Gipsy i anhydryty


Tomasz Bartuś



Ewaporaty siarczanowe (łac. evaporatio - parowanie) to skały często niemal monomineralne zbudowane z minerałów z grupy siarczanów (głównie gipsów i anhydrytów). Towarzyszą im kwarc, kalcyt, dolomit, minerały ilaste, tlenki i wodorotlenki żelaza oraz substancja bitumiczna. Ewaporaty siarczanowe krystalizują z roztworów na drodze chemicznej. Proces krystalizacji następuje w wyniku przekroczenia iloczynu rozpuszczalności minerałów w trakcie wzrostu stężenia roztworów. Ten wzrost stężenia może się odbywać wskutek dwóch zjawisk: odparowania wody oraz schładzania wody. W niższych temperaturach powstaje gips, a w wyższych anhydryt. Do ewaporacji dochodzi głównie w obrębie zatok, lagun, zamkniętych mórz i jezior w klimacie suchym i gorącym.

Wychodnie podwietrzałych gipsów
Fig. 1. Skrasowiałe wychodnie gipsów; Szarpków (Niecka Nidziańska)

Minerały ewaporatowe wytrącają się z roztworu wody morskiej lub jeziornej w ściśle określonej kolejności nazywanej cyklotemem ewaporatowym. Najpierw krystalizują wapienie chemiczne i margle, a następnie iłowce, dolomity syngenetyczne (sedymentacyjne), gipsy lub anhydryty, sole kamienne, a w końcowym etapie sole potasowo-magnezowe. Na Kujawach (Inowrocław) w osadach cechsztynu (późny perm) wydzielono cztery cyklotemy ewaporatowe: Z-1 (werra), Z-2 (stassfurt), Z-3 (aller) i Z-4 (leine).

Model krystalizacji ewaporatów w wyniku odparowania wody

W strefach szelfowych mórz i oceanów oraz w jeziorach w klimacie suchym i gorącym, w wyniku intensywnego parowania dochodzi do zagęszczenia roztworu wody morskiej. Po częściowym odparowaniu woda zagęszcza się i zwiększa swój ciężar właściwy. Jako cięższa opada na dno i po skłonie szelfu migruje ku głębokim partiom zbiornika. W czasie migracji schładza się (nawet do +4°C) i jeszcze bardziej zagęszcza. Po przekroczeniu kolejnych gęstości, a zatem iloczynu rozpuszczalności kolejnych minerałów, następuje krystalizacja minerałów. Kolejność ewaporacji definiują wyżej wspomniane cyklotemy. W zbiornikach sedymentacyjnych dochodzi do poziomego zróżnicowania facjalnego. W zbiorniku takim ponad przydenną warstwą mocno zagęszczonej wody normalnie funkcjonuje życie biologiczne. Zbiornik nie kurczy się i nie wysycha.

GIPSY
 

Gipsy są skałami zbudowanymi w przewadze z minerału gipsu. Są szarawe, białe, żółte, brunatnawe lub różowawe w zależności od domieszek substancji bitumicznej oraz tlenków i wodorotlenków żelaza. Są miękkie. łatwo jest zarysować je nawet paznokciem. Na najwiekszą skalę tworzą się w wyniku ewaporacji. Powstają wtedy grube pokłady, warstwy oraz konkrecje. W ścianach odsłonięć często można zaobserwować grube kryształy gipsów w postaci tzw. jaskółczych ogonów, a w pustkach, kawernach skalnych - grubokrystalicznych selenitów. Gipsy mogą także występować w postaci drobnokrystalicznej - nazywanej alabastrem. Ze względu na niewielką twardość, białą barwę i fakturę zbliżoną do marmurów od dana stanowiły one ceniony materiał rzeźbiarski. Podrzędnie gipsy tworzą się także w wyniku procesów hydrotermalny albo w trakcie wietrzenia skał bogatych w siarczki, jak to ma miejsce np. w złożu łupków pirytonośnych w Wieściszowicach na Dolnym Śląsku. Gipsy poddawane wysokiej temperaturze i wysokiemu ciśnieniu ulega przebudowie w anhydryty. Gipsy w szczególnych warunkach geologicznych przechodzą w siarkę rodzimą i wapienie pogipsowe. Procesowi towarzyszy pojawienie się siarczanów strontu (celestyn) i baru (baryt). Gipsy są skałami krasowiejącymi. Tworzą się w nich jaskinie. Z najważniejszym obszarem występowania jaskiń gipsowych na świecie mamy do czynienia na Podolu (Ukraina). Najdłuższa jaskinia gipsowa świata - Jaskinia Optymistyczna ma około 257 km długości (2022).

