Výskyt opálu v Českém krasu

Opalvorkommen in Böhmischen Karst

Vladimír Lysenko, Josef Slačík

(Český kras 3; str.23—37; Beroun 1978)

Abstract

The presented paper suammarises results of the luminescence prospection of opal mineralization in caves of the Bohemian Karst: its occurrence, genetic position, morphological, physical and geochemical characteristic.

0. Úvod

Výskyt různých forem SiO₂ v oblasti Českého krasu není novinkou. BLÜML a KOVANDA citují ve své práci (1977) řadu lokalit i autorů, popisujících nálezy křišťálu či klastických křemenů. Výskyt zemitého opálu byl popsán z úpatí Kobyly u Koněprus (PETRBOK 1949), známé jsou výskyty opálu z výplní puklin v opuštěných lomech na j. svazích Zlatého koně u Koněprus. Modrošedý chalcedon, uložený ve sbírkách Okresního muzea v Berouně, pochází z výplně pukliny, odkryté těžbou ve Velkolomu Čertovy schody.

Jako součást minerálních výplní byl ze starších prací popsán opál a chalcedon z Koněpruských jeskyní (KUKLA 1952). V rámci výzkumu minerálních výplní Českého krasu jsme sledovali opál jako „vůdčí minerál“ nejstarší kalcitové výplně (LYSENKO, SLAČÍK 1975, 1977a,b,c, 1978). Soustředili jsme se výhradně na opál, který fluoreskuje pod krátkovlnným ultrafialovým světlem intenzivně zeleně (SLAČÍK 1975, 1976) a je tudíž v terénu při použití přenosné UV-lampy snadno zjistitelný. Další typy SiO₂ jsme systematicky nesledovali, neboť mají stejný luminiscenční typ jako kalcitové sintry a nejsou vedle těchto identifikovatelné. Jejich přítomnost v jeskyních, v nichž jsme na opál nenarazili, nelze vyloučit, je však málo pravděpodobná.

1. Geologická charakteristika oblasti

Jeskyně s výskyty zeleně fluoreskujícího opálu jsou vytvořené v devonských vápencích z. části jádra Barrandienu. Uplatňují se především vápence spodního devonu – stupňů lochkov (kotýské s rohovci) a prag (koněpruské, slivenecké, řeporyjské a dvorecko-prokopské vápence). V koněpruské oblasti ještě přistupují vápence středního devonu – eifelu (suchomastské mramory).

Situace jeskyní s výskyty opálu je uvedena na obr.1. Tyto jeskyně jsou založeny převážně na dislokacích sz.-jv. resp. zjz.-vsv. směru. Ve značné míře se uplatňují i dislokace sv.-jz. a s.-j. směru.

Obr.1 – Schematická geologická mapa jádra Barrandienu s vyznačením výskytu zeleně fluoreskujícího opálu. 1 – ordovik, 2 – silur, 3 – devon, 4 – lokality s opálem.

2. Identifikace a vlastnosti opálu a chalcedonu

Nejcharakterističtější vlastností opálu z jeskyní Českého krasu je jeho intenzivní světlezelená fluorescence v krátkovlnném ultrafialovém světle (254 nm). Tato fluorescence byla také příčinou, proč vůbec byla věnována opálu taková pozornost.

Význam zelené fluorescence spočívá v tom, že lze pomocí ní najít jednoduše, spolehlivě a bez zásahu do jeskynní výplně sebemenší výskyt opálu. Z jednoduchosti vyplývá i nesmírně malá spotřeba času oproti pracným metodám chemickým či optickým, nemluvě již o nemožnosti porušit vzorkováním velkou část výplně.

Zelená fluorescence je aktivována stopovými obsahy uranu, resp. uranylových iontů UO₂⁺⁺. Velmi podrobně se zabývali touto otázkou IWASE (1936) a HABERLANDT & HERNEGGER (1946). Stanovili polohy maxim emisních pásů, poukázali na vliv krystalové struktury na ostrost těchto pásů a konečně našli přímou závislost mezi intenzitou fluorescence a obsahem U v mezích od 0,48 ppm do 0,2 %.

Ve vzorcích z jeskyní Českého krasu jsme studovali tyto vlastnosti opálu a chalcedonu:

a) fluorescenční spektra,
b) identifikační rentgenogramy,
c) chemické složení spektrální analýzou.

