Rodzaje krzemieni i występowanie w Polsce

Artykuł skomponowany w formie ściągi z cytatów pochodzących z:

https://pl.wikipedia.org/wiki/Krzemie%C5%84

https://pl.wikipedia.org/wiki/Czert

https://pl.wikipedia.org/wiki/Obsydian

Bolewski A., Parachoniak W., 1988. Petrografia. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.

Ryka W., Maliszewska A.: Słownik petrograficzny. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa, 1991 (wyd. II popr. i uzup.) (nie dotyczy informacji archeologicznych i występowania)
Król P., Migaszewski Z. 2009. Rodzaje, występowanie i geneza krzemieni. Zarys Problematyki. Historia krzemienia. Muzeum Narodowe w Kielcach, Kielce.

A.Jedynak, K.Kaptur
(Muzeum Archeologiczne i Rezerwat „Krzemionki” – www.krzemionki.pl)

sad https://muzeumostrowiec.pl/

oraz opracowań własnych.

W techniczne krzemieniarskiej wykorzystuje się 3 główne rodzaje skał: Krzemień (Flint), Czert (Chert) i Obsydian (obsidian). W pigułce opiszę te właśnie odmiany występujące w Polsce. TUTAJ znajdziesz popularne typy skał w USA

Krzemienie

Krzemień – skała osadowa, skrytokrystaliczna, krzemionkowa (biochemiczna lub chemiczna), występująca w formie kulistych, bulwiastych, bochenkowatych lub soczewkowatych konkrecji w obrębie skał niekrzemionkowych takich jak wapienie, margle, dolomity. Konkrecje krzemienne mają ostre granice ze skałą otaczającą, co odróżnia je od czertu. Zwykle jest pokryty jasną korą krzemionkową, bardziej miękką od samego krzemienia.

Przeważnie krzemienie są utworzone przez chalcedon, ewentualnie z domieszką opalu lub z domieszką kwarcu. Niekiedy zawierają skrzemionkowane skamieniałości różnych organizmów. Posiadają także domieszki kalcytu, pirytu, minerałów ilastych i substancji bitumicznych

Może mieć bardzo różną genezę. Krzemienie powstałe równowiekowo z osadem, który je otacza (syngenetyczne) mają często krzemionkę organiczną, pochodzącą z rozpuszczania szkieletów bezkręgowców, m.in. igieł gąbek krzemionkowych. Mogą też powstawać wtórnie, w obrębie skał znacznie starszych, w wyniku wytrącania się krzemionki z roztworów krążących szczelinami i pęknięciami.. Najczęściej mają kształty owalne, bochenkowate, spłaszczone lub dyskowate

(UPDATE): istnieje znaczna rozbieżność w nazewnictwie poszczególnych odmian krzemieni. Jednym z przykładów są dwa terminy: krzemień i czert. Pod pojęciem krzemień rozumie się konkrecje krzemionkowe o ostrych granicach ze skałami otaczającymi (np.wapieniami), natomiast pod pojęciem czert – skupienia krzemionki o nieostrych granicach ze skałami otaczającymi. W krajach anglosaskich geolodzy używają terminu czert (chert) w odniesieniu do wszystkich skał krzemionkowych o zatartej strukturze organicznej, w tym również krzemieni sensu stricto, natomiast termin krzemień (flint) jest używany prawie wyłącznie przez archeologów.

UZUPEŁNIENIE:

W polskiej literaturze geologicznej i archeologicznej krzemienie dzieli się na krzemienie właściwe i czerty. Krzemienie właściwe odznaczają się zawsze zwartym kształtem, o dobrze zarysowanych konturach w stosunku do wapieni, w których najczęściej występują, natomiast czerty to krzemienne buły bez kory o bardzo nieregularnych kształtach i niewyraźnych konturach, charakteryzujące się stopniowym przejściem w skałę otaczającą (Ryka, Maliszewska, 1991). Lucien Cayeux (1929) w fundamentalnej monografii poświęconej skałom krzemionkowym zdefiniował termin krzemień, wprowadzając jednocześnie nazwy różnych jego odmian. Obserwacje tego badacza wykazały, że krzemienie występują w wapieniach i marglach pozbawionych większej ilości krzemionki organicznej, natomiast czerty w skałach zasobnych w tę krzemionkę (vide Lech, 1980). Prawidłowość ta może świadczyć o tym, że czerty powstały w skale in situ, natomiast konkrecje krzemieni tworzyły się na dnie morza, lub że wchodząca w ich skład krzemionka pochodziła ze skał otaczających. Lucien Cayeux zwrócił też uwagę na odmienny wygląd krzemieni jurajskich, kredowych i karbońskich. Niestety w sposób niezręczny zapożyczył z języka angielskiego wyraz chert, podając inne jego znaczenie, co zrodziło rozbieżność w rozumieniu tego pojęcia przez badaczy angielskich (czert – skała krzemionkowa o zatartej strukturze organicznej) i francuskich (czert – jasna, bezkształtna buła krzemionkowa bez wyraźnych konturów). Do Polski termin czert dotarł we francuskim znaczeniu tego słowa za sprawą Zbigniewa Sujkowskiego, który nazwał tak kredowe krzemienie występujące w opokach Wyżyny Lubelskiej (Michniak, 1989).

