25Zagozdzon_Zagozdzon-Kop_Wolnosc

Nr 111
Prace Naukowe Instytutu Górnictwa
Politechniki Wrocławskiej
Konferencje
Nr 111
Nr 43
2005
Kowary, kopalnia „Wolność”, kartografia geologiczna,
tektonika, radioaktywność
Paweł P. ZAGOŻDŻON*
Katarzyna ZAGOŻDŻON**
WYKORZYSTANIE DOSTĘPNYCH WYROBISK
BYŁEJ KOPALNI „WOLNOŚĆ” W KOWARACH
JAKO GEOLOGICZNEGO POLIGONU BADAWCZEGO
Szereg sztolni, stanowiących do lat 60. ubiegłego wieku, część podziemnej infrastruktury kopalni
rud żelaza i uranu „Wolność” w Kowarach podlega systematycznym badaniom geologicznym.
Ich wynikiem są precyzyjne plany wyrobisk oraz ich mapy geologiczne. Szczegółowo dokumentowana jest budowa geologiczna, prowadzone są także pomiary promieniowania radioaktywnego i wypływu wód oraz obserwacje ruchów powietrza.
Przedstawiono zarys historii prac górniczych prowadzonych w rejonie Kowar, a także wybrane
informacje dotyczące budowy geologicznej złoża rud żelaza i uranu „Wolność” oraz jego najbliższego otoczenia.
Autorzy zwracają uwagę na olbrzymią ilość informacji geologicznych dostępnych w licznych nieczynnych sztolniach dostępnych na terenie Dolnego Śląska.
1. WSTĘP
Dolny Śląsk jest obszarem, na którym znane są liczne pozostałości po różnowiekowym górnictwie podziemnym. Są to obiekty rozmaitej skali i o bardzo różnym stanie zachowania, związane z eksploatacją różnorodnych kopalin. Najbardziej znane są
m. in. dawne kopalnie w Złotym Stoku, Kletnie, Nowej Rudzie i Wałbrzychu, w rejonie Jawora i Złotoryi, czy na Pogórzu Izerskim [2]. Wyrobiska te mogą stawać się
źródłem informacji geologicznych pozwalających na znacznie dokładniejsze rozpoznanie budowy górotworu, niż prace powierzchniowe. W niniejszym opracowaniu
przedstawione zostaną wyniki badań geologicznych prowadzonych w niektórych
sztolniach rejonu Kowar, na polach górniczych dawnej kopalni „Wolność” (rysunek).
__________
* Politechnika Wrocławska, Instytut Górnictwa, 50-051 Wrocław, pl. Teatralny 2.
** 51-664 Wrocław, ul. Gersona 6/21.
230
2. HISTORIA PRAC GÓRNICZYCH
Najstarsza wzmianka o pracach poszukiwawczych w rejonie Kowar jest datowana
na rok 1148. Jest to informacja o odkryciu przez mistrza górniczego Wawrzyńca Angelusa złoża rud żelaza. Dopiero w roku 1355 pojawiają się dane o kopalniach i kuźnicy kowarskiej. Okres rozkwitu Kowar jako tzw. wolnego miasta górniczego przypadł na początek i połowę XVI w, gdy w mieście i jego okolicach funkcjonowało 11
kuźnic produkujących około 150 ton żelaza rocznie. Produkowano tu zarówno bogaty
asortyment przedmiotów codziennego użytku eksportowanych do Polski, jak też np.
lufy armatnie zamówione przez Zygmunta Augusta. Liczne bunty i klęski żywiołowe,
które spadły na miasto na przełomie wieków XVI i XVII, a wreszcie wojna trzydziestoletnia spowodowały upadek górnictwa kowarskiego [8, 1].
