Ložiska kaolinu na Karlovarsku.
Geologie.
Kaolinová ložiska jsou situována při okrajích terciérní Sokolovské pánve, tj. tam, kde byla uchráněna před denudací a současně mocnost terciérního pokryvu ještě není taková, aby znemožňovala těžbu. Sokolovská pánev má jako součást systému podkrušnohorských terciérních pánví stavbu asymetrického prolomu, orientovaného ve směru JZ–SV. Od Chebské pánve na západě je oddělena hřbetem krystalických břidlic, od pánví severočeských na východě komplexem vulkanitů Doupovských hor. Pánevní dno je z větší části budováno souborem hornin karlovarského žulového masivu. Jde o nehomogenní plutonické těleso složené z řady granitoidních intruzí variského stáří. Jsou v něm rozlišovány zpravidla dva hlavní intruzivní komplexy starší (tzv. horské žuly) a mladší (tzv. krušnohorské žuly), s řadou přechodných typů a hornin žilných doprovodů. Časový rozdíl mezi hlavními dvěma intruzemi je odhadován na 25 mil. let. Hlavními horninami starší intruze jsou žuly (granodiority, granity) biotitické, většinou hrubozrnné a porfyrické. Charakteristickou facií je tzv. loketská žula s velkými vyrostlicemi karlovarsky zdvojčatělých draselných živců. Nejrozšířenějšími horninami mladší intruzivní fáze jsou jemněji zrnité, nevýrazně porfyrické dvojslídné granity s charakteristickou přítomností turmalinu a topazu. Karlovarská kaolinová ložiska vznikla povrchovou klimatickou kaolinizací žul v křídě až paleogénu a zachovaly se jako relikty původně rozsáhlé zvětralinové kůry. Kaoliny se vyznačují zachováním primární struktury matečných hornin, jde tedy o typické reziduální horniny. Podle matečné horniny vznikají různé typy kaolinů. Je ověřeno, že druhy kvalitnější vznikají zpravidla ze žul mladších a že z horských žul vznikají většinou tzv. titaničité kaoliny. V titaničitých kaolinech mají význam aplitické proniky, které po kaolinizaci poskytují výrazně kvalitnější surovinu.
Těžba kaolinu u Jimlíkova (foto J. Starý 2005).
Uloženiny Sokolovské pánve jsou eocénního až miocénního stáří. Členěny jsou do několika souvrství - ve smyslu nového dělení navrženého ROJÍKEM (2004) a konzultovaného s odborníky Univerzity Karlovy, České geologické služby, Akademie věd ČR a České stratigrafické komise jde o následující stratigrafické jednotky: Starosedelské souvrství (eocén-oligocén) je tvořeno převážně říčními písky a štěrky, které jsou místy druhotně zpevněné do pískovců, slepenců a křemenců. Maximální mocnosti souvrství kolem 40 m byly zjištěny v pruhu mezi Novým Sedlem a Svatavou. Do starosedelského souvrství bývají řazeny i tzv. sekundární kaoliny, tj. písčité kaolinitové jíly vzniklé krátkou redepozicí kaolinových reziduí. Novosedelské souvrství (oligocén-miocén) je vulkanosedimentární soubor, uložený během vrcholící tektonické a vulkanické aktivity Sokolovské pánve. Skládá se z několika vzájemně provázaných členů, od nejstaršího k nejmladšímu jde zhruba o:
- davidovské vrstvy (kaolinické štěrkovité písky gravitačního původu, mocnost 1–30 m),
- uhelné vrstvy Josef (podle stejnojmenné uhelné sloje, mocnost 0–20 m, z toho uhlí až 16 m),
- spodní vulkanické vrstvy (lávové proudy, tufy a tufity, druhotně kaolinizované nebo bentonitizované, karbonatizované, prokládané půdními horizonty, mocnost 2–80 m),
- habartovské vrstvy (písky a prachovité jíly výnosových vějířů a delt, mocnost 0–35 m),
- ekologické audity,
- uhelné vrstvy Anežka (podle stejnojmenné sloje sapropelitického uhlí, mocnost 0–14 m, z toho uhlí až 12 m),
- svrchní vulkanické vrstvy (specifické tufy vyvržené sopkami maarového typu, lahary, sesuvy, hydrotermy, mocnost 0 až více jak 100 m),
- uhelné vrstvy Antonín (převážně humitové uhlí, surovinová základna Sokolovska, mocnost 17–60 m, z toho uhlí až 51 m).
