| 4. Opis geostanowiska: | W kamieniołomie odsłonięte są skały osadowe, powstałe w dwu etapach tworzenia Gór Świętokrzyskich. Starszy etap reprezentują szare dolomity - Ca, Mg(CO3)2 - środkowego dewonu (sprzed około 395 mln lat), których profil odsłonięty w kamieniołomie liczy około 100 m długości. W etapie młodszym, permsko-triasowym (przed około 250-255 mln lat), powstały czerwonobrunatne i szare osady piaskowcowo-mułowcowe, z których w Zachełmiu odsłonięto niewiele ponad 10 m.
Osady obu etapów rozdzielone są powierzchnią niezgodności tektoniczno-erozyjnej. Odsłania się ona w północno-wschodnich i północnych ścianach wyrobisk, zarówno w zachodniej, jak i wschodniej części kamieniołomu. Powstały w niej kilkumetrowej głębokości zagłębienia erozyjne, wcinające się w skały dewońskie, o charakterze rozpadlin i wąwozów. Dzisiejsza rzeźba grzbietu Góry Chełmowej została wymodelowana w zmieniającym się klimacie paleogenu i neogenu, a przede wszystkim w surowych warunkach glacjalnych i peryglacjalnych plejstocenu, w ciągu ostatniego miliona lat.
Utwory dewonu są kopalnymi przybrzeżnomorskimi osadami lagun i płytkiego szelfu, pierwotnie wapiennymi, na etapie diagenezy (wstępny etap zamiany osadu w skałę) wzbogaconymi w magnez. Należą do formacji z Wojciechowic. (Formacje - jednostki, wyróżniane przez geologów przy podziale profilu. Poszczególne formacje różnią się między sobą podobnym wykształceniem utworów, czyli rodzajem skał, ich strukturami osadowymi, zespołami skamieniałości). Przed końcem wczesnego karbonu (około 326 mln lat temu) wraz z innymi utworami paleozoicznymi zostały wypiętrzone i sfałdowane podczas ruchów górotwórczych orogenezy waryscyjskiej (hercyńskiej). Warstwy odsłonięte w kamieniołomie są nachylone ku północy pod kątem 40 stopni. Ruchy górotwórcze z różnym natężeniem trwały do końca permu (przez około 75 mln lat). Na obszarze świętokrzyskim powstały wówczas góry, których skaliste grzbiety niszczały w suchym zwrotnikowym klimacie permu. Stanowiły element łańcucha górskiego, biegnącego od południowej Polski, Czech i środkowych Niemiec, po Bretanię we Francji. Miąższość usuniętych warstw skalnych przekraczała 1000 m.
Najstarsze utwory dewońskie, powstałe w skrajnie płytkiej wodzie, odsłaniają się w południowych ścianach kamieniołomu. Są to dolomity i dolomity margliste, zawierające domieszkę substancji ilastej, a w niższej części także wkładki łupków iłowcowych. Ich wiek precyzują konodonty - aparaty szczękowe kopalnych strunowców, mikroskopijnej wielkości. W Zachełmiu znaleziono formy charakterystyczne dla środkowego dewonu, ściślej jego niższej części, tzw. eiflu. Na rozciągających się na dziesiątkach metrów kwadratowych, stropowych powierzchniach warstw skalnych wietrzenie wypreparowało stromatolity - kolonijne struktury sinicowe (cyjanobakteryjne), o powierzchni dłoni i plackowatym kształcie. Widoczne w przekrojach poprzecznych charakterystyczne drobne warstwowanie jest zapisem rocznych cykli przyrostowych maty sinicowej. Na jednej z powierzchni skalnych w sąsiedztwie stromatolitów widoczne są struktury komórkowe, interpretowane jako spękaniowe, powstałe pod wpływem wysychania. Dokumentują one okresowe wynurzenia.
Ześlizgiwanie wierzchnich warstw skalnych spowodowało podgięcie warstw leżących poniżej, widocznych jako haki zboczowe o promieniu paru metrów.
Główną atrakcją tej części profilu jest niepozorna powierzchnia z tropami tetrapodów (czworonogów), które są najstarszymi na świecie śladami przez kręgowce pozostawionymi na lądzie. W kamieniołomie pozostała powierzchnia ze słabo zachowanymi śladami, której znalezienie w 2004 r. zainicjowało odkrycie. Bardziej wyraziste struktury, napotkane podczas późniejszych badań, przewieziono do Państwowego Instytutu Geologicznego w Warszawie i jego Oddziału Świętokrzyskiego w Kielcach, ratując je przed zniszczeniem. Paleontolodzy w 2008 r. początkowo zinterpretowali znalezione struktury jako ślady zwierzęcia poruszającego się na płetwach, na podobieństwo Tiktaalika, by ostatecznie w 2010 r. potwierdzić, że zwierz z Zachełmia był czworonogiem. U podnóża powierzchni z tropami zachował się blok, którego powierzchnia pokryta śladami żerowania bezkręgowców.