Dopiero na początku XIX wieku wznowiło działalność tutejsze gwarectwo. Rozpoczęto wydobycie rud ołowiu i srebra w Podgórzu [8], w roku 1811 odkryto nowe
złoża rudy żelaza, a w 1839 rozpoczęła działalność kopalnia magnetytu. Od 1856 roku
rozpoczął się okres intensywnej eksploatacji, która z przerwami trwała do kryzysu
w roku 1875 [8]. W roku 1926 w kopalni „Wolność” („Freiheit”) stwierdzono obecność rud uranu, a niedługo potem rozpoczęto ich eksploatację. Wydobycie żelaza
zwiększyło się ponownie w latach 1935–1945, gdy wzrosło zapotrzebowanie III Rzeszy na stal [1].
Rysunek. Lokalizacja badanych sztolni na tle pól górniczych kopalni „Wolność”
Figure. Location of studied galleries in the mining fields of the “Wolność” mine
231
Po II wojnie światowej kopalnię „Wolność” odwodniono i wznowiono eksploatację rud żelaza, zaś od roku 1948 (po utworzeniu tzw. Zakładów Przemysłowych R-1)
rozpoczęto wydobycie rud uranu [8, 9]. Ten stan rzeczy trwał aż do roku 1951, po
czym na okres kolejnych 11 lat w kopalni „Wolność” powrócono do eksploatacji rud
żelaza. W roku 1962 uległa ona likwidacji [1, 9]. Niższe poziomy kopalni uległy zatopieniu, w związku z czym dziś dostępne są jedynie wyrobiska położone ponad poziomem rzeki Jedlicy (por. [13, 14]).
W późniejszych latach w sztolni nr 19a kopalni „Podgórze” utworzono jedyne na
terenie Polski inhalatorium radonowe (funkcjonujące od połowy lat 70. do przełomu
lat 80. i 90.), zaś w jednym z wyrobisk kopalni „Liczyrzepa” – utrzymywane do roku
1993 zaplecze dydaktyczne Politechniki Wrocławskiej [8, 9].
3. BUDOWA GEOLOGICZNA ZŁOŻA KOWARSKIEGO
Rejon Kowar jest bardzo interesujący pod względem budowy geologicznej, której
głównym rysem jest obecność strefy kontaktowej rozległego granitowego masywu
Karkonoszy z jego wschodnią okrywą metamorficzną. Złoże kowarskie jest usytuowane w obrębie około dwukilometrowej długości soczewy tworzonej przez skały
formacji rudonośnej z Podgórza [3, 10]. Jej szerokość określona była na 35 do 190 m,
a upad na 80–85º [17]. Formacja ta zbudowana jest z marmurów, skarnów, hornfelsów i różnorodnych łupków oraz nieregularnych ciał magnetytowych i wchodzi
w skład tzw. grupy gnejsów z Kowar [3, 5]. Wspomniane skały powstały ze zróżnicowanego zespołu osadowo-wulkanicznego składającego się pierwotnie z iłów, mułowców, piasków kwarcowych, wapieni i kwaśnych wulkanitów [3, 5, 17]. Uległy one
dwuetapowemu metamorfizmowi – początkowo regionalnemu (w średniociśnieniowych i wysokotemperaturowych warunkach facji zieleńcowej), a następnie termicznemu, związanemu z oddziaływaniem granitu Karkonoszy [3, 5].
Formacja rudonośna z Podgórza kontaktuje od północy z granitami masywu karkonoskiego. Przebieg strefy kontaktowej w rejonie Kowar i Rudaw Janowickich był
analizowany zarówno przed II wojną światową, jak i (wielokrotnie) w okresie powojennym (por. [12]). Większość autorów, pomimo istnienia w tej strefie szeregu wyrobisk podziemnych, opierała się jednak wyłącznie na wynikach badań powierzchniowych. Wyjątkiem są tu prace oraz Zimnoch [17], czy Mochnackiej [4, 5].
Złoże kowarskie określane jest jako polimetaliczne, występują w nim dwa niezależne typy mineralizacji: magnetytowy oraz polimetaliczny z uranem [5].
