Jak stare są polskie góry?
advertisement
Z ZAGADNIEŃ WSPÓŁCZESNEJ GEOGRAFII Jak stare są polskie góry? Obiegowa opinia głosi, że najstarszy polski masyw górski to Góry Świętokrzyskie, młodsze są Sudety, natomiast najmłodsze – Karpaty. Sytuacja jest jednak bardziej skomplikowana. Paweł Wolniewicz Instytut Geologii, UAM Poznań P owielany w wielu podręcznikach pogląd ma swoje źródło w nazewnictwie i datowaniach trzech najbardziej znanych zdarzeń górotwórczych (orogenez), które miały miejsce na terenie Europy w ciągu ostatniego pół miliarda lat. Są nimi orogeneza kaledońska, waryscyjska (hercyńska) oraz alpejska. Pierwsze dwa z tych wydarzeń miały miejsce w dalekiej przeszłości geologicznej, stąd też nie można ich wiązać z powstaniem współczesnych łańcuchów górskich. I to jest właśnie źródło błędu, który można łatwo popełnić, zastanawiając się nad wiekiem polskich gór. Góry i górotwory Kluczowe dla zrozumienia genezy masywów górskich znajdujących się na terenie naszego kraju jest rozróżnienie dwóch pojęć: gór oraz górotworu (orogenu). Pierwszy termin odnosi się do formy ukształtowania terenu. Drugi dotyczy budowy geologicznej obszaru, który podlegał niegdyś ruchom górotwórczym. Górotwory mogą znajdować 4 Geografia w szkole ] nr 2/2016 się na obszarach, które dzisiaj są górami, wyżynami, nizinami, a nawet dnem morza szelfowego, a ich ślady znajdowane są zarówno na powierzchni, jak i w głębokich otworach wiertniczych. Wypiętrzanie i fałdowanie skał w trakcie ruchów górotwórczych wiąże się z powstawaniem wypukłych form ukształtowania terenu. Nierzadko są to bardzo wysokie łańcuchy górskie. Ulegają one działającym nieustannie procesom wietrzenia oraz erozji. Te pierwsze powodują rozpad skał na mniejsze fragmenty oraz na pojedyncze ziarna minerałów. Jest to efekt działania wielu zjawisk fizycznych, chemicznych, a także związanych z obecnością organizmów. Czynniki fizyczne to przede wszystkim destrukcyjny wpływ zmian temperatur oraz wilgotności – na przykład rozsadzanie skał przez wielokrotnie zamarzającą i rozmarzającą wodę. Procesy chemiczne mają związek z rozkładem niektórych minerałów poprzez ich wchodzenie w reakcję ze związkami rozpuszczonymi w wodzie (na przykład dwutlenkiem węgla). Organizmy żywe mogą z kolei oddziaływać na skałę zarówno w sposób mechaniczny (fizyczny), jak i chemiczny. Procesy erozji są z reguły wtórne w stosunku do wietrzenia i wiążą się z odprowadzaniem pojedynczych zia- ren lub całych fragmentów skał. Medium powodujące to przemieszczanie materii mogą stanowić: siła grawitacji, woda (rzeczna, morska), wiatr, lód, a także organizmy żywe. W połączeniu z procesami wietrzenia prowadzi to do całkowitego zniszczenia, czyli zrównania gór. Po kilkudziesięciu milionach lat nawet najwyższe łańcuchy górskie stają się monotonnymi wyżynami, nizinami, czasami nawet dnem morza. Nieustanne oddziaływanie procesów wietrzenia i erozji powoduje, że na świecie nie ma starych gór, pamiętających czasy orogenez kaledońskiej i waryscyjskiej. Owszem, gdzieniegdzie w tych samych miejscach mogły powstać kolejne łańcuchy górskie. Ich geneza będzie jednak związana z o wiele młodszymi procesami, niemal współczesnymi w geologicznej skali