Pro tato sledování jsme použili vzorky z různých míst, většinou z Medvědí sondy v Proškově dómu v Koněpruských jeskyních a z jeskyně Martina. Separace se provádí pod UV-lampou ve zbytku po rozkladu sintru s obsahem opálu ve zředěné kyselině solné. Zeleně svítící částice jsou opál, případně bělavě svítící chalcedon, nesvítící jsou jíl, hlína, hornina, příp. oxidy manganu (jeskyně Martina aj.).

Studium fluorescenčních spekter opálů z jeskyní Českého krasu ukázalo naprostou shodu s literárními údaji, jak v poloze maxim, tak i v průběhu spekter, odpovídajících gelovité struktuře absorbovaných iontů uranylu (obr.2). Měření provedl O. Jelínek z Fyzikálního ústavu MFF University Karlovy. Také obsahy uranu ve výši od 10 do 100 ppm odpovídají literárním údajům.

Obr.2 – Fluorescenční spektra opálu a sintru.

V dlouhovlnném UV-světle a pod elektronickým fotobleskem svítí opál bělavě, jeho luminiscenční typ (SLAČÍK 1976) je tedy A₁EA. Chalcedon separovaný z některých sintrů má bělavou fluorescenci i pod krátkovlnným UV-světlem (typ A₀A), čímž je na jedné straně dobře odlišitelný od opálu, na druhé straně však není rozlišitelný od sintrů všech generací (LYSENKO, SLAČÍK 1977).

Rentgenografickou identifikaci opálu a chalcedonu provedl V. Dadák z mineralogického oddělení Ústavu pro výzkum rud Praha Debey-Schererovou metodou. Vzorek opálu byl rentgenamorfní, vzorek chalcedonu poskytl tyto výsledky:

Chalcedon		Křemen (BERRY, THOMPSON 1962)
I	d	I	d
3	4,26	6	4,25
10	3,34	10	3,34
4	2,45	3	2,46
2	2,28	3	2,28
2	2,128	3	2,13
2	1,998	2	1,98
3	1,820	5	1,817
3	1,674	3	1,672
2	1,541	4	1,542

Rentgenografické stanovení potvrdilo jednoznačně, že pod UV-lampou separované minerály jsou opál a chalcedon (resp. druhotný křemen).

Chemismus minerálů stanovila I. Gregořicová (Rudné doly, n.p. Příbram) semikvantitativní spektrální analýzou na spektrografu Q-24 (údaje řádově v %):

Minerál	10¹	10⁰	10⁻¹	10⁻²	10⁻³	Stopy
Opál	Si	Al	—	Fe Mg Ca	—	Ag Cu Mn Pb Ti Zn
Opálový sintr	Ca Si	—	Al	Fe Mg	—	Cu Mn Pb Ti Zn
Chalcedon	Si	Al	—	Mg Ca	Fe	Ag Cu Zn
Křemen (Kosov)	Si	Ba Al	—	Ca Fe Mg Sr	Mn Sn Ti	Cu

3. Opálová mineralizace

Opálová mineralizace byla zjištěna v nejstarší kalcitové výplni jeskyní Českého krasu, označované jako V₁ (LYSENKO, SLAČÍK 1975) nebo přímo na korozí porušeném povrchu vápence. Zajímavý je společný výskyt opálu a sádrovce, prokázaný u vzorků ze Sedmisálové jeskyně. Plošný rozsah opálové mineralizace je od ojedinělých zrn do ploch několik m², pokrytých více či méně hustě opálovými zrny.

Opál nalezený přímo na hornině tvoří velmi jemné, do 1 mm tlusté povlaky nebo nahloučená zrna o maximálním průměru 1 mm. Výskyty patří co do rozsahu k nejmenším, separace opálu je velmi obtížná vzhledem k vysokému obsahu neopálové substance hornin, která není rozpustná v kyselině solné.

Separovaný opál je v procházejícím světle jen slabě průsvitný, převážně mléčně zakalený, v napadajícím světle má skelný lesk a lasturnatý lom. Velikost zrn je obvykle milimetrová, často kolem 5 mm a vzácně až 1 cm. U korallitů bývá opál umístěn koncentricky mezi vrstvami kalcitového sintru, po loužení ve zředěné kyselině solné lze pozorovat koncentricky stavěné agregáty opálových zrn s ledvinitým až hroznovitým povrchem. U vzorků sintrů s vrostlým opálem byl nalezen nejvyšší obsah nerozpustného zbytku 7,2 % (vz.č. 111.050-2).