Skupienia magnetytu miały charakter zgodnych z foliacją serii rudonośnej soczew
o miąższości przekraczającej niekiedy 1m [6, 17]. Były one zlokalizowane głównie na
kontaktach marmurów i łupków amfibolitowych [17]. Poza dominującym magnetytem
występował tu maghemit i martyt. Dodatkowo obserwowano obecność siarczków
takich jak magnetopiryt, chalkopiryt i piryt [5, 6]. Ruda żelaza eksploatowana do po-
232
łowy lat 30 XX wieku zawierała średnio 50% Fe (maks. do 60% Fe), później pozyskiwano również rudy uboższe. Szacuje się, że sumarycznie, w okresie pomiędzy XII
wiekiem, a rokiem 1947 wydobyto niemal 3 mln. ton tego surowca [17].
Drugi typ mineralizacji miał charakter polimetaliczny, składało się nań kilkadziesiąt różnorodnych minerałów. Za najistotniejszy minerał kruszcowy uznano smółkę
uranową (nasturan), ponadto opisano m.in. chalkopiryt, piryt, sfaleryt, cynober, kowelin, galenę i inne minerały Cu, Ag, Ni, Co, Bi, As, Hg [4, 6]. Strefy okruszcowania
polimetalicznego występowały najczęściej w zachodniej części kopalni (pole „Wulkan”). Miały one charakter „sztokwerkowy” (ciała w formie kominów o średnicy 5–
45 m i wysokości do kilkuset metrów) oraz żyłowy (wyraźne żyły lub sieci drobnych
żyłek węglanowych z minerałami kruszcowymi) [4, 6]. Położenie stref okruszcowania
polimetalicznego wykazywało związek z dyslokacjami niższego rzędu o biegu zbliżonym do E–W, w rejonach kontaktów różnych odmian litologicznych [5].
Szczegółowe badania pozwoliły na opisanie w polimetalicznym złożu kowarskim
przypowierzchniowej 150-metrowej strefy utlenienia oraz strefy pierwotnej – na głębokości poniżej 250 metrów [4]. Wyróżniono trzy główne okresy formowania się tego
złoża: 1) metamorfozę pierwotnego osadu żelazistego, 2) utworzenie części okruszcowania siarczkowego w wyniku termicznego oddziaływania granitowej intruzji Karkonoszy oraz 3) późniejszą (2-etapową) polimetaliczną mineralizację żyłową. Wiek
drugiego z tych okresów oszacowano na ok. 300 mln lat, zaś mineralizacja żyłowa
(wg datowania wieku bezwzględnego smółki uranowej) powstała ok. 265 i 70 mln lat
temu [6]. Panujące wówczas warunki termiczne określono na 200–300 ºC.
4. WSPÓŁCZESNE BADANIA GEOLOGICZNE
W SZTOLNIACH KOWAR GÓRNYCH
Zasadniczym tematem badawczym realizowanym przez autorów artykułu w tym
rejonie jest szczegółowa analiza formy i charakteru kontaktu granitowego masywu
Karkonoszy z osłoną metamorficzną. Są one prowadzone od roku 1996, a impulsem
do ich rozpoczęcia była chęć uszczegółowienia wyników prac powierzchniowych
[11]. Pierwszym i najdokładniej rozpoznanym wyrobiskiem jest Sztolnia Górna usytuowana na zboczu góry Rudnik, której otwór wejściowy znajduje się tuż przy głównym wjeździe na teren byłego zakładu Z.D. Hydromet (rysunek, [12]). Dane archiwalne wskazują, że powstała ona w latach 1882–1883 [9]. Główny korytarz sztolni,
o długości ok. 160 m., biegnie ku ESE, w początkowej i końcowej części odchodzą od
niego krótkie chodniki ku N i S.
Badania własne prowadzone w Sztolni Górnej pozwoliły na wyjątkowo szczegółowe zbadanie zmienności litologicznej oraz tektoniki górotworu. Najbardziej interesującym i najlepiej widocznym zjawiskiem okazała się przykontaktowa zmienność
granitu, wyrażająca się stopniowym spadkiem wielkości kryształów, wywołanym
233
szybkim chłodzeniem tej strefy [12]. Kontakt granitu z osłoną metamorficzną
w Sztolni Górnej stał się najlepiej opracowanym stanowiskiem tego rodzaju na całym
odcinku Rudaw Janowickich.
