Węgiel kamienny jest skałą osadową powstałą przez akomodację szczątków roślinnych roślin rosnących na kontynencie. Posiada teksturę warstwową, jest koloru czarnego z tłustym połyskiem. Węgiel kamienny jest odmianą węgla. Inne odmiany to węgiel brunatny, grafit (diament), antracyt. Węgiel kamienny może zawierać inne śladowe ilości minerałów, np. domieszka siarki powoduje pojawienie się pirytu.

Jak powstał węgiel na Ziemi?

Miliony lat temu ląd porastały olbrzymiej wielkości paprocie i skrzypy. W epoce zwanej karbon , mniej więcej 300 milionów lat temu materiał organiczny roślin został zalany przez wodę, przez co zalane rośliny zostały odizolowane od dostępu powietrza, a co za tym idzie od rozkładu materiału organicznego. Płytkie jeziora, laguny i zbiorniki wodne z czasem osadzały na swoim dnie cząstki skał, jeziora zarastały tworząc torfowiska. Te z kolei zostały przykryte warstwami osadowymi , piaskiem i mułem, które z biegiem czasu utworzyły szczelną warstwę skały osadowej. Taka izolacja , przy okazji wysoka temperatura oraz wysokie ciśnienie spowodowane ciężarem skały osadowej zatrzymało procesy utleniania oraz rozkładu substancji organicznej. Bez tleniu nie tylko mikroorganizmy ale też bakterie nie były w stanie przetworzyć szczątków roślinnych. W takim beztlenowym środowisku, z zatrzymanym procesem gnicia następowało stopniowe zagęszczenie materiału lub skamienienia (fosylizacji) . Pierwszą postacią procesu uwęglania stanowi torf.

Mianem tym nazywamy skałę, która zawiera 45% - 50% masy węgla pierwiastkowego. Torf powstaje w wyniku procesów chemicznych i organicznych rozpoczętych przez rozpad roślin w jeziorach i bagnach. W takim wilgotnym środowisku woda jest uboga w tlen proces rozkładu zachodzi powoli dzięki bakteriom. Często zdarza się, że obecnie znajdujemy ślady po prehistorycznych zwierzętach lub roślinach uwięzionych i zakonserwowanych w bagnach (skamieniałości). Wyglądem przypomina gąbczastą zbitkę resztek roślin. Torf posiada strukturę włóknistą, pylastą lub spilśnioną; teksturę warstwową lub bezwładną i porowatą, kolor szary. Gołym okiem można zobaczyć i rozpoznać szczątki roślin w postaci gałęzi lub korzeni. Torf jest miękką skałą , która z łatwością kruszy się w palcach

Materiał organiczny ulegał dalszemu przeobrażeniu pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia oraz dalszemu uwęglaniu tworzył Węgiel kamienny. Jest bardziej energetyczny niż torf, bo zawiera 65% - 85% węgla pierwiastkowego. Węgiel kamienny powstaje z torfu pod wpływem gęstnienia (diagenezy) skały. Potrafimy rozróżnić trzy rodzaje węgla: węgiel brunatny (zabarwienie brunatne, bez połysku, 75% węgla ), węgiel kamienny i antracyt.

Jeszcze większą zawartość węgla pierwiastkowego zawiera antracyt, w którym zawartość węgla określa się na 90% - 95%. Jest skałą wyjątkowo gęstą o bardzo dużym połysku i intensywnie czarnej barwie. W wyniku procesów górotwórczych pod wpływem działania ciśnienia gór na podłoże pokłady węgla kamiennego ulegały silnej kompresji, przy okazji traciły większość pierwiastków lotnych.

Pisząc o węglu warto jeszcze wspomnieć o dwóch pierwiastkach rodzimych - Graficie oraz Diamencie.

Grafit jest odmianą węgla w postaci miękkiego kryształu (twardość 2 - pomiędzy talkiem a gipsem) o doskonałej łupliwości i czarnej rysie. I właśnie ta cecha sprawia, że jest stosowany jako wkład do ołówków do pisania po papierze. Występuje najczęściej w postaci skupień łuseczkowatych w dotyku tłustych i brudzących o metalicznym połysku. Grafit jest produktem przeobrażenia skał zawierających substancje organiczne i składa się wyłącznie z węgla (metamorfizm kontaktowy).

Kryształ diamentu powstaje w górnym płaszczu ziemskim na głębokości poniżej 100 km o bardzo wysokiej temperaturze i ciśnieniu w skałach zasadowych i przenoszonych na powierzchnię Ziemi w wyniku procesów magmowych. Składa się wyłącznie z węgla pierwiastkowego. Jest jedynym kamieniem szlachetnym zbudowanym z czystego pierwiastka węgla. Diamenty charakteryzują się bardzo dużą twardością (10/10) oraz ze względu na rzadkość występowania - pożądaniem przez płeć piękną :-)