Ložiska kaolinu leží při okraji Sokolovské pánve, kde je mocnost terciéru redukována. Na snímku hnědouhelné pásmo Josef nasedá přímo na kaolinizovanou žulu, výše jsou uloženy pestré tufitické horniny (Mírová, foto J. Tvrdý 2001).
Cyprisové souvrství (miocén) se skládá z jílovců jezerního původu, mocných v centru pánve až 180 m. Ve východní části pánve u Čankova a Sadova jsou svrchní polohy souvrství lokálně vyvinuty ve facii čankovských písků (mocnost až 25 m). Uvedený sled představuje ideální sedimentární sekvenci a při okrajích pánve je různým způsobem redukován. Kvartérní sedimenty pokrývají prakticky celou Sokolovskou pánev. Největší zastoupení mají štěrkové říční terasy, nivní, deluviální a sprašové hlíny a soliflukční sutě. Z hlediska tektoniky má Sokolovská pánev stavbu asymetrického prolomu, orientovaného přibližně ve směru JZ–SV. Hlavními tektonickými zónami jsou krušnohorský okrajový zlom na severu a ohárecký okrajový zlom na jihu. Pánev s okolím je prostoupena mnoha zlomy různých směrů (JZ–SV, Z–V, SZ–JV, S–J).
Ložisková situace
Oblast s kaolinovými ložisky se prostírá zhruba od Ostrova na východě k Chodovu na západě. Hlavní užitkovou složkou ložisek je kaolin, tj. svrchní, intenzivně kaolinizovaný horizont granitů karlovarského masivu o mocnosti až několika desítek metrů. Hlavními nerostnými součástkami kaolinu jsou jílové minerály (kaolinit, méně illit a chlorit) a křemen. V nepodstatném množství jsou zastoupeny těžké minerály, které zčásti přecházejí do plaveného produktu a velmi ovlivňují kvalitu. Ze světlých slíd je zastoupen hruběji lupínkovitý muskovit a jemně šupinkovitý sericit. Na intenzitu kaolinizace ukazuje zastoupení biotitu a produktů jeho rozkladu v kaolinovém profilu. Ve svrchní části je biotit zcela přeměněn na jílové minerály a teprve hlouběji se objevuje postupně slabě vybělený, chloritizovaný až čerstvý. Obdobně klesá stupeň rozložení živců (plagioklasy jsou méně stabilní, méně rozložené K-živce se postupující hloubkou vyskytují dříve) a koroze křemenných zrn. Podle těchto znaků bývají rozlišovány tři stupně kaolinizace.
Těžké minerály jsou zastoupeny sideritem, minerály Fe, Ti a pyritem. Siderit může být přítomen v množství místy i větším než 5 %. Jako novotvořený minerál vzniká rozkladem biotitu a tvoří světle okrové ooidy nebo nepravidelné šmouhy a výplně drobných trhlin v kaolinu. Karbonátový uhlík v sideritu má podle nových izotopových analýz vulkanický původ. Hlavním zdrojem Fe a Ti je biotit, ze kterého tyto prvky přecházejí do druhotných minerálních fází - v drobných nepravidelných agregátech byly identifikovány rutil (sagenit), titanit a amorfní fáze (leukoxen). V některých případech je významným nositelem železa pyrit, který tvoří šedě pigmentované impregnace a šmouhy. Z dalších nerostů Fe jsou přítomny hydratované oxidy železa (limonit) a zcela vzácně i magnetit. Významnými škodlivinami jsou v surovém kaolinu reliktní turmalin a novotvořený pyrit.