Szczegółowo rozpoznano zespół dostępnych do obserwacji skał formacji rudonośnej z Podgórza – hornfelsy, skarny i marmury. Wykazano obecność kilku bloków
tektonicznych oddzielonych wyraźnymi strefami uskokowymi [12]. W jednej z żył
aplitowych przecinających tą formację skalną natrafiono na zespół tzw. wskaźników
kierunku ruchu – porwaków informujących o kierunku wnikania magmy [16]. Zjawisko tego rodzaju nie było nigdy opisywane na terenie granitowego masywu Karkonoszy i ich metamorficznej osłony.
Innym zagadnieniem analizowanym w Sztolni Górnej był poziom promieniowania
radioaktywnego. W trakcie prac terenowych prowadzonych w latach 1995–1996, dla
stwierdzenia czy wartości promieniowania nie zagrażają zdrowiu, wykonywano systematyczne pomiary emisji gamma [12]. Okazało się, że uzyskane wyniki bardzo wyraźnie ukazują zróżnicowanie poszczególnych odmian litologicznych i pozwalają na
wykreślenie jednoznacznych profili. Na tej podstawie można stwierdzić, że wartości
promieniowania obserwowane w obrębie granitu są około dwukrotnie wyższe niż
w osłonie metamorficznej, co jest świadectwem braku okruszcowania związkami uranu w tej strefie formacji rudonośnej. Wyniki badań są na tyle jednoznaczne, że kontakt granitu ze skałami metamorficznymi można zlokalizować wyłącznie na podstawie
takich pomiarów [12]. W Sztolni Górnej prowadzone były też badania stężenia radonu w powietrzu z wykorzystaniem detektorów śladowych LR–115 typ II [7]. Najwyższe wartości uzyskano na stanowisku obserwacyjnym w obrębie granitu karkonoskiego, co uznano za dowód produkcji radonu przede wszystkim w obrębie tej odmiany
litologicznej. Wyniki kilkumiesięcznych obserwacji wyraźnie ukazują też wpływ
rocznych wahań temperatury na intensywność cyrkulacji powietrza w sztolni, wyrażającą się niskimi wartościami stężeń radonu w okresie jesiennym.
Strukturalne badania powierzchni kontaktowej rozszerzono na kolejne dostępne
wyrobiska – Sztolnię Główną i Starą, położone odpowiednio około 70 m poniżej
i 20 m powyżej Sztolni Górnej. Pierwsze z tych wyrobisk jest dostępne do badań na
odcinku ponad 800 metrów, natomiast drugie zachowane jest w sposób szczątkowy
[13, 14]. W przyotworowej części Sztolni Starej stwierdzono obecność interesującej
brekcji intruzyjnej – dużej ilości fragmentów gnejsu spojonych granitem [14].
W Sztolni Głównej sytuacja okazała się bardziej złożona – powierzchnia kontaktowa
jest tam przecinana trzykrotnie, zróżnicowany jest jej charakter oraz orientacja [13].
Wyniki wstępnej analizy strukturalnej nie były jednoznaczne [14] i dopiero zastosowanie metod cyfrowego modelowania przestrzennego pozwoliło na wiarygodne zinterpretowanie posiadanych wyników [15].
Wieloletnie prace terenowe prowadzone w rejonie pól górniczych byłej kopalni
„Wolność” pozwoliły ponadto na określenie dostępności i stanu zachowania innych
sztolni. Spenetrowane zostały trzy dalsze wyrobiska: sztolnia „N4” (wg oznaczenia na
234
archiwalnej radzieckiej mapie w skali 1:5000 oraz sztolnie „Marta” i „Wulkan”.
