Czajniki olbrzymów: jak powstają marmity i kotły eworsyjne?

Wyglądają jak misy, studnie, a niekiedy niemal jak pionowe szyby wydrążone w litej skale. Ich ściany bywają zaskakująco gładkie, jakby ktoś obrabiał je ogromnym wiertłem. Tym „wiertłem” była jednak woda uzbrojona w piasek, żwir i kamienie. Tak powstają marmity, nazywane również kotłami wirowymi, garncami skalnymi lub – bardziej baśniowo – czajnikami olbrzymów.

Formy te można znaleźć w korytach współczesnych rzek i potoków, przy wodospadach, a także w miejscach, przez które tysiące lat temu przepływały potężne strumienie wód roztopowych. Niektóre mają zaledwie kilkanaście centymetrów, inne są tak wielkie, że człowiek stojący na ich dnie wygląda jak przecinek. To kotły eworsyjne, zwane też marmitami.

Czym jest marmit?

Marmit to mniej lub bardziej koliste zagłębienie wyżłobione w skalnym podłożu przez poruszającą się wodę i niesiony przez nią materiał. Typowy marmit ma gładkie ściany i jest często głębszy niż szerszy, choć jego kształt zależy od rodzaju skały, układu spękań oraz warunków przepływu.

W literaturze anglojęzycznej taką formę nazywa się najczęściej pothole, rock pothole lub giant’s kettle.

Marmity zaliczamy do form erozyjnych. Należy jednak odróżniać je od rozległych basenów eworsyjnych tworzących się bezpośrednio u podnóża wodospadów. Basen może mieć znacznie większą średnicę niż głębokość, natomiast klasyczny marmit przypomina raczej skalną studnię.

Jak woda wierci w skale?

Proces prowadzący do powstawania takich zagłębień nazywa się eworsją. Rozpoczyna się zwykle w niewielkiej nierówności, szczelinie lub osłabionej części skalnego dna. Zawirowania wody zatrzymują w niej ziarna piasku, żwir i większe kamienie. Materiał uderza o dno i ściany, ściera je oraz powiększa zagłębienie.

Popularne wyobrażenie przedstawia jeden duży, okrągły głaz obracający się niczym wiertło. Tak rzeczywiście może się zdarzać, ale nie jest to jedyny ani konieczny mechanizm. Ważną rolę odgrywają również drobniejsze ziarna, które wraz z turbulentnym przepływem wykonują tysiące uderzeń i przesunięć po skalnym podłożu. Badania marmitów rzecznych wskazują ponadto, że rozwój formy zależy nie tylko od ruchu wody, lecz także od odporności skały, jej spękań i wcześniejszego zwietrzenia.

Kiedy zagłębienie staje się większe, zmienia przepływ wody i sposób transportowania osadu. Marmity mogą się pogłębiać, poszerzać, łączyć ze sobą albo zostać częściowo zniszczone podczas wezbrania rzeki.

Marmity rzeczne i garnce lodowcowe

Marmity powstają również współcześnie w skalnych korytach rzek, szczególnie w pobliżu progów, zwężeń i przeszkód zaburzających przepływ. Podobne formy mogą jednak pozostawać po dawnych systemach wód roztopowych związanych z lądolodami i lodowcami.

Woda spływająca z powierzchni lodowca może trafiać do szczelin i tuneli prowadzących ku jego podstawie. Pod lodem przepływa niekiedy pod wysokim ciśnieniem i transportuje znaczne ilości materiału skalnego. Jeżeli taki strumień wytworzy trwałe zawirowanie, może wyżłobić w podłożu garniec lodowcowy. Po ustąpieniu lodu pozostaje zagłębienie, choć współczesna rzeka może już tędy nie płynąć.

Nie każdy marmit znaleziony na obszarze polodowcowym musi jednak powstać bezpośrednio pod lodowcem. Część form wyżłobiły wody płynące przed czołem lodowca lub już po jego wycofaniu.

Gletschergarten w Lucernie: zamiast piwnicy odkryto epokę lodowcową

Jednym z najsłynniejszych zespołów garnców lodowcowych jest Gletschergarten, czyli Ogród Lodowcowy w Lucernie. Formy zostały odkryte przypadkowo 2 listopada 1872 roku podczas prac strzałowych prowadzonych pod budowę piwnicy na wino. Wkrótce rozpoznano w nich ślady plejstoceńskiego zlodowacenia, a już w maju 1873 roku udostępniono stanowisko zwiedzającym.

