Tomasz Bartuś

Wapienie muszlowe (muszlowce) powstają w wyniku akumulacji skorup organizmów zwierzących, najczęściej małży (Fig. 2, 3) lub ramienionogów (Fig. 4) w zbiornikach sedymentacyjnych. Skorupy są najczęściej gęsto upakowane i często wzajemnie zazębiają się. Ich ułożenie jest zwykle chaotyczne, a stopień pokruszenia różny. Miąższość ławic muszlowców wynosi od kilku do kilkunastu centymetrów. Tworzą się w płytkich morzach o bogatym życiu organicznym, zwłaszcza w strefie pływów. Ich powstanie wiąże się z określonymi cechami morfologicznymi dna oraz ruchem wody - prądami pływowymi, falowaniem i prądami wywołanymi przez wiatry wiejące w stałych kierunkach. Muszlowce mogą zachowywać się w stanie kopalnym tylko wtedy, gdy w krótkim czasie zostaną pogrążone przez kolejną warstwę osadu. Tworzą się głównie w trakcie sztormów, gdy silne fale wyrzucają na brzeg muszle wraz z drobnym materiałem detrytycznym. Osady burzowe mają postać naprzemianległych warstewek drobnoziarnistego osadu i muszlowców. Muszle reprezentują zwykle wszystkie gatunki zasiedlające strefę pływów i sublitoralną. Czasami muszlowce tworzą się również w wyniku narastania kolejnych organizmów na szczątkach poprzednich pokoleń. Takie osady charakteryzują się większym uporządkowaniem ułożenia muszli w stosunku do osadów tempestytowych.

Wapienie krynoidowe utworzone są z nagromadzenia elementów szkieletowych liliowców (Crinoidea) - najważniejszej pod względem skałotwórczym grupy szkarłupni.

Liliowce są znanymi od ordowiku i żyjącymi do dziś, wyłącznie morskimi organizmami zwierzęcymi. Znanych jest około 5600 gatunków (w tym 5000 wymarłych). Współczesne gatunki mogą występować w znacznym przedziale głębokości, od środowisk płytkomorskich do głębokomorskich (poniżej 1000 m p.p.m.). Są zbudowane z łodygi, ramion i kielicha (Fig. 6).

W kielichu mieszczą się podstawowe narządy ciała liliowca. Pośrodku kielicha położony jest otwór gębowy, zaś odbyt znajduje się na szczycie rurki odbytowej lub obok otworu gębowego. Z kielicha wyrasta pięć ramion, które mogą się rozgałęziać. Na każdym z nich znajdują się nóżki ambulakralne, które wraz z ramionami tworzą narząd służący do chwytania drobnych organizmów. Ramiona wzmacniane są płytkami branchialnymi. Liliowce są organizmami nektonicznymi lub bentonicznymi. Mogą pływać albo wieść życie osiadłe, przytwierdzone do podłoża. Łodyga składa się z walcowatych lub wielokątnych segmentów nazywanych trochitami. Są one zbudowane z aragonitu, przy czym każdy element szkieletu utworzony jest z jednego kryształu. Łodyga jest unerwiona i umięśniona, dzięki czemu może się poruszać. Większość współczesnych liliowców jest bezłodygowa. Formy bentoniczne posiadają różne sposoby przytwierdzania do dna. Część wykorzystuje boczne wyrostki łodyg penetrujące miękki osad, inne korzystają z dodatkowego dyskoidalnego elementu stanowiącego zakończenie łodygi i przytwierdzającego je do twardego podłoża.

Liliowce od dewonu do karbonu przechodziły okres swojej największej świetności (Fig. 5, 7). Tworzyły w ówczesnych płytkich morzach masowe nagromadzenia tzw. łąki liliowcowe. Po obumarciu organizmu szkielet liliowców rozpadał się na drobne fragmenty, które ze względu na niewielką masę mogły być transportowane prądami w inne części basenu i redeponowane. To powoduje, że szczątki liliowców w skałach rzadko występują w całości. Najczęściej są zdefragmentowane i rozproszone. Znaleziska całych szkieletów są niezwykle rzadkie i stanowią dużą gratkę kolekcjonerską. W osadzie podczas diagenezy dochodzi do rekrystalizacji elementów szkieletowych w wyniku czego aragonit zastępowany jest kalcytem. W utworach kopalnych najczęściej spotykane są ziarna trochitów o różnym zaawansowaniu procesów rekrystalizacji. Fragmenty o niskim zaawansowaniu przemian diagenetycznych zachowują swój pierwotny kształt oraz wyraźnym punktem - zarośniętą "dziurką" w środku, w której pierwotnie były tkanki miękkie zwierzęcia (zob. Fig. 16).

Nagromadzenia elementów szkieletowych liliowców tworzą organodetrytyczne wapienie krynoidowe (zbudowane wyłącznie z trochitów) i trochitowe (mikrytowe z pojedynczymi ziarnami trochitów).

