Wybrane zagadnienia z geologii cz III

 

Zawartość

I.        Geologia historyczna. 2

II.       BUDOWA GEOLOGICZNA POLSKI. 4

1.        Wprowadzenie. 4

2.        Prekambryjska platforma -  wschodnioeuropejska. 4

3.        Platforma paleozoiczna - zachodnioeuropejska. 4

4.        Obszar fałdowań alpejskich. 5

5.        Zlodowacenia plejstoceńskie. 5

III.          Charakterystyka złóż kopalin użytecznych występujących  w Polsce. 6

1.        Złoża węgla kamiennego. 6

2.        Złoża węgla brunatnego i torfu. 6

3.        Złoża siarki. 6

4.        Złoża soli 6

5.        Złoża rud żelaza, cynkowo-ołowianych i miedzi 6

6.        Inne kopaliny użyteczne. 7

IV.           Górnośląskie Zagłębie Węglowe. 8

V.       Podział złóż kopalin użytecznych. 10

1.        Kopalina użyteczna. 10

2.        Złoże o znaczeniu gospodarczym... 10

3.        Podział złóż kopalin użytecznych. 10

a.        Według prawa geologicznego i górniczego. 10

b.        Według użyteczności, 11

c.        Ze względu na genezę. 11

d.        Ze względu na kształt 11

VI.           Cechy charakterystyczne pokładu. 13

VII.         Zaburzenia w zaleganiu pokładów.. 15

VIII.       Płaszczyzny łupności 17

 

 

 

I.  Geologia historyczna

Geologia historyczna jest nauką zajmującą się badaniem przeszłości skorupy ziemskiej. Zadaniem jej jest określenie czasu oraz zakresu przemian, jakie odbywały się w skorupie ziemskiej, a więc zmiany ukształtowania powierzchni Ziemi, zasięgu mórz i lądów, warunków klimatycznych oraz kolejności powstawania i wieku geologicznego poszczególnych skał.

Czas dokonywania się tych przemian, np. powstawania skał, czyli wskazanie ich wieku geologicznego, może być określony w sposób bezwzględny w milionach lat na podstawie badań produktów rozpadu pierwiastków promieniotwórczych zawartych w skale. Znając szybkość rozpadu pierwiastków promieniotwórczych oraz ilość, produktów rozpadu, wnioskować można o wieku geologicznym skał.

 Wiek skał osadowych określa się najczęściej w sposób względny na podstawie występujących w nich szczątków lub śladów organizmów żywych, żyjących w okresie osadzania się materiału, z którego powstała skała, a więc współczesnych jej powstaniu. Szczątki te (skorupy, części szkieletu) lub odciski w skale noszą nazwę skamielin.

Szczególne znaczenie dla określenia wieku skał mają skamieliny tych organizmów żywych, które występowały na Ziemi przez krótki okres i znajdywane są tylko w pewnych określonych warstwach skalnych. Skamieliny takie charakterystyczne dla danych warstw skał osadowych nazywają się skamielinami przewodnimi.

Nauką zajmującą się ustalaniem kolejności warstw skalnych oraz określeniem ich względnego wieku geologicznego jest stratygrafia, stanowiąca dział geologii historycznej.

 

Podział stratygraficzny utworów skorupy ziemskiej

Tabela stratygraficzna została skonstruowana na podstawie zmian, jakie zachodziły w rozwoju życia na Ziemi. Poszczególne ery oddzielają szczególnie ważne wydarzenia: początek paleozoiku to masowe pojawienie się organizmów morskich z twardymi częściami ciała (w związku z tym od tego czasu zachowało się dużo skamieniałości). Natomiast na przełomie paleozoiku i mezozoiku oraz mezozoiku i kenozoiku miały miejsce okresy wielkiego wymierania, podczas których wyginęła większość gatunków organizmów. Podział er na okresy jest z kolei związany głównie z występowaniem poszczególnych skamieniałości przewodnich.

 

 

Uproszczona tabela stratygraficzna

Tabela 1

ERA

OKRES

CZAS TRWANIA od - do w mln lat

Charakterystyczne rodzaje utworów

Główne formy roślinne i zwierzęce

KENOZOIK

CZWARTORZĘD

1,8 - 0

Utwory rzeczne i lodowcowe, rudy darniowe, torf.

 

Rozwój obecnych form ssaków, pojawia się człowiek. Roślinność podobna do obecnej.

TRZECIORZĘD

65 - 1,8

Węgle brunatne, sole, złoża ropy naftowej i gazu.

Znaczny rozwój ssaków.

MEZOZOIK

KREDA

140 - 65

Znaczny rozwój margli i kredy.

Coraz liczniejsze ptaki i ssaki. Rozwój roślinności podobnej do obecnej.

JURA

195 -140

Rozwój wapieni i rud żelaza.

Znaczny rozwój amonitów, pierwsze ptaki,. Bujna roślinność, drzewa iglaste.

TRIAS

230 - 195

Utwory lądowe, pstry piaskowiec, węgiel brunatny, rudy cynku i ołowiu.

Szczytowy rozwój płazów, gadów i amonitów. Pojawiają się rośliny iglaste.