WYSTĘPOWANIE

Dobrej jakości krzemienia dostarczają: Egipt (Dżebel Moka), Argentyna (Patagonia), Kanada (Alberta), USA (Alaska, Wyoming), Australia.

Polska – na Przedgórzu Iłżeckim. Znane odmiany to:

• krzemień pasiasty, występuje na północ i wschód od Ostrowca Świętokrzyskiego, m.in. w rejonie Krzemionek, Iłży. Jest kamieniem jubilerskim.
• krzemień czekoladowy, spotyka się go w wychodniach od Iłży, przez Wierzbicę i Tomaszów w kierunku na północny zachód od Orońska.
• krzemień świeciechowski – Świeciechów.
• krzemień ożarowski – okolice Ożarowa.
• krzemień gościeradowski – Gościeradów Ukazowy (woj. lubelskie); odmiany różnią się barwą i deseniem.
• krzemień rejowiecki – Pagóry Chełmskie; złoża zalegają wokół Rejowca Fabrycznego.

Na całym obszarze Polski, dokąd dotarł lądolód plejstoceński, występują krzemienie przyniesione przez lądolód z terenów południowej Skandynawii oraz z dna Bałtyku.

Największe złoża krzemieni w Polsce występują w województwach: świętokrzyskim, mazowieckim, lubelskim, górnośląskim i małopolskim. Przeważają krzemienie jasnoszare, czekoladowe i pasiaste wieku jurajskiego oraz krzemienie i czerty kredowe (w tym odmiany krzemieni: świeciechowski, gościeradowski i ożarowski). Dla archeologów ważne są też krzemienie, które nie występują in situ, czyli takie, które zostały przeniesione (redeponowane) przez lodowce lub rzeki z miejsc ich pierwotnego występowania. Były one cennym surowcem do wytwarzania różnego rodzaju narzędzi w paleolicie i neolicie. Przykładem krzemieni redeponowanych jest krzemień narzutowy bałtycki wieku kredowego, znajdowany w osadach polodowcowych prawie na całym obszarze kraju. W Górach Świętokrzyskich, Sudetach oraz na Wyżynie Śląsko-Krakowskiej znane są również krzemienie dewońskie i karbońskie (Lech, 1980; Migaszewski in., 1999; Manecki, Muszyński, 2008).

WŁAŚCIWOŚCI

• Wzór chemiczny: SiO
  2
• Układ krystalograficzny: trygonalny; mikrokrystaliczne skupienia
• Barwa: brązowa, szara, czerwona, czarna
• Rysa: biała, żółtawa, brązowa
• Twardość w skali Mohsa: 5,5–7
• Gęstość: 2,58–2,91
• Łupliwość: tak
• Przełam: muszlowy

ZASTOSOWANIE

Krzemienie były już wykorzystywane w starszej epoce kamienia, czyli paleolicie.

• Używany był od prehistorii przez człowieka jako materiał do wyrobu narzędzi, broni i do krzesania ognia. Był jednym z pierwszych surowców wydobywanych na skalę przemysłową, np. w Krzemionkach koło Ostrowca Świętokrzyskiego,
• Stosowany jako skałka w zamku skałkowym,
• Obecnie nadal jest surowcem w przemyśle ceramicznym i materiałów ściernych,
• Służy do wyrobu farb,
• Do produkcji kul stosowanych w młynach,
• Zastosowanie w jubilerstwie ograniczone. Wyrabia się przede wszystkim przedmioty artystyczne i dekoracyjne (blaty do stołów, popielniczki, stojaki do książek, przyciski do listów).

