Surowce węglanowe występują dość powszechnie w różnych formacjach geologicznych, głównie w południowej i centralnej Polsce. Blisko 60% udokumentowanych zasobów stanowią utwory wieku jurajskiego (okres jurajski trwał od $201$ do $145$ milionów lat temu). Duże znaczenie mają także wapienie dewońskie, triasowe i kredowe oraz podrzędne – kambryjskie, karbońskie i neogeńskie.

Większość zasobów znajduje się w czterech regionach: opolskim, krakowsko‑częstochowsko‑wieluńskim, świętokrzyskim i lubelskim.

Kreda jest odmianą wapieni bez żadnych domieszek. Jej podstawowym składnikiem jest kalcyt. Zbudowana jest głównie z mikroskopowych skorupek kokolitów i otwornic.

Marmur to skała metamorficzna, powstała z przeobrażenia wapieni lub dolomitów.

W geologii procesy przeobrażeniowe (metamorfizm) to zespół takich, które prowadzą do zmiany jednych skał w inne (poprzez zmianę ich tekstury, struktury, składu mineralnego oraz chemicznego). Takimi procesami mogą być:

• oddziaływania na skały wysokiej temperatury (np. kontakt z intruzją magmową);

• oddziaływania dużego ciśnienia kierunkowego, tzw. stressu (np. w wyniku ruchów górotwórczych);

• impakt (np. w wyniku uderzenia meteorytu).

Występowanie marmuru na terenie Polski:

R1jxzBLNspMg2

Mapa przedstawiająca obszary występowania marmuru w Polsce. Są to głównie rejony Sudetów, w okolicach Kłodzka, a także na południu Dolnego Śląska.

Dolomit jest solą podwójną ${\text{MgCO}}_3·{\text{CaCO}}_3$, prawie zawsze zawierającą domieszki żelaza, czasem również cynku, niklu i kobaltu.

Węglany wydobywa się metodą odkrywkową. Eksploatacja odbywa się poprzez odkrywanie kolejnych warstw surowców na powierzchni. Powszechne są metody wykorzystują środki wybuchowe. Wyjątek stanowią marmury, które wydobywa się przy użyciu różnych urządzeń tnących. Nie stosuje się materiałów wybuchowych, ponieważ prowadzą do spękania skał i uniemożliwiają wydobycie bloków na tyle dużych, by pociąć je na płyty okładzinowe lub przeznaczyć na rzeźby.

Węglany są powszechnie stosowane – używa się ich głównie w budownictwie, jako materiałów budowlanych i okładzinowych (głównie do okładzin wewnątrz budynków ze względu na łatwość wietrzenia w naszym klimacie), w przemyśle wapienniczym, cementowym, chemicznym, cukrowniczym, w hutniczym (jako topnik, do wyrobu szkła), w rolnictwie (jako nawóz) oraz w energetyce jako sorbent w procesie odsiarczania spalin. Dolomity wykorzystywane są do produkcji materiałów ogniotrwałych. Węglany są też materiałem rzeźbiarskim (np. wapienie i marmury). Kreda ma zastosowanie w przemyśle ceramicznym, chemicznym, farmaceutycznym i kosmetycznym. Marmury spękane i odpady z produkcji pełnowartościowego marmuru wykorzystuje się do produkcji lastriko lub grysu marmurowego. Marmury zbudowane z dolomitu są bazą do produkcji suplementów diety z magnezem.

Chlorki należą do grupy halogenków – minerałów, które obejmują sole kwasów: fluorowodorowego, chlorowodorowego (solnego), bromowodorowego i jodowodorowego. W warunkach osadowych dochodzi do znacznej koncentracji chlorków (halit, sylwin i inne), które tworzą niekiedy ogromne złoża.

Najważniejsze znaczenie pod względem wydobycia przemysłowego mają:

$\text{NaCl}$ – halit;

$\text{KCl}$ – sylwin.

R67zo4FRzCdhi

Zdjęcie przedstawiające bezbarwne, miejscami białawe kryształy halitu. Halit to minerał składający się głównie z chlorku sodu.

W Polsce największe złoża soli kamiennej są wieku cechsztyńskiego (piętro Permu) i znajdują się na Kujawach, we wschodniej Wielkopolsce (w Kłodawie) oraz na Dolnym Śląsku (w Sieroszowicach). Natomiast złoża w Małopolsce (Wieliczka, Bochnia, Barycz) wieku mioceńskiego są obecnie w większości nieeksploatowane.

