Co kryje się pod warstwą osadów występujących na powierzchni ziemi? Zachęcamy do poznania budowy geologicznej Polski, która kształtowała się przez miliardy lat ziemskiej historii, w kolejnych etapach tworzenia się różnorodnych skał, ale też ich deformacji tektonicznych i erozji…
Najlepiej jest poznawać budowę geologiczną (nie tylko Polski) „zdejmując” kolejne płaszcze warstw skalnych. Daje to możliwość przedstawienia na mapie coraz starszych i na ogół coraz głębszych struktur geologicznych, które znamy głównie dzięki wierceniom i badaniom geofizycznym.
Na powierzchni
Rozprzestrzenienie formacji skalnych na powierzchni Ziemi pokazuje mapa zakryta. W przypadku Polski taka mapa przedstawia głównie rozmieszczenie osadów najmłodszych, o wieku 0-2 mln lat, zaliczanych do czwartorzędu. Są one w większości pochodzenia lodowcowego, jeziornego lub rzecznego i pokrywają niemal całą powierzchnię Polski warstwą o grubości dochodzącej miejscami do 200 m. Ich obraz jest dla niespecjalisty słabo czytelny, bowiem zróżnicowanie tych osadów jest bardzo duże i – dla niewprawnego oka – nieregularne.
Po usunięciu osadów czwartorzędowych
Obraz staje się prostszy i wyraźniejszy. Na południu widzimy górotwór karpacki zbudowany w północnej, zewnętrznej części głównie z nasunięć łupkowo-piaskowcowych osadów fliszowych kredy i paleogenu o wieku 23–145 mln lat.
Południowa, wewnętrzna część (Tatry) składa się z ponasuwanych skał starszych, związanych z odrębną płytą litosfery, która dosunęła się do płyty północnej wzdłuż szwu pienińskiego. Ten proces zakończył się około 15 mln lat temu, a towarzyszyło mu wgięcie skorupy ziemskiej przed czołem nasunięć karpackich.
Powstało wtedy w krótkim czasie zapadlisko z dochodzącymi do 3 km grubości osadami morskimi, w tym solnymi, tak dobrze znanymi z Wieliczki. Od północy ogranicza je obszar lądowy, niemal łączący się od zachodu z lądem sudeckim.
W pozostałej części Polski, w basenie Niżu Polskiego, tworzyły się cienkie osady płytkomorskie i lądowe paleogenu i neogenu (2–66 mln lat). Między innymi są to warstwy węgli brunatnych wydobywanych na przykład w okolicach Bełchatowa czy Konina.
Bez osadów paleogenu i neogenu
Zdjęcie osadów paleogenu i neogenu (mapa bez kenozoiku) ujawnia całkowicie odmienny plan geologiczny, tworzony przez formacje głównie wieku mezozoicznego (66–252 mln lat).
Rzuca się w oczy pas skał zaliczanych do triasu, jury i kredy dolnej (100–252 mln lat), przecinający ukośnie Polskę od Pomorza Zachodniego do Kotliny Sandomierskiej. Struktura ta, zwana wałem śródpolskim, ma po obu stronach młodsze skały górnokredowe.
Wzdłuż wału uległy one erozji jeszcze przed pojawieniem się osadów paleogenu i neogenu (pokazanych na poprzedniej mapie). Ta właśnie erozja jest odpowiedzialna za całkowity brak mezozoiku w południowo-wschodniej części wału, między innymi w Górach Świętokrzyskich.
Zauważmy, że po stronie zachodniej wału śródpolskiego stopień komplikacji budowy geologicznej jest znacznie większy niż po stronie wschodniej. W części zachodniej występują osady starsze, w tym triasowe, a kreda górna wypełnia mniejsze niecki rozwinięte na różnych skałach starszych. Tymczasem na wschodzie widzimy jednolity płaszcz osadów kredy górnej. Przyczyny tego zróżnicowania poznamy po przyjrzeniu się strefom głębszym.
Na mapie tej pojawiają się pierwsze znaki zapytania – sygnał, że pewne struktury leżą tak głęboko, że są jeszcze niedostępne dla badań i pozostają dla nas zagadką. Jak zobaczymy, na kolejnych mapach będzie tych znaków zapytania przybywać.
Pod osadami permu
Kolejna mapa obrazuje budowę geologiczną, jaką widzimy lub sobie wyobrażamy pod osadami permu i mezozoiku. Perm (252–299 mln lat) należy wprawdzie formalnie do ery paleozoicznej, ale pod wieloma względami zajmuje pozycję przejściową do etapu późniejszego.
Na mapie zaznaczono zarys basenu permskiego – rozległej niecki ciągnącej się od rejonu Morza Północnego. Jest ona wypełniona różnorodnymi osadami o grubości dochodzącej do 3 km w centrum Polski i na Pomorzu. Wśród nich występują łupki miedzionośne (eksploatowane koło Lubina), a także piaskowce i dolomity zawierające złoża gazu ziemnego i ropy.
Bardzo charakterystyczne są osady solne tworzące ogromne słupy przebijające się do powierzchni Ziemi, na przykład w Kłodawie lub w Inowrocławiu.
Południowo-zachodnią część Polski – Dolny Śląsk i Wielkopolskę – zajmuje strefa silnie sfałdowanych i ponasuwanych na siebie skał karbońskich i starszych. Należą one do górotworu waryscyjskiego, który powstał w wyniku zakończonej ok. 300 mln lat temu kolizji płyt litosfery, zachowanych częściowo w Sudetach, z masą kontynentalną obecnej Europy wschodniej i północnej.
