ANTO NI GAWEŁ.
DOLOMITYZACJA W W APIENIACH JURAJSKICH OKOLIC KRAKOWA
(Tabl. VII i 1 rys.)
D olo m it is ati on des calcaires ju r a s s i q u e s d e s e n v i r o n s d e C r acovie.
(Planche VII et 1 fig.)
Zagadnienie tw orzenia się dolomitów rozpatryw ano za
równo w świetle w yników laborato ry jn y ch doświadczeń fi
zyko - chemicznych, jak i pod kątem w idzenia geologa, obser
w ującego stosunki w terenie. Z pośród licznych doświadczeń laboratoryjnych należy jednakow oż pominąć w szystkie te, które przy próbach odtw orzenia dolomitu posługują się w y sokim ciśnieniem i tem p eratu rą powyżej 100° C, gdyż w arunki te nie odpow iadają stosunkom geologicznym, tow arzyszącym pow staniu skał dolomitowych. Dlatego też po słynnych do
św iadczeniach G. L i n c k a 1), zm ierzających do syntezy do
lomitu, szczególnie ważnemi okazały się jed y n ie badania O.
B ä r a 2) nad zachow aniem się dolomitu i innych w ęglanów w obec roztw orów o różnej zaw artości C 0 2. N a ich podstaw ie autor ten doszedł do wniosku, że do w ydzielania się dolomitu, zarówno pierw otnego, ja k i m etasom atycznego jest potrzebne nieznaczne nadciśnienie C 0 2 w roztworze.
’) G. L i n e k : ü b er die Bildung der Carbonate des Calciums, Ma
gnesium s und Eisens. C. D oelter's Handb. d. M ineralchem ie Bd. I. 1912.
pp. 113 — 138.
-) Otto B ä r : Beitrag zum Thema D olom itentstehung. Cbl. Min.
etc. 1932, pp. 46 — 62.
Liczny szereg geologów, usiłujących zbliżyć się do roz
w iązania tego zagadnienia od strony spostrzeżeń terenow ych, zam yka H. U d l u f t J), k tó ry stwierdził, że istnieje zależność procesu dolomityzacji od stru k tu ry skały pierw otnej, w y ra ż a jącej się w jej zwięzłości i drobnoziarnistości, jakoteż od obec
ności w niej bituminów.
Rozbieżnym zdaniom licznych w ostatnich latach przed w ojną prac na temaf dolomityzaicji starał się w y tk n ą ć w y raźny kieru n ek G. L i n e k 2). Zestawił on j,eszcze raz dotych
czasowe w yniki badań tego zagadnienia w postaci n a s tę p u ją cych sformułowań:
a) dolomity pierw otne nie są utw oram i pełnego morza lecz tylko utw oram i pow stałym i w szczelinach i próżniach.
b) w szystkie skały dolom ityczne pow stały dzięki meta- somatozie, zacłibdzącej w sk ałac h w apiennych zarówno przed diagenezą (w mułach w apiennych lagun), ja k i po diagenezie.
c) dolom ityzacja jest możliwa n a sk u tek d z ia ła n ia . roz-*
tw orów dwuwęglanu, chlorku i siarczanu magnezu, przy czym w ostatnich dwóch przypadkach konieczne je s t nieznaczne nadciśnienie C 0 2 i obecność soli am onow ych w zględnie p ro duktów zw ęglania szczątków organicznych.
Problem dolomityzacji n ab iera szczególniejszego zna- cenia dla petrografii skał osadow ych Ziem Polskich z uw agi na szerokie rozpowszechnienie skał dolom itycznych w róż
nych częściach k ra ju i w różnych form acjach geologicznych, nieraz gospodarczo ważnych. W literaturze petrograficznej polskiej pojaw iła się dotychczas zaledwie jed n a p ra c a K.
S m u l i k o w s k i e g o 3), opisująca dolomit triasow y z Imie
lina.
W opracow aniu niniejszym ograniczyłem się do próby w y jaśn ien ia procesu dolomityzacji w górnych poziom ach w a pieni jurajskich okolic Krakowa. Proces ten, jako ograniczony
*) H. U d 1 u f t: Die G enesis der flächenhaft verbreiteten D olom ite des m itteldevonisch en M assenkalkes, insbesondere des Schw elm er K alkes der Gegend von Elberfeld-Barmen. Jahrb. Preuss. Geol. L.-A. 1929.
2) G. L i n c k : Bildung des D olom its und Dolom itisierung. Chemie der Erde, Bd. 11. pp. 278 — 286.
3) K. S m u l i k o w s k i : O dolom icie z Im ielina na Górnym Śląsku.
[On the dolom ite of Imielin (Upper Silesia, Poland]. Rocznik P olskiego Tow. Geol. t. 16. 1946. p. 159 — 168.
— 294 —
do niewielkiej przestrzeni w obrębie skał w apiennych, stał się na skutek tego łatw iejszy do prześledzenia, co następnie też umożliwiło odcyfrow anie i ustalenie jego przebiegu. O pisanym i i zbadanym i petrograficznie utw oram i dolomitycznymi, są so
czewki w w apieniach skalistych ju ry białej pod Krakowem.
O w kładkach dolom itycznych w tych skałach wspominali L.
Z e u s c h n e r , L. A l t h i J. S i e m i r a d z k i , w ym ienia
jąc Nielepice i Skotniki jako m iejsca ich w ystępow ania. S t.
Z a r ę c z n y 1) uw ażał te skały za utw ór cenomański, trans- gredujący na jurze. Podaje on prócz Nielepic i Skotnik jeszcze dalsze odkryw ki dolomitu, m ianowicie w zachodnim zboczu w zgórza W innicy, przy drodze ze Skotnik do Kostrza i w połud
niowo zachodnim stoku jurajskiego pasm a Chmielnie w P y
cho wicach.
W latach 1926e i 1927 zostały dostarczone Zakładow i Min.
U. J. próbki skał dolomitycznych, pochodzące z kam ieniołom u leżącego na pn. zboczu Chmielnie, tuż za opłotkam i pierw szych od strony K rakow a domów wsi Pychowice. Zwrócił n a nie uw agę w terenie i podjął się ich opracow ania petrograficz
nego nauczyciel gimn. X. A. C i e ś l a r , w y k o n u jąc obser
w ac je m ikroskopow e i pom iary planim etryczne. Zmuszony je d n a k w arunkam i służbowymi do przerw ania pracy, oddał je do dalszych badań, zwłaszcza chemicznych, autorow i niniejszego artykułu. Znaczną część analiz chemicznych i obserw acyj t e renow ych w ykonano jeszcze przed wojną. W y n ik i te nie b y ły publikowane, gdyż jednocześnie robiono próby odtw orzenia w laboratorium procesu dolomityzacji w myśl koncepcji, ja k a nasunęła się w ciągu opracow ania znalezionej skały.
O p i s o d k r y w e k
I. Pychowice, kam ieniołom Bergera, w pn. wsch. części Chmielnie.
Kamieniołom ten jest od daw na nieczynny, gdyż nieużyteczny n ak ład w apienia jurajskiego, składający się zrazu z gleby gliniastej i zw ietrzeliny w apiennej, pow iększył się w m iarę rozrostu robót eksploatacyjnych o kilkum etrow ą serię szarozielonych senońskich margli glaukonitow ych. M ar-
1) S t. Z a r ę c z n y : Tekst do zeszytu Iii-go A tlasu Geol. G alicji.
Kraków 1894. porówn. str. 178 — 179.
gle te podścielają w apienną opokę kredow ą, bu d u jącą płaski rozległy szczyt wzgórza. T ransgresję senońską p o przedzają tran sg resja cenom ańska i turońska, k tó re na ju rajsk im w paie- niu skalistym złożyły w arstew k i skały w apiennej, k ilk u c e n ty m etrow ej zaledwie miąższości, z licznie usianym i w niej z ia r
nami i otoczakami kw arcu. M ateriał w apienny ty ch utw orów zlepieńcowych, pow stały z detritusu drobno roztartego w a pienia jurajskiego, odgranicza się w sposób mało w y ra źn y od podłoża, w ykazując obok właściw ej swej formacji* fauny je
dynie słabo zaznaczającą się podzielność i m niejszą zwięzłość.
Skały kredowe, ścinające niezgodnie ław ice w apienia ju-, rajskiego, zostały w raz z nim przechylone k u pd.-zach. P rze
cięcie tak nachylonych ławic przez południow ą i zachodnią ścianę kam ieniołom u stw arza złudzenie, iż są one w y g ięte w płaską synklinę, zanurzającą się ku pd. - zach., a w y p ełn io n ą m arglam i senońskim i i opoką.
Grube ławice białego w apienia ju rajsk ieg o zaw ierają w sobie liczne k o n k recje krzemienia, u kładające się n ajczęś
ciej na pow ierzchniach m iędzyw arstw ow ych lub w poziom ach rów noległych do nich.