TERMINOLOGIA I UZUPEŁNIENIE

Konkrecja – agregat mineralny powstały wskutek stopniowego narastania minerałów wokół jakiegoś obiektu w skale. Obiektem tym może być otoczak jakiejś skały, skamieniałość lub nawet ziarenko piasku. Przyrastanie odbywa się zawsze od środka (jądra konkrecji) na zewnątrz, co różni konkrecję od sekrecji.

Chalcedon – pospolity, szeroko rozpowszechniony minerał, odmiana skrytokrystalicznej krzemionki (SiO₂) o włóknistej strukturze, zbudowanej z kwarcu i moganitu. Nazwa pochodzi od miasta Chalkedon położonego nad Bosforem. Tworzy wiele barwnych odmian o zastosowaniu gemmologicznym.

Znanych jest wiele odmian chalcedonu, np. mleczny, żółty lub niebieski, a także noszących własne nazwy, np. agat, agat mszysty, chryzopraz, praz, heliotrop, karneol, onyks, sard, sardonyks, plazma, damsonit.

Występuje w skałach wulkanicznych – melafirach, bazaltach, ryolitach, andezytach, dacytach. Stanowi produkt wietrzenia serpentynitów, niekiedy powstaje w wyniku przekrystalizowania opalu.

Miejsca występowania: Urugwaj, Brazylia – Rio Grande do Sul, Urugwaj. Indie – Wyżyna Dekan, Bombaj, Arabia Saudyjska, Jemen, Rosja – Kaukaz, Ural, Zabajkale, Sachalin, Kamczatka, Kazachstan, Mongolia, Kanada – Nowa Szkocja, Ontario, USA – Floryda, Oregon, Arizona, Kolorado, Idaho, RPA, Botswana, Słowacja, Islandia, Niemcy, Rumunia.

Polska – okolice Szklar (chryzopraz), Złotoryi i Lwówka (agat), Wałbrzycha (karneol), Inowłódz (chalcedonit spongiolitowy).

Na podstawie wykopalisk archeologicznych wiadomo, że już 8000 lat temu wyrabiano z niego narzędzia. W starożytności wykonywano z niego pieczęcie i portrety (kamee). Jest atrakcyjnym i cenionym kamieniem kolekcjonerskim i ozdobnym, wykorzystywanym do produkcji wyrobów jubilerskich. Znajduje także zastosowanie w mechanice precyzyjnej, jako kamień okładzinowy oraz surowiec do wyrobu moździerzy, kul do młynów kulowych i in.

Opal – mineraloid zaliczany do krzemianów. Nazwa pochodzi od sanskryckiegoupala = drogi kamień, kamień szlachetny; bądź od gr.opallios (łac. opalus) = widzieć zmianę (barwy). Opal jest oficjalnym kamieniem szlachetnym Australii

Opal jest najbardziej znanym naturalnym kryształem fotonicznym. Niektóre odmiany wykazują charakterystyczne zjawiska optyczne: opalizację, opalescencję, efekt kociego oka, asteryzm.
Ze względu na obecność lub brak efektów optycznych opale dzielimy na: opale szlachetne i opale zwyczajne.

Posiada wielość barw i odmian, z których w jubilerstwie największym powodzeniem cieszy się opal szlachetny

Miejsca występowania: Głównym producentem szlachetnych opali mlecznych i czarnych jest obecnie Australia, gdzie pokaźne złoża występują w stanach Queensland, Nowa Południowa Walia (głównie okręg Lightning i złoże White Cliffs) oraz Australia Południowa (w dwóch okręgach: Coober Pedy i Andamooka pozyskuje się ponad 90% światowej produkcji opali mlecznych). Drugim światowym producentem szlachetnych opali mlecznych i czarnych jest Brazylia (okręg Piaui). Natomiast Meksyk jest światowym liderem w wydobyciu opali ognistych (stany Hidalgo, Querétaro, Guerrero i Chihuahua). W pozostałych krajach (USA, Honduras, Kazachstan, Rosja, RPA, Słowacja, Rumunia) opale szlachetne są rzadkie lub silnie spękane.

W Polsce – występują tylko nieszlachetne opale, głównie na Dolnym Śląsku (Nasławice, Jordanów k. Sobótki, Szklary), w Karpatach fliszowych oraz w okolicach Zawichostu i Chełma. Hialit pojawia się w szczelinach serpentynitów w Bystrzycy Górnej koło Świdnicy, towarzyszy nefrytowi w Jordanowie i bazaltom koło Jawora.

• poszukiwany przez kolekcjonerów
• używany do wyrobu drogocennej biżuterii
• opal szlachetny należy do najcenniejszych, najdroższych kamieni szlachetnych.

