Nr 117 Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej Nr 117 Studia i Materiały Nr 32 2006 poszukiwanie i dokumentowanie złóż, historia rozwoju KGHM Polska Miedź S.A., badania geologiczne, monoklina przedsudecka Wojciech KACZMAREK*, Robert ROŻEK* HISTORIA POSZUKIWAŃ I ROZPOZNANIA ZŁÓŻ RUD MIEDZI NA MONOKLINIE PRZEDSUDECKIEJ W OKRESIE POWOJENNYM Artykuł prezentuje najważniejsze epizody z historii badań geologicznych monokliny przedsudeckiej, które w rezultacie doprowadziły do odkrycia największych w Europie polimetalicznych złóż rud miedzi. Omówiono badania polskich geologów w okresie po II wojnie światowej na tle wiedzy posiadanej przez naukowców niemieckich. Możliwość odkrycia złoża miedzi zasugerował jako pierwszy prof. dr inż. Józef Zwierzycki w 1951 roku. Jego sugestie potwierdziły się w 1957 roku, gdy w otworze wiertniczym w okolicy wsi Sieroszowice, wykonywanym pod nadzorem geologicznym dr inż. Jana Wyżykowskiego, natrafiono na piaskowce z bogatym okruszcowaniem miedziowym. Rozpoznawanie i eksploatacja odkrytego blisko 50 lat temu złoża trwa do dziś, a baza zasobowa jest stale rozszerzana na nowe, coraz głębsze pokłady cechsztyńskiej serii miedzionośnej. 1. WPROWADZENIE Do roku 1957, gdy odkryto ogromne złoża polimetalicznych rud miedzi na monoklinie przedsudeckiej baza surowcowa tego metalu w Polsce była bardzo skromna. Wiązała się ona z niewielkimi wystąpieniami kruszców miedzi w Górach Świetokrzyskich (ślady wyrobisk na stokach Karczówki, Góry Zamkowej, Miedzianki i Miedzianej Góry) i w Tatrach (Dolina Starorobociańska i Dolina Kościeliska, Ornak, Baniste), gdzie wydobywano ubogie rudy miedzi z niewielkich złóż już w średniowieczu. Po II wojnie światowej wznowiono eksploatację na obszarze niecki północnosudeckiej, gdzie ubogie rudy miedzi odkryli i wydobywali przed wojną Niemcy. Rudy miedzi eksploatowano w południowo-wschodniej części niecki, w synklinach złotoryjskiej i grodzieckiej. Historyczne tereny wydobycia rud miedzi na Dolnym Śląsku stanowią, ponadto liczne niewielkie stanowiska zlokalizowane w Miedziance, Ciechanowicach, Radzimowicach, Chełmcu, Lipie, Gierczynie, Głuszycy, Jugowicach, Wieściszowicach, Szklarskiej Porębie i w wielu innych miejscowościach [3, 4]. * KGHM Polska Miedź S.A., O/ZG Rudna
114 Rozwijające się prace geologiczne, poszukiwawcze i rozpoznawcze dostarczyły wielu nowych danych, dzięki którym odkryto ogromne polimetaliczne złoże rud miedzi w cechsztyńskich utworach monokliny przedsudeckiej. Rozpoznanie tego unikatowego na skalę światową złoża, trwa nieprzerwanie od blisko pięćdziesięciu lat. Eksploatacja dostarcza wielu danych geologicznych, służących poznaniu specyfiki budowy geologicznej, a wiedza ta w