Zjawiska geologiczne w rezerwacie przyrody nieożywionej Wietrznia im. Zbigniewa Rubinowskiego w Kielcach
Zbigniew Złonkiewicz
Wstęp
Fig. 1. Szkic rezerwatu przyrody Wietrznia im. Z. Rubinowskiego w Kielcach.
Szerokie wzniesienia Wietrzni (312 m n.p.m.) i Międzygórza, o łagodnych zboczach, rozpoczynają Pasmo Kadzielniańskie w południowo-wschodniej części Kielc. Dalej, przez Psie Górki, Kadzielnię, Karczówkę, Dalnię, Brusznię i Górę Stokową, sięga ono ku zachodowi po okolice Białogonu. Wapienne ściany wyrobisk objętych rezerwatem, bielejące na tle podmiejskich osiedli i zielonych łąk, przykuwają uwagę spacerowiczów i narciarzy, podziwiających rozległą panoramę miasta ze szczytu Telegrafu. Ciąg ścian, przypominający wąwóz lub kanion (długi na 1 km, szeroki 100-300 m, głęboki 20-50 m), obejmuje nieczynne wyrobiska trzech kamieniołomów (fig. 1); od zachodu: Wietrznia (fig. 2), Międzygórz (fig. 3) i Międzygórz Wschodni.
Fig. 2. Panorama wyrobisk Wietrzni od zachodu (w tle dawny kamieniołom Międzygórz).
Fig. 3. Panorama wyrobisk Międzygórza od wschodu.
Eksploatację surowca rozpoczęto tu w początkach XIX wieku, dla potrzeb budownictwa miejskiego i z przerwą 1940-1947, trwała ona do roku 1974. Wydobywano wapienie płytowe i masywne (średnio: CaO – 53,1%; MgO – 0,59%; SiO2 – 2,50%). Odpady eksploatacyjne (skały węglanowe ze stref tektonicznych i krasowych, przemieszane z czerwonymi glinami i piaskowcami) gromadzono w hałdach poza granicami wyrobisk.
W trzypoziomowym wyrobisku Wietrzni, urobek ładowano ręcznie na wagoniki. Transport odbywał się za pomocą wyciągarki, wzdłuż południowych ścian i po pochylniach. Zachowały się resztki podkładów i kawałki szyn. Wapienie służyły do produkcji wapna oraz jako kamień łamany i kruszywo dla budownictwa. W latach 80. XIX wieku, na północny zachód od wyrobisk, wzniesiono dwa piece szybowe do wypalania wapna, które działały do pierwszej wojny światowej. Z początkiem XX wieku, na południowy zachód od wyrobisk zbudowano dwa piece kręgowe typu Hofmana, rozebrane w latach 70.
Urobek z dwupoziomowych kamieniołomów Międzygórza i Międzygórza Wschodniego przewożono samochodami na bocznicę kolejową przy ul. Karczówkowskiej. Służył jako topnik dla potrzeb hutnictwa.
Dzięki staraniom wielu geologów kieleckich nieczynne wyrobiska kamieniołomów Wietrzni i Międzygórza objęte zostały ochroną rezerwatową na podstawie Rozporządzenia nr 45/99 Wojewody Świętokrzyskiego z dnia 4 listopada 1999 r. W nazwie rezerwatu upamiętniono doc. dr inż. Zbigniewa Rubinowskiego (miłośnika regionu świętokrzyskiego, geologa, ekologa i alpinistę). Rezerwat stanowi istotny element Geoparku Kielce.
Atrakcją geologiczną rezerwatu - i to nie tylko dla specjalistów - są odsłaniające się skały i zawarte w nich skamieniałości, ponadto zapisane w skałach liczne procesy geologiczne, od nagromadzenia osadu w morzu dewońskim, przez późnopaleozoiczne zaburzenia tektoniczne górotworu i towarzyszące im procesy hydrotermalne, po wieloetapowe wietrzenie i rozwój krasu, trwające do dziś (Rubinowski & Wójcik, 1978; Kasza & Selerski, 1998; Złonkiewicz, 2005, 2008; Stupnicka & Stempień-Sałek, 2006; Szczałubowie i in., 2008).
Wzniesienia otaczające kamieniołom są dobrymi punktami widokowymi, z których obserwować można panoramę miasta i pasma Gór Świętokrzyskich.
Skały i skamieniałości (środkowy i górny dewon)
Fig. 4. Schemat litostratygraficzny utworów odsłoniętych w rezerwacie Wietrznia.