W apienie ju rajsk ie są pocięte szczelinami przew ażnie niezmineralizowanym i, o biegu NS i EW. Od stro n y pn. są one obcięte uskokiem, rów noległym do biegu W isły. W korycie W isły znajdują się pod cienką pokryw ą żwirów dennych ła wice glaukonitycznego piaskow ca ilastego, w ieku m ioceń
skiego. Odłamki tego piaskow ca m ożna w ydobyw ać z dna rzeki przy niskim stanie wody. Miocen w w ykształceniu ila
stym jest w idoczny w postaci skąpych płatów n a wsch. k r a wędzi kam ieniołom u i n a przyległym wsch. zboczu wzgórza.
Iły m ioceńskie w y p ełn iają natom iast obszerne płaskie zagłę
bienie synklinalne, rozciągające się na pd. od Chmielnie. Z naj
dują się także w w ąskim row ie tektonicznym , oddzielającym od wsch. pasmo Chmielnie od niskich w zniesień u stóp K rze
m ionek na terenie Krakowa.
Soczewka dolomitu w w apieniu
W górnej części zachodniej ściany łomu jest w idoczna na jasnym tle białego w apienia skalistego soczew ka dolomitu, jasno - brunatnego koloru, zalegająca zgodnie z uław iceniem w apieni i nachylona ku pd. wsch. W y k lin ia się ona n a prze
— 296 —
strzeni kilku m etrów w k ieru n k u upadu, a jej w ychodnia jest ścięta transgresją cenomańską. W apień ławicy, w której zn a j
duje się soczew ka dolomitu, jest w apieniem skalistym, tw a r
dym i zbitym, pozbaw ionym jakiejkolw iek m akroskopow o do
strzegalnej struktury. W ew n ątrz natom iast soczewki istnieją, zwłaszcza w jej części zw ężającej się ku dołowi, partie w ap ie
nia nieprzeobrażonego, w którym okiem nieuzbrojonym widzi się w yraźną stru k tu rę zlepieńcową. Drobne m ianowicie i n ie
regularne o k ruchy białego w apienia zbitego tkw ią w masie wapiennej bardziej porow atej, zabarwionej od drobno rozsia
nego pirytu n a kolor ciemnoszary. Partie w apienia niezm ie
nionego przechodzą w sposób ciągły w utw ór dolomityzowany, przy czym dokładnie można zauważyć, iż dolom ityzacji ulega spoiwo w apienne o strukturze porow atej, podczas gdy okruchy w apienia zwięzłego, zbitego i tw ardego opierają się skutecz
nie temu procesowi. Dolomit soczewki posiada więc w skutek tego w yraźną strukturę detrytyczną, zlepieńcową, zaznaczającą się obecnością białych plam ek w apiennych n a żółtawym, drob
noziarnistym i szorstkim tle dolomitycznym.
‘ W partii środkow ej i górnej soczewki dolomitycznej za
nika jed n ak część ow ych okruchów w apiennych na skutek późniejszego w yługow ania, a na ścianach w ten sposób p o w stałych próżni osadziły się drobniutkie kryształki narosłego kwarcu.
Ponad soczew ką dolomitu zalega w apień jurajski b arw y słabo różowej, k u górze przechodzący w odmianę z domieszką iłu, mało zwięzłą i w y k azu jącą w yraźną stru k tu rę gruzełkową, względnie zlepieńcową.
U tw ory szczelinowe
W ścianie południowej kamieniołom u, w odległości około 10 m. od soczewki dolomitu w k ierunku wschodnim, istnieje w w apieniu jurajskim szczelina praw ie pionow a o biegu NS, zam knięta u góry poniżej pow ierzchni transgresyjnej ceno- manu. W ypełniona jest miejscami całkowicie, miejscami tylko na ścianach, dużymi kryształam i kalcytu. Są one w łupinie żyły zabarw ione n a żółto brunatno, w jej środku natom iast są białe lub pół przeźroczyste i posiadają ch a rak tery sty cz n y perłow y połysk oraz nierów ne płaszczyzny łupliwości. Na kryształach narosłych w y stęp u ją ściany odw róconego rombo-
Rys. 1. K am ieniołom w Pychowicach. Na wapieniach jury leżą m argle sen on u . W idoczna ławica zdolom ityzowana.
Fig. 1. La carriere a Pychowice. Sur les calcaires jurassiques reposent en discordance les m arnes du S en on ien . Le banć du d olom ite indique.
edru (111) = (0221). Ściany te są nieraz zaokrąglone i w tedy u siane bardzo licznym i akcesoriam i, zaw dzięczającym i sw e pow stanie bądź procesom traw ien ia bądź też n arastan iu w ielo kro tn ie pow tarzający ch się w ierzchołków rom boedru. K rysz
ta ły kalcytu, o k tó ry ch p o k ro ju d ecydują ściany rom boedru (0221), p o w stają zdaniem S. K r e u t z a 1) z roztw orów za
w ierający ch sole żelaza. N ierów ne, m uszlow ato w y g ięte płasz
czyzny łupliw ości, obserw ow ane na k ry ształach z Pychow ic, n astęp n ie ich zabarw ienie żółte od tlenków żelaza, każą do
m yślać się dość znacznej w nich dom ieszki w ęglanu żelaza.
Zauw ażyć należy, że pokrój k ryształów tej szczeliny różni się od p o k ro ju kryształów kalcytu, spo ty k an y ch najczęściej
S. K r e u t z : Przyczynki do m orfologii k a lcy tó w polskich. Rozpr.
W ydz. mat. - przyr. P. A. U. seria A. Kraków 1916. p. str. 75. — Beiträge zur M orphologie der K alkspatte aus den Lagerstätten Polens. Bull. Ac. Sei.
et Lettr., Cl. sc. mat. et natur., ser. A. C racovie 1916. pp. 172— 1 9 2 + 2 pl.
— 298 —
w szczelinach w apieni krakow skich, gdzie na k ry ształach p rze
w ażają ściany sk alen o ed ru prostego k(201) = (2131).
W apień w zdłuż szczeliny kalcytow ej posiada odcień szary, pochodzący od delikatnych pyłków siarczków żelaza.
W y tw o rzy ły się one praw dopodobnie pod w pływ em w ód lub w yziew ów z siarkow odorem , p rzep ły w ający ch tą szczeliną, za
nim została w ypełniona kalcytem .
Tw orzenie się p iry tu w w apieniu ju rajsk im jest zjaw is
kiem dość częstym. C z. K u ź n i a r 1) np. opisał złoże p iry tu z Jaroszow ie koło Kluczów, tłum acząc jego genezę działaniem siarkow odoru na kraso w e w ypełnienia lim onitem w szczeli
nach w apienia ju rajsk ieg o pasm a krakow sko - w ieluńskiego.
Prócz tego p iry tu w yraźnie epigenetycznego znane są im preg
n acje siarczkam i żelaza w czarnych krzem ieniach z Bonarki, k tó re w odróżnieniu od b ru n atn y ch krzem ieni syngenetycz- nych z w apieniem , w y p ełn iają szczeliny w nim, w y stając z pow odu tw ardości ponad pow ierzchnię ab razy jn ą cenom anu.
O toczaki tych krzem ieni tkw ią w zlepieńcu cenom ańskim . W reszcie drobne ilości p iry tu tw orzyły się w spólnie z osadem w apiennym częściow o talassoklastycznym w m om encie spły
cenia dna m orskiego. Praw dopodobnie to w arzy szy ły im ró w nież nagrom adzenia substancyj bitum icznych. Tak w y k szta ł
cone w apienie stanow ią resztki w soczew ce dolom itycznej.
II. Dolomit w kam ieniołom ie na g ran icy K rakow a i Py- chowic, przy drodze z Pychow ic do Z akrzów ka.
W niskich w zniesieniach w apiennych nad W isłą, w k tó re k u zach. przechodzą w zgórza K rzem ionek, a k tó re od C hm iel
nie oddziela w ąsk a i zabagniona dolinka z utw oram i m ioceń
skimi, w cina się długą ścianą łom, od słan iający ław ice białego w apienia jurajskiego. U góry, pod przykryciem glin i zw ietrze- łiny m ożna jeszcze gdzieniegdzie zaobserw ow ać resztki zle
pień ca cenom ańskiego z otoczakam i kw arcu, zachow anego przed erozją. Od stro n y W isły spoczyw a na w apieniu ju rajsk im
©ienka w arste w k a m ioceńskiego w apienia ostrygow ego, od-
*) C z. K u ź n i a r : Złoże pirytu w ok o licy K luczów pod Olkuszem . Les gisem ents du pyrite dans les environs de Klucze près d'Olkusz. Spra
w ozdania P. Inst. Geol. t. 3, W arszaw a 1925/26, pp. 15 — 39 i 39 — 44 (résumé).
k ry ta tam przez Dr E. P a n o w a l i identyczna z w apieniam i ostrygow ym i ze Z w ierzyńca w K rakow ie, skąd w ym ieniony au to r opisał faunę. W górnej pow ierzchni w apienia są w y kształcone lejki krasow e, w ypełnione piaskiem , w k tórym n ie jed n o k ro tn ie spotyka się tablicow ate k ry szta ły w tó rnie n a ro słego bary tu, dochodzące do 1 cm w przekroju. Z uw agi na b a ryt, tow arzyszący pobliskim m ioceńskim złożom siarki w Sw o
szow icach, należy przypisać piaskom w tych utw o rach k ra sow ych, w iek m ioceński, ściślej górnotortoński.