RbZrAbTOP0xZe

Zdjęcie przedstawiające kryształy sylwinu. Przezroczysty jasnopomarańczowy minerał ma nieregularną kształt.

Sylwin współcześnie powstaje w Morzu Martwym. Współwystępuje z halitem i  karnalitem.

• Metodą otworową, np. w kopalni w Inowrocławiu i Ciechocinku, w złoża wprowadzono system rur, którymi z jednej strony wtłacza się słodką wodę – ta rozpuszcza sól i wypływa już jako solanka.

• Metodą podziemną eksploatowane jest złoże np. w Kłodawie. Kopalnia soli w Kłodawie jest największą i najgłębszą kopalnią soli w Polsce. To głównie z niej pochodzi sól jadalna, dostępna w naszych sklepach, oraz sól drogowa. Złoże soli w tej lokalizacji ma formę tzw. wysadu solnego, czyli diapirudiapir solnydiapiru. Za tą wyjątkową formą stoi mała gęstość oraz plastyczność halitu, który pod naciskiem nadległych skał zachowuje się jak plastelina – wciska się od dołu w szczeliny nadkładunadkładnadkładu, rozpycha je i powoli „płynie”, docierając w strefę przypowierzchniową w postaci wysadów solnych. Diapir w Kłodawie ma około $25 \text{km}$ długości i $2 \text{km}$ szerokości.

Metodą podziemną eksploatowana była także sól w Wieliczce i Bochni.

• Z krystalizacji wód morskich i słonych jezior. W rejonach, gdzie występują wody wyjątkowo zasolone (np. u wybrzeży Afryki, Francji, Hiszpanii, Chorwacji, Rosji czy Włoch) od lat prowadzi się przemysł związany z jej pozyskiwaniem, budując sieć tzw. salin (czyli płytkich stawów, na których dnie po odparowaniu wody krystalizuje się sól). Jest to metoda najprostsza i najtańsza.

• Odzyskiwanie soli z wód solankowych. Do ich pozyskania potrzebne jest dostarczenie dużej ilości ciepła zewnętrznego, aby woda mogła odparować, zostawiając na swoim dnie sól. Cały proces tzw. warzenia polega na tym, że naturalną wodę solankową umieszcza się w zbiornikach, które podgrzewa się tak, aby woda parowała, pozostawiając sól.

• w przemyśle spożywczym;

• jako sól peklująca (z dodatkiem azotanu($\text{III}$) sodu) dla przemysłu mięsnego;

• jako dodatek do pasz dla zwierząt hodowlanych i dzikich;

• do produkcji środków piorących, elektrolizy, przemysłu farmaceutycznego;

• do zimowego utrzymania dróg i chodników;

• solanka jest przydatna dla przemysłu chemicznego;

• do produkcji środków do zmiękczania, uzdatniania i dezynfekowania wody.

Ciekawostka

RA0p3OEJVemQK

Ilustracja przedstawia schemat kawerny magazynowej ropy naftowej Podziemnego Magazynu Ropy i Paliw Góra. Pod powierzchnią ziemi są dwa pionowe tunele – szary i niebieski prowadzące do miejsca z magazynowaną substancją, poniżej którego jest pokład z solanką manewrową zaznaczona kolorem niebieskim. Poza kawerną magazynową jest sól kamienna. Nad ziemią nad pierwszym, szarym tunelem jest pionowa strzałka z grotami skierowanymi w dół i w górę. Przy strzałce napis: magazynowana substancja. Przy drugim tunelu, prowadzącym aż do solanki manewrowej, jest pionowa strzałka niebieska skierowana w dół i w górę. Przy niej napis: solanka manewrowa.

Podziemne magazyny ropy naftowej i paliw rezerw narodowych (jest to jedyny tego typu obiekt w Polsce o znaczeniu strategicznym dla bezpieczeństwa energetycznego całego kraju) znajdują się około $350$ metrów pod ziemią w wyeksploatowanych kawernach solnych kopalni Góra i działają od $2002$ roku. Jednym z zastosowań solanki z kopalni jest wykorzystywanie jej w procesach tłoczenia ropy naftowej i paliw do podziemnych magazynów.

