Krzemień jurajski-podkrakowski

Najpospolitszą skałą krzemionkową w południowej części Jury Polskiej (Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej) i na obszarach przyległych są krzemienie. Najczęściej spotykane krzemienie pochodzą z jury górnej (oksfordu). Występują w wapieniach oraz w złożu wtórnym w strefie ich wietrzenia oraz w glinach eluwialnych, zlepieńcach i żwirach. We wschodniej części Wyżyny Krakowskiej występują też geologicznie młodsze krzemienie (jak również czerty) w marglach górnokredowych (kampanu) oraz w marglach jeziornych neogeńskich (tortońskich) z doliny rzeki Naramki. Krzemienie mają barwę od żółtawych przez szare do brązowych i czarnych.

Mapa geologiczna odkryta południowej części Jury Polskiej i terenów sąsiednich z lokalizacją prahistorycznych kopalń krzemienia, wg Lech (1980)

Historia badań

Krzemienie z okolic Krakowa opisywano na ogół przy okazji badań skał węglanowych. Pierwsze obserwacje i wypływające z nich refleksje naukowe związane są z pracami Stanisława Staszica. W rozprawie z 1805 roku, charakteryzując jaskinie Ojcowa, napisał: W warstwach górniejszych widać wielkie mnóstwo krzemieni. Te są rozmaitego kształtu, sadzą się jak sęki w opoce, zawsze stosownie z ławicy pochyłej. W 1815 roku Stanisław Staszic rozszerzył swoje wstępne obserwacje: Te mają dziwaczne kształty, niby to zlane, różnie się kręcące; czasem podobieństwo ukazują do rogów; w wielu miejscach w opoce wapiennej leżą w największym porządku, równoległymi do siebie rzędami w pewnej odległości; czasem w samej opoce wapiennej, jakby gwoździe nabite, stoją szeregiem, czasem między warstwami wapienników leżą jakby kliny, albo sęki. Pierwszą charakterystykę krzemieni podał Jerzy Bogumił Pusch w 1830 roku. Omówił zróżnicowanie ich kształtu, barwy, obecność kory oraz występowanie próżni wypełnionych kryształami kwarcu, które słusznie uważał za epigenetyczne (późniejsze) w stosunku do konkrecji krzemiennej. W kolejnym opracowaniu z 1836 roku przedstawił wstępny podział krzemieni jurajskich. Pusch uważał, że są one pochodzenia syngenetycznego z wapieniami, podobnie jak Ludwig Zejszner (1841). Po większym zainteresowaniu krzemieniami okolic Krakowa w I. poł. XIX wieku nastąpił 25-letni okres stagnacji w badaniach tych zagadkowych skał. Dopiero w opracowaniu Geologie von Oberschlesien Ferdynanda Roemera z 1870 roku (vide Lech 1980) dotyczącym wapieni Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej opisano krzemienie i czerty. Kolejne prace przedstawili, m.in. Józef Siemiradzki (1903, 1909) i Jan Lewiński (1913). Do problemu występowania i podziału krzemieni powrócił w 1920 roku Stefan Krukowski, który wydzielił dwa rodzaje jurajskich skał krzemionkowych, podając jako podstawowe kryterium podziału, takie cechy jak: przejrzystość, przełam, barwa i rodzaj kory. Pierwszy to tzw. petrosilex, prawie zupełnie nieprzeświecający o przełamie szorstkim, lekko zadziorowatym, brunatnobiały i siny. Drugi mniej lub bardziej przeświecający z rzadkimi białymi wtrąceniami w formie kropek, przełamie na ogół gładkim i matowym oraz o barwie bardzo zróżnicowanej od brunatnoczarnej do białej. Pierwszą pracę prezentującą wyniki badań petrograficznych i chemicznych przedstawił w okresie międzywojennym Antoni Gaweł (1925). Kolejne większe opracowania geologiczne, w których opisywano również krzemienie były autorstwa Stanisława Dżułyńskiego (1952), Stefana Alexandrowicza (1955), Ryszarda Gradzińskiego (1962), (vide Lech, 1980). Studia nad krzemieniem prowadzili Małgorzata Kaczanowska i Janusz K. Kozłowski (1976). Wyczerpującą syntezę dotyczącą warunków geologicznych występowania krzemieni w tym rejonie oraz bardzo szczegółową historię badań przedstawił Jacek Lech (1980), na którą powołali się autorzy niniejszego opracowania.

Krzemień jurajski-podkrakowski występuje w postaci bulastych konkrecji o średnicy do 50 cm (zwykle 10-30 cm). Ma on różny kształt, przeważnie nieregularny, kulisty, owalny z różnokształtnymi wyrostkami. Na jego powierzchni zawsze występuje twarda otoczka chalcedonowo-wapienna, tzw. kora, o grubości do 10 mm (na ogół 1-3 mm), barwy białej niekiedy z nalotami żelazistymi i manganowymi (Lech, 1980). Barwa masy krzemiennej jest zróżnicowana – od żółtawej przez jasnoszarą, niebieskawą, niebieskoszarą, szarą, popielatą, brązową, brunatną do prawie czarnej. Dominuje barwa brązowa w różnych odcieniach, podobna do krzemieni czekoladowych z północno-wschodniego obrzeżenia Gór Świętokrzyskich. Podobieństwo to było często przyczyną niewłaściwego określania pochodzenia niektórych wyrobów krzemiennych jurajskich-podkrakowskich i czekoladowych (Schild, 1971). Niektóre z krzemieni zmieniają barwę w wyniku procesów wietrzenia. Zmiany te zaczynają się od powierzchni konkrecji i przechodzą do jej wnętrza w zależności od takich czynników jak: zawartość substancji bitumicznych lub stopień porowatości krzemienia. W cienkich odłupkach możemy obserwować przezroczystość i zmętnienia, które są charakterystyczne dla większości krzemieni jurajskich-podkrakowskich. Na ich powierzchni pojawiają się też różnokształtne plamki. Przełam jest muszlowy, gładki, miejscami nierówny. W niektórych złożach konkrecje krzemieni często zawierają próżnie wypełnione epigenetyczną (wtórną) bezpostaciową krzemionką lub krystalicznym kwarcem. Struktura krzemieni jest krypto- lub mikrokrystaliczna, niekiedy plamista, sferolityczna reliktowo-organogeniczna (ze szczątkami fauny). Głównym składnikiem skały jest chalcedon. Minerały akcesoryczne są reprezentowane przez kwarc, opal, kalcyt, leukoksen, piryt, markasyt, uwodnione tlenki i wodorotlenki żelaza i substancję bitumiczną. Szczątki fauny stanowią najczęściej igły (spikule) gąbek, rzadziej wyściółki otwornic i pancerzyki radiolarii (Lech, 1980). Krzemienie jurajskie-podkrakowskie charakteryzują się wysoką twardością (Stawin, 1970).