Podstatně vyšší obsahy nerozpustného zbytku mají tzv. opálové sintry. Jsou to agregáty jemně srostlého kalcitu a opálu, takže ani pod UV-lampou nelze poznat samostatná zrna obou složek. Opálové sintry fluoreskují obdobně jako opály, s nižší intenzitou v závislosti na podílu opálové složky, ale proti opálům se vyznačují mnohavteřinovým dosvitem po ozáření fotobleskem, který je charakteristický pro kalcitovou složku tohoto sintru.

Studium výbrusů koncentricky vrstevnatých slupkovitých korallitů ukázalo, že opál zatlačuje původní kalcit podél radiálních trhlin a na mezivrstevních spárách, resp. vyplňuje korozí vzniklé dutiny. Opál ve výbrusech má zevní omezení nepravidelné, laločnaté a má ledvinitý povrch.

4. Lokality s výskytem opálu

Podrobný průzkum výskytu zeleně fluoreskujícího opálu jsme provedli v těchto jeskyních a propastech: 1107 – Koněpruské jeskyně, 1114 – Nová propast, 1803 – Vestibulová jeskyně, 1306 – Tetínská chodba, 1307 – Sedmisálová jeskyně, 1308 – Jeskyně v Kodském polesí, 1309 – Martina, 1501 – Koda, 1603 – Aragonitová v Císařské rokli, 1706 – Tomáškova propast, 2307B – Srbské jeskyně, 2113 – Aragonitová na Stydlých vodách, 2420 – propast Čeřinka.

(Poznámka MK: při revizi hranic krasových skupin Českého krasu v roce 1988 se jeskyně V Kodském polesí a Martina ocitly v krasové skupině 15 a jejich ev. čísla se změnila na 1512 a 1505 (po úpravě v r. 2003 15-012 a 15-005).)

Kontrolu UV-lampou jsme uskutečnili ještě u vzorků z jeskyní v masivu Zlatého koně a Velkolomu Čertovy schody a z objektu 1102 – Jelínkův most, 1802 – Zlomená jeskyně na Kobyle, 1702 – Podtraťová jeskyně, 2307D – Fialová jeskyně a 2306 – VI. slůj.

Zeleně fluoreskující opál jsme našli v objektech: 1107, 1114, 1803, 1306, 1307, 1309, 1706, 2113, 2307B a 2307D. Místa výskytu jsou vyznačena na schematických plánech jeskyní v přílohách 1, 2 a 3, podrobněji ve zprávě LYSENKO et al. (1977).

1107 - Koněpruské jeskyně

Opál se vyskytuje ve středním patře jeskyní (na hranici mezi koněpruskými a suchomastskými vápenci) v poloze ZSZ—VJV, částečně zasahuje i do chodeb směru S—J (Zářijová jeskyně). Původní výskyt je v nejstarší generaci kalcitové výplně V₁ na stěnách či stropech jeskyně, velmi časté jsou nálezy úlomků této výplně v mladších jílovito-hlinitých sedimentech. Nejhojněji je opál zastoupen v z. části jeskyně, kde v Proškově dómu a v prostorách mezi Marešovou síní a Starou chodbou má dolní hranice výskytu opálu náznaky souvislé paleohladiny, pod kterou se opál už nevyskytuje. Přesné sledování hypsometrie výskytů jsme dosud neuskutečnili.

1114 - Nová propast

Ojedinělý výskyt opálového sintru ve stěně spodní části vstupní prostory.

1803 - Vestibulová jeskyně

Opál se zde vyskytuje v úlomcích nejstarší kalcitové výplně s polohami Mn-oxidů v jílovito-hlinitých sedimentech a ojediněle ve stropě střední části jeskyně.

1306 - Tetínská chodba

Opál se vyskytuje v závěru klesající chodby jeskyně v místech jejího rozdvojení a ojediněle na stěně v úzké puklinovité chodbě, která je pokračováním hlavní chodby sz.-jv. směru. Opál tvoří polohy přímo na hornině – dvoreckoprokopských vápencích, místy spolu se sádrovcem a kalcitem.

1307 - Sedmisálová jeskyně

Opál se vyskytuje na stěnách zejména v j. pokračování jeskyně a na stropě výklenku ve v. části. Podobně jako v Tetínské chodbě jsme zde zjistili opál se sádrovcovými agregáty.

1309 - Martina

Opál se vyskytuje převážně na stěnách v prostorách jv. části Vesmírné chodby, pod vstupními prostorami, v zúženém spojovacím průlezu mezi Vesmírnou chodbou a Obřím dómem a na stěnách komínu mezi Galerií a Kajdovou chodbou. Výskyty jsou vázané na nejstarší generaci kalcitové výplně, místy s polohami Mn-oxidů, ojediněle se opál vyskytuje v korodovaných partiích sliveneckých vápenců (jv. část Vesmírné chodby).