W ścianie w apiennej łom u b y ły odsłonięte u góry dw ie soczew ki dolom itu, leżące n ad sobą w odległości około 1,50 m i podobnie, ja k w łom ie B e r g e r a , u p ad ające i w yklinia- jące się k u w schodow i wzgl. k u pd. wsch. Soczew ki te zo
stały w ostatnich latach usu n ięte podczas chw ilow o p o d jętej eksploatacji kam ienia. Ich sposób w ykształcenia, jakoteż zw iązek ze stru k tu rą gruzełkow ą w apienia był identyczny, ja k opisanej poprzednio soczew ki z łom u B e r g e r a . O bydw ie soczew ki przecinała szczelina, w zdłuż k tó rej niew ątpliw ie k rą ży ły w ody, gdyż w apień w zdłuż niej w y k azy w ał zb ru n at
nienie w postaci L iesengangow skich smug rytm icznego s trą cania.
III. Do odkryw ek z dolom item , opisyw anych przez d aw niejszych autorów , należy jeszcze dodać odk ry w k ę w Sam- borku, p rz y drodze ze S kaw iny do Tyńca. C ukrow ato ziarn isty żółtaw y dolom it porow aty, przechodzący m iejscam i w tuf w zględnie popiół dolom ityczny, tw orzy u w ejścia do k am ie
niołom u w arstw ę, ponad 1 m miąższości.
B a d a n i a c h e m i c z n o - p e t r o g r a f i c z n e . A ) U t w o r y s z c z e l i n o w e .
Chociaż obserw acje geologiczne w odkryw ce nie dały podstaw do przypuszczenia, by istniał jak ik o lw iek zw iązek
*) E. P a n ó w : W spraw ie w ieku m ioceńskich w apieni o strygow ych z okolic Krakowa. — Sur l'âge des calcaires à Ostrea des environs de C racovie. Rocznik P olskiego Tow. Geol. t. 11. Kraków 1935. pp. 21— 25.
S. L i s z k a , E. P a n ó w : N o w e stanow isko w apienia ostry g ow eg o w Tyńcu pod Krakowem. — Sur un n ou vel affleurem ent des calcaires
à hûitres à T yniec près de C racovie. Rocznik P olsk iego Tow. Geol. t. 11.
Kraków 1935.. pp. 18— 20.
— 300 —
pom iędzy dolom ityzacją w apienia ju rajsk ieg o a pow staniem utw orów szczelinow ych, to jed n ak zbadanie chem iczne tych utw orów okazało się celow e dla potw ierdzenia słuszności w niosków . Z badanie to było zw łaszcza dlatego konieczne, iż H. U d 1 u f t *) p rzyjm uje m ożliw ość dolom ityzacji przez w ody term alne.
Z analizow ałem k a lc y ty ze szczeliny, k tó ry ch w y k szta ł
cenie kry stalo g raficzn e w yraźnie w skazyw ało na obecność w nich żelaza:
I. K alcyt żółty z łupiny żyły, u dołu.
II. K alcyt żółtaw y z sinym odcieniem , blisko łupiny z dolnej części żyły.
III. K alcyt żółty, gó rn a część żyły, łupina.
IV. K alcyt m leczno biały, prześw iecający.
I. II. III. IV.
S i0 2 — 0,35 —
FeOo 0,25 0,69 0,49 0,69
CaO 55,87 55,52 55,63 55,24
MgO — 0,09 0,23 0,35
(C0.2) oblicz. 43,99 44,04 44,17 44,13 100,34 100,11 100,87 100,41
J e st rzeczą in teresu jącą, że kalcyty, pochodzące z łupiny żyły i z jej dolnej części, nie p o siad ają w cale m agnezu lub tylko nieznaczne ilości, podczas gdy k a lc y ty m leczne i słabo żółtaw e ze środka żyły w y k azu ją ilości m agnezu w praw dzie niew ielkie, ale porów nyw alne z takim i sam ym i ilościam i w otaczającej skale w apiennej. N ie zdaje się, b y roztw ory, k tó re dały początek analizow anym kryształom , b y ły zbyt go
rącym i term am i i b y ich nik ła zaw artość żelaza i m agnezu m iała pochodzić z głębi ziemi. Jeśli uw zględni się, że w p o bliżu szczeliny zdarzały się krzem ienie o w yługow anych w nętrzach, gdzie później osadziły się m ałe pow łocżki groniaś-' tego chalcedonu, następnie, gdy zw róci się uw agę na n ie re
g ularne pow ierzchnie ścian szczeliny, to raczej należało b y przypuszczać, że istn ieje zależność tych procesów łu g o w a-1
*) H. U d l u f t : Ein neuer Beitrag zum Dolomitproblem. Z. d. Dtsch.
geol. Ges. Bd. 83., 1931.
nia w utw orach otaczającej skały od roztw orów osadzających k alcyty. Były to w ięc roztw ory bogate w dw uw ęglany alk a
liczne, dosycone n astęp n ie składnikam i, w yługow anym i z są
siedztw a szczeliny, gdyż ilość żelaza i m agnezu w ich p ro duktach k ry stalizacji nie różni się od zaw artości tych sk ład ników w w apieniu. Podczas oziębienia roztw oru lub w sk u tek jak iejś innej zm iany k o n ce n tracji jonów w ydzielił się n a j
pierw k a lc y t z dom ieszką izom orfow ą sy d ery tu w łupinie żyły, n astęp n ie k alcy t z dom ieszką w ęglanu żelaza i m agnezu
(an k ery tu ).
R oztw ory te nie spow odow ały dolom ityzacji w w ap ie
niu jurajskim , poniew aż n aw et w bezpośrednim sąsiedztw ie żyły kalcytow ej skała nie w yk azuje zm ian w zaw artości m a
gnezu, ja k to jest w idoczne z przytoczonej poniżej analizy:
V. W apień szary, przy szczelinie k alcy to w ej:
S i0 2 0,40 W przytoczonej analizie nie ozna- AloO:> 0,08 czano siarki, jed n ak o jej obecności F e20 3 1,45 św iadczyły d elikatne w y k w ity epso- CaO 54,20 m itu na skale, obserw ow ane podczas
MgO 0,50 długotrw ałej suszy.
M g S 0 4 0,07
str. żarz. 43,61 100,31
B) D olo m it
S. Z a r ę c z n y podaje, iż analizow ana w zeszłym w ieku przez A l e x a n d r o w i c z a skała dolom ityczna ze Skotnik zaw iera 33,34% M g C 0 3, co odpow iada ilości 72,93%
dolom itu w skale. N ależy przypuszczać, że zaw artość m agnezu w soczew kach dolom itycznych z różnych odkryw ek będzie zm ienna choćby z pow odu zlepieńcow atego c h a rak teru skały.
W pracow ni petrograficznej Z akładu M ineralogicznego U. J.
w ykonałem analizy n astęp u jący ch próbek pobranych z p ro filu przez soczew kę dolom itu z I-ej odkryw ki w Pychow icach:
A ) W apień biały skalisty, w spągu dolomitu.
B) Dolomit zbity, różow y, z dolnej części soczew ki.
C) Dolomit z dolnej części w y k lin iającej się soczewki.
D) Dolomit p orow aty ze środka soczew ki.
— 302 — E) Dolomit z górnej części soczew ki.
F) W apień szary niezdolom ityzow any, w soczew ce.
G) W apień różow aw y, bezpośrednio nad soczew ką.
H) W apień gruzełkow aty, nieco ilasty, nad soczew ką.