Zachowane w Lucernie garnce mają do około 8 metrów głębokości. Powstały mniej więcej 20 tysięcy lat temu, gdy teren przykrywał lodowiec. Z ich wnętrza wydobywano obtoczone głazy narzutowe, które uczestniczyły w niszczeniu skalnego podłoża. Sama skała kryje także znacznie starszą historię: znajdują się w niej skamieniałości muszli i liści palmowych sprzed około 20 milionów lat, świadczące o tym, że okolice dzisiejszej Lucerny leżały wówczas nad subtropikalnym morzem.

Helvete: olbrzymie marmity w norweskim „Piekle”

Znacznie większe formy znajdują się w norweskiej dolinie Espedalen, około 65 kilometrów od Lillehammer. Miejsce nosi nazwę Helvete, czyli „Piekło”, choć z geologicznego punktu widzenia jest raczej podręcznikiem działania wód roztopowych otwartym na właściwej stronie.

Pod koniec ostatniego zlodowacenia przez teren przepływały ogromne ilości wody uwalnianej z topniejącego lądolodu. Silny przepływ żłobił skalne podłoże i tworzył system garnców oraz głębokich rynien. Największe z udostępnionych form mają około 40 metrów głębokości i 20–30 metrów szerokości.

Dzisiaj płynie tam jedynie niewielki strumień, zupełnie nieproporcjonalny do rozmiarów skalnego wąwozu.

Gdzie zobaczyć marmity w Polsce?

W Polsce dobrze rozwinięte marmity występują przede wszystkim w górskich korytach potoków, gdzie wartka woda płynie po odsłoniętym skalnym podłożu.

Jednym z najbardziej znanych przykładów jest marmit w korycie Łomnicy w Karpaczu, położony poniżej Dzikiego Wodospadu. Ma około 0,8 metra średnicy i 2,25 metra głębokości. W 1892 roku wydobyto z niego kilkadziesiąt obtoczonych kamieni granitowych. Największy miał ważyć około 25 kilogramów. Obok znajduje się znacznie szerszy basen eworsyjny o średnicy około 8 metrów i głębokości przekraczającej 2,5 metra. Obie formy dobrze pokazują różnicę między wąskim marmitem a szerokim zagłębieniem u podnóża skalnej kaskady.

Kotły eworsyjne i mniejsze marmity można obserwować także w korycie Kamiennej oraz przy Wodospadzie Szklarki. W basenie pod Szklarką znajdują się zagłębienia wyżłobione w granitowym podłożu, a zaokrąglone ściany skalne dokumentują długotrwałe działanie wody. Podobne formy występują również poza Karkonoszami, między innymi w Białym Potoku w Dolinie Białego w Tatrach.

Marmit czy kociołek wietrzeniowy?

Okrągłe zagłębienie w skale nie zawsze jest marmitem. Podobny kształt mogą mieć kociołki wietrzeniowe, powstające głównie na poziomych powierzchniach skał wskutek zatrzymywania wody, zmian temperatury, działalności organizmów oraz stopniowego rozpadu minerałów.

Najważniejsza różnica dotyczy mechanizmu powstawania. Marmit jest formą erozyjną związaną z przepływem i zawirowaniami wody, która transportuje materiał ścierający. Kociołek wietrzeniowy rozwija się przede wszystkim w wyniku niszczenia skały w miejscu, gdzie gromadzi się wilgoć. Sam kształt może być mylący, dlatego ponownie trzeba spojrzeć na otoczenie: dawne lub współczesne koryto, wygładzone ściany oraz obecność obtoczonych kamieni przemawiają za działalnością płynącej wody.

Skalny zapis energii wody

Na przykładzie marmitów widać, że do przekształcania litej skały nie potrzeba gwałtownej katastrofy. Wystarczy odpowiednio silny przepływ, materiał skalny i czas. Niewielka nierówność może stopniowo zmienić się w głęboką studnię, a sąsiadujące zagłębienia – połączyć w wąwóz.

Szczególnie cenne są dawne garnce lodowcowe, ponieważ zachowują ślady przepływów, których dziś już nie ma. Pozwalają odtwarzać przebieg odpływu wód roztopowych, zasięg lodowców i warunki panujące podczas ich zaniku. Czajniki olbrzymów nie są więc tylko geologiczną ciekawostką.

Zdjęcie w zajawce: Jeden z olbrzymich garnców lodowcowych w Helvete w Norwegii. Fot. Soulkeeper, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons