrzec wszędzie tam, gdzie występują skały zawierające wapń. Zjawisko rozpuszczania przez wodę skał wapiennych nazywamy krasem, a tworzący się w ten sposób krajobraz krajobrazem krasowym.
Dlatego deszcz, który spada na teren zbudowany z wapienia, tworzy w nim szczeliny. Każdy kolejny deszcz powiększa szczeliny, z czasem przekształcając je w lejkowate zagłębienia i kominy. Woda dostaje się głębiej i rozpuszcza położone niżej skały wapienne. Często na takich terenach powstają duże, piękne jaskinie. Ściekająca po ścianach jaskiń woda tworzy skalne rzeźby o przedziwnych kształtach: zwisające sople zwane stalaktytami. Spadające krople po odparowaniu wody pozostawiają resztę wapienia na dnie jaskini. W tan sposób rosną od dołu formy nazywane stalagmitami. Kolumny powstałe z połączenia stalaktytów ze stalagmitami to stalagnaty. Jaskiniami i podziemnymi korytarzami płyną pod ziemią rzeki. W pewnych miejscach wypływają one na powierzchnie - takie miejsca nazywamy wywierzyskami. Są to źródła, które dają początek rzekom.
Pod wpływem tych czynników, przez tysiące lat kształtował się krajobraz Wyżyny Krakowsko - Częstochowskiej. W ten sposób powstały głębokie doliny, strome ściany skalne, poszarpane pojedyncze skałki o fantastycznych kształtach. Niektórym skałkom, podobnym do znanych przedmiotów, nadano osobne nazwy, np. Maczuga Herkulesa, Igła Deotymy, Brama Krakowska.
Podziemne rzeki wydrążyły na Wyżynie Krakowsko - Częstochowskiej wiele jaskiń. Ich częstymi mieszkańcami są nietoperze. W niektórych znaleziono szczątki zwierząt z epoki lodowcowej oraz ślady bytności człowieka pierwotnego. Najbardziej znana jest Jaskinia Łokietka. Legenda głosi, że król Polski, Władysław Łokietek, ukrywał się w niej przed żołnierzami czeskiego króla Wacława.
Prawie cały obszar wyżyny objęto różnymi formami ochrony przyrody: tworzono parki krajobrazowe, rezerwaty, i park narodowy. Ojcowski Park Narodowy znajduje się w południowej, najpiękniejszej części Wyżyny Krakowsko - częstochowskiej, w dolinie rzeki Prądnik, w okolicach Ojcowa.
Zjawiska i formy krasowe występują w wielu miejscach w Europie, np. w Tatrach Zachodnich, w Górach Świętokrzyskich - Jaskinia Raj, na Morawach w Czechach, w Słowenii.
Literatura
BIELAŃSKI A. Chemia ogólna i nieorganiczna.
TRZEBIATOWKI W. Chemia ogólna i nieorganiczna.
MICHALIK S. Wyżyna Krakowsko - Częstochowska.
PREMIK J. Budowa i dzieje geologiczne okolic Częstochowy.