A B C D E F G H
S102 0,19 0,64 0,39 1,33 0,39 0,79 0,53 3,63
a i2o 3 r 0,08 0,18 0,35 0,24 0,23 0,27 1,08
p2o 5 0,10 • • . • 0,04 . . . . 0,05 . . . . F e 20 :5 0,04 0,58 0,44 0,38 0,71 0,34 0,35 0,23
MgO 0,31 8,31 7;05 19,29 6,95 1,03 0,56 0,38
CaO 55,59 45,10 46,29 33,16 46,55 54,30 55,35 53,00 FeS 2 . • • i • . . . «. . . • . • • . . . . 0,24 . . . » . . » «
stra ta żarz.
przez
43,86 44,52 45,51 46,39 42,98 43,10 42,08 100,09 99,23 99,90 100,90 99,91 100,16 100,40 Ilość C 0 2r w yliczona z zaw artości M gO i CaO w w y m ienionych analizach przedstaw ia n astęp u jąc e zestaw ienie:
C 0 2 zw iązane z MgO, CaO:
A B C D E F G H
43,91 44,46 44,03 47,04 44,08 43,72 44,02 42,01 T rzeba zauw ażyć, że naogół w w apieniach czystych ilość w yliczonego C 0 2 zgadza się ze stra tą w sk u tek żarzenia. Liczby te nie zaw sze m ogą być porów nyw alne, każda bow iem n iedo kładność w oznaczeniu CaO i M gO odbija się przy w y licze
niu C 0 2. N adto, jeśli okażą się w yższe s tra ty w sk u tek żarze
nia, należy przypuszczać obecność w ody w skale, zw iązanej bądź w substancjach ilastych, bądź w licznych w rostkach, bli
żej nieoznaczalnych, tkw iących w ew nątrz m ikroskopijnych k ry ształk ó w dolom itu.
Z zestaw ienia analiz w ynika, że w apienie ju rajsk ie, o ta
czające utw ór dolom ityczny, zaw ierają ilości M gO nie p rz e
k ra c z a ją c e n aw et 0,5%. N ie różni się od nich zbytnio naw et w apień, tk w iący jak o resztka niezdolom ityzow ana w ew nątrz soczew ki dolom itycznej (1,03%). Z aw artość M gO w różnych częściach soczew ki dolom itu podlega jednakże znacznym w a haniom , uzależnionym od ilości dolom itu m ineralnego w skale.
Skała zbita, drobno krystaliczna, o zaw artości 8,31% MgO,
sk ła d a się z 38,01% dolom itu, w skale natomiast" o stru k tu rze zlepieńcow ej ilość dolom itu spada do 32% (32,27% w próbce C i 31,82% w próbce E). N ajbogatszą w dolom it je st p o ro w ata część soczew ki, z k tó rej w sk u tek późniejszych procesów łu gow ania zostały w znacznej m ierze usunięte gruzełki białego w ap ien ia skalistego. W analizow anej próbce ilość dolom itu do
chodzi do 89,25%.
Inne składniki chem iczne, obecne w zestaw ionych an a
lizach, nie pozw alają na snucie w niosków o zm ianach substan- cjonaln ych podczas procesu dolom ityzacji. Z asługuje jed y n ie n a uw agę obecność drobnych ilości FeS2 w w apieniu re lik to
w ym z soczew ki dolom itycznej. Z w iększenie ilości krzem ionki w odm ianie porow atej (D) pozostaje w zw iązku z obecnością w tó rn y c h k ry ształk ó w k w arcu na ścianach próżni, p ow stałych po w yługow aniu gruzełków w apienia skalistego. Żelazo zo
stało oznaczone jako trójw artościow e, choć należy liczyć się ta k ż e z obecnością w ęglanu żelazaw ego zarów no w w apieniach niezm ienionych, jak i w dolomicie, jakkolw iek jasn o b ru n a tn y odcień b arw y dolom itu w skazuje na w yższy stopień u tlen ien ia tego składnika.
O b s e r w a c j e m i k r o s k o p o w e
Rafowy w apień skalisty ju ry b iałej okolic K rakow a, m a
kroskopow o p rzed staw iający się w postaci jed n o lity ch ławic, dopiero pod m ikroskopem u jaw n ia pew ne zróżnicow anie za
rów no w składzie resztek organicznych, ja k i w strukturze.
Szczególnie in teresu jącą jest w spom niana n a początku stru k tu ra gruzełkow a najg ó rn iejszy ch ławic, poleg ająca na tym, że d ro b n e okruchy zbitego w apienia skalistego, na ogół o k o n tu
rach niezbyt zaokrąglonych, tkw ią w drobnoziarnistej i p o ro w atej m asie spoiw a w apiennego. Tego rodzaju budow a skały m ogła pow stać jed y n ie podczas oscylacji dna m orskiego, k ied y to kruszo ny falami w apień dostarczał m ateriału sed y m en tac y j
nego, unoszonego i segregow anego prądam i dennym i. Do m asy spoiw a w apiennego, łączącego o k ru ch y w apienia skalistego, dołączyły się, praw dopodobnie w n iek tó ry ch tylko m iejscach, substancje bitum iczne, k tó ry ch pozostałością są drobne ilości p y łk ó w pirytow ych. T akie spoiwo zabarw ione na k o lo r szary od p iry tu zachow ało się w w apieniu reliktow ym w ew nątrz so
czew ki dolom itycznej.
— 304 —
O braz m ikroskopow y sk ały dolom itycznej przypom ina bardzo stru k tu rę w apieni gruzełkow ych. Rolę spoiw a łączą
cego okruchy niezm ienionego w apienia skalistego odgryw a w niej gruboziarnisty dolomit. K ryształki rom bościenne dolo
m itu w y p ełn iają jed y n ie te m iejsca, k tó re w w apieniu gruzeł- kow ym odpow iadają porow atem u spoiw u w apiennem u. K rysz
tałki te o w ym iarach dochodzących do 0,14 mm, są p rzecięte szczelinam i łupliw ości, natom iast w cale nie w y k az u ją zbliź- niaczenia. W ew nątrz nich znajdują się drobne w rostki, tw o rzące bliżej nieoznaczalne zm ętnienia, k tó re K. S m u l i k o w - s k i obserw ow ał także i w dolom icie triasow ym z Im ielina, uw ażając je za resztki nierozłożonego w apienia. G dzienieg
dzie m ożna zauw ażyć w śród ow ych w rostków dro b n iu tk ie sk u p ienia lim onityczne. D okładniejsze studium tych w rostków , niew ątpliw ie pozw oliłoby na określenie stadiów pośrednich tych reakcy j chem icznych, k tó re doprow adziły do dolom ity
zacji. W e w ro stk ach tych bow iem pow inien być zachow any nie tylko nierozłożony w apień, ale i ślady roztw orów , z k tó rych w y trącał się dolomit. N ależałoby jednakow oż poddać analizie w yizolow ane k ry ształk i dolom itu, pozbaw ione spoiw a w apiennego, a w ięc na przykład luźne k ry szta łk i tufów dolo- m itycznych.
W n i o s k i
By n a podstaw ie zestaw ionych w opisie faktów móc od
tw orzyć przebieg procesu dolom ityzacji, trze b a uw zględnić, że:
1. dolom it zastępuje w skale ju rajsk iej tylko spoiwo w a pienne o stru k tu rze porow atej, różniące się od zbitego w ap ie
nia skalistego;
2) że potrzebne w edług B a r a niew ielkie nadciśnienie C 0 2 m usi być w ytw orzone na m iejscu, w skale u leg ającej do
lom ityzacji.
S tru k tu ra p o row ata spoiw a w apiennego u łatw iała dyfu
zję roztw orów w odnych, zaw ierających m agnez, zaś siły ad- hezyjne w naczyniach w łoskow atych m ogły doprow adzić do stężeń roztw orów , potrzebnych do w yw ołania odpow iednich reakcy j chem icznych i do krystalizacji. U zyskanie odpow ied- nego stężenia C 0 2 w roztw orach w y p ełn iający ch p o ry sk ały nie pow inno n ap o ty k ać n a trudności. C. S. A d a m s i A. S.
S w i n n e r t o n 1) utrzym ują, że w oda może być łatw o p rz e
sycona rozpuszczonym C 0 2, z tego pow odu, iż do jego w y p ę
dzenia potrzeba znacznej energii, zwłaszcza, że w ytw orzon y jon dw uw ęglanow y u leg a pow olnem u rozkładow i. Ponadto h a m ująco n a usuw anie COa działają obecne w w odzie substancje koloidalne. Idąc za m yślą obu autorów , mniemam , że w p rzy padku stru k tu ry porow atej w skałach w apiennych rolę po dobną do substancyj koloidalnych, o d g ry w ają siły adhezyjne, działające na roztw ory w naczyniach w łoskow atych.
Szukając źródła C 0 2, byłoby się skłonnym w idzieć je za przykładem H. U d l u f t a w substancjach bitum icznych p ier
w otnej skały. Potrzebnych ilości C 0 2 m ogłoby zw łaszcza do
starczyć utlenianie tych substancyj w strefie kipieli m orskiej.