Najpowszechniej występującym fosforanem, będącym solą wapniową kwasu ortofosforowego($\text{V}$), jest fosforyt. Fosforyty tworzą się obecnie poprzez nagromadzenie się szczątków zwierząt (głównie kości) i ich odchodów (tzw. guano) w klimacie suchym. Wytrącają się także z wód morskich, z kolei kopalne fosforyty powstają w wyniku masowego wymierania organizmów, np. w następstwie ruchów dna morskiego lub mieszania się ciepłych i zimnych prądów morskich.

Najważniejszymi minerałami, należącymi do tej grupy soli, są: apatyt i wiwianit.

Najważniejszy pod względem wydobycia przemysłowego jest ${\text{Ca}}_3{\left({\text{PO}}_4\right)}_2$ ortofosforan($\text{V}$) wapnia/fosforyty.

Ortofosforan($\text{V}$) wapnia reprezentowany jest w przyrodzie przez fosforyty, których złoża występują zazwyczaj na rozległych obszarach. Fosforyty tworzą też wkładki, przewarstwienia lub szeroko rozciągają się między pokładami węglanów.

W Polsce fosforyty datowane są na dwa okresy geologiczne – sylur i kredę. Fosforyty sylurskie występują w Górach Bardzkich, natomiast kredowe – w okolicy Annopola.

• Z dna oceanicznego fosforyty są wydobywane przy pomocy tzw. statków wydobywczych chwytakowych, mających zasięg do głębokości $3500 \text{m}$.

• Fosforyty kopalne oraz guano wydobywa się metodami odkrywkowymi.

• Tanimi i łatwo dostępnymi źródłami pozyskiwania związków fosforu stają się coraz częściej roztwory odpadowe, ścieki komunalne, bytowo‑gospodarcze, przemysłowe i rolnicze (gnojowica). Do najważniejszych odzyskiwanych soli fosforanowych zaliczyć można ortofosforany($\text{V}$) wapnia (głównie: hydroksyapatyt ${\text{Ca}}_5{\left({\text{PO}}_4\right)}_3\text{OH}$) oraz magnezu i amonu (struwit ${\text{MgNH}}_4{\text{PO}}_4·6 {\mathrm{H}}_2\text{O}$). Chemiczne usuwanie fosforanów z roztworów odpadowych i dalsze ich wykorzystywanie nazywa się recyklingiem fosforu.

Sole fosforanowe są źródłem otrzymywania fosforu (do produkcji nawozów sztucznych, zapałek, produkcji kwasu ortofosforowego($\text{V}$)). Kryształy o dużej czystości i przejrzystości są wykorzystywane w jubilerstwie. W formie soli uwodnionej, np. hydroksyapatytu, są wykorzystywane w stomatologii do uzupełniania ubytków zębowych.

Siarczanami($\text{VI}$) nazywamy sole, które są związkami metali, takich jak: bar, ołów, wapń, magnez i inne z anionami zespolonymi ${\left({\text{SO}}_4\right)}^{2-}$, niekiedy także z dodatkowymi jonami ${\left(\text{OH}\right)}^{-}$, ${\text{Cl}}^{-}$, ${\left({\text{CO}}_3\right)}^{2-}$. Złoża siarczanów($\text{VI}$) wapnia (gips i anhydryt) występują w Polsce w utworach mioceńskiej i cechsztyńskiej formacji ewaporatowejewaporatyewaporatowej, towarzysząc osadom solnym.

Najważniejszymi pod względem wydobycia przemysłowego są:

${\text{CaSO}}_4·2 {\text{H}}_2\text{O}$ – gips krystaliczny (siarczan($\text{VI}$) wapnia($\text{II}$)–woda($1/2$));

${\text{CaSO}}_4$ – anhydryt.

Gips wytrąca się w wyniku odparowania zasolonych zbiorników wodnych, uwodnienia anhydrytu, a w klimacie suchym i gorącym występuje w formie wykwitów (szczególną formą są tzw. róże pustyni). Złoża mioceńskich gipsów, o znaczeniu przemysłowym, są zlokalizowane w dolinie Nidy.

RTK6xS51I62uG

Zdjęcie przedstawiające półprzezroczyste białawe kryształy gipsu. Minerał stanowi głównie uwodniony siarczan wapnia.