Skały odsłonięte w kamieniołomie w zasadniczej większości należą do dewonu. Obejmują profil pionowy o miąższości niespełna 100 m (fig. 4). W południowych ścianach wyrobisk przykryte są one kilkumetrową warstwą utworów permskich.
Utwory dewońskie w większości należą do tzw. warstw z Wietrzni, czyli są kopalnymi osadami morskimi dewonu środkowego (żywet) i górnego (fran) (Szulczewski, 1995; Wrzołek, 2005; Narkiewicz i in., 2006). Tworzą je pokruszone fragmenty szkieletowe organizmów osiadłych i mięczaków, które tkwią w masie złożonej z mułu wapiennego i skamieniałych drobniutkich odchodów (fig. 5-18).
Fig. 5. Koralowce Rugosa gałązkowe, rodzaj Thamnophyllum. Kompleks A.
Powstały w środowiskach płytkiego i pośredniego szelfu (głębokości kilku do kilkudziesięciu metrów). W paleogeografii morza dewońskiego rejon Wietrzni znajdował się w „strefie kostomłockiej”. Zajmowała ona miejsce pośrednie między płytkowodnym „regionem kieleckim”, do którego należał obszar „rafy dymińskiej” (sąsiadujący z Kadzielnią), i głębokimi strefami zbiornika, zlokalizowanymi w „regionie łysogórskim” w północnej części obecnych Gór Świętokrzyskich. Wykształcenie osadów obserwowane w ścianach kamieniołomów pozwala, również w tak niewielkim obszarze, dostrzec zróżnicowanie głębokości morza dewońskiego i różne tempo obniżania się dna. W skali rezerwatu, wyrobiska jego środkowej części (Międzygórz) znajdowały się w strefach najpłytszych, zaś części zachodniej (Wietrznia) w najgłębszych (Szulczewski, 1995).
Fig. 6. Koralowce Tabulata gałązkowe, rodzaj Alveolites. Kompleks A
Fig. 7. Koralowce Tabulata gałązkowe, rodzaj Alveolites. Kompleks A
Fig. 8. Koralowce Rugosa kolonijne, rodzaj Phillipsastrea. Kompleks A.
Fig. 9. Koralowce Rugosa kolonijne, rodzaj Marisastrum. Kompleks A
Niższą część odsłoniętego profilu tworzą gruboławicowe wapienie (kompleks A), zbudowane z pokruszonych szczątków organicznych, tkwiących w mule wapiennym (fig. 5-12, 14, 17, 18). Osady te powstały na przedpolu raf, w dynamicznej strefie falowania, na głębokościach do około 10 metrów. Odsłaniają się one powszechnie w ścianach południowej części kamieniołomów, stanowiąc wyłączny typ budujących je skał. W ścianach północnych, widoczne są w najniższym poziomie wschodniej części wyrobisk Wietrzni, ponadto reprezentują niemal całość utworów odsłoniętych w Międzygórzu i Międzygórzu Wschodnim.
Fig. 10. Koralowce kolonijne. Kompleks A
Fig. 11. Koralowiec Tabulata osobniczy, rodzaj Thamnopora. Kompleks B
Przykrywają je utwory cienko- i średnioławicowe, w przewadze zbudowane z margli (kompleks B), czyli mułu węglanowego z domieszką minerałów ilastych. Osady te powstały po pogłębieniu morza, w spokojnych wodach, poniżej strefy falowania, w obszarze pośredniego szelfu.
Fig. 12. Koralowce Rugosa kolonijne, rodzaj Phillipsastrea. Kompleks A. Powierzchnia zwietrzała, zabarwiona tlenkami żelaza
Fig. 13. Pokruszone koralowce Rugosa i Tabulata, muszle ramienionogów, intraklasty mułu wapiennego w marglistym tle skalnym. Kompleks B
Głębokość, na której powstały można w przybliżeniu oszacować na kilkadziesiąt metrów. Do tej strefy, podczas sztormów, z nieodległych płycizn znoszone były pokruszone szczątki organiczne (fig. 13, 15, 16) oraz tzw. intraklasty (kluchy rozmywanego, świeżego, słabo skonsolidowanego osadu) złożone z mułu wapiennego. W efekcie powstały przewarstwienia o zróżnicowanym udziale szczątków organicznych i intraklastów (fig. 13, 19).