Je st rzeczą interesującą, iż E. W . S k e a t s (według arty k u łu H. L e i t m e i e r a w D o e l t e r ' s H andb. d. M ineralche- mie) pierw szy zw rócił uw agę n a to, że zdolom ityzow anie w a pieni rafow ych w ysp koralow ych odbyw a się w obrębie p ły t
kiego p asa w ód przypow ierzchniow ych. Poniew aż jed n ak w w apieniu reliktow ym , zachow anym w e w nętrzu opisanej so
czewki dolom itycznej b rak je st bitum inów , natom iast obser
w u je się obecność czarnych siarczków żelaza, przeto w u tle nianiu ty ch w łaśnie zw iązków i w re ak cjach ich z w apieniem usiłuję znaleźć przyczynę pochodzenia C 0 2 i dzięki nim p ró b u ję tłum aczyć proces dolom ityzacji.
Silnie w strefie kipieli p oruszana w oda m orska, nasy co n a pow ietrzem , przenika p o ro w atą skałę w apienną, u tlen iając
zn ajd u jące się w niej siarczki żelaza na F e S 0 4 i H 2S 0 4. Pow stałe zw iązki u leg ają natychm iast zobojętnieniu w obecności w ęglanu w apnia, gdyż tw orzy się C a S 0 4, Fe(OH )2 w zględnie Fe (OH),, i C 0 2.
F e S 0 4 + H 2S 0 4 + 2 C aC O , + 2 H 20 - 2 C a S 0 4 + + Fe (OH) 2 + 2 H 20 + 2 C 0 2
Z w ytw orzonych w edług tego w zoru składników część łatw o rozpuszczalnego C a S 0 4 dyfunduje na zew nątrz skały, kw as w ęglow y łączy się na dw uw ęglan w apnia lub poprostu
1) C. S. A d a m s , A. S. S. S w i n n e r t o n : Solubility of lim e
stone. Nat. Research Council, Transact. Am. geophys. Union 1937. Ref.
N. Jb. f. Min. etc. 1939. p. 89.
R o c z n ik P o l. T ow . G eol. X V I I I 20
— 306 —
zostaje okludow any w porach skały, zaś w o d orotlenek żela
zaw y zam ienia się p rzy ciągłym dopływ ie tlen u w w o d o ro tle
n ek żelazow y. Do ty ch składników p rzy b y w ają jo n y m agnezu, dostarczone przez w siąk a ją cą w odę m orską. Przy pew nym nadm iarze C 0 2, zatrzym anego w k ap ilara ch w y trą c a się w ę glan w apnia i m agnezu zgodnie ze spostrzeżeniam i O. B a r a . Do w y trą cen ia w ęglanów ziem alkalicznych je st potrzebny za
sadniczo w ęglan am onu i dlatego też G. L i n e k z naciskiem podkreślał konieczność w ystępow ania bitum inów i ich k o ń cow ych produktów rozkładu w skałach p rzeo b rażający ch się w dolomit. W naszym przypadku rolę jo n u am onow ego n e u tralizu jącego jo n y SO^. u w aln iające się podczas tw orzenia się dolom itu, p rzejm u ją w odorotlenki żelaza, k tó re jak o świeżo w y trąco n e łatw o w chodzą z nimi w reakcję.
C a S 0 4 + M g S 0 4 + 2 Fe(OH )2 + 2 H 2C O , - C aM g (C 0 3)2 + + 2 F e S 0 4 + 4 H 20 lub
C a S 0 4 + M g S 0 4 + 2 Fe (OH), + 2 H 2C O ;5 - C aM g (C 0 3)2 + + 2 F e (0 H )S 0 4 + 4 H 20
W ytw orzone ponow nie roztw ory siarczanów żelaza, sty k a ją c się z m ieszaniną w ęglanów w skale, reag u ją z kalcy- tem a nie z dolom item , zgodnie zresztą z pow szechnie znanym i reakcjam i L e m b e r g a , M e i g e n a i T h u g u t t a , k tó re n a pow ierchni dolom itu przeb ieg ają w olniej i trudniej. O dtąd cykl przem ian chem icznych pow tarza się w edług w zorów
2 F e S 0 4 + 2 C a C 0 3 + 4 H . 0 - 2 C a S 0 4 + 2 Fe(O H )2 + 2 H 2C O ;5 C a S 0 4 + M g S 0 4 + 2 H 2CO;5 + 2 Fe (OH), — C aM g (C 0 3)2 +
+ 2 F e S 0 4 + 4 H 20
Do zapoczątkow ania tych przem ian są potrzebne n ie w ielkie n aw et ilości F e S 0 4. W razie w y trą cen ia się n iero z
puszczalnego w odorotlenku żelazow ego, ilości F e S 0 4 zostają uzupełnione z siarczków działaniem u tlen iający m p rzy p o w ierzchniow ej w ody m orskiej, d ostarczającej nadto ustaw icz
nie jonów m agnezu. Barwa jasn o b ru n a tn a dolom itów m etaso- m atycznie pow stały ch może rów nież posłużyć za jed en z do
w odów słuszności tłum aczenia procesu dolom ityzacji oddzia
ływ aniem jonów żelaza na w apień o stru k tu rze porow atej.
W i e k d o l o m i t y z a c j i
St . Z a r ę c z n y uw ażał dolom ity za resztki p o k ry w y w ieku kredow ego, spoczyw ającej na w apieniach ju rajsk ich . W niosek swój oparł na znalezieniu w jednej z odkryw ek do
lom itu otoczonych ziarn kw arcu, identycznych z otoczakam i zn ajdującym i się w zlepieńcu cenom ańskim na jurze. Z ałą
czony jednakow oż ry su n ek odkryw ki opisanej w niniejszej pracy poucza, że dolom it zalega w postaci soczew ki w ław icy w apienia ju rajsk ieg o i że tra n sg re sja cenom ańska ścina go skośnie. Spostrzeżenie S. Z a r ę c z n e g o dowodzi n a to m iast, że dolom ityzacja zachodząca w w apieniu jurajskim , przeobraziła rów nież i spoiwo w apienne zlepieńca cenom ań- skiego, jeśli stykał się z p artią przeobrażoną lub jeśli posiadał dogodne w arunki dla w yw ołania tego procesu, a w ięc stru k tu rę p o ro w atą i ślady siarczków żelaza. U tlenienie ty ch siarcz
ków p rzy rów noczesnym dopływ ie m agnezu było m ożliw e do
piero z n astaniem tran sg resji senońskiej. D olom ityzacja w a
pieni ju rajsk ich jest w ięc w ieku senońskiego.
Z e s t a w i e n i ,e
1. Soczew ka dolom itu zn ajd u jąca się w górnej części w a pienia ju rajsk ieg o w okolicach K rakow a, nie pow stała n a sk u te k oddziaływ ania w ód term alnych, gdyż sk ały w apienne w są siedztw ie pobliskich żył k alcytow ych nie w y k azu ją w zboga
cenia w m agnez, sam e zaś k alcyty, osadzone w żyłach p o sia
d ają dom ieszkę w ęglanów żelaza i m agnezu w ilości tej sa mej, co w apienie.
2. Soczew ka dolom itu tkw i w w apieniu o stru k tu rze zle- pieńcow atej, przy czym w tórny dolom it w y p iera jed y n ie spo
iwo w apienne porow ate, nie atak u jąc okruchów zbitego w a pien ia skalistego.
3. W w apieniu nieprzeobrażonym , zachow anym w e w nątrz soczewki, spoiwo w apienne łączące o kruchy zbitego w a
pienia, je st szare od drobniutkich pyłków pirytu.
4. Przypow ierzchniow a w oda m orska, n asy co n a tlenem w strefie kipieli, w cisk ając się w p orow atą skałę, u tle n iła siarczki żelaza na F e S 0 4, k tó ry re ag u jąc z w apieniem , w y zwolił C 0 2. Z pow odu trudności dyfuzji C 0 2 z w łoskow atych pór w apienia, pow stało w nim nadciśnienie C 0 2, u łatw iające w y trą cen ie dolom itu z w ytw orzonego C a S 0 4 i z doprow adzo-
20*
— 308 —
nego M g S 0 4. Do zobojętnienia jonów S 0 4 posłużył Fe(O H )2 p o w stający podczas oddziaływ ania F e S 0 4 na C a C 0 3. D robne naw et ilości F e S 0 4, biorąc udział w cyklu przem ian chem icz
nych, m ogą przeobrazić znaczne m asy porow atego w ap ie n ia w obrębie zasięgu p rzenikania w ody m orskiej. W y trą co n y czę
ściowo w odorotlenek żelazow y barw i dolom it n a kolor jasno- brunatny.
Z Za k ła d u Min er alo gii i Petrografii U n i w e r s y t e t u J a g ie l
l o ń sk ie g o .
S P I S L I T E R A T U R Y
1. G. L i n e k : ü b er die Bildung der Carbonate des Calciums, M a
gnesium s und Eisens. C. D oelter's Handb. d. M ineralchem ie, Bd. I. 1912.
pp. 113— 138. — 2. O t t o B ä r : Beitrag zum Thema D olom itentstehung.