PALEOZOIK

PERM

280 - 230

Utwory lądowe oraz złoża soli.

Wielki rozwój gadów. Roślinność uboższa niż w karbonie.

KARBON

345 - 280

Dolna część utworów pochodzenia morskiego, górna – lądowego, węgle kamienne.

Pojawiają się owady, płazy i gady. Rozwój paproci, widłaków skrzypów.

DEWON

395 - 345

Utwory morskie i jeziorne, złoża rud

Liczne rodzaje ryb. Rozwój paproci, widłaków i skrzypów

SYLUR

435 - 395

Utwory morskie, łupki, piaskowce, wapienie.

Mieczki, skorupiaki (trylobity), pierwsze kręgowce (ryby pancerne), pierwsze rosliny lądowe (paprocie).

ORDOWIK

500 - 435

Utwory morskie, łupki, piaskowce, wapienie.

Małże, skorupiaki

KAMBR

570 - 500

Piaskowce, wapienie.

Robaki, małże, ślimaki i skorupiaki

PREKAMBR

 

4600 ? - 570

Skały magmowe granity, gnejsy, złoża rud żelaza.

Brak wyraźnych śladów życia organicznego. W końcowym okresie szczątki robaków i ślimaków

 

 

 

II. BUDOWA GEOLOGICZNA POLSKI

1.    Wprowadzenie


      Terytorium Polski leży na styku 3 głównych jednostek strukturalnych Europy, do których należą:

·        prekambryjska platforma wschodnioeuropejska

·        platforma paleozoiczna

·        obszar fałdowań alpejskich

·        paleozoiczne masywy orogeniczne

 

 

http://www.edukator.pl/pix/users/Image/o.gif

http://www.edukator.pl/pix/users/Image/o.gif

Rys.1 Jednostki tektoniczne występujące w Polsce

http://www.edukator.pl/pix/users/Image/o.gif

http://www.edukator.pl/pix/users/Image/o.gif

2.    Prekambryjska platforma -  wschodnioeuropejska

 

Platforma wschodnioeuropejska zajmuje północno - zachodnią część Europy.

W budowie wewnętrznej platformy można wyróżnić 2 części, które występują w Polsce:


      Platforma wschodnioeuropejska styka się z platformą paleozoiczną (zachodnioeuropejską) wzdłuż  linii tektonicznej. Jest to strefa szerokości ok. 100 km ciągnąca się w Polsce od Kołobrzegu aż po Przemyśl. Jest ona wgłębnym rozłamem w skorupie ziemskiej sięgającym aż do głębokości ok. 55 km.

3.    Platforma paleozoiczna - zachodnioeuropejska

 

Strefę fałdowań paleozoicznych (paleozoiczne masywy orogeniczne) tworzą Sudety wraz z Blokiem Przedsudeckim, Góry Świętokrzyskie oraz Niecka Górnośląska. Obszar od gór po platformę prakambryjską to tzw. platforma paleozoiczna, która obejmuje stare utwory fałdowe przykryte osadami młodszymi, lekko sfałdowanymi pod koniec mezozoiku. Obecnie struktury te pokryte są utworami trzecio- i czwartorzędowymi.

 

4.    Obszar fałdowań alpejskich

 

Najsilniejszy wpływ na obraz dzisiejszej Europy miały fałdowania alpejskie, których kulminacja nastąpiła na przełomie paleogenu i neogenu (trzeciorzęd). Fałdowania objęły Europę Południową oraz południową część Europy Zachodniej.

Orogeneza alpejska w Polsce : powstały Karpaty i zapadlisko przedkarpackie. Polskie jednostki orogenezy alpejskiej : Tatry, niecka Podhala, Pieniny, Karpaty Zewnętrzne (fliszowe) ,Beskidy wraz z pogórzami oraz Bieszczady, Zapadlisko Przedkarpackie

Tatry i Pieniny zostały sfałdowane w początkowych fazach orogenezy alpejskiej, natomiast Karpaty fliszowe powstały w połowie trzeciorzędu, a następnie w postaci płaszczowin nasunięte na swoje przedpole. W ostatnim etapie formowania się Karpat powstało zapadlisko przedkarpackie.

5.     Zlodowacenia plejstoceńskie

Pod koniec pliocenu (starszy trzeciorzęd) nastąpiło wyraźne ochłodzenie klimatu przy jednoczesnym wyraźnym wzroście wilgotności powietrza, co sprzyjało opadom śniegu. Doprowadziło to w plejstocenie (starszy czwartorzęd) do powstania na północy Europy (Skandynawia) lodowca kontynentalnego. Klimat podlegał znacznym wahaniom. Okresom ochłodzenia (glacjałom) towarzyszyły transgresje lodowca, a okresom ocieplenia (interglacjałom) regresje lodowca.

Terytorium Polski było zlodowacone co najmniej cztery razy.

Najstarsze zlodowacenie podlaskie objęło swym zasięgiem północno-wschodnią Polskę, sięgając po Podlasie.

Drugie zlodowacenie zwane południowopolskim (krakowskim) miało największy zasięg i sięgnęło na południe aż po Karpaty i Sudety.