Czasami trochitów jest tak dużo, że spiwo, które je łączy występuje tylko na ich krawędziach. W takich wapieniach krynoidowych w wyniku rekrystalizacji zacierają się pierwotne cechy morfologiczne trochitów i wapienie uzyskują teksturę grubosparytową, nazywaną czasem cukrową. Tekstura ta powstała głównie w wyniku rekkrystalizacji trochitów, a nie masy podstawowej, dlatego dla odróżnienia tej sytuacji od rekrystalizacji wapieni mikrytowych mówimy o pseudosparycie. Takie wapienie krynoidowe są pospolite w środkowej jurze Tatr i pienińskiego pasa skałkowego (Fig. 10).

Wapienie gąbkowe to węglanowe skały organogeniczne budowane przez gąbki. Gąbki są wielokomórkowymi zwierzętami bezkręgowymi znanymi w świecie organicznym od wczesnego kambru do dziś. Reprezentowane są przez około 1000 rodzajów gąbek kopalnych oraz 1600 rodzajów współczesnych z około 5000 gatunków. Gąbki zamieszkują wyłącznie środowiska wodne. Większość form żyje w morzach, gatunki słodkowodne są nieliczne. W stadium dorosłym prowadzą osiadły tryb życia. Współczesne gąbki mogą być bardzo kolorowe, przez co te nieruchliwe organizmy czasami swoim wyglądem bardziej przypominają rośliny niż zwierzęta. Gąbki przyjmują różne formy: workowate, maczugowate, rurkowate, lejkowate, talerzowate. Budowa ciała gąbek przystosowana jest do filtrującego sposobu odżywiania. Woda wnika przez liczne pory (ostia) do kanałów, a następnie do wnętrza jamy paragastralnej (spongocel). Po drodze odbywa się wchłanianie drobnych cząsteczek pokarmowych i tlenu przez komórki kołnierzykowe (choanocyty). Przefiltrowana woda wyrzucana jest na zewnątrz organizmu przez otwór wyrzutowy (osculum) położony na górnym biegunie ciała.

Miękkie ciało gąbek usztywnia i chroni przed uszkodzeniem szkielet. Składnikiem substancji szkieletowej może być: spongina (substancja organiczna nie zachowująca się w stanie kopalnym), krzemionka lub węglan wapnia. Elementy szkieletowe występują w różnej postaci: przeplatających się włókien sponginy, luźno ułożonych jedno lub wieloosiowych igieł (spikul) wapiennych lub krzemionkowych oraz igieł związanych w mniej lub bardziej regularne, płaskie sieci lub przestrzenne rusztowania krzemionkowe.

Twarde elementy szkieletów gabek, głównie spikule gąbek krzemionkowych mogą się zachowywać w skałach albo ulegają rozpuszczeniu, migracji i są źródłem krzemionki dla skał krzemionkowych: spongiolitów, gezów, krzemieni i czertów. Dość często jednak dochodzi do mumifikacji (zwapnienia) miękkich ciał gąbek i wtedy zachowują się one tworząc wapienie gąbkowe.

Wapień litotamniowy są przykładem wapieni utworzonych z nagromadzenia szczątków glonów, a dokładnie zwapniałych plech krasnorostów Lithothamnium (Fig. 14). Są one pospolite w miocenie południowych Gór Świętokrzyskich i na Roztoczu.

Wapienie numulitowe są zbudowane w dużej mierze z otwornic z rodzaju Nummulites. Były to, otwornice (największe pierwotniaki) dorastające do 1X cm. Największa znaleziona dotąd skorupka ma 19 cm średnicy. Tym samym gatunek ten, nazwany Nummulites maximus, uznać należy za największy organizm jednokomórkowy znany nauce. Wapienie numulitowe powstawały w paleogenie. Pozostałości numulitów, grupy całkowicie wymarłej, znajdziemy w Tatrach. Ich kilkucentymetrowe skorupki dostrzec można w eoceńskich skałach wapiennych budujących ściany m.in. doliny Kościeliskiej, doliny Strążyskiej i innych dolinek reglowych. Ze względu na podobieństwo numulitów do ziarn jęczmienia, przez górali jest nazywany jarcem.

Wapienie rafowe zbudowane są głównie z węglanowych elementów szkieletowych koralowców. Koralowce tworzą tak zwany szkielet rafy wzmocniony przez organizmy inkrustujące i cementujące. Przestrzenie pomiędzy poszczególnymi koralitami wypełnia osad wapienny pochodzący z pokruszenia szkieletów organizmów zamieszkujących rafę. Rafy koralowe po obumarciu ulegają pokruszeniu, zniszczeniu, a następnie tworzą pokłady osadów wapiennych.

Stromatolity (gr. strṓma - okrycie, líthos - kamień) są wapiennymi strukturami biosedymentacyjnymi o wyraźnej laminacji, które swoje powstanie zawdzięczają jednokomórkowym nitkowatym sinicom. Sinice (in. cyjanobakterie) to grupa glonów mająca cechy zarówno bakterii jak i roślin. Są znane od prekambru (ponad 3,5 mld lat) i są uznawane za najstarsze organizmy kopalne. Dzięki zdolności do fotosyntezy są odpowiedzialne za utworzenie na Ziemi atmosfery tlenowej. Współcześnie jest znanych około 2 tys. gatunków zebranych w około 150 rodzajów. Żyją w wodach, glebie i inych wilgotnych siedliskach (m.in. w śniegu i wodach termalnych o temperaturze nawet do 90°C).