Pierwsza z nich (o długości zaledwie 70 metrów) była prowadzona w obrębie monotonnej serii gnejsowej i kończy się ślepo. Sztolnia „Marta” jest dostępna na odcinku
zaledwie 25 metrów, ponadto posiada niemal pełną obudowę betonową, w związku
z czym nie przedstawia większej wartości dla badań geologicznych. Sztolnia „Wulkan” dostępna jest jedynie na około 50-metrowym, prostoliniowym odcinku. Na ociosach obserwuje się wyłącznie typowy, silnie zwietrzały granit karkonoski. [14]
Wyrywkowe obserwacje dotyczyły także przybliżonych wartości wypływów wód
wewnątrz sztolni oraz z ich otworów wejściowych, a także poziomu zwierciadła wody
w zalanych odcinkach wyrobisk [14].
5. POTENCJALNE ZNACZENIE OBIEKTÓW PODZIEMNYCH
DLA PROWADZENIA BADAŃ GEOLOGICZNYCH
Geologiczne badania wyrobisk podziemnych pozwalają na znacznie bardziej
szczegółowe poznanie budowy górotworu, niż ma to miejsce w przypadku badań powierzchniowych. W dawnych wyrobiskach dostępne są ciągłe, nierzadko wielosetmetrowe profile skalne. Wyrobiska te są, na większości odcinków, dobrze zachowane,
a ich penetracja i badania (przy zachowaniu elementarnych zasad bezpieczeństwa) nie
rodzą niebezpieczeństwa. Skały na ociosach są z reguły nie zwietrzałe, jedynie
w strefach przyuskokowych stają się rozsypliwe. Wyjątkiem jest tu grubokrystaliczna
odmiana granitu karkonoskiego powszechnie wykazująca objawy wyraźnego zwietrzenia, często rozpadająca się na tzw. kaszę granitową.
W nieczynnych sztolniach rejonu Kowar dostępna jest olbrzymia ilość informacji
geologicznych, mogących posłużyć do szczegółowych analiz z zakresu mineralogii,
petrografii i petrologii, tektoniki, stratygrafii oraz hydrogeologii. Możliwe jest ponadto prowadzenie badań radioaktywności skał, czy emisji radonu. Szczególnie wskazana
była by precyzyjna, geochemiczna analiza zmian egzo- i endokontaktowych
w sztolniach Górnej i Głównej. Warta podkreślenia jest także dostępność w Sztolni
Głównej doskonale zachowanego, prostopadłego do foliacji, profilu gnejsów kowarskich z licznymi wkładkami ciemnych skał zbliżonych do amfibolitów, o długości
ponad 400 m. Możliwe było by więc przeprowadzenie szczegółowego studium petrologicznego zmienności grupy gnejsów z Kowar.
Wskazane jest prowadzenie systematycznych badań inwentaryzacyjnych, które pozwolą na określenie stanu dostępności wyrobisk i ich budowy geologicznej. Dzięki
temu wytypowane zostaną obiekty nadające się do prowadzenia wymienionych powyżej szczegółowych badań geologicznych. Inwentaryzacja powinna stopniowo objąć
obszar całego Dolnego Śląska, ze względu na istnienie licznych, dobrze zachowanych
wyrobisk podziemnych umożliwiających badanie różnych jednostek geologicznych.
235
LITERATURA
[1] ADAMSKI W., Kowarskie kopalnie rud żelaza i uranu, [w:] Grodzicki A., Lorenc M.W., Uczniowie Agricoli, materiały z konferencji górniczej w Kowarach z 1999 roku, Jelenia Góra, 2002, 136–
153.
[2] MADZIARZ M., SZTUK H., Relikty dawnych robót górniczych na Dolnym Śląsku – źródło wiedzy
i zagrożenie, Mies. WUG nr 1, 2005, 22–27.
[3] MAZUR S., Strukturalna i metamorficzna ewolucja wschodniej okrywy granitu Karkonoszy w południowej części Rudaw Janowickich i Grzbiecie Lasockim, Geol. Sud. Vol. 29, 1, 31–98, 1995.