Trzecie zlodowacenie zwane środkowopolskim sięgnęło na zachodzie po Sudety, a na wschodzie po wyżyny środkowopolskie. Dalej na południe zlodowacenie to wchodziło obniżeniami: po Sandomierz w dolinie Wisły i Bramę Morawską w dolinie Odry.

Ostatnie najmłodsze zlodowacenie północnopolskie (bałtyckie) objęło swym zasięgiem pojezierza: Wielkopolski, Mazurskie, Pomorskie.

Część Polski objęta ostatnim zlodowaceniem (bałtyckim) ma rzeźbę młodoglacjalną, czyli formy pochodzenia lodowcowego są dobrze zachowane (liczne moreny, rynny subglacjalne, pradoliny, jeziora polodowcowe).Na terenach starszych zlodowaceń rzeźba polodowcowa została silnie przekształcona. W rezultacie rzeźba jest tam mało urozmaicona (monotonna). Strefa ta jest określana mianem obszaru o rzeźbie staroglacjalnej.

W czasie zlodowaceń w Tatrach i Karkonoszach rozwijały się lodowce górskie. Charakterystycznymi formami polodowcowymi są tu: U-kształtne doliny, moreny boczne i czołowe oraz cyrki lodowcowe.

Baza surowcowa: skały osadowe: piaski, żwiry, iły i gliny, a także torf, less i kreda pisząca.

 

III. Charakterystyka złóż kopalin użytecznych występujących w Polsce.

1.    Złoża węgla kamiennego

W Polsce węgiel kamienny występuje w trzech rejonach.:

Zagłębie Górnośląskie - największe i najzasobniejsze.

Zagłębie Dolnośląskie - w znacznej mierze jest już wyeksploatowane i istniejące tam kopalnie zostały zlikwidowane.

Zagłębie Lubelskie – najmłodsze, wydobycie prowadzi tam tylko jedna kopalnia.

2.    Złoża węgla brunatnego i torfu

Węgiel brunatny występuje w różnych rejonach kraju na zachód od doliny Wisły aż po zachodnią granicę kraju.

Obszar północny zawiera pokłady węgla brunatnego zalegające na głębokości około 100 m. Złoża są silnie zaburzone, głównie wskutek działalności lodowców, co stwarza niekorzystne warunki eksploatacji. Stwierdzono je w okolicach Gdyni, Szczecina i Olsztyna. Złoża te nie były do tej pory eksploatowane.

Obszar lubusko-dolnośląski - złoża węgla brunatnego są najzasobniejsze Dawniej eksploatowano te złoża sposobami podziemnymi, obecnie eksploatuje się je wyłącznie sposobem odkrywkowym. W rejonie obok pokładów grubości 1 do 2 m występuje lokalnie w zapadliskach pokład grubości 40 do 70 m; pokład ten eksploatuje kopalnia węgla brunatnego Turów.

Obszar poznański zawiera duże złoża występujące jednak w niekorzystnych do eksploatacji warunkach wśród zawodnionych piasków.

Obszar Konin—Łódź - duże znaczenie gospodarcze mają złoża Konin i Bełchatów. Znajdują się tu duże jednostki wydobywcze wraz z zakładami energetycznymi; pokład węgla brunatnego ma tu grubość od 9 do 25 m, lokalnie nawet do ponad 50 m. Głębokość zalegania tych złóż wynosi od 40 do 100 m.

Rejon Zawiercia i Częstochowy - zawiera jeden lub dwa pokłady leżące na niewielkiej głębokości, ich grubość wynosi 0,5 do 1 m i więcej, a zasięg jest niewielki. Obecnie złoża te nie są eksploatowane.

Złoża torfu występują prawie na terenie całej Polski, głównie na Pomorzu, w Wielkopolsce, nad Narwią i Notecią. Sumaryczna powierzchnia torfowisk zarejestrowanych na terenie Polski wynosi około 1800 tys. ha, a ich grubość nie przekracza zwykle 5 do 8 m. Wykorzystanie torfowisk dla celów przemysłowych jest obecnie nieznaczne.

3.    Złoża siarki.

Polskie złoża siarki są pochodzenia chemiczno-organicznego. Złoża te są ściśle związane z utworami gipsowymi o zawartości siarki do 30%.Występują w okolicy Tarnobrzegu.

4.     Złoża soli

Gruba seria solonośna występuje na Niżu Polski Środkowej. Kopalnie eksploatujące tu sole kamienne i potasowo-magnezowe istnieją w Inowrocławiu, Wapnie i Kłodawie. Sole kamienne eksploatowane są także na przedgórzu Karpat w okolicach Bochni i Wieliczki.

5.    Złoża rud żelaza, cynkowo-ołowianych i miedzi

Przez rudy rozumie się surowce mineralne użytkowane zasadniczo w celu uzyskania z nich metali. Granicę rud stanowią surowce glinu i magnezu. Surowce do produkcji siarki nazywa się rudami siarki. Termin ruda używa się tak w zestawieniu z odpowiednim metalem, np. rudy żelaza, miedzi, ołowiu itp., jak i w zestawieniu z odpowiednim kruszcem, np. ruda magnetytowa, syderytowa, chalkopirytowa, ruda miedzi rodzimej itp. Rudy wielometaliczne (polimetaliczne) mają zwykle jeden metal, który stanowi o wartości rudy.