Kryształy gipsu (jaskółcze ogony)
Fig. 2. Kryształy gipsu (jaskółcze ogony) w ściane kopalni gipsu "Leszcze S.A." w Leszczach (Niecka Nidziańska)
Konkrecje alabastrowe
Fig. 3. Konkrecje alabastrowe, miocen; Kraków, Wola Duchacka (zapadlisko przedkarpackie)
Gips włóknisty
Fig. 4. Gips włóknisty, miocen; Kraków, os. Ruczaj (zapadlisko przedkarpackie)

Występowanie

Gipsy i anhydryty występują wspólnie i łatwo przechodzą jeden w drugi. W Polsce złoża ewaporatów siarczanowych związane są głównie z utworami miocenu (młodszy neogen) wzdłuż północnego obrzeżenia zapadliska przedkarpackiego (szczególnie w dolinie Nidy) oraz z utworami cechsztynu (młodszy perm) na Dolnym Śląsku. Złoża w utworach mioceńskiej i cechsztyńskiej formacji ewaporatowej i towarzyszą osadom solnym (sól kamienna i sole potasowo-magnezowe). Do najważniejszych złóż miodceńskiej serii ewaporatpowej należą Borków-Chwałowice i Leszcze. Udokumentowane złoża cechsztyńskich siarczanów (głównie anhydrytów i wtórnych gipsów powstałe z uwodnienia anhydrytów w strefach infiltracji wód) występujące na Dolnym Śląsku cechują się skomplikowanymi warunkami geologicznymi powodowanymi przez silne zaburzenia tektoniczne oraz zmienną jakością. Eksploatowane są tu dwa złoża: Nowy Ląd i Nowy Ląd - Pole "Radłówka". Ponad to dysponujemy dużymi zasobami nieeksploatowanych gipsów i anhydrytów towarzyszących złożom miedzi Lubińsko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego (LGOM). Te jednak nie są obecnie eksploatowane. Współcześnie gipsy można także pozyskiwać w wyniku odsiarczania spalin w elektrowniach.

ANHYDRYTY
 

Anhydryty są skałami zbudowanymi w przewadze z minerału anhydrytu. Są barwy szarej, niebieskawej lub brunatnej. Są twardsze i zwykle bardziej drobnoziarniste od gipsów. Anhydryty krystalizują z roztworu wody morskiej w temp +37°C. Pod wpływem roztworów wodnych skały anhydrytowe ulegają uwodnieniu i przechodza w gipsy. Tworzą sie gipsy poanhydrytowe oraz skały mieszane gipsowo-anhydrytowe.

Anhydryt
Fig. 5. Anhydryt o teksturze mikrosparytowej, cechsztyn; kopalnia "Nowy Ląd" w Niwnicach oddział Lubichów (synklinorium północnosudeckie)
Żyły gipsu włóknistego w anhydrycie
Fig. 6. Żyły gipsu włóknistego w anhydrycie; Kopalnia gipsu i anhydrytu "Nowy Ląd" w Niwnicach oddział Lubichów (monoklina przedsudecka)

Występowanie

Występowanie jak w przypadku gipsów. Ze złożowego punktu widzenia w Polsce istotne są wyłącznie złoża cechsztyńskie na monoklinie przedsudeckiej - Nowy Ląd i Nowy Ląd - Pole "Radłówka" oraz nieeksploatowane złoża w obrębie LGOM.

Komora eksploatacyjna w złożu anhydrytu
Fig. 7. Eksploatacja komorowa anhydrytu w Kopalni gipsu i anhydrytu "Nowy Ląd" w Niwnicach oddział Lubichów (monoklina przedsudecka)
SIARKA RODZIMA
 

Siarka (łac. Sulphur) jest pierwiastkiem chemicznym szeroko rozpowszechnionym w przyrodzie. Występuje w skorupie ziemskiej w postaci pierwiastkowej – jako siarka rodzima oraz w postaci związków chemicznych - siarkosoli, siarczków i siarczanów. Siarkosole i siarczki tworzą cenne rudy metali m.in. żelaza, ołowiu, cynku, miedzi tworząc minerały takie jak galena, sfaleryt, piryt czy chalkopiryt. Siarka rozpowszechniona jest również w postaci siarczanów, z których gospodarcze znaczenie mają głównie gips i anhydryt.

Siarka rodzima poza pochodzeniem z ekshalacji wulkanicznych tworzy się w przyrodzie w wyniku przeobrażenia siarczanów (gipsów i anhydrytów) przy współudziale bakterii i węglowodorów.

Występowanie

Siarka rodzima występuje w Polsce w utworach mioceńskich (badeńskich) na całym obszarze zapadliska przedkarpackiego. Towarzyszy gipsom, wapieniom siarkonośnym i wapieniom płonnym - utworom tzw. serii chemicznej. Zawartość siarki w tych skałach wynosi średnio 25-30%, maksymalnie może dochodzić do 70%. Do historycznych miejsc eksploatacji siarki rodzimej należały na Górnym Śląsku okolice Pszowa, Kokoszyc, Rogowa i Zawad; w okolicach Krakowa (kopalnie w Swoszowicach i Posądzy) oraz w województwie świętokrzyskim (Czarkowy, Wiśniowa-Czajków). Złoża w Swoszowicach, eksploatowane do 1884 roku należały w tym czasie do największych w Europie. Dziś w Swoszowicach koło Krakowa, a także w samym Krakowie (rondo Matecznego) znajdują się uzdrowiska znane z siarczanowych wód leczniczych.