[4] MOCHNACKA K., Minerały kruszcowe złoża polimetalicznego w Kowarach (Dolny Śląsk),
Pr. Min. 4, 1966, 5–66.
[5] MOCHNACKA K., Geologia polimetalicznego złoża w Kowarach (Dolny Śląsk), Pr. Geol. 40,
1967, 5–60.
[6] MOCHNACKA K., Mineralizacja polimetaliczna wschodniej osłony metamorficznej granitu Karkonoszy i jej związek z geologicznym rozwojem regionu. Biul. Inst. Geol. 341, 1982, 273–285.
[7] PRZYLIBSKI T. A., Wybrane uwarunkowania występowania radonu-222 w Sudetach, praca doktorska, Instytut Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki Wrocławskiej, Raport Ser. PRE nr 577,
Wrocław, 1997.
[8] STAFFA M. (red.), Słownik geografii turystycznej Sudetów, Karkonosze, Wyd. PTTK „Kraj”, Warszawa–Kraków, 1993.
[9] SZTUK H., ADAMSKI W., GAWOR F., – Inwentaryzacja uszkodzeń środowiska na skutek prowadzenia poszukiwań i eksploatacji rud uranowych, Arch. Inst. Górn. PWr., 1992.
[10] TEISSEYRE J., Skały metamorficzne Rudaw Janowickich i Grzbietu Lasockiego, Geol. Sud, vol. 8,
1973, 7–111.
[11] ZAGOŻDŻON K., Charakterystyka zmian endo- i egzokontaktowych związanych z granitem karkonoskim na odcinku Janowice Wielkie–Kowary, Praca magisterska, niepublikowana, 1995.
[12] ZAGOŻDŻON K., ZAGOŻDŻON P., Kontakt masywu Karkonoszy z osłoną metamorficzną
w sztolni w Kowarach Górnych, Przegl. Geol., vol. 45, nr 1, 1997, 414–418.
[13] ZAGOŻDŻON K., ZAGOŻDŻON P., Wybrane sztolnie Sudetów w aspekcie możliwości ich udostępnienia, Pr. Nauk. Inst. Górn. Polit. Wr. 85, Studia i Materiały 27, 1998, 139–147.
[14] ZAGOŻDŻON K., ZAGOŻDŻON P., Stan obecny niektórych sztolni kopalni „Wolność” w Kowarach, [w:] Grodzicki A., Lorenc M.W., Uczniowie Agricoli, materiały z konferencji górniczej
w Kowarach z 1999 roku, Jelenia Góra, 2002, 167–174.
[15] ZAGOŻDŻON K., ZAGOŻDŻON P.P., The 3-D visualisation of Karkonosze granite contact surface in the environs of Kowary Górne, Pr. Spec. PTMin., vol. 20, 2002, 237–239.
[16] ZAGOŻDŻON K., ZAGOŻDŻON P.P., Wskaźniki kierunku ruchu w skałach żyłowych i następstwo
zjawisk tektonicznych w granicie karkonoskim, [w:] Ciężkowski W., Wojewoda J., Żelaźniewicz A.,
Przewodnik do wycieczek LXXIV Zjazdu PTG, Wrocław, 2003, 46–47.
[17] ZIMNOCH E., Seria magnetytowa Kowar, Biul. Inst. Geol. 171, 1961, 7–75.
236
ADITS OF THE ANCIENT “WOLNOŚĆ” MINE (KOWARY) AND
THEIR APPLICATION FOR GEOLOGICAL STUDIES
Several adits that in the sixties of the last century were part of the underground strucure of uranium
and iron mine “Wolność” in Kowary are continously geologically studied. As result, very precise plans
and geological maps were prepared. Geological strusture, measurements of radiation, water outflow, and
movements of the air are documented in great details. The article shows a review of mining works in the
vicinities of town Kowary as well as selected information about geological structure of both uranium and
iron ores in the “Wolność” mine and in its close surroundings. Authors indicate a great number of geological information that is still available in numerous abandoned adits in the Lower Silesia.