czasu. Ślady dawnych gór Skoro nie ma starych gór, to skąd geolodzy wiedzą o ich istnieniu? Choć wiele dawnych masywów górskich zniknęło z powierzchni Ziemi, to nie wszystkie budujące je skały uległy zniszczeniu. Procesy wietrzenia i erozji sięgają zazwyczaj tylko do pewnej głębokości, Z ZAGADNIEŃ WSPÓŁCZESNEJ GEOGRAFII określonej podstawą erozyjną sieci rzecznej, która odprowadza produkty rozpadu skał oraz minerałów. Korzenie górotworu, czyli struktury geologicznej powstającej wraz z łańcuchami górskimi, sięgają jednak co najmniej kilka kilometrów głębiej. Badając je geolodzy są w stanie określić, kiedy na danym obszarze doszło do ruchów orogenicznych i wypiętrzenia nieistniejących już masywów. Świadkami dawnych górotworów są skały magmowe oraz metamorficzne, a także niektóre osadowe (tworzące się w warunkach górskich, na przykład bardzo gruboziarniste, czerwone zlepieńce). Z kolizjami kontynentów i wypiętrzaniem gór wiąże się powstawanie wielkich, podziemnych zbiorników magmy, z której krystalizują skały granitoidowe, między innymi granity. Innym procesem towarzyszącym ruchom orogenicznym jest metamorfizm, czyli przeobrażanie już istniejących skał wskutek oddziaływania wysokich temperatur i/lub ciśnień. W wyniku tego procesu tworzą się skały metamorficzne. Ich geneza może być zróżnicowana, jednak doświadczony geolog może określić, które spośród nich pojawiły się w wyniku kolizji kontynentów i wypiętrzania wysokich gór. Inną charakterystyczną pamiątką po starych górotworach są tak zwane kompleksy ofiolitowe, czyli ślady dawnej skorupy oceanicznej zakleszczone wewnątrz kontynentów. Jeżeli fragment dna oceanicznego znajdowany jest dzisiaj w obrębie skorupy kontynentalnej, to logiczne wytłumaczenie może być tylko jedno. Ta dawna skorupa oceaniczna, czyli dzisiejszy ofiolit, rozdzielała kiedyś dwa oddzielne kontynenty, które zderzyły się ze sobą, likwidując znajdujący się pomiędzy nimi ocean. Taka kolizja musiała doprowadzić do powstania wysokich gór, po których obecnie mógł nie pozostać już żaden inny ślad. Historia Sudetów Najbardziej znany polski ofiolit to Masyw Ślęży na Dolnym Śląsku. Zbudowany jest on ze skał, które około 400 milionów lat temu, czyli w erze paleozoicznej, stanowiły dno oceanu. Ocean ten rozdzielał kontynent europejski, kończący się wówczas w rejonie współczesnej centralnej Polski, od znajdujących się daleko na Oceanie Rei niewielkich wysp, określanych mianem mikrokontynentów ar- morykańskich. W karbonie, w trakcie orogenezy waryscyjskiej, zostały one przyłączone do Europy. Dzisiaj te dawne wyspy stanowią podłoże polskich Sudetów, Czech, a także dużych fragmentów Niemiec, Francji oraz Hiszpanii. W erze paleozoicznej wszystkie te fragmenty współczesnej Europy były oddzielone od reszty kontynentu oceanem, którego szerokość mogła osiągnąć nawet kilka tysięcy kilometrów. Obecnie Ślęża stanowi rozczłonkowany masyw, wyraźnie wnoszący się ponad monotonne Przedgórze Sudeckie. Nie oznacza to jednak, że są to te same góry, które powstały w karbonie, 325 milionów lat temu, po zlikwidowaniu dawnego Oceanu Rei – a więc w trakcie orogenezy waryscyjskiej. Wręcz przeciwnie. Tamte góry przestały istnieć jeszcze w schyłku