Według użyteczności i zastosowania metali wydziela się siedem grup rud, a mianowicie rudy metali:

— żelaznych, czyli „czarnej metalurgii” — żelaza, manganu chromu,         

— staliwnych, tj. uszlachetniających stal, należą tu rudy niklu, kobaltu, molibdenu, wolframu, wanadu i tytanu,

— lekkich — glinu, magnezu, litu,

— specjalnych i rzadkich — między innymi antymonu, arsenu, rtęci, bizmutu, kadmu, rubidu, cezu, chromu, berylu,

— szlachetnych — złota, srebra, platyny i pokrewnych,

— promieniotwórczych — uranu, radu, toru,

— nieżelaznych — cyny, miedzi, ołowiu, cynku.

W Polsce obecnie eksploatuje się złoża rud żelaza, cynku i ołowiu, miedzi oraz niklu. Zapotrzebowanie gospodarki narodowej na inne metale pokrywane jest z importu.

Eksploatację zasobnych złóż rud cynku i ołowiu prowadzi się w trzech rejonach:

olkuskim, obejmującym okolice Olkusza, Bolesławia i Sławkowa,

bytomskim, obejmującym okolice Bytomia i Tarnowskich Gór,

chrzanowskim obejmującym okolice Trzebini, Chrzanowa i Jaworzna.

W Polsce jedynymi eksploatowanymi złożami rud miedzi są osadowe złoża łupków miedzionośnych na Dolnym Śląsku okolice Lubina. Oprócz miedzi zawierają one także srebro i złoto.

6.    Inne kopaliny użyteczne

W Polsce są eksploatowane także ropa naftowa i gaz ziemny oraz surowce skalne i budowlane (marmury, granity, bursztyny, piaski, gips, kamienie szlachetne itd.).

 

IV.   Górnośląskie Zagłębie Węglowe

Górnośląskie Zagłębie Węglowe jest jednym z największych zagłębi węglowych w świecie. Jego powierzchnia wynosi około 6400 km2 (wraz z okręgiem ostrawsko-karwińskim), z czego 4500 km2 należy do Polski. Stanowi ono olbrzymią nieckę wypełnioną utworami karbonu górnego (produktywnego), których grubość w części zachodniej wynosi przeszło 6500 m.

Karbon górny dzieli się na zasadnicze trzy grupy warstw:

a.       w dolnej części — brzeżne,

b.      w środkowej części — siodłowe,

c.       w górnej części — łękowe.

 

Systematyka pokładów węgla Zagłębia Górnośląskiego występujących w karbonie górnym

 

Tabela 2

Grupy

Warstwy

Numeracja pokładów

Łękowa

libiąskie

111 – 118

łaziskie

201 – 218

orzeskie

301 – 364

rudzkie

401 – 419

Siodłowa

siodłowe

501 – 510

Brzeżna

porębskie

601 - 631

jaklowickie

701 – 723

gruszowskie

801 – 848

pietrzkowskie

901 i wyżej

 

Warstwy brzeżne charakteryzują się przewagą łupków ilastych, są dostępne tylko na brzegach Zagłębia (stąd wywodzi się ich nazwa) oraz w wypiętrzeniach tektonicznych. Warstwy te zawierają pokłady węgla koksowniczego, ku wschodowi cała seria cienieje.

Warstwy siodłowe w części zachodniej zawierają sześć grubych pokładów węgla o sumarycznej miąższości około 28 m, ku wschodowi pokłady łączą się ze sobą i tworzą w okolicach Dąbrowy Górniczej jeden pokład grubości do 20 m.

 Warstwy łękowe zawierają łupki i piaskowce oraz dużą liczbę pokładów węgla.

Warstwy karbonu produktywnego (górnego) podścielone są utworami karbonu dolnego stanowiącego łupki i piaskowce oraz wapienie.

Zagłębie jest typu mieszanego, tzn. paraliczno-limnicznego. Zagłębie typu paralicznego charakteryzuje się obecnością skał zawierających skamieniałości morskie. Powstały one w sąsiedztwie mórz, które wkraczały lub cofały się z ich terenu w zależności od ruchów górotwórczych. Zagłębia limniczne nie zawierają wkładek osadów morskich, powstały w warunkach śródlądowych.

W Zagłębiu Górnośląskim warstwy brzeżne mają charakter paraliczny, a osady młodsze, warstwy siodłowe i łękowe są typu limnicznego.

Zagłębie Górnośląskie ma kształt nieregularnego trójkąta, którego podstawę stanowi linia Ostrawa—Karwina—Krzeszowice, a wierzchołek leży w okolicy Tarnowskich Gór (rys.2). Granica południowa nie jest dokładnie ustalona, gdyż utwory formacji węglowej nakryte są grubymi osadami Karpat. Również granica południowo-wschodnia nie jest dokładnie zbadana.

Zasoby węgla stwierdzone i prawdopodobne w pokładach nadających się do eksploatacji do głębokości 1000 m wynoszą ponad 60 mld ton, a do głębokości 2000 m — 150 mld ton.

Niecka Zagłębia Górnośląskiego ma wyraźne dwa główne kierunki zaburzeń tektonicznych, które krzyżują się w okolicy Zabrza i Gliwic.