Cb.1. Min. etc. 1932, pp. 46— 62. — 3. H. U d l u f t : Die G enesis der flä
chenhaft verbreiteten D olom ite des m itteldevonisch en M assenkalkes, in s
besondere des Schwelm er K alkes der G egend v o n Elbelfeld - Barmen. Jahrb.
Preuss. Geol. L. — A. 1929. — 4. G. L i n c k : Bildung des D olom ites und D olom itisierung. Chemie d. Erde, Bd. XI. pp. 278— 286. — 5. K. S m u l i k o w s k i : O dolom icie z Imielina na Górnym Śląsku. (On the dolom ite of Imielin [Upper Silesia, Poland]). Rocznik P olskiego Tow. Geol., t. XVI.
1946. pp. 159— 168. — 6. S t. Z a r ę c z n y : T ekst do zeszytu Iii-go Atlasu Geol. Galicji. W ydaw n. Komisji Fizjogr. P. A. U., Kraków 1894., porówn.
str. 178— 179. ■— 7. S. K r e u t z : Przyczynki do m orfologii k a lcy tó w polskich. Rozpr. W ydz. mat.-przyr. P. A. U. seria A, Kraków 1916. — B ei
träge zur M orphologie der Kalkspate aus den Lagerstätten Polens. Bull.
Ac. Sei. et Lettres, classe sc. mat. et. natur., sér. A., C racovie 1916. pp.
172— 191 + 2 pl. — 8. C z. K u ź n i a r : Złoże pirytu w ok olicy K luczów pod Olkuszem. — Les gisem ents du pyrite dans les environs de Klucze près d'Olkusz. Sprawozdania P. Inst. Geol., t. III. W arszaw a 1925/26. pp.
15— 39 i 39— 44 (résumé). — 9. E. P a n o w : W sprawie w ieku m ioceń
skich w apieni ostrygow ych z okolic Krakowa. — Sur l'âge des calcaires à Ostrej. des environs de C racovie. Rocznik P olskiego Tow. Geol., t. XI.
Kraków 1935. pp. 21—25. — S. L i s z k a , E. P a n ó w : N o w e stanow isko w apienia ostrygow ego w Tyńcu pod Krakowem. — Sur un n ou vel affleu
rement des calcaires à hûitres à T yniec près de C racovie. Rocznik Pol
skiego Tow. Geol., t. XI. Kraków 1935. pp. 18— 20. — 10. H. U d l u f t : Ein neüer Beitrag zum Dolomitproblem. Z. d. dtsch. geol. Ges.. Bd. 83., 1931. — 11. C. S. A d a m s , A. S. S w i n n e r t o n : Solubility of lim e
stone. Nat. Research. Council, Transact. Am. geophys. Union 1937. (Ref.
N. Jb. f. Min. etc. 1939. p. 89.).
R E S U M E .
Dans la p artie su p érieu re des calcaires ju rassiq u es des en v iro n s de C racovie ap p araissen t en plusieurs points des len
tilles com posées de dolom ites de couleur b ru n - clair. Dans un cas on a observé deux lentilles déposées parallem en t l'u n e sur l'a u tre en s'a lte rn an t avec des couches des calcaires. La len
tille, d éco u v erte dans une ca rrière abandonnée à Pychow ice, p rè s de C racovie, a été soum ise à un exam en p étro g rap h iq u e p o u r déchiffrer la genèse du procès de la dolom itisation. Les couches calcaires ju rassiq u es avec la dite lentille dedans sont un peu inclinées vers SE. Elles sont coupées p a r la tra n sg re s
sio n cénom anienne qui a laissé une m ince couche du conglo
m érat form é d'un quartz arrondi et du cim ent qui n 'e st que presque seulem ent le détritus pélitique du calcaire ju rassiq u e soum is. A près la tran sg ressio n cénom anienne et après celle - ci m oins év id en te turonienne, la m er sénonienne .envahisse ici en déposant des m arnes à glauconie. Les sédim ents d 'u n âge m iocène, c'est a dire les calcaires à h u ître s et les argiles à gypse rem plissent les synclines et les fosses tectoniques dans les form ations m esozoiques. Elles ne se reco n tren t à m êm e des p arties dolom itiques. C’est pour quoi il faut exclure l'âge m iocène de la dolom itisation des roches jurassiques.
La roche calcaire dans laquelle se tro u v e la lentille do- lom itique, est com pacte et dépourvue de stru c tu re m acrosco
p iq ue quelconque. C ependant, quelques couches supérieurs, au ssi que le calcaire non transform é m étasom m atiquem ent de la p artie inférieure de la lentille, p ossèdent une stru ctu re grà- veleuse, visible à l'oeil nu. Elle consiste en ce, que des p etites galets du calcaire com pact sont renferm és p ar une m asse calcaire pélitique plutôt poreuse. Ce cim ent p oreu se du cal
caire qui est resté comme relict non transform é dans la lentille dolom itique, fût coloré en gris p ar la p y rite très fin dissém inée.
Le calcaire relictique de la lentille passe, d'une m an ière continue, en dolomite, m ais c ’est seulem ent le cim ent qui était transform é pendant que des parcelles com pactes ont résisté efficacem ent au procès d.e la dolom itisation. En conséquence, la dolom ite de la lentille possède aussi une stru ctu re d é tritiq u e et graveleuse; elle est caractérisée p a r la présence de petites tâch es calcaires blancs sur le fond fin cristallisé, de la dolom ite
— 310 —
de couleur brun - jau n âtre. Ces blancs débris calcaires dispa
raissen t dans les p arties m oyennes et su p érieu res de lentille sous l'actio n de lessivage postérieure. Les surfaces de ces p e tites cavern es qui se form èrent en rem plaçant le calcaire le s
sivé, sont couvertes de m inuscules cristau x de quartz.
De l'E de la lentille dolom itique il y a u n e fissure p resq u e verticale, orientée NS, au surfaces irrégulières, ferm ée en haut, au - dessous des couches de la tran sg ressio n cénom a- nienne, Elle est rem plie p ar place entièrem ent, p ar place p a r
tiellem ent p ar les cristaux de calcite. Les calcites de la sal- bande (éponte) du filon sont brun - ja u n â tre et c e lle s - c i de son m ilieu sont blanches et semi - tran sp aren ts. Elles se c a ra c térisen t d'un éclat de perle et d'un clivage inégale au surfaces conchoidales. Ces pro p riétés signalent Le p etit m élange iso
m orphe de carbonate de fer et de m agnésium . Sur ces cristau x on observe la form e d'un rhom boèdre in v erse (111) — (0221).
D’après les observations de Prof. S. K r e u t z la form e d 'u n rhom boèdre inverse m entionnée est constam m ent bien d é v e loppée sur les cristaux des calcites form ées de solutions con
ten an tes les sels de fer. Le calcaire le long de la fissure a u n e tein te grise qui p ro v ien t de la fine p o u ssière des sulfures de fer. Ils sont form és épigénetiquem ent sous l'influence des eaux ou des exhalaisons de H 2S qui tra v e rsè re n t la fissure a v a n t que celle - ci ait été rem plie de calcite. On o b serv e aucune tra c e de dolom itisation du calcaire dans le voisinage du filon.
I n v e s tig a ti o n s ch im ique s et p é t r o g r a p h i q u e s L e s c a l c i t e s d u f i l o n
Q uoique les observations géologiques dans les affleu
rem ents décrites ex clu ren t une sup p o sitio n d 'une liaison quel- quonque en tre la dolom itisation des calcaires ju rassiq u es et la form ation des calcites filoniennes, p o u rtan t l'ex am en chim ique fut conform e au but, car H. U d 1 u f t adm et la possibilité de la dolom itisation p ar Les eaux therm ales. J 'a i an aly sé les cal
cites de la fissure, de quelles le développem ent dém ontrait la p résen ce de fer:
I. C alcite jau n e de la salbande du filon, en bas;
II. C alcite jau n âtre, âvec la n uance b lû atre, près de la sal
bande, de la p a rtie infériure du filon;
III. C alcite jaune, p a rtie su p érieu re du filon, la salbande.
IV. C alcite blanc, un p eu tran sp aren t.
T able des analyses, voir tex te polonais, page 460.