Stratygrafia jest jedną z dyscyplin geologii zajmującą się badaniem budowy warstw wchodzących w skład skorupy ziemskiej. Bardzo ważną rzeczą jest poznanie wieku warstw i porządku w jakim zostały ułożone. Stratygraf w swoich badaniach kieruje się zasadami:
Jeśli skamieniałości pojawiają się w dwóch różnych miejscach warstwy to pochodzą z tego samego okresu
Zjawiska zachodzące obecnie tłumaczą zjawiska zachodzące w przeszłości
Warstwy położone wyżej są młodsze od warstw położonych niżej
Pierwotne ułożenie skał jest zawsze poziome

O warstwach

Skały osadowe podzielone są na poziomy, które ukształtowały się w określonym okresie, w stałych warunkach panujących w środowisku. Każdy z tych poziomów stanowi odrębną warstwę
Proces powstawania warstw związany jest z procesem osadzania (sedymentacji). Powstanie warstw związane jest z przerwaniem procesu osadzania i zmianą warunków środowiska, w których osadzanie zachodziło. Może to być zmiana klimatu, zmianą trasy spływania wody. Kolejne warstwy charakteryzują się innym ziarnem i składem mineralnym, co obecnie możemy zaobserwować zmianą barwy lub struktury warstwy. Ze względu na grawitację osady formują się w układzie poziomym. W miarę a pojawiania się nowych osadów na starych warstwach tworzą się nowe. W wyniku ruchów tektonicznych horyzontalny kierunek warstw może zostać zaburzony.

Warstwa ograniczona jest od dołu i od góry równoległymi płaszczyznami. Górna to strop a dolna to spąg. Wyraźnie zaznaczone granice świadczą o gwałtownej zmianie warunków. Warstwy mają określoną grubość (miąższość) [liczoną w metrach lub centymetrach] i rozciągłość [liczoną w kilometrach].

Warstwa może składać się z mniejszych warstw, które nazywane są laminami [mierzonymi w milimetrach], rozróżnianej poprzez odmienną barwę, teksturę, strukturę. Laminy powstają w tym samym okresie co cała warstwa.

Przywołam tu jeszcze dwa pojęcia dotyczące warstw:
bieg warstwy to azymut, czyli kąt pomiędzy północą a hipotetycznym przecięciem się spągu lub stropu z płaszczyzną poziomą
upad warstwy to kąt pomiędzy poziomem a linią spągu lub stropu
linia upadu jest prostopadła do linii biegu

Ważną cechą warstwy jest też obserwacja czy strop i spąg są równoległo na całej długości warstwy czy może miąższość zmienia się w zależności od miejsca. Warstwowanie może być zatem tabularne (równoległe), klinowe , soczewkowe lub nieciągłe.

Profil obrazuje złoże węgla kamiennego o strukturze podobnej do złóż występującym w rejonie Wałbrzycha. Profil przedstawia naprzemienny układ warstw piaskowców (szarogłaz) , łupków ilastych i węgla kamiennego.

Skrajna lewa strona profilu pokazuje Stożek zbudowany ze słupów z czerwonego porfiru, jaki możemy zobaczyć w rezerwacie przyrody Organy Wielisławickie na Pogórzu Kaczawskim. Skrajny prawy koniec to granit. Kolejne warstwy profilu zbudowane są z węgla oraz piaskowca. Ruchy tektoniczne spowodowały uskok, który został wypełniony czerwonym piaskowcem permskim oraz szarobiałym wapieniem. Przy konstrukcji makiety zostały w profilu umieszczone kamienie z odciskami lub odlewy roślin występujących w karbonie, z których powstał węgiel (Sigillaria, Stigmaria, Lepidodendron, Calamites). Przed profilem zostały ustawione sfosylizowane pnie lasu kambru, z których możemy wyczytać ich pierwotną strukturę. Były tu też współczesne rośliny drzew iglastych , paproci, widłaków, skrzypów i roślin górskich.

Aby zalogować znalezienie musisz odwiedzić miejsce i wykonać zadania:

1. Oszacuj wysokość i długość profilu.

2. W profilu zauważysz warstwy węgla. Jaki rodzaj węgla rozpoznajesz.

3. Na powyższym zdjęciu widzisz odciski skamieniałości. Na jakiej wysokości znajduje się ten element?

4. Zmierz azymut (najdłuższa płaszczyzna profilu w stosunku do kierunku północnego) oraz kąt nachylenia warstw

5. W punkcie WP2 znajdziesz skamieniały pień. Oszacuj głębokość pnia (pomnik przyrody). (wysokość, szerokość, głębokość)

Odpowiedzi na powyższe pytania nie załączaj do logu. Wyślij mi w prywatnej wiadomości.

6. Zrób zdjęcie profilu z sobą albo jakimś osobistym przedmiotem. Zdjęcie załącz do logu.

 

Profil geologiczny dostępny jest codziennie od wiosny do jesieni (obecnie 19 marca do 31 października), najczęściej w godzinach 8.00-18.00, w lecie do 20.00. Wymagany zakup biletu wstępu na teren ogrodu.

Podziękowania dla dr Magdaleny Mularczyk za udostępnienie materiałów o profilu: Magdalena Mularczyk: Historia Ogrodu Botanicznego Uniwersytetu Wrocławskiego. Część 1 1811 - 1945 H.R.Goeppert: Steinkohlen- Formation errichtetes Profil. Breslau 1856

 

Kesz założony za zgodą władz ogrodu i COG-u.