perspektywie pozwoli na rozszerzanie bazy surowcowej rud miedzi na nowe obszary sąsiadujące z obecnie użytkowanymi złożami kopalń KGHM Polska Miedź S.A. 2. PRZEDWOJENNE BADANIA GEOLOGICZNE Badacze niemieccy w okresie przedwojennym nie zbadali szczegółowo budowy monokliny przedsudeckiej, jedynie najbliższe okolice Wrocławia zostały rozpoznane kilkoma otworami wiertniczymi. Z lat 1882 i 1891 pochodzą opisy geologiczne wierceń (Krajków, Piotrowice Wielkopolskie, Brodzie) wykonane przez Roemera, a z roku 1915 opracowania profili (Krzyki, Karłowice, Muchobór Mały) sporządzone przez Tietzego. Pierwszą próbę interpretacji budowy geologicznej monokliny przedstawił w 1932 roku Berger, a w 1939 roku Eisentraut opisał charakterystykę cechsztynu okolic Wrocławia. Na tym etapie badań nie stwierdzono możliwości znalezienia złóż rud miedzi na monoklinie. Na mapie geologicznej Brockampa z 1940 r. (rys. 1) obszar monokliny przedsudeckiej stanowi białą plamę, co świadczy o braku wiedzy o budowie geologicznej tego obszaru [13]. Rys. 1. Mapa geologiczna strefy przedsudeckiej autorstwa B. Brockampa z 1940 r. [13] Fig. 1. Sketch map of Foresudetic area by Brockamp, 1940 [13]
115 3. POSZUKIWANIA, ODKRYCIE I ROZPOZNAWANIE ZŁOŻA RUD MIEDZI Pierwszą sugestię dotyczącą możliwości wystąpienia rud miedzi w głębokich partiach monokliny przedsudeckiej przedstawił prof. dr inż. Józef Zwierzycki. Jego prace z lat 1947 i 1951 stanowiły fundament rozpoczęcia intensywnych poszukiwań złoża. Zwierzycki przewidywał realne możliwości znalezienia kopalin w obrębie poziomu łupków bitumicznych cechsztynu [17]. Ponadto przedstawił on nowy syntetyczny pogląd na budowę geologiczną monokliny przedsudeckiej oraz pierwszą mapę geologiczną (rys. 2) prezentującą główne rysy budowy geologicznej strefy przedsudeckiej. Mapa ta obarczona jest pewnymi niedokładnościami lecz przy ówczesnym stanie rozpoznania otworami wiertniczymi, uznać należy, iż stanowiła ona niebagatelny krok w rozwoju badań geologicznych monokliny [13]. Rys. 2. Mapa geologiczna regionu wrocławskiego autorstwa J. Zwierzyckiego z 1951 r. [13] Fig. 2. Geological map of Wrocław region by Zwierzycki, 1951 [13] Koncepcje Zwierzyckiego stanowiły podstawę do poszukiwań rud miedzi na monoklinie przedsudeckiej. Prace poszukiwawcze rozpoczął w 1952 roku Instytut Geologiczny od zaprojektowania profilu sejsmicznego na linii Głogów Bolesławiec. Zadaniem tego profilu było zbadanie zasięgu i głębokości występowania utworów cechsztyńskich na monoklinie przedsudeckiej i w niecce północnosudeckiej. Niejednoznaczna interpretacja tego profilu skłoniła wykonawców do zaprojektowania kilku otworów wiertniczych mających na celu potwierdzenie wyników wcześniejszych badań.