Il est in téressa n t de co n stater que les calcites de la sal
bande et de la p a rtie inférieure du filon n e p o ssèd en t point de m agnésium jdu une q u antité minime, p en d an t que les cal
cites claires et blancs ou ja u n e - pâles du m ilieu du filon en dém ontrent quelques p etites quantités, com parables aux cel
les qui se tro u v en t dans la roche calcaire enviro n an te. Il sem ble que les solutions qui ont donné l'origine aux cristau x a n a lysés, n 'é ta ie n t pas des therm es d 'une h au te tem p eratu re, et le m inim e contenu de fer et de m agnésium ne p ro v e n ait pas de profondeur de la terre. Il faut considérer que dans la p ro x i
m ité de la fissure on ren co n tre des boules de silex av ec les tro u s plus ou m oins lessivées, où plus ta rd se sont déposés de p etites enveloppes de la chalcedoine. A ussi les surfaces de la fissure elle m êm e sem blent ê tre lessivées. Ces d eux fénom ens p erm e tten t de supposer que le procès de lessivage fût causé p a r les solutions alkalines riches en C 0 2 qui en su ite donnai- rent l'o rig in e aux calcite filonienne. L 'idéntité de ces solu
tions est affirm ée p ar la m êm e contenu de fer et de m agnésium dans des calcites et dans la roche voisine. Ces solutions n 'o n t pas év oqué la dolom itisation du calcaire jurassique, car le cal
caire dans le voisinage du filon ne dém ontre aucune augm en
tatio n du contenu du m agnésium , (voir l'a n aly se V du te x te polonaise: le calcaire gris, près de la fissure. Dans l'a n aly se m entionnée on ne cite pas le souffre, dont la p résen ce cepen
dant est supposée à cause de la fine éffloraison d'épsom ite sur la roche p endant les tem ps secs).
D o l o m i t e
S. Z a r ę c z n y écrit q u ’u n e roche dolom itique de Skot
niki, analysée, le siècle d ern ier p ar A lexandrow icz, contient 33,34% M g C 0 3, ce qui correspond à la q u an tité 72,93% de do
lom ite dans la roche. Il est très probable que le contenu de m a
gnésium dans les lentilles dolom itiques de différents affleur- m ents et dans différentes p arties d'elles mêmes, serait v aria b le à cause de la stru ctu re g rav eleu se de la roche.
Dans le lab o rato ire de l'In stitu te M inéralogique de l'U niv.
Jagel. à C racovie j'a i éxecuté des an aly ses des échantillons
— 312 —
pris du profil à tra v e rs la lentille dolom itique d éco u v erte à Py- chow ice:
A ) C alcaire blanc, rocheux, au dessous de la dolomite.
B) Dolom ite com pacte, rose, de la p artie inférieure de la lentille.
C) Dolom ite de la p artie inférieure de la lentille, où elle s'en- coine.
D) Dolom ite caverneuse du m ilieu de la lentille.
E) Dolom ite de la p artie supérieure de la lentille.
F) C alcaire gris non dolom itisé, du m ilieu de la roche dolo
m itique.
G) C alcaire rosâtre, placé im m édiatem ent a u - d e s s u s de la lentille.
H) C alcaire graveleux, un peu m arneux, au - dessus de la lentille.
(Table des analyses, voir le tex te polonais, p. 462).
La quantité de C 0 2, so u straite du contenu de M gO et CaO dans les analyses m entionées, p ré se n te une table suivan te
(voir le tex t polonais) :
Il faut rem arq u er que dans les calcaires pures la quantité du C 0 2 calculée s ’accorde en général avec la p erte au feu.
Dans les analyses de la dolom ite ces chiffres ne sont pas to u jo u rs com parables, parce - que les erreu rs an alitiq u es de CaO et M gO destiné se doublent dans le calcul du C 0 2. En outre, si l'on trouve des p ertes au feu plus grandes, il faut supposer que l'eau est p ré se n te dans la roche; elle p o u rra it être liée avec les substances argileuses, ou avec les substances non discernables qui sont visibles sous les grande croissances m i
croscopiques dans les cristaux de la dolom ite.
Les analyses dém ontrent que le calcaire ju rassiq u e du vo isinage de la lentille dolom itique contient de q uantités MgO ne dépassant pas 0,5%. N 'en diffère pas beaucoup le caicaire n o n dolom itisé du m ilieu de la dolom ite (1,05%). Le contenu de MgO dans les différentes p arties de la lentille est soum is a des v ariatio n s considérables qui dépendent de la quantité de * la dolom ite m inérale dans la roche. La roche com pacte, au con
ten u 8,31% MgO se com pose de 38,01% de dolom ite, p o u rtan t dans la roche gros g rav eleu se la quantité de la dolom ite baisse ju sq u 'à 32% (32,27% dans l'échantillon C et 31,82% dans l ’échantillon E). La plus riche en dolom ite est la p artie caver-
neuse de la lentille, de laquelle ont disparu des granules du calcaire blanc rocheux à cause de lessivage. Dans l'échantillon analysé la quantité de la dolom ite attein t 89,25%.
D’autres composés chim iques sont présents dans les ro ches an aly sées en tel quantités qu'ils ne p erm etten t pas à faire des suppositions sur leur changem ent ou m igration p en d an t la dolom itisation. La présence de FeS2, en petites quantités, dans le cim ent du calcaire g rav eleu x non m étasom m atisé, du m ilieu de la dolom ite, est seule qui m érite d 'ê tre notée.
O b s e r v a t i o n s m i c r o s c o p i q u e s
Le calcaire rocheux ju rassiq u e des en v iro n s de C racovie laisse v oir seulem ent sous le m icroscope de certaines différan- ces qui apparaissent dans la com position des restes o rg an i
ques, comme dans la structure. La stru ctu re g rav eleu se m en tion
née plus h au t est singulièrm ent in téressan te: elle consistes en ce que des parcelles du calcaire com pact aux contours peu a r
rondis, sont rem plies par la m asse poreuse du cim ent calcaire à petits grains. C ette espèce de stru ctu re du roche p eu t être form ée dans la m er peu profonde, quand le fond calcaire m ar
telé p ar des ondes, fournissait du m aterial sedim entaire, em porté et trié par les courents de la mer. A la massue du cim ent calcaire pélitique qui a lié des gros parcelles du calcaire ro cheux, pou v aien t être ajoutées des substances bitum ineuses de quelles sont restées seulem ent les traces du pyrite. Le ca l
caire grav eleu x à cim ent coloré ,en gris du p y rite est conservé dans l'in térieu r de la lentille dolom itique.
Sous l,e m icroscope la stru ctu re de la roche dolom itique rap pelle celle des calcaires graveleux. Le rôle du ciment, liant les galets du calcaire rocheux non m étasom m atisé, rem place la dolom ite à gros grains. Les cristaux rhom boidales de la dolo
m ite rem plissent uniquem ent ces places qui dans le calcaire g rav eleu x correspondent au cim ent poreux. Ces cristau x à dim- m ensions de 0,14 mm sont coupés par les fentes de clivage, mais ils ne sont pas m aclés. Dans leur in térieu r se tro u v en t des inclusions troubles, observés aussi par K. S m u l i k o w - s k i dans la dolom ite triassiq u e d'Im ielin (H. Silésie). Il les considérait pour les restes du calcaire non m étasom m atisés.
Par place se tro u v en t aussi parm i de ces inclusions des grains de lim onite.
— 314 — C o n c l u s i o n s
Pour se ren d re com pte du procès de la dolom itisation il faut considérer:
1. La dolom ite rem place dans la roche calcaire ju ra ssi
que seulem ent le cim ent calcaire de stru c tu re poreuse, m ais n 'a tte in t pas la roche calcaire com pacte.
2. La pression de C 0 2 n écessaire pour form er la dolo
m ite doit être évoqué sur place, dans la roche m étasom m atisée.
La stru ctu re poreuse du cim ent calcaire a facilité la dif
fusion des solutions agueuses de m agnesium , cependant les forces adhésives dans les v aisseau x capillaires au raien t pu augm enter la concentration des solutions à l'é ta t suffissant aux réactions chim iques et à la cristallisation. La co n cen tra
tion nécessaire de C 0 2 dans les solutions qui rem plissent les pores du roche n e re n co n tre aucun obstacle. C. S. A d a m s et A. S. S w i n n er t o n soutient que l'e au p eu t - être facil
e m e n t su rsatu ré e p ar C 0 2 dissous, car p o u r le chasser il fau drait une énergie considérable, surtout que le ion du bicarb o n ate se décom pose lentem ent. Les p articles colloidales p ré se n tes dans l'eau, a rrê te n t aussi la disparition de C 0 2. J e suppose qu'au cas de stru ctu re p o reu se dans les roches calcaires m en tionnées le rôle, p areil à ceux des substances colloidales, jo u en t les forces adhésives qui agissent sur les solutions des v aisseau x capillaires.
En cherchant la p ro v en an ce de C 0 2, on serait incliné de la tro u v er d 'ap rès H. U d l u f t , dans les substances b itum i
neuses de la roche prim aire. S urtout l'o x y d a tio n de ces sub
stances dans la zone de la falaise p o u rra it fournir les q u an ti
tés considérables de C 0 2. Il est in téressa n te que E. W. S k e - a t s le p rem ier a ttira l'a tte n tio n sur le fait que la dolom iti
sation des îles coraliennes s'accom plit dans la zone des eaux peu profonde, près de la surface de la mer.