W Polsce miejsce zderzenia zaznacza się jako szew morawsko-śląski, czytelny jedynie w Sudetach Wschodnich. Dalej na północ linia ta, podobnie jak cała zewnętrzna część orogenu, ma przebieg dyskusyjny, jest bowiem ukryta pod grubym płaszczem skał młodszych. Górotwór wewnętrzny, widoczny w Sudetach Zachodnich i Środkowych, ma bardzo skomplikowaną, mozaikową budowę.
W dużej części składa się z utworzonych głęboko pod powierzchnią Ziemi skał magmowych, takich jak granity karkonoskie, i metamorficznych, na przykład marmurów i gnejsów w otoczeniu Kotliny Kłodzkiej. Przed czołem orogenu na wschodzie powstało zapadlisko górnośląskie z grubymi pokładami węgla karbońskiego.
Wieku dewońskiego i karbońskiego (299–419 mln lat) są skały utworzone między orogenem a lądowym, erodowanym obszarem Polski północno-wschodniej. Należą do nich wapienie i dolomity wydobywane w Górach Świętokrzyskich i w regionie krakowskim na potrzeby budownictwa.
Na Lubelszczyźnie w skałach tych występują niewielkie, eksploatowane np. koło Lublina, złoża ropy i gazu, a w karbonie okolic Łęcznej – węgla wydobywanego w kopalni „Bogdanka”.
Po zdjęciu osadów dewonu
Mapa poddewońska przedstawia sytuację geologiczną na przełomie syluru i dewonu (ok. 420 mln lat). Polskę dzieli na dwie części przekątna linia starego szwu tektonicznego. Jest to od dawna znana, ważna dla całej geologii Europy, linia TTZ – strefa Teisseyre’a-Tornquista (od nazwisk wybitnych dziewiętnastowiecznych geofizyków – Polaka i Szweda).
Na wschód od niej rozciąga się platforma wschodnioeuropejska, która od późnego prekambru (od ok. 600 mln lat) nie ulegała poważniejszym deformacjom. Występowaniem tej sztywnej platformy tłumaczymy brak komplikacji geologicznych, widoczny na poprzednich mapach.
Widzimy też związek przebiegu wału śródpolskiego z TTZ – linią słabszej skorupy, wzdłuż której nastąpiło wypiętrzenie wału. Prekambryjskie podłoże pojawia się na powierzchni poddewońskiej (a nawet podmezozoicznej) w rejonie północnego Podlasia i Suwalszczyzny. Pozostały obszar płasko przykrywają osady kambru, ordowiku i syluru (419–541 mln lat).
Występują wśród nich czarne skały ilaste, które od kilku lat cieszą się sławą jako źródło gazu łupkowego. Na zachód od TTZ skały starszego paleozoiku są silnie sfałdowane w strefie górotworu kaledońskiego na Pomorzu, a na południu Polski leżą na odrębnych niewielkich blokach litosferycznych.
Te ostatnie, zwane terranami, uległy znacznym, poziomym przesunięciom, rzędu setek albo nawet tysięcy kilometrów i ostatecznie zostały „przyspawane” do platformy wschodnioeuropejskiej w najwcześniejszym dewonie. Teoria ta nie przez wszystkich geologów jest jednak akceptowana i ciągle budzi żywe dyskusje.
Sądzi się, że TTZ jako krawędź platformy wschodnioeuropejskiej powstała ostatecznie ok. 550 mln lat temu na skutek rozpadu kontynentu Rodinii, którego częścią jest obecny obszar Amazonii w Ameryce Południowej.
Sama zaś platforma też nie jest monolitem, bowiem składa się na obszarze Polski z dwóch znacznie starszych elementów – płyt litosferycznych zwanych Fennoskandią (obejmującą dzisiejszy Płw. Skandynawski) i Sarmacją (Podole). Szew, wzdłuż którego połączyły się te płyty, powstał 1,8 mld lat temu.
Niewielki skrawek Polski – ziemia zamojska – zawarty między tym szwem a TTZ – ma w podłożu, na głębokości niecałych dwóch kilometrów, skały krystaliczne o wieku ponad 2 mld lat. I w ten sposób, cofając się o kolejne etapy, dotarliśmy do miejsca, od którego zaczęła się geologiczna historia naszego kraju…
Źródła map
- Asch K. (red.), 2005 – IGME 5000. The 1:5 Million International Geological Map of Europe and Adjacent Areas. BGR, Hannover.
- Dadlez R., Marek S., Pokorski J., 2000 – Mapa geologiczna Polski bez utworów kenozoiku. Państwowy Instytut Geologiczny.
- Mapa geologiczna Polski w skali 1 : 1 000 000. Państwowy Instytut Geologiczny. http://ikar2.pgi.gov.pl/
- Narkiewicz M., 2007 – Development and inversion of Devonian and Carboniferous basins in the eastern part of the Variscan foreland (Poland). Geological Quarterly, 51(3): 231-256.
- Pożaryski W., Dembowski Z., 1983 – Mapa geologiczna Polski i krajów ościennych bez utworów kenozoicznych, mezozoicznych i permskich, 1:1 000 000. Instytut Geologiczny.
Autor: prof. Marek Narkiewicz