Jeden z tych kierunków związany jest z powstaniem Sudetów i przebiega z południowego zachodu na północny wschód. Najwyraźniej zaznaczony jest w zachodniej części Zagłębia, która jest silnie zaburzona tektonicznie. Wyróżnia się tu dwa siodła z przylegającymi do nich łękami. Siodła są złuskowane przekształcone w nasunięcia. Idąc od zachodu na wschód mamy nieckę rybnicką, siodło michałkowickie, nieckę chwałowicką oraz nasunięcie orłowskie.

Drugi kierunek pofałdowań związany jest z po wstaniem Gór Świętokrzyskich i przebiega z północnego wschodu na południowy zachód. Najsilniej ten kierunek zaznaczony jest w północnej części Zagłębia. Idąc z północy na południe wyróżnia się: nieckę bytomską, siodło główne z zaznaczającymi się w jego obrębie kopułami w rejonie Zabrza, Chorzowa, Mysłowic, powstałymi w miejscach krzyżowania się obu kierunków tektonicznych, obszerną nieckę główną oraz siodło Mszana—Jastrzębie. Podobny kierunek jak pofałdowania mają główne uskoki.

 

 

Szkic tektoniczny Górnośląskiego Zagłębia Węglowego

 

 

Rys. 2.

Szkic tektoniczny Górnośląskiego Zagłębia Węglowego

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Obecnie eksploatacja koncentruje się na obrzeżach Zagłębia oraz siodłach i wyniesieniach. Stopniowo zagospodarowuje się również nieckę główną, jednak w środkowej części tej niecki utwory węglonośne nakryte są grubą warstwą utworów młodszych. Stąd budowane tu kopalnie prowadzą eksploatację na coraz większych głębokościach.

 

V.     Podział złóż kopalin użytecznych.

Od początków górnictwa górnik musiał dysponować wiedzą o złożach, z których wydobywał kopalinę przetwarzaną na surowce mineralne lub ich wyroby pochodne. Początkowo górnicy sami poszukiwali złoża, a następnie ustalano sposób wybierania kopaliny dostosowany do jego budowy geologicznej. Z czasem wyodrębniła się gałąź geologii zwana geologią złóż, zajmująca się kompleksowo badaniem występowania i rozmieszczenia złóż w skorupie ziemskiej. Współczesny górnik korzysta z wyników prac geologii złóż w postaci dokumentacji geologicznej złoża.

1.          Kopalina użyteczna

Kopalina - surowiec mineralny wydobywany ze skorupy ziemskiej

Kopalina użyteczna – surowiec mineralny przedstawiający wartość dla człowieka.

Kopalina główna - kopalina, dla której wydobywania wybudowano zakład górniczy.

Kopalina towarzysząca - mniej cenne złoże innej kopaliny użytecznej występujące w otoczeniu kopaliny głównej. Na przykład pokładom węgla w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym towarzyszą pokłady bentonitów, łupków szlifierskich lub skał sapropelowych.

Skały płonne lub odpadowe - skały, które towarzyszą złożom kopalin użytecznych i nie przedstawiają obecnie wartości.

2.    Złoże o znaczeniu gospodarczym

Złoże o znaczeniu gospodarczym jest to takie naturalne nagromadzenie w skorupie ziemskiej kopaliny użytecznej, której eksploatacja przynosi korzyść gospodarczą.

Złoże o znaczeniu gospodarczym musi spełniać następujące warunki:

·         na kopalinę użyteczną występującą w złożu w stanie naturalnym lub po przerobieniu na surowiec mineralny istnieje zapotrzebowanie, czyli ma rynek zbytu,

·         cena zbytu gwarantuje pokrycie wszystkich kosztów związanych z wydobyciem, przeróbką i transportem kopaliny do odbiorcy oraz pewien zysk dla przedsiębiorstwa wydobywającego kopalinę,

·         ilość kopaliny użytecznej w złożu, czyli zasoby, powinny być takie, aby gwarantowały pełne wykorzystanie (amortyzację) zakładu górniczego i towarzyszących mu obiektów w czasie jej eksploatacji.

Przy podjęciu decyzji o przystąpieniu do eksploatacji musimy uwzględnić podaż i popyt na daną kopalinę użyteczną w ujęciu wieloletnim.

3.    Podział złóż kopalin użytecznych

Wyróżnia się następujące klasyfikacje złóż:

 

·         według prawa geologicznego i górniczego

·         według użyteczności,

·         ze względu na genezę,

·         ze względu na kształt.

 

a.      Według prawa geologicznego i górniczego

Prawo geologiczne i górnicze kopaliny dzieli na podstawowe i pospolite.