1706 - Tomáškova propast

Ojedinělý nález opálu v jz. zakončení krátké chodby, odbočky z hlavní šachty propasti ca v hloubce 30 m.

2307B - Srbské jeskyně

Opál se vyskytuje na v. stěně Hlavního dómu, ve stěně v j. části Homolova dómu při vyústění pukliny sz.-jv. směru, v sz. zakončení puklin mezi Homolovým a Posledním dómem a v Posledním dómu. Opál je součástí nejstarší generace kalcitové výplně, která tvoří povlaky na kotýském vápenci s rohovci. Má náznak souvislé paleohladiny.

2113 - Aragonitová jeskyně na Stydlých vodách

Bohatý výskyt opálu na stěnách vstupní části jeskyně a v prostoře bezprostředně za prvním zúžením. Opál se vyskytuje společně s nejstarší kalcitovou výplní, která tvoří bázi aragonitových drúz. V kalcitové výplni jsou časté polohy Mn-oxidů. Ojediněle je opál i v korodovaných partiích vápence.

5. Geneze opálu

Již KUKLA (1952) poukazuje na úzký vztah mezi lateritickými půdními typy na Zlatém koni a mezi prokřemeněním sintrů a stěn jeskyní. Tyto půdní typy se vyznačují vyšší stabilitou sloučenin Fe a odnosem SiO₂. Z hlediska geochemických procesů v krasu jde o období lateritického zvětrávání, charakteristického pro nejstarší pleistocén, kdy produkty rozkladu (rezidua karbonátových hornin) způsobují alkalickou reakci. Zatímco se v alkalickém prostředí hydroxidy Fe a Al hromadí, SiO₂ se uvolňuje a je odnášen do hloubky vodními roztoky. Vápencové prostředí podporuje odnos SiO₂. K vylučování opálu dochází v podmínkách kyselého prostředí (LYSENKO, SLAČÍK 1977), zatímco chalcedon se vylučoval pravděpodobně v prostředí s odlišnými podmínkami (pH, teplota aj.).

V období lateritického zvětrávání existují v Českém krasu podzemní prostory se stagnující vodou. Např. KUKLA (1952) soudí, že v Proškově dómu v Koněpruských jeskyních vznikla kalcitová výplň stěn a stropů (korallity, růžice) v prostoře vyplněné po delší dobu stagnující vodou. Tyto vody posléze získávají spolu se změnou prostředí na redukční a kyselou reakci.

Předpokládáme proto, že akumulace opálu v těchto prostorách vznikly jeho vylučováním na styku migrujících alkalických vodních roztoků s kyselinou křemičitou a stagnujících podzemních vod s kyselou reakcí. Potvrzují to výše zmíněné náznaky dolní hranice výskytu opálu v některých prostorách.

Silicifikace touto formou postihuje především kalcit, ale může zasáhnout i dolomit a sádrovec. Evidentně byl touto silicifikací postižen sádrovec ze Sedmisálové jeskyně (obsahuje 0,X až X,0 % Si). V sukcesním schématu (LYSENKO, SLAČÍK 1977) uvádíme proto stáří sádrovce ekvivalentní stáří nejstarší kalcitové výplně, postižené silicifikací.

Za primární zdroje SiO₂ pak považujeme především rezidua silurských a devonských hornin Barrandienu, jejichž obsahy uranu (který aktivuje opál k zelené fluorescenci) uvádí ve své práci MAREŠOVÁ (1978).

6. Závěr

Studium minerálních výplní jeskyní Českého krasu sledovalo jako prvořadý cíl stanovení sukcese kalcitové mineralizace a vedle toho i regionálně topografické vyhodnocení ostatních minerálů.

Při luminiscenční analýze kalcitu jsme objevili charakteristickou luminiscenci opálu, jehož výskyty byly dosud známy pouze z Koněpruských jeskyní. Luminiscenční indikace opálu nám tak umožnila zahájit rozsáhlý program studia výskytu opálů v jeskyních bez zásahu do vlastní výzdoby.

Koněpruské jeskyně resp. jeskyně v Českém krasu mohou sloužit za etalonovou oblast pro studium opálu, které může poskytnout závažné informace o geologické historii a geochemických vztazích v dané oblasti v období pleistocénu. V této souvislosti pokládáme za velmi významný průzkum výskytu opálu na dalších lokalitách ve středoevropské oblasti, který již přinesl konkrétní výsledky. V současné době máme ověřeny nálezy: uranem aktivované opály a opálový sintr z oblasti Javoříčského krasu na Moravě a z oblasti Rübelandu v Harzu (NDR).

