Czapa wysadu

Czapa wysadu powstaje w wyniku subrozji, która rozwija się w górnych częściach wysadu solnego. Subrozja jest procesem podziemnego ługowania skał lub ich składników rozpuszczalnych w wodzie (w tym przypadku skał solnych) oraz wynoszenia ich w postaci roztworów poza złoże. Wody biorące udział w tym procesie najczęściej pochodzą z otaczających wysad poziomów wodonośnych lub są wodami infiltrującymi z warstw nadległych. Jednocześnie w wyniku sufozji następuje mechaniczne wymywanie cząstek mineralnych i osadzanie ich w rozługowanych pustkach. Sukcesywne ługowanie szczytowych części złoża solnego prowadzi do względnego wzbogacenia ich w nierozpuszczalne lub słabo rozpuszczalne skały. W ten sposób tworzy się nad zwierciadłem solnym eluwialne złoże iłowo-gipsowe, czyli czapa wysadu. Wyróżnia się dwa zasadnicze rodzaje czapy na wysadzie solnym, tj. czapę gipsową oraz czapę ilastą. Czapa gipsowa podatna jest na rozwijanie się w niej procesów krasowych, natomiast ilasta zwietrzelina jest niepodatna (lub w bardzo

33 niewielkim stopniu) na krasowienie. Typowa czapa gipsowa jest kompleksem skał gipsowo-anhydrytowych, w których rozwijają się struktury krasowe, np. kawerny, szczeliny, itp. Jest to utwór wyraźnie oddzielający się od zwierciadła solnego. Głębokość, na jakiej wody słodkie zaczynają przechodzić w solankę jest poziomem, poniżej którego występuje strefa aktywnego ługowania. Krążące w niej roztwory rozpuszczają resztki soli kamiennej i gipsy. W górnej części czapy nie występują pustki krasowe. Czapa gipsowa nabiera w tej partii charakteru niejednolitej skały zwięzłej. Związane jest to z wypełnianiem pustek i szczelin krasowych materiałem ilastym oraz piaszczystym nanoszonym przez wody z przyległych horyzontów wodonośnych oraz wód infiltracyjnych. Materiał ten, osadzając się w skrasowiałej czapie, uszczelnia ją. Natomiast nasilone rozwijanie się pustek krasowych w partiach środkowych i spągowych czapy jest skutkiem zwiększonej rozpuszczalności gipsu w solance (Poborska-Młynarska 1984). Także anhydryt, który jest odporny na działanie wody, w roztworach NaCl łatwo ulega rozpuszczaniu. Z kolei rozpuszczalność węglanu wapnia w roztworze wodnym chlorku sodu wzrasta wraz ze stężeniem soli, osiągając wyraźne maksimum przy zawartości 11,06g NaCl /100g H₂O. Jednak, spośród różnych soli, najkorzystniej na rozpuszczalność CaCO₃ wpływa Na₂SO₄. W roztworach wodnych siarczanu sodowego rozpuszcza się około trzykrotnie większa ilość węglanu wapnia niż w roztworze NaCl. Można zatem przyjąć, że obydwie sole brały (biorą) czynny udział w rozpuszczaniu węglanu wapnia w skałach ilastych nadkładu oraz gipsu i anhydrytu (Prochazka 1970).

Czapa wysadu zaczyna tworzyć się w momencie, w którym zwierciadło solne znajduje się w strefie aktywnego krążenia wód podziemnych. Oznacza to, że wiek czapy nie jest tożsamy z wiekiem soli, ale z wieloetapowym procesem późniejszego jej rozpuszczania. Jedynie niewielka część materiału tworzącego czapę może mieć wiek permski. Przyrasta ona od dołu. Pierwotne komponenty litologiczne stropu czapy są zazwyczaj starsze niż składniki jej spągowej części (Jaworska i in. 2010).

Miąższość czapy nad wysadem solnym Rogóźno jest zróżnicowana - od 12 cm

w części północnej (otwór H4) do około 286 m w części południowo-wschodniej

(otwór Wola Branicka PIG-I)(Stelmaszczyk 1972). Te dwie skrajne wartości stanowią pewne „enklawy” przy względnie regularnej, jednorodnej miąższości residuum (ryc.6). Podstawowymi składnikami czapy wysadu solnego w Rogóźnie są: iły, iły użylone gipsem (rzadziej iłowcowe), gipsy (na ogół ilaste, nierzadko użylone selenitem), skały gipsowo-anhydrytowe (będące sedymentem przejściowym anhydrytu w gips), anhydryty ciemnoszare, ilaste, anhydryty jasnoszare, niebieskawe (zbite, bez widocznych zanieczyszczeń ilastych) oraz piaskowce anhydrytowe, które występują raczej podrzędnie, w najniższych partiach

34 czapy typu gipsowo-anhydrytowego (Jaworski 1962). W części centralnej stwierdzono czapę gipsowo-anhydrytową (wraz ze wszystkimi wspomnianymi powyżej odmianami tych minerałów), natomiast w częściach brzeżnych wykształcona jest ona w postaci iłów i gipsów (ryc.7) (Charysz 1962). Zróżnicowanie czapy może mieć związek z różnorodnością litologiczną pnia solnego (sole ilaste, sole kamienne, anhydryt, itp.), lub, co jest bardziej prawdopodobne, ma związek z dopływem wody z zawodnionych utworów mezozoicznych otaczających wysad, przyczyniających się do silniejszego ługowania soli czy uwodnienia anhydrytu. Nad tym egzematem solnym czapa rozwijała się głównie w trzeciorzędzie (Stelmaszczyk 1972).