paleozoiku, w okresie permskim, a zajmowany przez nie teren został częściowo zalany wodami morza cechsztyńskiego. Pamiątki po tym morzu zachowały się na Dolnym Śląsku do dziś. Są nimi bogate złoża miedzi, srebra oraz innych metali, znajdujące się w skałach powstałych na dnie tego permskiego zbiornika morskiego i eksploatowane w Legnicko-Głogowskim Okręgu Miedziowym. W trakcie kolejnej ery geologicznej – w mezozoiku – na teren dzisiejszych Sudetów jeszcze kilka razy wkraczała woda. Dopiero w kenozoiku, około 30 milionów lat temu, zaczął powstawał sudecki uskok brzeżny. To wzdłuż niego wypiętrzone zostały współczesne góry Dolnego Śląska. Znajdują się one w miejscu starego, liczącego ponad 300 milionów lat, górotworu z czasów orogenezy waryscyjskiej, ale w rzeczywistości są od niego dziesięć razy młodsze. Dotyczy to również Ślęży. Leży ona w rejonie dawnej kolizji kontynentów, jednak jej geneza nie ma związku z tamtym wydarzeniem. Skały budujące ten kompleks ofiolitowy są stosunkowo odporne, a więc tworzą one wyraźny masyw na równinnym przedpolu Sudetów. Wypiętrzenie Ślęży jest jednak związane z młodymi procesami geologicznymi. Zarówno ten masyw, jak i całe Sudety nie są więc wyraźnie starsze od Karpat, które powstały w trakcie alpejskich ruchów górotwórczych. Bardzo stary i posiadający bogatą historię jest natomiast górotwór, który kryje się wewnątrz Sudetów, i który można oglądać dzisiaj na powierzchni. Zawdzięczamy to procesom wynoszenia tego terenu wzdłuż uskoków, zapoczątkowanym 30 milionów lat temu. Góry Świętokrzyskie Podobny schemat wydarzeń można zaobserwować w przypadku Gór Świętokrzyskich. Określane są one potocznie jako najstarsze polskie góry. Stanowi to jednak niebezpieczne uproszczenie. Ten niewysoki masyw został bowiem wypiętrzony – tak jak Karpaty i Sudety – w erze kenozoicz- Rys. 1. Ślady górotworu waryscyjskiego (sfałdowane i zmetamorfizowane skały ery paleozoicznej) znajdowane w rejonie Pirenejów. W tych młodych górach widoczne są pamiątki po o wiele starszych łańcuchach górskich, które powstały i uległy zniszczeniu 300 milionów lat temu Rys. 2. Granulity są skałami metamorficznymi powstającymi w warunkach bardzo wysokich temperatur i ciśnień. Mają one związek z likwidacją dawnych oceanów i kolizjami kontynentów. Skały takie znajdowane są na terenie polskich Sudetów. Są one pamiątką po dawnych górach, które już dzisiaj nie istnieją. Szerokość zdjęcia to około 4,5 cm Geografia w szkole ] nr 2/2016 5 Z ZAGADNIEŃ WSPÓŁCZESNEJ GEOGRAFII nej. Proces wynoszenia tego rejonu zapoczątkowała tak zwana inwersja bruzdy polsko-duńskiej. W mezozoiku było to wydłużone zapadlisko, przez długie miliony lat znajdujące się pod wodami morskimi. Około 65 milionów lat temu, a więc z początkiem ery kenozoicznej (doszło wówczas do wielkiego wymierania kredowego, w trakcie którego wyginęły między innymi dinozaury), obszar ten zaczął powoli dźwigać się w górę. Dzisiaj stanowi on tak zwane antyklinorium śródpolskie, jednostkę tektoniczną ciągnącą się od rejonu Szczecina, przez Toruń, Łódź i Kielce, aż do południowo-wschodnich rubieży kraju, nieco na północ od Karpat. Obejmuje ono także rejon Gór Świętokrzyskich, które zaczęły tworzyć się