116 Pierwszym zaprojektowanym wierceniem był otwór Gromadka, jednak wykonanie go zbyt daleko na południe spowodowało, iż po przewierceniu utworów kenozoicznych (170 m) napotkano łupki krystaliczne wału przedsudeckiego [16]. Dwa kolejne wiercenia zaprojektowano wzdłuż profilu sejsmicznego Głogów Bolesławiec (rys. 3), tym razem wykonując otwory w okolicach Głogowa. Wiercone w latach 1955 1956 otwory w Ruszowicach i w Gaikach ze względu na swą niedostateczną głębokość (projektowano je na długość ok. 500 m) nie osiągnęły zamierzonego celu i dotarły jedynie do utworów pstrego piaskowca [10]. Rys. 3. Plan prac poszukiwawczych autorstwa J. Wyżykowskiego z 1955 r. [16] Fig. 3. Exploration plan by Wyżykowski, 1955 [16] Wykonane w tych samych latach przez przemysł naftowy wiercenia we Wschowej oraz w okolicach Ostrzeszowa napotkały jednak łupki miedzionośne w dolnym cechsztynie, co potwierdzało słuszność podjętych poszukiwań. W otworze Ostrzeszów na głębokości ok. 1683 m stwierdzono łupek miedzionośny o miąższości 22 cm i zawartości 1,07% Cu, natomiast w otworze Wschowa-1 na głębokości około 1930 m stwierdzono łupek o miąższości 17 cm i zawartości 1,94% Cu. Na podstawie danych geologicznych uzyskanych z wierceń w Gromadce, Gaikach, Ruszowicach i Wschowej, zaprojektowano kolejny otwór w linii przekroju sejsmicznego Głogów Bolesławiec. Tym razem wiercono w okolicach wsi Sieroszowice w odległości 5,4 km na SW od poprzedniego wiercenia w Gaikach. Wiercenie Sieroszowice-IG1 (S-1) stało się wierceniem odkrywczym (rys. 4), bowiem 23 marca 1957 r. na głębokości 655,951 658,700 m napotkano warstwę margla miedzionośnego o miąższości 225 cm i zawartości 1,40% Cu [16]. Już w sierpniu 1957 r. nawiercono tę samą warstwę w okolicach Lubina (otwór S-19), w odległości 22 km na SE od otworu w Sieroszowicach. Rozmiary złoża były więc ogromne co wydatnie zwiększyło tempo prac wiertniczych ukierunkowanych na udokumentowanie odkrytego złoża.
117 Rys. 4. Strona tytułowa karty otworu wiertniczego Sieroszowice IG-1 [18] Fig. 4. The title sheet of the borehole chart Sieroszowice IG-1 [18] Rozpoczęto planowe rozwiercanie obszaru złoża, najpierw w siatce 3 3 km i zagęszczanej do siatki 1,5 1,5 km, a lokalnie nawet do 1,1 1,1 km. Obszar objęty pracami rozpoznawczymi obejmował teren o rozmiarach 30 15 km. Na podstawie danych geologicznych z 24 otworów wiertniczych (11 wykonanych przez Instytut Geologiczny w Warszawie i 13 wykonanych przez Ministerstwo Przemysłu Ciężkiego) Instytut Geologiczny w Warszawie sporządził pierwszą Dokumentację Geologiczną Złoża Rud Miedzi Lubin Sieroszowice w kategorii C2 (rys. 5). Wszystkimi pracami poszukiwawczo-rozpoznawczymi kierował J. Wyżykowski [16]. Od 1 stycznia 1960 roku inwestorem i koordynatorem prac badawczych zostają Zjednoczenie Górniczo-Hutnicze Metali Nieżelaznych w Katowicach oraz nowoutworzone Zakłady Górnicze Lubin w budowie, przekształcone w 1961 roku w Kombinat Górniczo-Hutniczy Miedzi w Lubinie. Wykonawcą prac wiertniczych są Przedsiębiorstwa Geologiczne z Warszawy, Wrocławia i Katowic [10].
118 Rys. 5. Strona tytułowa pierwszej dokumentacji geologicznej złoża Sieroszowice-Lubin [18] Fig. 5. The title page of the first geological documentation of the Sieroszowice-Lubin doposit [18] Przed przystąpieniem do dokumentowania złoża w kategorii C1, obszar złożowy podzielono na trzy rejony: Lubin, Polkowice i Sieroszowice; a dokładne dokumentowanie rozpoczęto od części SE obszaru. Rejon Lubina, obejmujący 96 km 2, udokumentowano w kat. C2 i C1 w 1959 r. Rejon Polkowic o powierzchni 70,6 km 2, w kat. C2 i C1 udokumentowano w latach 1961 1963. Rejon Sieroszowic o powierzchni 53,9 km 2, udokumentowano w 1962 roku. Ogółem do dnia 1 stycznia 1968 roku w obszarze złożowym Lubin Sieroszowice wykonano 312 otworów wiertniczych o łącznym metrażu 241248 mb [10]. Tempo prac było więc zawrotne. Obszar złoża zostaje podzielony na obszary górnicze pod kątem potrzeb projektowanych kopalń (rys. 6): OG Lubin, OG Małomice, OG Polkowice, OG Rudna, OG Sieroszowice (obecnie funkcjonują dodatkowo obszary rezerwowe: Radwanice, Gaworzyce, Ścinawa, Retków, Głogów, Bytom Odrzański). W 2004 roku udokumentowano w kat. C1 obszar górniczy Głogów Głęboki Przemysłowy. Tempo prac rozpoznawczo-wiertniczych traci nieco na impecie na przełomie lat 1969 i 1970 i w roku 1976 złoże rud miedzi na monoklinie przedsudeckiej zostaje okonturowane i udokumentowane w kat. C1 do głębokości zalegania 1200 m.