Les substances bitum ineuses m anquent dans le calcaire relictique de la lentille dolom itique m entionnée, m ais à leur place on constate la présence des sulfures de fer. Dans l'o x y dation de ces sulfures et dans la réaction des sulfates avec le calcaire je tach e d e tro u v e r la source de C 0 2 e t je cherche à expliquer le procès de la dolom itisation.
L 'eau de la m er fortem ent agitée su rto u t dans la zone de la falaise et satu ré e d'air, p én è tre dans la roche p oreuse cal
caire en oxygénant les sulfures de fer e n F e S 0 4 et H 2S 0 4. Ces produits d 'o x y d atio n sont ensuite n eu tra lisés p ar CaCOo du calcaire, en form ant C a S 0 4, Fe(O H )2 ou Fe(O H )3 et C 0 2.
F e S 0 4 + H 2S 0 4 + 2 C a C 0 3 + 2 H 20 - 2 C a S 0 4 + Fe(O H )2 + + 2 H 20 + 2 C 0 2
De com posés de la form ule p récédente, u n e p artie de C a S 0 4 dissoute diffuse vers l ’ex térieu r de la roche, l'acide carbonique se lie avec le calcaire en donnant le b icarb o n ate de calcium ou re ste to u t sim plem ent p ar occlusion dans les pores de la roche. A ces com posés s'a jo u te n t des ions de m a
gnésium , fournis p a r l ’eau de la m er, qui p é n é tre n t dans le po res de la roche. En p résen ce de C 0 2, re te n u abondam m ent dans les capillaires se crystallise le carb o n ate de calcium et m agné
sium. Pour p récip iter les carbonates de calcium ou m ag n é
sium est n écessaire la p résen ce du carb o n ate d'am m onium dont l'origin e G. L i n c k re tira de la décom position des substances bitum ineuses. Dans le cas m entionné le rôle de ion d ’am m o
nium, n écessaire pour n e u tra lise r les ions de S 0 4, est accom pli p ar Fe(O H )2, selon la form ule suivante:
C a S 0 4 + M g S 0 4 + 2 Fe(O H )2 + 2 H 2C O ;î - C aM g (C 0 3)2 + + 2 F e S 0 4 + 4 H 20
Des solutions des sulfates de fer, form ées de nouveau, en p én é tran t les carbonates de la roche, réagissent avec la calcite m ais non avec la dolom ite, conform ém ent aux réactions bien connues de L e m b e r g , M e i g e n et T h u g u t t . Depuis ce m em ent le cycle des réactions chim iques se répété:
2 F e S 0 4 + 2 C aC O ?> + 4 H .O - 2 C a S 0 4 + 2 Fe(O H )2 + 2 H 2C O s C a S 0 4 + M g S 0 4 + 2 H 2C 0 3 + 2 Fe(O H )2 - C aM g (C 0 3)2 +
+ 2 F e S 0 4 + 4 H 20
Pour com m encer ces réactions ne sont n écessaires que de p etites quantités de F e S 0 4. A u cas de la p récip itatio n de Fe(O H )3 moins dissoluble, les quantités de F e S 0 4 sont rénou- v ellées p a r oxydations des sulfures de fer, qui se tro u v en t dans la roche. La nuance de couleur b ru n - clair des dolom ites for
m ées m étasom m atiquem ent, p o u rra it tém oigner de la ju stesse de cette conception: du procès de la dolom itisation p a r l'a ctio n des ions de fer sur le calcaire à la stru ctu re poreuse.
— 316 —
L ' a g e d e l a d o l o m i t i s a t i o n
S t. Z a r ç c jz, n y considérait les dôlomitfes m ention nées comme des restes d une couche d ’âge crétacé, déposée sur les calcaires jurassiques. Il fondait son opinion sur une des trouvailles de dolom ite où il co n stata les grains de quartz arrondis, identiques à des galets dans le conglom érat cénoma- nien, qui é tait déposé sur la calcaire jurassique. Le dessin, ci- inclus, de la d éco u v erte décrite, p ro u v e que la dolom ite se form ait comme la lentille dans une couche du calcaire ju ra s sique et que transgression cénom anienne la coupe oblique
m ent. L 'observation de Z a r ç c z n y p ro u v e pourtant, que la dolom itisation qui eut lieu dans les calcaires jurassiques, a transform é aussi le cim ent calcaire du conglom érat cénom a- nien, s ’il avait des conditions favorables: c 'est à dire u n e stru c
tu re poreuse et la p résen ce des sulfures de fer. O x ydation de ces sulfures et l'a fflu e n œ de m agnésium serait possible peu- dant la transgression sénonienne.
R é s u m é
La lentille dolom itique se tro u v e dans la p artie su p é
rieu r du calcaire ju rassiq u e des environs de C racovie. Elle n 'é ta it pas form ée p ar l'action des eaux therm ales car les ro ches calcaires dans la proxim ité des fissures avec calcites, aussi que les calcites elles - m êm es ne sont pas enrichis en m agnésium .
La lentille dolom itique se tro u v e dans un calcaire g ra veleux. La dolom ite secondaire rem place seulem ent le cim ent calcaire à stru ctu re poreuse, sans a tta q u e r les parcelles du calcaire com pact et rochex. C ’est pourquoi la roche dolom iti
que possède aussi la stru ctu re graveleuse.
Le calcaire non transform é qui se tro u v e à l'in térieu i de la lentille est graveleux, dont le cim ent poreux est gris de la poussière du pyrite.
L'eau de la m er sénonienne, satu ré e à la surface dans, la zone de la falaise, en p é n é tra n t dans la roche poreuse, a oxydé les sulfures de fer en F e S 0 4. Le sulfate de fer réagisse p ar h y d ro ly se avec le calcaire, en p ro d u isan t le C 0 2, qui est réten u p ar les pores de la roche. La p résen ce abondante de C 0 2 dans les capillaires facilite la p récipitation de la dolom ite.
Pour n e u tra lise r les ions S 0 4 servit Fe(O H )2, form é p en d an t
l'actio n de FeSO^ sur C aC O s. Le sulfate de fer rén o u v ellée ré pète le cycle des réactions. La dolom itisation de la roche p o reuse se développe constam m ent par l'actio n des ions de fer sur le calcaire, sous la pression de C 0 2 qui se tro u v e dans les capillaires. A cause de la présence de fer la dolom ite secon
daire est de nuance brun - clair.
Institut M i n é i a l o g i q u e de l'U n ive r s it é Jagellon. à Cra- c ov ie .
OBJAŚNIENIE TABLICY VII
1. Dolomit z soczew k i w w apieniu jurajskim okolic Krakowa. Kry
ształy dolom itu skupione pom iędzy nieregularnie zarysow anym i okruchami w apienia skalistego zw ięzłego. (Tło ciem ne ż pow odu rozproszenia św iatła w zbitej pelitycznej m asie w apienia).
P ow iększen ie 65X , św iatło zw yczajne. '
2. W apień zlep ień co w y z pobliża soczew k i dolomitu. O kruchy w a pienia skalistego zbitego (ciemne plamy), spojone porowatą, bardziej ziar
nistą masą wapienną, która podczas dolom ityzacji jest zastępow ana przez dolomit krystaliczny.
Jasne plamy: szczątki organizmów.
Pow iększen ie 6 5 X , św iatło zw yczajne.
3. Kamieniołom w Pychow icach. N ach ylon e ław ice w apienia sk a li
stego zaw ierają u góry soczew k ę dolomitu, w ykliniającą się w lew o. Od góry pokryw a transgredujących margli i mało zw ięzłych w apieni senoń- skich.
EXPLICATION DE LA PLANCHE VII
1. La dolom ite de la lentille dans le calcaire jurassique des en
virons de Cracovie. L'aggregat des cristaux dolom itiques parmi les grains de calcaire rocheux compact, irrégulièrem ent entourés. Les grains for
ment une m asse foncée à cause de la dispertion de la lumière.
Gross, 65, lum ière naturelle.
2. Le calcaire graveleux, à coté de la lentille dolom itique. Les grains du calcaire rocheux com pact (taches foncées), cim entés par de la m asse calcaire poreuse, pendant la dolom isation rem placée par les cristaux de la dolom ite. Les taches claires: débris des organism es.
Gross. 65, lumière naturelle.
3. La carrière en Pychow ice. Les bancs du calcaire inclin és enfer
m ent au-dessus une len tille de la roche dolom itique, qui s'encoint vers la gauche. Les marnes et les calcaires peu com pacts du Sénonien cour- ronnent en discordance les calcaires jurassiques.
Ro cz ni k Pol. Tow. Geol. t. XVIII, 1948
Ann. Soc. Géol. d e P ol o gn e , Vol. XVIII. 1948
Tabl. VII PI. VII
A. Gawet
