Martwice wapienne są skałam węglanowymi powstającymi na lądzie w wyniku procesów chemicznych i częściowo biochemicznych. Budujacy je autogeniczny kalcyt wytrąca się ze słodkich wód bogatych w rozpuszczony CaCO3 - czyli kwaśny węglan wapnia (Ca(HCO3)2). Proces jego powstawania tłumaczy poniższa reakcja.
Ca(HCO3)2 ↔ CaCO3↓ + H2O + CO2↑
Trawertyny to kopalne, zdiagenezowane, twarde, zbite martwice wapienne.
Opis skały
Martwice sa skałami barwy jasno kremowej, beżowej, białej, szarawej lub rdzawej. Mogą występować w formie zwięzłej nazywanej martwicami wapiennymi sensu stricte lub luźnej - nazywanej miałem martwicowym. Martwice zwięzłe nie wykazują wyraźnego warstwowania, zaś luźny miał martwicowy może wykazywać mniej lub bardziej widoczne poziome warstwowanie równoległe. Martwice wapienne cechują się stosunkowo niskim stopniem diagenezy. Są skałami silnie porowatymi i przez to lekkimi. Są kruche i często rozcieralne w palcach. Powszechnie występują w nich prostoliniowe otwory po łodych roślin i odbicia liści. Dość często możemy w nich znaleść muszle ślimaków płucodysznych. Są to skały niemal monomineralne zbudowane z kalcytu, przez co silnie reagują z zimnym HCL. Mogą zawierać pewne domieszki materiału detrytycznego w postaci kwarcu i minerałów ilastych oraz tlenków i wodorotlenków żelaza.
Fig. 1. Martwica wapienna (holocen); widoczne odbicie łodygi i liczne pory; dolina Szklarki (obszar podkrakowski)
Geneza
Martwice wapienne są genetycznie związane z wodami bogatymi w kwaśny węglan wapnia (tzw. "twarda woda"). Miejsca, które umożliwiają silne nasycenie wód CaCO3 mogą być różne ale najważniejszą rolę odgrywają tu obszary krasowe. Dochodzi w nich do ciągłego i intensywnego rozpuszczania węglanu wapnia budującego wychodnie skał, głównie wapiennych i marglistych. Intensywność zjawisk krasowych jest uzależniona od litologii i struktury ługowanych skał oraz warunków klimatycznych. Najsilniej procesy krasowe rozwijają się w klimacie ciepłym i wilgotnym. Wody opadowe zwłaszcza w środowisku glebowym i w niewielkiej części także w atmosferze nasycają się dwutlenkiem węgla tworząc słaby kwas węglowy, który w kontakcie ze skałami węglanowymi rozpuszcza kalcyt. Podczas odwadniania obszarów spływ powierzchniowy ma znaczenie drugorzędne, za to duże znaczenie ma penetracja górotworów systemami szczelin i jaskiń krasowych. W jej trakcie wody ciągle ługują węglany i stopniowo nasycają się kwaśnym węglanem wapnia. Rozpuszczalność dwutlenku węgla w zimnej wodzie jest wysoka i dlatego na tym etapie najczęściej nie dochodzi do strącania CaCO3. Wyjątek stanowi szata naciekowa jaskiń, która powstaje na skutek odprowadzenia, bądź odparowania wody w suchych (starych) partiach systemów krasowych.
Gdy mamy już spełniony warunek wysokiej zawartości rozpuszczonych węglanów, aby doszło do samoistnej krystalizacji kalcytu z roztworu muszą zaistnieć specyficzne warunki. Jednym z najważniejszych czynników jest gwałtowna zmiana temperatury wody. Jak już wspomniano, w roztworach o niższych temperaturach zdolność do rozpuszczania dwutlenku węgla jest wysoka. Gdy dochodzi do wzrostu temperatury rozpuszczalność CO2 maleje, rośnie za to parowanie i dyfuzja gazów do atmosfery. Dochodzi wtedy do strącania węglanów. Sytuacja jest wszystkim dobrze znana ze strącania kamienia w naszych czajnikach podczas gotowania wody. W przyrodzie z sytuacją taką mamy do czynienia w momencie kiedy woda po kążeniu w górotworze wypływa na powierzchnię w źródłach krasowych (wywierzyskach) i wzdłuż początkowych fragmentów potoków. Na kamieniach, łodygach, liściach roślin porastających brzegi źródeł, potoków i rzek krystalizuje wtedy muł kalcytowy. Sytuację dodatkowo ułatwia zmiana ciśnienia wody wypływającej w wywierzyskach na powierzchnię. Ucieczkę dwutlenku węgla do atmosfery w pewnym zakresie ułatwia także turbulentna, spieniona woda, z którą mamy do czynienia przy wodospadach, w bystrzach rwących potoków, na żeremiach bobrów itp. Dochodzi wtedy do wzrostu dyfuzji gazów spowodowanej powstawaniem wodnego aerozolu. Pewne znaczenie mają tu także rośliny niższe, mszaki i glony występujące w nurcie i porastające brzegi źródeł, potoków, rzek i zbiorników wodnych. Dzięki procesowi fotosyntezy rośliny asymilują CO2 przyspieszając krystalizację węglanów. Wytrącony muł kalcytowy z czasem ulega lityfikacji. Szczątki organiczne, na których doszło do wytrącenia CaCO3 ulegają gniciu i rozpadają się. W słabo zdiagenezowanych martwicach pozostają po nich rurkowate pory, pustki i liczne odbicia liści i łodyg. Czasami można znaleźć ich pozostałości.
Występowanie
W Polsce czwartorzędowe martwice wapienne najliczniej występują w dolinkach podkrakowskich w okolicach Krzeszowic, w Górach Świętokrzyskich w okolicach Opatowa-Klimontowa, w Karpatach fliszowych, na Podhalu, a także na Kujawach (związane z występowaniem glin zwałowych). Najbardziej znanym polskim trawertynem jest późnokarbońska martwica karniowicka (Fig. 2) występująca w okolicach Krzeszowic, w północnym skrzydle rowu krzeszowickiego.
Fig. 2. Trawertyn znany pod nazwą "martwicy karniowickiej", karbon górny; Psary k. Karniowic (obszar podkrakowski)
Bibliografia
Bolewski A., Parachoniak W., 1988. Petrografia. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.
Rajchel J., 2009. Martwice wapienne w architekturze Krakowa. Kwartalnik AGH Geologia, 35(2/1), 313-322.
Szulc J., 1983. Geneza i klasyfikacja wapiennych osadów martwicowych. Przegląd Geologiczny, 31, 4, 231-236.