Przeważająca część profilu dewonu reprezentowana jest przez monotonne osady, będące kopalnym mułem węglanowym, przeobrażonym w skałę dolomitową. Spotyka się w nich smużyste struktury sinicowe oraz rozproszone szczątki amfipor (wymarłych w paleozoiku prymitywnych jamochłonów gałązkowych) i muszle ramienionogów. Te ostatnie sporadycznie tworzą parocentymetrowej grubości poziomy nagromadzenia. Miejscami wietrzenie ujawniło około metrowej miąższości pakiety utworów o gęstej poziomej laminacji, nadającej skale strukturę pasiastą.
W najwyższej części profilu, w północnej ścianie wschodniego wyrobiska, oprócz struktur sinicowych, odsłonięto około półmetrowej grubości przewarstwienia plamistych dolomitów amfiporowych. Są one kopalnymi koloniami amfipor, które wraz z sinicami, są organizmami typowymi dla ówczesnego środowiska szelfowego i lagunowego.
U podnóża północnej ściany wschodniego wyrobiska napotyka się nagromadzenia hematytu (tlenku żelaza) o wiśniowej barwie, zazwyczaj w postaci bardzo drobnokrystalicznej - tzw. "śmietany hematytowej". Jego powstanie związane jest z wietrzeniem w późnym karbonie i permie. Ponadto obecne są drobne żyłki krystaliczne dolomitu, syderytu, ankerytu, barytu, kwarcu oraz tlenki manganu.
Profil młodszych utworów w Zachełmiu, powstałych po orogenezie waryscyjskiej, z racji barwy i litologii, nosi w geologii miano "pstrego piaskowca". Rozpoczynają go tu brekcje (nagromadzenia okruchów skalnych) i zlepieńce z okruchami skał dewońskich, leżące w zagłębieniach wyciętych w powierzchni niezgodności tektoniczno-erozyjnej, w północno-wschodnich ścianach wyrobisk. Zalicza się je do permu. Przykrywają je czerwonobrunatne cienkoławicowe piaskowce i mułowce, powstałe w środowisku delty jeziornej lub na rzecznej równi zalewowej. W mułowcach i piaskowcach oznaczono muszloraczki, ślady po korzeniach roślin, fragmenty łodyg skrzypów, liczne przejawy działalności bezkręgowców, drążących w mule i tropy gadów oraz szczeliny z wysychania. Wiek tych utworów, datowany na podstawie skamieniałości, interpretowany jest jako najmłodszy perm i wczesny trias (około 250-255 mln lat), ewentualnie wyłącznie jako wczesny trias (około 250 mln lat). Tę część profilu wraz z brekcjami wyodbrębniono jako formację z Jaworznej.
Znalezione tu przez Tadeusza Ptaszyńskiego tropy rodzaju Prorotodactylus są tropami dinozaurowymi najstarszymi wśród obecnie znanych na świecie. W okruchach skalnych są one jednak całkowicie niezauważalne dla nieprofesjonalistów!
Na przełomie permu i triasu obszar Góry Chełmowej stanowił niewielkie wzniesienie, podlegające denudacji. Potoki znosiły z niego materiał zwietrzelinowy. W efekcie w południowo-wschodniej części kamieniołomu cały profil osadów formacji z Jaworznej składa się niemal wyłącznie z okruchów skalnych.
Profil nadległej formacji z Zagnańska rozpoczyna warstewka bruku korytowego, na której leżą gruboławicowe warstwowane piaskowce różnoziarniste. Są one osadami korytowymi rzeki roztokowej i zaliczane są do dolnego triasu.
Utwory permu i triasu zostały wypiętrzone i sfałdowane w orogenezie alpejskiej, na pograniczu kredy i paleogenu, czyli około 65 mln lat temu. Warstwy skalne nachylone są pod kątem kilku stopni ku północnemu wschodowi. Erozja, trwająca od paleogenu, usunęła osady środkowego i górnego triasu, jury i kredy, które pierwotnie przykrywały utwory dolnotriasowe warstwą przekraczającą 1000 m grubości. |