Do kopalin podstawowych zalicza się:

— gaz ziemny, ropę naftową, węgiel brunatny, węgiel kamienny i metan z węgla kamiennego,

— kruszce metali szlachetnych, rudy metali i pierwiastków promieniotwórczych,

— apatyt, baryt, fluoryt, fosforyt, gips i anhydryt, piryt, siarkę rodzimą, sole potasowe i potasowo-magnezowe, sole strontu, sól kamienną,

— azbest, bentonit, diatomit, dolomit, gliny biało wypalające się i kamionkowe, gliny i łupki ogniotrwałe, grafit, kaolin, kamienie szlachetne i ozdobne, kwarc, kwarcyt, magnezyt, miki, marmury i wapienie krystaliczne, piaski formierskie i szklarskie, skalenie, ziemię krzemionkową,

—wszystkie kopaliny występujące w granicach obszarów morskich Rzeczypospolitej Polskiej

Do kopalin pospolitych zalicza się wszystkie kopaliny, które nie są wymienione powyżej.

 

b.    Według użyteczności,

Ze względu na użyteczność wyróżnia się pięć zasadniczych grup złóż kopalin użytecznych, jak złoża:

— surowców energetycznych (węgle, ropa naftowa itp.),

— surowców metalicznych (rudy żelaza, miedzi itp.),

— surowców chemicznych (sole, fosforyty, siarka itp.),

— surowców skalnych (gliny, piaski, żwiry, skały zwięzłe itp.),

— kamieni szlachetnych i półszlachetnych (diament, topaz itp.).

 

c.    Ze względu na genezę

W geologii najważniejszy jest podział złóż według sposobu i powstania, czyli genezy (magmowe, osadowe, przeobrażone).

 

d.    Ze względu na kształt

Z górniczego punktu widzenia najważniejszy jest podział złóż według kształtu oraz możliwości eksploatacji.

Wyróżnia się tu dwie grupy złóż:

a) złoża o kształtach prawidłowych, do których zalicza się:

        pokłady pojedyncze lub wiązki pokładów,

        żyły pokładowe,

b) złoża o kształtach nieprawidłowych, do których zalicza:

        gniazda,

        pnie,

        soczewki,

        impregnacje,

        wiązki drobnych żył,

        złoża okruchowe.

Pokład jest to złoże przeważnie osadowe, które tworzy warstwę kopaliny użytecznej wśród innych warstw skał osadowych tej samej formacji geologicznej, zalegającą zwykle zgodnie z ogólnym układem wszystkich warstw. Pokłady zajmują zazwyczaj bardzo znaczną powierzchnię, przy czym ich grubość w stosunku do wielkości tej powierzchni jest mała i w pewnych granicach stała. Mogą one występować pojedynczo, tworząc złoża jednopokładowe lub po kilka, a nawet kilkanaście pokładów oddzielonych od siebie warstwami skał płonnych, tworząc złoża wielopokładowe. Pokłady mogą wychodzić na powierzchnię.

Miejsce, w którym pokład wychodzi na powierzchnię, nazywa się wychodnią. Wychodnie mogą być obnażone, gdy pokład wraz ze skałami otaczającymi wychodzi bezpośrednio na powierzchnię, lub ukryte, gdy warstwy, wśród których leży pokład przykryte są utworami młodszymi, czyli nadkładem (rys.3). W postaci pokładów występują złoża węgla kamiennego, brunatnego, soli, gipsu, anhydrytu, Złoże wielopokładowefosforytów i inne.

 

 

Rys. 3. Złoże wielopokładowe

 

 

 

Żyła jest to złoże powstałe przez nagromadzenie się minerału użytecznego w szczelinach skał, odznaczające się znaczną zmiennością pod względem kierunku i grubości oraz zawartości minerału użytecznego (rys. 4).

Złoże żylneZłoża żylne są zwykle młodsze od otaczających je skał. Po chodzenie złóż żylnych jest różne; w większości przypadków są one wynikiem intruzji magmy oraz towarzyszących im procesów, jak również krążenia wody. Przebieg i granice żył są przeważnie całkowicie nieregularne, stosownie do przebiegu szczelin, jakie po wstały w górotworze wskutek ruchów tektonicznych. Rozróżnia się żyły pojedyncze i żyły rozgałęzione.

 

 

Rys. 4. Złoże żylne

 

 

 

Gniazda różnią się od żył jedynie kształtem i większymi wymiarami, gdyż powstały przez wypełnienie minerałami użytecznymi dużych rozpadlin lub pieczar w skalach płonnych. W zależności od kształtu złóż gniazdowych nazywa się je soczewkami, słupami lub pniami, a gdy mają bardzo duże rozmiary składami. Różne rodzaje złóż typu gniazdowego przedstawiono na rys.5.

 

Złoża     a – gniazdowe,   Złoża      b - w kształcie pnia, Złoża   c – soczewkowe

 

Rys. 5.  Złoża     a – gniazdowe,  b - w kształcie pnia,  c – soczewkowe

 

Impregnacje są to drobne nagromadzenia substancji mineralnej rozproszonej w skale płonnej. W tej formie występują złoża rud metali nieżelaznych, metali szlachetnych i innych.

Złoża okruchowe są nagromadzeniem luźnych ziaren lub odruchów minerałów użytecznych zmieszanych z ziarnami skał płonnych. Złożami takimi są np. piaski złotonośne.

 

VI.   Cechy charakterystyczne pokładu.

Dla górnika wydobywającego węgle najważniejsze znaczenie mają złoża pokładowe, gdyż w nich występują wszystkie rodzaje węgli kopalnych. Pokład zalega zgodnie z ogólnym układem wszystkich warstw złoża i jest ograniczony mniej lub więcej równoległymi powierzchniami. Warstwy skał zalegające bezpośrednio nad pokładem nazywa się jego stropem, a leżące pod pokładem jego spągiem.