119 Rys. 6. Rozmieszczenie otworów wiertniczych na obszarach górniczych KGHM Polska Miedź S.A. [18] Fig. 6. Location of boreholes within mining areas of KGHM Polska Miedź S.A. [18] Rys. 7. Mapa udokumentowanych złóż rud miedzi i obszarów perspektywicznych [18] Fig. 7. Map of documentated copper deposits and perspective areas [18]
120 W latach 1977 1991 prowadzono jeszcze prace rozpoznawcze złoża w interwale zalegania warstw cechsztynu na głębokości 1200 1500 m. Udokumentowano wtedy w kat. C2 złoża: Bytom Odrzański, Głogów i Retków Ścinawa. Jednocześnie prowadzono prace poszukiwawcze w innych rejonach perspektywicznych m.in. w rejonie Wrocławia, w peryklinie Żar, niecce północnosudeckiej, w zachodniej części monokliny przedsudeckiej i w rejonie Kożuchowa (rys. 7). Dotychczasowy stan rozpoznania cechsztyńskiej serii miedzionośnej obszaru przedsudeckiego zawdzięczamy systematycznym wieloletnim badaniom. W latach 1951 1991 wykonano ponad 1200 wierceń (tab. 1) i na podstawie informacji geologicznych z tych otworów sporządzono dokumentacje geologiczne i oszacowano zasoby polimetalicznych złóż miedzi, unikalnych w skali światowej. Tabela 1 Nasilenie prac wiertniczych w przedziałach czasowych rozpoznania złoża rud miedzi (na podst. [18]) Lata prac wiertniczych Otwory wiertnicze Przedział Ilość lat Ilość otworów Średnio na rok 1957 1967 11 307 28 1968 1973 6 44 7 1974 1979 6 78 13 1980 1991 12 34 3 4. ZAKOŃCZENIE Ogromna ilość wyników badań geologicznych wykonanych w celu odkrycia i udokumentowania złoża rud miedzi w LGOM stanowi bardzo rozbudowaną bazę danych. Informacje geologiczne uzyskane na przestrzeni blisko 50 lat posłużyły do opracowania licznych prac naukowych dotyczących budowy i genezy złoża. Prace te są wykorzystywane przy rozpoznaniu obszarów przyszłej eksploatacji, gdyż baza surowcowa rud miedzi powinna być stale rozszerzana. Wyniki badań pozwalają również na coraz bardziej efektywne i racjonalne zagospodarowanie dostępnych zasobów; doświadczenia wielu lat skutkuje faktem, iż rudy wybierane są z minimalnymi stratami i zubożeniem, a ponadto odzyskuje się coraz większą gamę składników współwystępujących z miedzią w rudzie polimetalicznej. LITERATURA [1] BŁĄDEK W., BRYJA Z., PAŹDZIORA J., Górnictwo rud miedzi i srebra w KGHM Polska Miedź S.A. Prace Naukowe Inst. Górn. PWr, Konferencja Nr 43, 2005, s. 9 21. [2] DZIEKOŃSKI T., Dawne górnictwo i hutnictwo miedzi na ziemiach polskich. Szkice Legnickie nr 2, 1965, s. 5 19.