Wartość kamieni zależy od ich wielkości, atrakcyjności zabarwienia lub wzoru barwnego, oraz tzw. gry barw (opalescencji). Efekt, który powoduje opalizację, polega na zjawisku załamania, rozszczepienia i odbicia światła na małych kulkach krzemionki znajdujących się wewnątrz mineraloidu. Warunkiem koniecznym do wywołania takiego efektu jest obecność „uporządkowanych” struktur trójwymiarowych (rodziny równoległych płaszczyzn), zaś intensywną grę barw warunkuje najgęstsze ułożenie elementów tworzących owe płaszczyzny odbłysku.

• Za najcenniejsze i najbardziej poszukiwane uznaje się powszechnie opale czarne, ponieważ ciemne tło najlepiej uwidocznia barwne refleksy świetlne.

Kwarc – minerał, modyfikacja krystaliczna krzemionki, należąca do krzemianów szkieletowych. Jest minerałem skałotwórczym wielu skał, kamieniem ozdobnym, a niektóre odmiany uznawane są za kamienie szlachetne lub półszlachetne.

Kwarc jest jednym z najczęściej występujących minerałów w skorupie ziemskiej. Występuje samodzielnie w postaci kryształów, zlepieńców, żył i ziaren. Jest ważnym składnikiem skał: magmowych (np. granit), metamorficznych (np. kwarcytów, gnejsów), rozpowszechniony jako produkt procesów hydrotermalnych tworząc żyły i druzy czystego kwarcu. Tworzy lub jest składnikiem skał osadowych (piasek kwarcowy, piaskowiec)

Jego nazwa pochodzi od słowiańskiego słowa oznaczającego „twardy”. Dawniej znany jako kwarzec

CZERTY

Czert – często spotykana zbita, twarda skała krzemionkowa powstająca w skałach wapiennych. Występuje wymiennie z krzemieniami. Czerty odróżnia od krzemieni przede wszystkim to, że w czercie granica między skałą otaczającą a czertem jest nieostra, przejściowa. Poza tym w czertach brak kory zwietrzelinowej (która zwykle, choć nie zawsze jest w krzemieniach), a barwa podobna jest do skały otaczającej, zazwyczaj szara do białej. Czert składa się z chalcedonu, rzadziej z opalu, i kwarcu, może zawierać skamieniałości bezkręgowców. Czerty mogą występować w postaci buł i konkrecji oraz czertów płytowych.

OBSYDIAN

Obsydian (izofir) łac. lapis obsidianus – kwaśna skała wylewna, złożona niemal wyłącznie ze szkliwa wulkanicznego, zawiera do 1% wody. Naturalne szkło powstaje w wyniku natychmiastowego stygnięcia magmy (lawy). Skład chemiczny (głównie dwutlenek krzemu) związany jest z typem lawy i obejmuje bardzo wiele form, od obsydianu ryolitowego po fonolitowy. Ulega rekrystalizacji, przyjmując wygląd zwyczajnej, drobnoziarnistej skały.

Nazwa, wprowadzona przez Teofrasta w 320 r. p.n.e., wywodzi się, według różnych interpretacji, od:

• imienia Obsiusza – Rzymianina, odkrywcy tej skały (Pliniusz Starszy, Historia naturalna 36, 67, 196n) lub
• plemienia Obsius, zamieszkującego niegdyś tereny obecnej Etiopii

Właściwości

• Twardość: 5-6
• Gęstość: 2330–2430 kg/m³
• Rysa: biała
• Barwa: brunatna, ciemnoszara, czarna, niekiedy: oliwkowa, pomarańczowa, czerwona, złocista, niebieska. Barwa zależy od obecności pigmentu hematytowego lub mikrokryształków igiełkowych (plagioklazu, sanidynu, leucytu) lub obecności niektórych minerałów: kwarcu, biotytu, hornblendy. Rozłożenie barw może być jednolite, pasiaste, wstęgowe lub plamiste. Czasami zawiera pęcherzyki gazowe. Czysty obsydian, bez domieszek innych minerałów jest czarny.
• Przełam: muszlowy
• Połysk: szklisty

Skała dość pospolita, szeroko rozpowszechniona w niektórych rejonach Ziemi.