z początkiem ery kenozoicznej. Zostały one wypiętrzone wyżej niż otaczające je wyżyny, stąd też na ich terenie na powierzchni pojawiają się starsze skały. Są one datowane na paleozoik (głównie na kambr oraz dewon). W obrzeżeniu gór znajdują się natomiast o wiele młodsze skały mezozoiku (okresów triasowego i jurajskiego). To właśnie fakt wyniesienia na powierzchnię starych skał, liczących nawet pół miliarda lat, dał początek błędnemu poglądowi głoszącemu, że Góry Świętokrzyskie są bardzo stare i powstały w wyniku orogenezy kaledońskiej, która miała miejsce ponad 400 milionów lat temu. W rzeczywistości może to dotyczyć tylko geologicznych struktur znajdujących się w tych niepokoju tektonicznego: spłycenia, a nawet ustąpienia morza. Nie ma natomiast żadnych skał metamorficznych, granitów ani kompleksów ofiolitowych. Obszar ten musiał więc znajdować się na dalekim przedpolu wszelkich kolizji kontynentalnych związanych z orogenezą kaledońską. Na terenie Gór Świętokrzyskich nie ma zatem ewidentnych śladów starych górotworów z ery paleozoicznej. Sam masyw górski jest natomiast o wiele młodszy, niewiele starszy od Karpat (Beskidów, Pienin oraz Tatr). Najstarsze górotwory Rys. 3. Skały, które tworzą malownicze stoliwa Gór Stołowych w Sudetach (na zdjęciu Narożnik, 851 m n.p.m.) zbudowane są z piaskowców liczących około 90 milionów lat. Tereny te były wówczas dnem płytkiego morza, a zatem góry musiały powstać o wiele później, już w erze kenozoicznej. Piaskowce stanowią więc argument przemawiający za młodym wiekiem Sudetów górach. Jednak nawet to nie jest pewne, bo w Górach Świętokrzyskich nie ma żadnych wyraźnych śladów istnienia kaledońskiego górotworu. W skałach datowanych na sylur i dewon, a więc liczących około 400 milionów lat, dostrzegalne są wprawdzie ślady Rys. 4. Równia pod Śnieżką (Karkonosze) to pamiątka po powierzchni zrównania sprzed niecałych 50 milionów lat. Dzięki niej wiemy, że teren dzisiejszych Sudetów był wówczas równiną, a współczesne góry musiały powstać o wiele później. Dlatego też nie są one stare, choć bardzo stary jest górotwór widoczny na ich terenie 6 Geografia w szkole ] nr 2/2016 Skoro wszystkie góry są młode – przynajmniej w geologicznym sensie tego słowa – to gdzie należy szukać najstarszych górotworów? Na terenie Polski najbardziej obiecujący jest rejon Warmii, Mazur i Podlasia. Jest to teren platformy wschodnioeuropejskiej, która uformowała się około 1800 milionów lat temu. W tym rejonie natrafiono w otworach wiertniczych na liczne skały magmowe i metamorficzne liczące więcej niż 1500 milionów lat. Na tym nizinnym dzisiaj terenie musiały więc istnieć wówczas wysokie góry, będące efektem kolizji kontynentalnych prowadzących do powstania oraz rozbudowy platformy wschodnioeuropejskiej. To tam należy więc szukać najstarszych polskich górotworów, ukrytych przed ludzkim okiem głęboko pod grubymi pokładami młodszych skał oraz osadów polodowcowych. Rys. 5. Zamek w Chęcinach (Góry Świętokrzyskie) zbudowany jest na skałach okresu dewońskiego ery paleozoicznej, jednak samo wzgórze jest o wiele młodsze i nie powstało w paleozoiku. Od tego czasu obszar ten był zresztą co najmniej kilka razy zalewany wodami morskimi