121 [3] DZIEKOŃSKI T., Górnictwo, hutnictwo i przerób miedzi na ziemiach polskich do połowy XIX wieku w: Monografia przemysłu miedziowego w Polsce. Wyd. Geol. 1971, s. 5 25. [4] DZIEKOŃSKI T., Wydobywanie i metalurgia kruszców na Dolnym Śląsku od XIII w. do połowy XX w. Ossolineum, 1972. [5] DUBIŃSKI K., Rozpoznawanie i dokumentowanie złoża rud miedzi obszaru monokliny przedsudeckiej. Mat. Konf. Wybrane zagadnienia geologii złóż Polski zachodniej, Wrocław 1988, s. 132 142. [6] GUNIA T., Historia odkrycia rud miedzi na obszarze monokliny przedsudeckiej, Rudy i Metale, 1960. [7] GUNIA T., Działalność naukowa Prof. dr inż. J. Zwierzyckiego w latach 1946 1961. Mat. Konf. Wybrane zagadnienia geologii złóż Polski zachodniej, Wrocław 1988, s. 50 60. [8] KIJEWSKI P., Sole cechsztyńskie na północ od Wrocławia. Mat. Konf. Wybrane zagadnienia geologii złóż Polski zachodniej, Wrocław 1988, s. 61 75. [9] KŁOS T., Górnictwo miedzi w Polsce Ludowej do odkrycia nowego zagłębia miedziowego. Szkice Legnickie nr 2, 1965, s. 20 33. [10] KONSTANTYNOWICZ E. (red.), Monografia przemysłu miedziowego w Polsce. Wyd. Geol., 1971. [11] MATWIJOWSKI K. (red.), Lubin. Wyd. DTSK, 1996. [12] SALSKI W., Znaczenie gospodarcze oraz perspektywy rozwojowe LGOM. Szkice Legnickie nr 2, 1965, s. 34 46. [13] TOMASZEWSKI J., Rozwój poglądów na budowę geologiczną brzeżnej części monokliny przedsudeckiej cz. 1. Acta UWr, Prace Geol.-Min. XI. 1, 1988. [14] TOMASZEWSKI J., Rozwój poglądów na budowę geologiczną brzeżnej części monokliny przedsudeckiej cz. II. Acta UWr, Prace Geol.-Min. XII, 1988. [15] TOMASZEWSKI J., Geologiczne koncepcje profesora J. Zwierzyckiego podstawą programu odkrycia złóż rud miedzi LGO. Mat. Konf. Wybrane zagadnienia geologii złóż Polski zachodniej, Wrocław 1988, s. 76 84. [16] WYŻYKOWSKI J., Poszukiwania rud miedzi na obszarze strefy przedsudeckiej. Przegl. Geol., nr 1, 1958. [17] ZWIERZYCKI J., Sole potasowe na północ od Wrocławia,. Prace Inst. Geol. T.VII, 1951. [18] Monografia KGHM Polska Miedź S.A. Praca zbiorowa (pod red. A. Piestrzyńskiego), Lubin 1996. HISTORY OF GEOLOGICAL SURVEYS AND EXPLORATION OF FORESUDETIC MONOCLINE COPPER DEPOSITS AFTER THE WORLD WAR II The article presents the main episodes of geological surveys in the Foresudetic Monocline, which finally resulted in discovery of the polimetalic copper ore deposits, the biggest in Europe. The researches of polish geologists after the second world war, were discussed in the paper, against the former german scientists knowledge. The possibility of discovery of copper deposit was suggested for the first time by prof. Józef Zwierzycki in 1951. His suggestions were confirmed in 1957. The drilling near Sieroszowice village, performed under geological supervision of dr Jan Wyżykowski stroke the sandstone with reach copper mineralization. The exploration and expoitation of the deposit which was discovered 50 years ago still continues, and its reserves continuously extend of deeper and deeper parts of cechstain copper series beds.