Rysunek 6 przedstawia cechy charakterystyczne pokładu (warstwy geologicznej), to jest: linię rozciągłości, rozciągłość, linię nachylenia, kąt nachylenia i grubość pokładu.

 

Rys. 6. Cechy charakterystyczne pokładu

 

Linia rozciągłości (linia biegu) – linia powstała w skutek przecięcia się płaszczyzny spągu lub stropu pokładu z dowolną płaszczyzną poziomą.

Rozciągłość pokładu (bieg pokładu) – kierunek linii rozciągłości określony kątem, jaki tworzy ona z kierunkiem północy geograficznej, czyli jej azymutem.

Linia nachylenia pokładu – linia prostopadła do linii rozciągłości pokładu, kierunek nachylenia tej linii od ustalonej płaszczyzny w dół nazywa się upadem, a w górę  nazywa się wzniosem.

Kat nachylenia pokładu – kąt zawarty między płaszczyzną jego spągu a płaszczyzną poziomą.

Z uwagi na wielkość kąta nachylenia pokłady dzieli się:

poziome — o kącie nachylenia do 100,

słabo nachylone — o kącie nachylenia od 100 do 350,

silnie nachylone — o kącie nachylenia od 350 do 450,

strome — o kącie nachylenia powyżej 450

Grubość pokładu– najkrótsza odległość między spągiem a stropem pokładu mierzona prostopadle. W geologii przyjęło się określenie miąższość pokładu. Ze względu na grubość pokłady węgla dzieli się na:

cienkie, grubości do 1,5 m,

średnie, grubości od 1,5 do 3,5 m,

grube, grubości powyżej 3,5 m.

Na mapach geologicznych i górniczych rozciągłość i upad oznacza się kreską zgodną z kierunkiem linii rozciągłości z dołączoną z jednej ze stron krótką kreseczką pokazującą kierunek zapadania (rys . 7.a). Gdy pokład będzie pionowy to dołączona zostanie druga krótka kreseczka (rys. 7.b), a gdy poziomy to będzie krzyżyk (rys. 7.c). Na mapach górniczych można spotkać oznaczenie, na którym kierunek zapadania jest oznaczony strzałką (rys. 7.d).

Rys. 7. Znaki umowne przedstawiające graficzne położenie pokładu

 

VII.  Zaburzenia w zaleganiu pokładów

W czasie, kiedy pokłady się tworzyły oraz już po ich powstaniu podlegały one działaniu różnych czynników (ruchy górotwórcze, lodowce, woda, itp.) które spowodowały liczne zaburzenia i nienormalności w ich zaleganiu, jak pofałdowania, uskoki, zmiany grubości, przerosty, rozszczepienia oraz wymycia.

Zaburzenia stanowią dużą przeszkodę i utrudnienie w prowadzeniu robót górniczych, dlatego też główne z nich powinny być rozeznane przed rozpoczęciem eksploatacji złoża. Rozeznanie to stanowi najczęściej tylko zarys ogólny, dlatego też po udostępnieniu złoża oraz w czasie robót eksploatacyjnych konieczne jest dalsze prowadzenie robót badawczych, mające na celu dokładne ustalenie przebiegu Pofałdowanie pokładu, łęk, siodłozaburzeń oraz ich ewentualnego wpływu na roboty górnicze.

Pofałdowanie pokładów powoduje osłabienie skał przez obniżenie ich spoistości, a nawet powstanie spękań i szczelin. Zjawiska te spotyka się głównie w górnych częściach siodeł i dolnych częściach łęków, w związku z czym występują tam zwiększone ciśnienia wymagające stosowania wytrzymalszej obudowy.

 

 

 

Rys. 8. Pofałdowanie pokładu

 

 

Typy fałdów normalnych a- stojący  b- pochylony   c- obalony      d- leżący

 

 

 

 

Rys. 9. Typy fałdów normalnych a- stojący  b- pochylony   c- obalony      d- leżący

 

Fałdy- należą do zaburzeń ciągłych (warstwy skalne zostały porozrywane, mówi się o zaburzeniach nieciągłych, jeśli powyginane — o zaburzeniach ciągłych). Na rys. 8. pokazano strukturę fałdu. Część fałdu wyniesiona nazywa się siodłem, część wklęsła — łękiem lub niecką. Części pośrednie noszą nazwę skrzydeł. Zależnie od intensywności ciśnień bocznych działających w czasie ruchów górotwórczych nachylenie skrzydeł zmienia się i powstają różne typy fałdów (rys. 9).

 

Uskokiem nazywamy zaburzenia w pierwotnym ułożeniu warstw, polegające na przerwaniu ich ciągłości i przesunięciu względem siebie wzdłuż szczeliny uskokowej.