Siarka rodzima
Fig. 8. Siarka rodzima w skupieniach ziemistych i krystalicznych; Machów k. Tarnobrzega
Siarka rodzima
Fig. 9. Siarka rodzima w skupieniach ziemistych i krystalicznych oraz bezbarwny celestyn (SrSO4); Machów k. Tarnobrzega

Po II wojnie światowej licznych odkryć nowych złóż siarki dokonano w pobliżu Tarnobrzega (Piaseczno, Machów, Jeziorko oraz Osiek), w rejonie Staszowa (Grzybów) oraz koło Lubaczowa (złoże Basznia). Dokumentacje złożowe siarki rodzimej obejmowały zasoby występujące do głębokości 300m. Pod koniec lat 80. XX wieku Polska zajmowała trzecie miejsce na świecie w wydobyciu siarki. W 1991 roku koniunktura siarki na rynkach światowych uległa załamaniu. Kres przemysłowi wydobywczemu przyniosło pojawienie się taniej siarki pochodzącej z odsiarczania ropy naftowej i gazu ziemnego.

Siarka rodzima
Fig. 10. Siarka rodzima w skupieniach naciekowych; Machów k. Tarnobrzega

W Polsce obecnie prowadzi się eksploatację metodą podziemnego wytopu. Polega ona na odwierceniu otworów eksploatacyjnych, do których wprowadzone są rury stanowiące osłonę otworu. Wewnątrz nich znajdują się rury do wprowadzania przegrzanej wody do złoża, rury do wydobywania wytopionej siarki i rury do tłoczenia sprężonego powietrza. Proces wydobycia polega na wtłoczeniu pod ciśnieniem przegrzanej wody do złoża. Woda powoduje ogrzanie siarki i jej wytopienie. Następnie za pomocą sprężonego powietrza siarka wydobywana jest na powierzchnię.

Siarka rodzima
Fig. 11. Siarka rodzima; Machów k. Tarnobrzega

Bibliografia

Bolewski A., Parachoniak W., 1988. Petrografia. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.
Siarka URL: https://www.pgi.gov.pl/muzeum/kopalnia-wiedzy-1/12583-siarka.html.
Mateczny Zdrój URL: https://matecznyzdroj.pl/.
Geostrada Sudecka. Przewodnik geologiczny. Tom 1 Geostrada Sudecka. Przewodnik geologiczny. Tom 2 Geostrada Sudecka. Przewodnik geologiczny. Tom 3
 
 

Materiały wstępne

 
 
 
 
 
 
Tabela geochronologiczna (upr.) b/w
 
dokument pdf
Tabela geochronologiczna (upr.) basic colours
 
dokument pdf
Tabela geochronologiczna (upr.) full colours
 
dokument pdf
Tabela geochronologiczna
 
 
 

Skały magmowe

 
 
Klasyfikacja skał magmowych
 
dokument pdf
Skały magmowe (prezentacja)
 
Główne minerały:
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Krzemiany_wyspowe (oliwiny, granaty, topaz)
 
 
 
 
 
 
 
 
Skały plutoniczne:
 
 
 
 
Granitoidy (granit, granodioryt, tonalit)
 
 
 
 
 
 
 
 
Skały wulkaniczne:
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Skały żyłowe:
 
 
 
 
Aplity, lamprofiry
 
 
 
 
..

Skały osadowe

 
 
Główne minerały:
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Minerały skał osadowych
 
 
 
 
 
Skały okruchowe
 
 
 
 
 
 
 
Struktury sedymentacyjne skał okruchowych - prezentacja
 
Skały węglanowe
 
Wapienie (wstęp)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Skały krzemionkowe
 
Martwice krzemionkowe i gejzeryty
 
 
Rogowce (radiolaryty, gezy, spongiolity)
 
 
Opoki
 
 
 
 
 
 
Ewaporaty
 
 
 
 
Skały alitowe, fosforanowe
 
 
 
 
 

Skały metamorficzne

 
 
Główne minerały:
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
epidot
 
 
Wstęp do metamorfizmu, minerały, struktury i tekstury - materiały do ćwiczeń
 
dokument pdf
Wstęp do metamorfizmu, minerały, struktury i tekstury - prezentacja
 
 
dokument pdf
Produkty metamorfizmu regionalnego
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Produkty ultrametamorfizmu
 
 
 
 
Produkty metamorfizmu termicznego
 
 
Skarny
 
 
Hornfelsy
 
 
 
 
Produkty dynamometamorfizmu
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Produkty metamorfizmu impaktytowego
 
 
 
 
 
 
Materiały do ćwiczeń cz. II
 
dokument pdf
Prezentacja Metamorfizm II
 
dokument pdf

Wyniki kolokwium

 
 
kolokwium ze skał OSADOWYCH (22.01.2018)
 
Wszystkie