Rodzaje Obsydianu

• falisty – rysunek przedstawiający pofałdowane wstęgi, smugi (najbardziej znany z Meksyku).
• iryzujący (tęczowy) – wykazuje żarzącą się iryzację o barwach: złocistej, zielonej, niebieskiej, purpurowej (najpiękniejsze okazy pochodzą z Meksyku, USA, Islandii, stanowi ceniony kamień jubilerski i kolekcjonerski).
• śnieżny (kwiatowy) – handlowa nazwa czarnego obsydianu zawierającego liczne białe krystality układające się w kształt płatków śniegu lub kwiatów. Najpiękniejsze okazy pochodzą z USA – Utah.
• kwitnący – czarny, podobny do obsydianu śnieżnego, zawiera liczne białe sferolity. Pochodzi z Nevady (USA).
• onyksowy – odznacza się występowaniem naprzemianległych jasnych i ciemnych warstewek lub wstęg, podobnych jak w onyksie.
• połyskliwy – odznacza się metalicznym odblaskiem lub „skrzącym się” połyskiem wywołanym przez bardzo drobne pęcherzyki gazowe lub mikrolity.

Szczególnymi formami są: łzy Apacza, łzy Pele, włosy Pele.

WYSTĘPOWANIE

Występuje we Włoszech – Wyspy Liparyjskie, na Węgrzech – Palhaza i w Japonii.

Szczególnie interesujące są zasoby obsydianu w Parku Narodowym Yellowstone (USA), znane jako Klif Obsydianowy, Kalifornia – Glass Mountains, Obsidian Butte, Oregon – Glass Butte. Złoża występują także w Polsce na Górnym Śląsku.

Także: Kenia, Meksyk, Gwatemala, Rosja – Kamczatka, Kaukaz, Armenia, gdzie bardzo popularne są wyroby z obsydianu, Elbrus, Gruzja, Peru.

ZASTOSOWANIE

Obsydian dający bardzo ostre i twarde krawędzie odłupków był chętnie używany w różnych kulturach epoki kamienia. Pierwsze narzędzia obsydianowe były produkowane już w najstarszej ludzkiej kulturze olduwajskiej w paleolicie dolnym. W Mezopotamii wyrabiano z niego narzędzia, broń, rzeźby, ozdoby. Był popularny i ceniony przez Azteków i Majów – rytualne noże, groty strzał, zwierciadła.

Kamień poszukiwany przez kolekcjonerów. Dzisiaj używany jako kamień dekoracyjny, ozdobny i jubilerski. Popularny surowiec rzeźbiarski.

DREWNO SKRZEMIENIAŁE

Najczęściej występująca odmiana szczątków skamieniałego drewna powstała w wyniku procesów sylifikacji, w których substancją petryfikującą jest krzemionka. Drzewo skrzemieniałe powstaje w wyniku inkrustacji tkanki drzewnej krzemionką (SiO2). Powstawanie nowego, obcego związku chemicznego na miejscu zajmowanym przez pierwotną substancje (np. wymiana celulozy na krzemionkę) jest zasługą krążenia w skałach wody nasyconej różnymi związkami chemicznymi. Woda płynąca podziemnymi ciekami przepływa w pobliżu skał gorących, ogrzewa się, rozpuszcza niektóre minerały zawarte w tych skałach, a po dotarciu do miejsc chłodniejszych minerały te ponownie krystalizują się. W ten sposób przepływająca krzemionka może osadzić się w drewnie – dzięki tym samym procesom w przyrodzie powstają kryształy kwarcu, szmaragdy, akwamaryny i inne.

Podczas rozkładu drewna powstawały kwasy, powodujące miejscowe obniżenie się pH, co z kolei było przyczyną wytrącania się krzemionki z przepływających przez drewno roztworów wodnych. (zobacz rozdział „Geneza krzemieni”) Podczas tego procesu zachodziły przemiany związane z wymianą celulozy komórek drewna na koloidalną krzemionkę. Z biegiem czasu koloidalna krzemionka (żel) znajdująca się w drewnie – w wyniku odwodnienia – przekształcała się w opal (Si02 × 2H2O). Gdy proces krystalizacji roztworu krzemionkowego rozpoczyna się na tym etapie, powstaje opal drzewny (jego piękne okazy znamy ze Słowacji). W wyniku dalszych przemian, związanych również z odwodnieniem opalu, powstaje chalcedon czyli kwarc mikrokrystaliczny a w końcowym procesie kwarc.

W okolicach Włoszczowic (trasa: Kielce-Pińczów) możemy znaleźć fragmenty drzew sprzed 60 mln lat (Paleogen). Okazy są zróżnicowane kolorystycznie i w większości mają słabe ślady otoczenia. Drewno prawdopodobnie pochodzi z górnej kredy. Badania wykazały, że są to fragmenty drzew liściastych (w większości wiązów).