 

Elementy uskoku

Rys. 10. Elementy uskoku

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Skały w sąsiedztwie uskoku są częstokroć osłabione i roboty tam prowadzone wymagają specjalnej uwagi i mocniejszej obudowy. Bywają również uskoki, których szczeliny wypełnione są wodą. Stanowią one wtedy duże niebezpieczeństwo, gdyż otwarcie do szczeliny uskokowej może spowodować wdarcie się wody do kopalni. Dlatego przy zbliżaniu się do uskoku robotami górniczymi zachodzi konieczność wykonania otworów badawczych (przedwiertów) do szczeliny uskokowej w celu stwierdzenia obecności wody. W razie potrzeby pozostawia się wzdłuż uskoku pas nie wy branej calizny, jako filaru ochronnego zabezpieczającego kopalnię przed wdarciem się wody.

 

 Główne typy uskoków
a – normalny skośny
b – pionowy
c - odwrócony

 

Rys.11. Główne typy uskoków

a – normalny skośny

b – pionowy

c - odwrócony

 

 

 

 

 

 

 

zrąb tektoniczny.

Rów tektoniczny

 

Rys.11. Rów tektoniczny i zrąb

tektoniczny.

 

 

zcienienia i zgrubienia pokładówZmiany grubości pokładów zostały spowodowane nierówno miernym naciskiem sąsiednich skał na bardziej plastyczny od nich węgiel. Tym sposobem powstały ścienienia i zgrubienia pokładów (rys. 12). Ścienienie pokładu do zera nazywa się wyklinieniem.

pokład rozszczepia się na dwa lub więcej cieńszych pokładów

 

 

Przerosty są to warstwy lub wkładki skały płonnej w pokładzie. Gdy grubość przerostów wzrasta, wówczas pokład rozszczepia się na dwa lub więcej cieńszych pokładów (rys. 13).

 

 

Wymycie lub zmycie pokładu jest to całkowite lub częściowe zniszczenie pokładu wskutek erozyjnego działania wody w czasie, gdy był on przykryty cienką warstwą materiału luźnego.

 

VIII.            Płaszczyzny łupności

Wytrzymałość skał nie jest równomierna we wszystkich kierunkach. Można w nich wyodrębnić płaszczyzny zmniejszonej wytrzymałości, wzdłuż których dzielenie i odspajanie jest najłatwiejsze. Taką skłonność nazywamy łupnością skał. W skałach osadowych można wyodrębnić trzy rodzaje łupności:

¾    łupność zgodną z kierunkiem uwarstwienia (uławicenie) - poszczególne warstwy skały oddzielone są od siebie równoległymi płaszczyznami, np. płaszczyzny uwarstwienia w pokładzie węgla przebiegają równolegle do stropu i spągu pokładu,

¾    kliważ – skała dzieli się na cienkie płyty ułożone skośnie względem płaszczyzn uwarstwienia, powstał pod naciskiem mas skalnych w czasie ruchów tektonicznych,

¾    cios – są to regularne spękania najczęściej niewidoczne o płaszczyznach prostopadłych do uławicenia, występuje w skałach sztywnych.

Łupność ma wpływ na parametry wytrzymałościowe skał, może więc utrudniać utrzymanie wyrobisk oraz ułatwić urabianie skał, dlatego nachylenie i kierunek płaszczyzn łupności powinny być znane przed zaprojektowaniem robót górniczych.

W pokładach węgla jak i w skałach otaczających największe znaczenie ma przebieg płaszczyzn kliważu nazywanych przez górników ogólnie płaszczyznami łupności. W zależności od kierunku nachylenia płaszczyzn łupności (kliważu) w stosunku do kierunku eksploatacji rozróżniamy łupność wiszącą lub leżącą. Przy łupności leżącej (rys. 14a) urabianie jest daleko łatwiejsze, a wydajność większa niż przy łupności wiszącej (rys. 14b). Jeżeli chodzi o utrzymanie stropu w ścianie, to łupność leżąca zwiększa jego wytrzymałość dzięki dobremu oparciu o caliznę. Przeciwnie przy łupności wiszącej, strop załamuje się łatwo i przy słabych skałach jest trudniejszy do utrzymania.

 

 

Prowadzenie wyrobiska przy łupności   a) leżącej    b) wiszącej

Rys. 14. Prowadzenie wyrobiska przy łupności   a) leżącej    b) wiszącej

 

 

Zebrał i opracował: Czesław Zając

 

 

 

Bibliografia:

-Bielewicz. T, Prus B., Górnictwo, Wydawnictwo Śląsk 1984 r.

- Chudek M., Wilczyński S., Żyliński R., Podstawy górnictwa, Wydawnictwo Śląsk 1977 r.

- Poradnik górnika, Wydawnictwo Śląsk 1972 r.

- Bielewicz. T, Prus B., Honysz J. Górnictwo, Wydawnictwo Śląsk 1993 r.

- Zarys nauki o złożach, Wydawnictwo Geologiczne - Warszawa 1964 r.

-  Gradziński R., Kostecka A., Radomski A., Unrug R., - Zarys sedymentologii. Warszawa. Wydawnictwa Geologiczne. 1986

-  Jaroszewski W., Marks L., Radomski A., - Słownik geologii dynamicznej. Warszawa. Wydawnictwa Geologiczne. 1985

- Zając Cz. , Miernictwo górnicze Katowice. Wydawnictwo Śląsk 2012r