Fig. 14. Kolonia stromatoporoidów. Kompleks A
Fig. 15. Kolonia stromatoporoidów, oderwana od podłoża i odwrócona. Kompleks B
Fig. 16. Elementy szkieletowe liliowców (trochity). Kompleks B
Fig. 17. Muszlowce ramienionogowe. Powierzchnia stropowa ławicy. Kompleks A. Wyrobisko Międzygórza
Fig. 18. Muszlowce ramienionogowe. Przekrój poprzeczny ławicy. Kompleks A. Wyrobisko Międzygórza
Fig. 19. Zlepieniec z intraklastów wapiennych w tle marglisto-wapiennym. Kompleks B
Utwory tego kompleksu są dostępne do obserwacji w ścianie dolnego poziomu w północno-zachodniej części wyrobiska Wietrzni. W wyrobiskach Międzygórza kompleks ten nie został wyróżniony (Szulczewski, 1995). Zaliczono natomiast do niego stropowe parę metrów profilu, odsłoniętego w północnej ścianie Międzygórza Wschodniego. We wschodniej części tego wyrobiska odsłonięto także niewielkie osuwisko podmorskie (fig. 20).
Fig. 20. Ławice wapieni marglistych w osuwisku podmorskim. Kompleks B. Wschodnia część wyrobiska Międzygórz Wschodni
Powyżej leżą przeważnie średnioławicowe wapienie z wkładkami wapieni marglistych (kompleks C), zawierające rozproszone szczątki organiczne. Powstały po spłyceniu zbiornika, na głębokościach około 20 m, czyli w strefie nieco głębszej, niż kompleks A. Wahania poziomu morza i okresowe oddziaływanie falowania podczas sztormów zaznaczyło się w osadzie zróżnicowaniem udziału szczątków organicznych. Osady tego kompleksu tworzą wyższy poziom eksploatacyjny w północnej ścianie wyrobiska Wietrzni.
Formacja łupków i wapieni marglistych odsłania się w górnych partiach północnych ścian wyrobiska Międzygórza i Międzygórza Wschodniego. W jej utworach szczątki organiczne stanowią rzadkość. Powstała w górnym dewonie (famenie), po pogłębieniu zbiornika, na głębokim szelfie (do około 200 m) lub na skłonie kontynentalnym (kilkaset metrów).
Fig. 21. Główne dyslokacje tektoniczne w rezerwacie Wietrznia
Fig. 22. Uskok poprzeczny do osi kamieniołomu, ze strefą dolomityzacji. Wyrobisko Wietrznia. Ściana południowa
W południowej ścianie wyrobiska Wietrzni, w sąsiedztwie uskoku poprzecznego do osi kamieniołomu (fig. 21, 22), odsłaniają się dolomity (CaMgCO3) i wapienie dolomityczne. Swym wyglądem praktycznie nie różnią się od wapieni, lecz w przeciwieństwie do nich, nie „burzą” pod działaniem słabego kwasu solnego. Dolomity powstały w związku z uskokiem i szczeliną, która umożliwiła dostarczenie z głębi Ziemi roztworów bogatych w magnez. Pozostaje kwestią dyskusyjną, czy proces ten przebiegał podczas sedymentacji wapieni, przybierając postać podmorskich ekshalacji (Migaszewski, 1990), czy nastąpił dopiero później w skonsolidowanej skale (Narkiewicz, 1991).
Nawet chwilowa obserwacja ścian skalnych, pozwala dostrzec nagrodzone w nich liczne szczątki kopalnej fauny (Bijak red., 2005). Niektóre z gatunków zostały odkryte właśnie w wyrobiskach rezerwatu. Występowanie makrofauny, czyli dostrzegalnej okiem nieuzbrojonym, niemal ograniczone jest do warstw z Wietrzni. Dominują koralowce Rugosa (Tetracorallia) (fig. 5, 8, 9, 12, 13), od centymetrowych fragmentów pokruszonych form osobniczych i gałązkowych, po efektowne kolonie o charakterystycznej „drobno gwiazdkowej strukturze”, osiągające powierzchnię rozpostartej dłoni. Towarzyszą im podobnie wykształcone koralowce Tabulata (tzw. denkowce) (fig. 6, 7, 11, 13). Ponadto napotyka się gałązkowe oraz kolonijne struktury osiadłych stułbiopławów Stromatoporoidae, wyglądem nieco podobne do kalafiorów (fig. 14, 15). Rzadziej występują rozproszone fragmenty szkieletowe liliowców (tzw. trochity) (fig. 16) oraz muszle ramienionogów i małży, które lokalnie tworzą ławice muszlowców (fig. 17, 18). W formacji łupków i wapieni marglistych szczątki fauny są rzadkością, sporadycznie występują głowonogi goniatyty, trylobity i szczątki ryb pancernych.
W odsłoniętych skałach występują ponadto mikroskamieniałości, widoczne pod mikroskopem; konodonty, małżoraczki, szczątki gąbek krzemionkowych.