Sinice, które budowały stromatolity tworzyły na dnach płytkich stref mórz i oceanów wspólne ekosystemy wraz z bakteriami. Od dołu występowały bakterie beztlenowe, wyżej zdolne do fotosyntezy bakterie tlenowe, a na samym wierzchu sinice. Cyjanobakterie w trakcie procesów życiowych czerpały dwutlenek węgla i światło słoneczne, a produkowały tlen oraz wydzielały na powierzchni nitek lepką, galaretowatą substancję. Do tej substancji przyczepiał się unoszący się w wodzie muł węglanowy (tzw. marine snow). W ten sposób tworzyły się maty glonowe (plechy), będące zalążkami stromatolitów. Sinice wymagały dostępu do światła dlatego ich budowle w kształcie przypominały stożki i kopce. Gdy organizmy obumierały, na nich tworzyły się nowe plechy glonowe powodując przyrost kolejnych kopułowych warstewek stromatolitu. Tempo przyrastania lamin stromatolitu oceniane jest na około 0.04 mm/rok. Z kolei na podstawie kształtu kopuł stromatolitów interpretowana jest względna głębokość wody. Gdy zbiornik był płytki powstawały stromatolity w kształcie połogich kopuł lub rozległych powierzchni płaskich. Gdy woda była głębsza, aby pozyskać odpowiednią ilość światła, sinice musiały budować wyższe budowle i tworzyły się wtedy stromatolity o kształtach stożków.

Szczyt rozwoju, zróżnicowania i zasięgów występowania sinic przypada na erę proterozoiczną, co zapewne jest związane z okresem tworzenia kontynentów i ich szelfów. Stromatolity prekambryjskie osiągały miąższości rzędu kilkuset (i więcej) metrów. Za przyczynę ograniczenia rozwoju stromatolitów przyjmuje się pojawienie się organizmów, dla których stromatolity stanowiły pożywienie. W Polsce stromatolity są znane m.in. z utworów jury Gór Świętokrzyskich i Tatr.

Współcześnie stromatolity powstają głównie w ciepłych i często bardzo zasolonych strefach płytkich mórz, w miejscach, gdzie mata nie zostaje zjedzona przez organizmy roślinożerne. Współczesne stromatolity są opisywane np. z platform węglanowych, m.in. z Ławicy Bahamskiej, stref pływowych na Florydzie czy z Zatoki Rekinów w Australii.

Wapienie stromatoporowe zawierają skamieniałości wymarłej w końcu dewonu grupy gąbek - stromatoporoidów. Były to zwierzęta bentoniczne. Żyły przytwierdzone do dna i miały formę kopuł. W utworach kopalnych mają barwy szare, laminowane struktury oraz zróżnicowane kształty, poczynając od bardzo prostych - owalnych i okrągłych, a kończąc na nieregularnych. Skamieniałości stromatopor mogą osiągać rozmiary nawet do pół metra.

Wapienie amphiporowe zawierają skamieniałości gałązek wymarłej grupy gąbek z rodzaju amfipor (Amphipora). Występują one niekiedy bardzo licznie, tworząc nagromadzenia przypominające zakrzaczenia. Gałązki mają mniej niż centymetr średnicy. Czasami we wnętrzu widać pustkę – tak zwany kanał osiowy – a wokół niej nieregularnie rozmieszczone, bardzo drobne elementy szkieletu. Wygląd amfipor różni się w zależności od tego, w jaki sposób zostały przecięte płaszczyzną przełamu skały. Jeżeli gałązka jest przecięta w poprzek, to na powierzchni widoczny będzie okrągły zarys o średnicy mniejszej niż centymetr, z położonym centralnie i trudno dostrzegalnym kanałem osiowym. W przypadku przekrojów wzdłuż gałązki amfipora ma postać wydłużonego kształtu o długości kilku centymetrów, z reguły prawie prostego. Kanał osiowy ma postać długiej, wąskiej szczeliny, która widoczna jest tylko w niektórych okazach – tych, które zostały przecięte dokładnie przez środek.

Kreda pisząca jest białą, miękką, mało spoistą, rozcieralną w palcach i silnie porowatą skałą wapienną, której charakterystycznym składnikiem są bardzo drobne kalcytowe elementy szkieletowe planktonicznych wiciowców roślinnych - glonów (kokolitów) (10-75%). Ponadto w skład kredy wchodzić mogą skorupki małych otwornic (5-40%), pelityczny kalcyt (5-60%) oraz podrzędnie skamieniałości małży, belemnitów i igły gąbek. W Polsce kreda pisząca występuje m.in. na Wyżynie Lubelskiej - w okolicach Chełma, Zamościa i Siedlec. Odkrywkowe kopalnie kredy znajdują się w Mielniku i Starej Kornicy.