Literatura:

Berry L.G., Thompson R.M. (1962): X-Ray Powder Data for Ore Minerals: The Peacock Atlas. – Geological Society of America: 1—281. New York.
Blüml A., Kovanda J. (1977): Nález křišťálu z lomu Kosov u Berouna. – Český kras, 2: 21—28. Beroun.
Haberlandt H., Hernegger F. (1946) : Uranbestimmungen an Glasopalen und anderen Mineralien mit Hilfe der Fluoreszenzanalyse. – Sitzungsberichte der Akademie der Wissenschaften mathematisch-naturwissenschaftliche Klasse, Abt.IIa, 155/7—8: 359—370. Wien.
Iwase E. (1936): Zur Kenntnis der Fluoreszenz von japanischen Hyaliten im ultravioletten Lichte. II.Mitteilung. – Bulletin of the Chemical Society of Japan, 11/5: 377—379. Tokyo.
Kukla J. (1952): Zpráva o výsledcích výzkumu jeskyní na Zlatém Koni u Koněprus v roce 1951, prováděných krasovou sekcí Přírodovědeckého klubu v Praze (1.část). – Československý kras, 5/3—4: 49—68. Brno.
Lysenko V. et al. (1977): Zpráva z III. etapy výzkumů minerální výplně jeskyní Českého krasu (r.1976). Dílčí zpráva 2. – MS, archivní zpráva. Archiv Muzea Českého krasu. Beroun.
Lysenko V., Slačík J. (1975): Chemismus genetisch verschiedener Sinterformen in den Koněprusy-Höhlen (ČSSR). – Annales de spéléologie, 30/4: 711—717. Moulis.
Lysenko V., Slačík J. (1977a): Sukcese a chemismus minerálních výplní Českého krasu. – Český kras, 2: 7—20. Beroun. [A18]
Lysenko V., Slačík J. (1977b): Příspěvek k sukcesi minerální výplně Koněpruských jeskyní. – Časopis pro mineralogii a geologii, 22/3: 307—316. Praha.
Lysenko V., Slačík J. (1977c): Succession and chemical position of mineral fillings inside caves from Bohemian karst. – Tarcus Proc.: 17—29. Praha.
Lysenko V., Slačík J. (1978): Minerogenetische Forschungen in Höhlen des Böhmischen Karstes. – Der Höhlenforscher, 10/1: 5—8. Dresden.
Marešová Z. (1978): Stopové prvky v silurských uloženinách Barrandienu. – Český kras, 3: 7—22. Beroun.
Petrbok J. (1949): „Opál zemitý“ v Českém krasu na úpatí „Kobyly“ u Koněprus v Čechách. – Československý kras, 2/10: 330. Brno.
Slačík J. (1975): Lumineszenz-Typologie des Kalzites und anderer Höhlenminerale. – Annales de spéléologie, 30/4: 753—759. Moulis.
Slačík J. (1976): Luminiscenční typologie kalcitu a jiných jeskynních minerálů. – Český kras, 1: 44—59. Beroun. [A17]

Zusammenfassung

In mehreren Höhlen des Böhmischen Karstes wurden Vorkommen von Opalen entdeckt, die durch Spurengehalte von Uranylionen zu einer intensiven hellgrünen Fluoreszenz im kurzwelligen UV-Licht aktiviert sind. Dieser ganz einfach und ohne Eingriff in die Mineralausfüllung erkennbare Opal ist ein Leitmineral für die älteste Sintergeneration und lässt sich für speläogenetische und speläochronologische Zwecke ausnutzen. Die Lumineszenzindikation von Opal ermöglichte uns ein weitläufiges Programm des Studiums von Opalen zu verwirklichen.

Die Höhlen des Böhmischen Karstes können als Etalongebiet angesehen werden, das bedeutsame Informationen über die geologische Historie und die geochemischen Beziehungen im Pleistozän bietet. In diesem Zusammenhang betrachten wir als schwerwiegend die Erkundung von Opalvorkommen in weiteren Höhlen im mitteleuropäischen Gebiet, die schon positive Ergebnisse brachte.

Zur Zeit haben wir Funde von grün fluoreszierenden Opalen aus dem Gebiet des Karstes bei Javoříčko (Mähren) und von Rübeland im Harz (DDR) beglaubigt.