Kvalita kaolinu závisí na stupni a podmínkách kaolinizace a na minerálním složení matečné horniny. Dá se říci, že kaolin je kvalitnější, má li výchozí žula méně tmavých součástek. Nejkvalitnější karlovarské kaoliny vznikají z „krušnohorské“ žuly s nižšími obsahy Fe2O3 a TiO2. Příkladem ložisek vzniklých ze žul tohoto typu jsou ložiska Podlesí 2 (v těžbě), Sedlec a Bohemie (mimo těžbu). V případě „horské“ žuly jako matečné horniny jde o ložiska s kaolinem méně kvalitním (okolí Božičan, Nové Role aj.). Mocnost kaolinu je ovlivněna především tektonickými predispozicemi (tektonicky postižená pásma podmínila vznik mocnější zvětralinové kůry) a postkaolinizačními tektonickými pohyby (v pokleslých krách se zvětralinová kůra zachovala spíše než v krách vyzdvižených). Kaolin na Karlovarsku těží v současné době jediná organizace, Sedlecký kaolin a. s. V současné době jsou otevřena ložiska Hájek, Podlesí 2, Otovice Katzenholz, Božičany-Osmosa jih, Ruprechtov a Jimlíkov. Kromě ložiska Otovice Katzenholz, kde se těží kaolin papírenský, se surovina využívá hlavně pro výrobu porcelánu, v menších objemech pro ostatní keramickou výrobu, chemický průmysl aj.
Hlavní lokality
Na ložisku Podlesí 2 při okraji tzv. sedlecko otovické pánvičky je těžen kaolin pro jemnou keramiku. Matečnou horninou na ložisku je jemnozrnná, převážně středně zrnitá, slabě kaolinizovaná, muskovit biotitická žula krušnohorského typu. Pro ložisko je charakteristická přítomnost kaolinového druhu K51, tj. kaolinu s nízkým výplavem a velmi příznivými obsahy barvicích oxidů. Je to způsobeno tím, že při kaolinizaci nedošlo k rozkladu biotitu. Ten zůstává v surovině ve formě černých šupinek, které při plavení odcházejí do hrubších frakcí. Mocnost suroviny (kaolinu) je v průměru 10 m, skrývky cca 15 m.
Ložisko Podlesí 2 (foto J. Tvrdý 2005).
V sedlecko otovické pánvičce leží také ložisko papírenských kaolinů Otovice Katzenholz. Matečnou horninou kaolinu je zde hrubozrnná porfyrická biotitická žula horského typu. Základním znakem kaolinů na ložisku je vysoká bělost vyplaveného kaolinu (80–85 %). Podle poměru barvicích oxidů jsou to vesměs kaoliny titaničité (tzn. TiO2 je nad 0,40 %) s bohatým, bíle se vypalujícím výplavem (až 45,9 %, v průměru 38 %). Vertikální i horizontální omezení ložiska je dáno čistě technologickými parametry. Výjimkou je severozápadní okraj, kde je ložisko ukončeno na erozivní rýze s vulkanogenní výplní.
Ložisko Otovice-Katzenholz (foto J. Tvrdý 2005).
Jámový lom Osmosa-jih je v současné době největší těžebnou kaolinu na Karlovarsku. Leží v sv. křídle Sokolovské pánve, v centrální části tzv. božičanské kaolinové oblasti. I zde ložisko tvoří reziduální kaolin, který směrem do podloží plynule přechází do matečné žuly. Na ložisku Osmosa-jih je to žula horská. Úbytek intenzity kaolinizace se projevuje zejména ubývajícím stupněm rozložení živců a biotitu. Vertikální variabilita ložiska je dána technologickými kritérii, hlavními ukazateli pro plošné vymezení jsou geologické parametry. Nevhodnými vložkami (výklizem) jsou většinou kaoliny nevhodné technologické kvality. Z kaolinů použitelných pro výrobu jemné keramiky se na ložisku vyskytují technologické druhy K1, K2 a K2A. Nadloží ložiska představují terciérní sedimenty Sokolovské pánve - zastoupeno je bazální starosedelské souvrství (eocén-oligocén), slojové pásmo Josef (oligocén) a vulkanogenní uloženiny (oligocén–miocén). Bentonity, tj. zjílovělé sopečné uloženiny ze skrývkových řezů jsou zčásti využívány k výrobě „kočkolitu“.
Kaolinový lom Osmosa u Božičan (foto J. Starý 2005).