RwVrXVxcmpkST

Zdjęcie przedstawiające różę pustyni. Twór skalny powstały z kryształów gipsu o płaskich owalnych kształtach, które tworzą struktury przypominające kwiaty róży. Mają one kolor jasnobrązowy.

Kopalnia Gipsu i Anhydrytu Nowy Ląd w Niwnicach to jedyna głębinowa kopalnia gipsu i anhydrytu w Polsce. Zaletą kopalni głębinowych jest to, że mogą wydobywać surowiec nawet w silnie zurbanizowanych regionach, nie potrzebując zbyt wiele miejsca na powierzchni.

Metoda odkrywkowa jest jednak dużo bardziej popularna przy eksploatacji gipsów. Odspojenie kolejnych partii skał odbywa się z użyciem metody strzałowej (z zastosowaniem materiałów wybuchowych).

Gips jest powszechnie stosowany nie tylko w budownictwie – jako materiał wiążący do produkcji m.in. cementu, zapraw, gładzi, itd. – lecz także w modelarstwie, stomatologii i chirurgii. W postaci alabastru wykorzystuje się go do wyrobu elementów dekoracyjnych i rzeźb. Z powodzeniem jest używany do wyrobu nawozów, jako wypełniacz do papieru, a także w przemyśle tekstylnym. Może być również wykorzystywany do produkcji kwasu siarkowego($\text{VI}$) i siarki. Anhydryt ma mniejszą wytrzymałość, ale łatwo go szlifować, dlatego jest używany jako gładź tynkarska oraz do produkcji wylewek, potrzebnych wewnątrz pomieszczeń.

Najważniejsze dla przemysłu azotany($\text{V}$) to saletra indyjska i chilijska, czyli odpowiednio sól kwasu azotowego($\text{V}$) i sodu/potasu. Tradycyjne określenie „saletra” pochodzi z łac. sal petrae, co oznacza „sól skalną”.

Najważniejsze pod względem wydobycia przemysłowego są:

Największe złoża saletry sodowej i potasowej występują na pustyni Atakama w Chile – stąd powstała nazwa „saletra chilijska” (złoże ma około $600 \text{km}$ długości i kilkadziesiąt szerokości i do $2 \text{m}$ miąższości). Ważne złoża występują też w Boliwii, Peru, Egipcie, Indiach, Kazachstanie oraz w USA.

Stosowana jest metoda odkrywkowa, czyli prace wydobywcze odbywają się na powierzchni – azotany($\text{V}$) zalegają dość płytko, co wpływa na bardzo niski koszt wydobycia.

• jako nawóz azotowy;

• jako surowiec do produkcji azotanu($\text{V}$) potasu i azotanu($\text{V}$) wapnia (saletry potasowej i saletry wapniowej);

• saletra potasowa używana jest w przemyśle spożywczym do konserwowania mięsa (przeciwdziała tworzeniu się jadu kiełbasianego; symbol UE – E252);

• w przemyśle szklarskim;

• do produkcji materiałów wybuchowych (nitrogliceryny);

• do produkcji farb, emalii i leków;

• są minerałami kolekcjonerskimi.

Słownik

Bibliografia

Minerały główne skał osadowych: minerały węglanowe, online: http://home.agh.edu.pl/%7Ebartus/index.php?action=dydaktyka&subaction=geologia&item=sk_osadowe&target=weglany%3C, dostęp: 25.03.2021.

Minerały główne skał osadowych: minerały solne, online: http://home.agh.edu.pl/%7Ebartus/index.php?action=dydaktyka&subaction=geologia&item=sk_osadowe&target=sole, dostęp: 25.03.2021

Mazurkiewicz B., Wydobywanie zasobów surowcowych dna mórz i oceanów naczelnym zadaniem morskiej polityki gospodarczej państwa, „Górnictwo i Geoinżynieria” 2011, t. 35, z. 4/1, s. 267‑281, online: http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.baztech-article-AGHM-0039-0037, dostęp: 25.03.2021.

Zestawienie Geologicznych Zasobów Bilansowych i Wydobycia Ważniejszych Kopalin w Polsce, Państwowy Instytut Geologiczny‑Państwowy Instytut Badawczy 2020., online: http://geoportal.pgi.gov.pl/css/surowce/images/2019/pdf/zasoby_i_wydobycie_kopalin_2019.pdf, dostęp: 25.03.2021.