Ryc. 6. Mapa miąższości czapy w granicach wysadu na gł. 600 m

źródło: Charysz 1962

W czapie gipsowo-anhydrytowej na dużą skalę rozwinęły się procesy krasowe. Prawdopodobnie krasowienie czapy następowało już w młodszym trzeciorzędzie, czyli pojawiło się bardzo szybko po wykształceniu niewielkiej już miąższości czapy. Świadczą o tym nieciągłe pokłady eoceńskiego węgla brunatnego złożone jedynie w niektórych z lejów krasowych. Także mioceńskie pokłady węgla brunatnego nie występują

35 w sposób ciągły, lecz wykorzystują jedynie kilka wyraźniejszych obniżeń. Jest to świadectwo, że proces krasowienia czapy nie zakończył się w górnym trzeciorzędzie, lecz trwał także w plejstocenie, a być może odbywa się także obecnie (Kamiński 1993).

Ryc. 7. Zróżnicowanie czapy wysadu w Rogóźnie

źródło: Charysz 1962

W okolicach Rogóźna w latach 1949-1953 prowadzone były prace wiertnicze, których celem było rozpoznanie złoża węgla brunatnego. W 14 otworach wiertniczych nawiercono osady ilaste, będące stropową częścią czapy wysadu. Napotkano w nich bardzo rzadko występujący w Polsce minerał, nie wykryty w żadnych osadach salinarny Niżu Polskiego - aragonit. W kolejnych latach, gdy sieć odwiertów wykonywanych nad wysadem była coraz gęstsza, poznano bliżej rozkład przestrzenny tego cennego minerału. Stwierdzono, że aragonit występuje we wszystkich składnikach czapy wysadu, tj. w iłach i iłach gipsowych, w gipsach i anhydrytach. Najczęściej i najliczniej znajdowano go w iłach i iłach użylonych gipsem, rzadziej w gipsach, a jedynie sporadycznie w anhydrytach. Największe skupienia tworzy

36 w stropowych częściach czapy, gdzie w składzie eluwium dominują iły oraz iły z gipsem.

Nie znaleziono go w najmłodszych częściach czapy złoża solnego, leżących

tuż nad zwierciadłem solnym. Aragonit tworzy soczewki, gniazda, żyłki, wkładki, różnego kształtu skupienia włókien bądź blaszkowatych pakietów o barwie białej i biało-żółtawej oraz srebrzystym połysku. Minerał ten jest epigenetyczny i najprawdopodobniej powstał

w rezultacie zachodzących w sedymentach residuum procesów egzogenicznych.

Prawdopodobnie jest on jednym z ostatnich stadiów rozkładu gipsu (Jaworski 1962).

Ratajczak i Jaworska (2009) oszacowali, że obecna objętość czapy na wysadzie Wapno, która wynosi ok. 0,057 km3

(powierzchnia czapy - 0,52 km², miąższość 100-110 metrów), powstała w wyniku rozpuszczenia/ługowania ok. 2 km³ skał solnych. Przy takich założeniach można hipotetycznie określić z jakiej objętości soli została wytworzona czapa nad wysadem w Rogóźnie. Przyjmując założenie, że powierzchnia czapy

równa jest powierzchni wysadu i wynosi ok. 26,24 km2

i ma średnią miąższość ok. 150 metrów (ryc.6, tab.11), to objętość czapy wynosi ok. 15,41 km³. Oznacza to, że powstała w wyniku rozpuszczenia/ługowania ok. 540,7 km3

soli. Zakładając, że połowę składu czapy stanowią osady ilaste, to i tak objętość samego residuum gipsowego może wynosić ok. 270 km3

. Jest to ponad 2-krotnie więcej niż współczesna objętość diapiru solnego (ok. 120 km³).

Określono, że rokrocznie w ciągu lat 1956-1982 z powierzchni 1 km2

wysadu

w Inowrocławiu wyługowane i odprowadzone poza egzemat zostaje ponad 40 000m³ solanki

nasyconej. Odpowiada temu stopień rocznej degradacji wysadu wynoszący 6 mm. Taka ilość solanki jest w stanie rozpuścić ponad 200 ton skał gipsowo-anhydrytowych (Poborska-Młynarska 1984).