V bezprostředním blízkosti se nachází další těžené ložisko Mírová. Spolu s technologickými druhy vhodnými pro výrobu jemné keramiky (K1, K2 a K2A) tvoří jedno ložiskové těleso i kaoliny titaničité K2B, K3B a K4B a kaoliny pro ostatní (hrubou) keramickou výrobu K3 a K4. V nadloží byly zjištěny a vyčísleny jako doprovodná surovina polohy terciérních jílů, převážně tufogenního původu a značně proměnlivých mocností. Z hydrogeologického hlediska mají pro ložisko základní význam uloženiny starosedelských vrstev a bezprostředně nadložní souvrství uhelné sloje Josef, které jsou nositelem hlavního zvodnělého horizontu. Význam tohoto horizontu je komplikován rozsáhlým vydobytím uhlí v prostoru mezi Chodovem a Novou Rolí a tím i vznikem nepravidelných akumulací důlních vod.
Ložisko Mírová (foto J. Starý 2005).
Od roku 2005 probíhají otvírkové práce na ložisku Ruprechtov. Ložisko leží ve východní části Sokolovské pánve, v dílčí hroznětínské pánvičce (sev. od Karlových Var). Vertikální i horizontální omezení ložiska je dáno většinou technologickými a z části i geologickými parametry (tektonikou). Ložisko tvoří reziduální kaolin, z mineralogicko-petrografického hlediska jílovito-písčité reziduum granitu s psamitickou strukturou. Hlavní nerostnou komponentou kaolinu je kaolinit, který převládá nad illitem. Jednoznačně se zde ukázalo, že živce nejprve zvětrávají na illit a teprve potom na kaolinit. Vyšším obsahem illitu se ložisko jednoznačně liší od ostatních ložisek, které vznikly zvětráváním žul krušnohorského typu. Podle stupně kaolinizace a podílu kaolinitu je možno usuzovat, že se zde jedná o oblast na Karlovarsku zcela výjimečnou, která není kaolinizačně zcela „dozrálá“. Kaoliny pro výrobu jemné keramiky jsou na ložisku Ruprechtov zastoupeny druhy K1, K2 a K2A. Druh K51 se na ložisku vyskytuje jen velmi vzácně. V nejvýhodnějším poměru jsou kaoliny K1 a K2 zastoupeny v sz. části ložiska.
Otvírka ložiska Ruprechtov u Hroznětína, v pozadí Ostrý vrch (foto J. Tvrdý 2005).
Ložisko Hájek je tvořeno výraznou morfologickou elevací Krásného vrchu (kóta 820,1 m) jižně od Hroznětína. Vrch vystupuje z okolního mírně zvlněného terénu s nadmořskými výškami kolem 460–480 m, který náleží k severovýchodnímu křídlu Sokolovské pánve (tzv. hroznětínská pánvička). Kaolinové ložisko je vyvinuto na „krušnohorských“ žulách (mladší intruzivní komplex) a je překryto terciérními sedimenty třech stratigrafických jednotek. Starosedelské souvrství je tvořeno různě mocnými a často nespojitými polohami či čočkami pískovců, křemenců, písků a jílů, místy jsou přítomny sekundární kaoliny většinou nižších kvalit. Novosedelské souvrství tvoří hnědé uhlí až uhelné jíly a písky, lokálně obohacené uranem (slojové pásmo Josef) a nadložní komplex vulkanogenních hornin - silně alterované tufy, tufity a vulkanické brekcie - s výskyty kvalitních bentonitů (na lokalitě tvořily samostatné ložisko těžené naposledy společností Keramost).
Hájek - čedičový a kaolinový lom na Krásném vrchu (foto J. Tvrdý 2002).
Výrazné čedičové těleso Krásného vrchu je tvořeno terciérním výlevem leucitického bazanitu. Jde o černošedou, celistvou až jemnozrnnou, drobně porfyrickou horninu. Ve východní lomové stěně jsou patrné náznaky sloupcové odlučnosti horniny, mnohem zajímavější jsou však projevy kulovitého rozpadu ve stěně jižní.
Na lokalitě byly během poměrně nedávné historie dobývány čtyři suroviny: čedič na drcené kamenivo, bentonit pro slévárenství, uranová ruda ze sedimentů pásma Josef a papírenský a keramický kaolin. V současnosti je východní část celého prostoru (DP Hájek-východ) rekultivována, část západní s vytěženými zásobami kaolinu (DP Hájek-západ) je určena pro ukládání skrývkových materiálů z kaolinového lomu Ruprechtov.