Dolny Śląsk leży setki kilometrów od najbliższego morza. Tak jest dzisiaj. Tymczasem znaleziska geologiczne wskazują, że 400 mln lat temu przynajmniej część Dolnego Śląska stanowiła kiedyś wyspy na rozległych oceanach, odległe o tysiące kilometrów od Europy.
Po morzach, które oddzielały niegdyś Sudety i fragment dzisiejszego Dolnego Śląska od reszty terytorium współczesnej Polski, nie pozostało już prawie nic. Skorupa oceaniczna budująca dna tych wielkich zbiorników morskich, została całkowicie zniszczona w strefach subdukcji, a fragmenty kontynentalne oddzielone kiedyś kilometrami oceanów stanowią dzisiaj integralne części jednego kontynentu – Europy.
Ofiolity – dawna skorupa oceaniczna
Jedyną pozostałością po dawnych morzach są tak zwane kompleksy ofiolitowe. Stanowią one resztki skorupy oceanicznej, uwięzione w skałach kontynentów, które zderzyły się przed milionami lat, likwidując rozdzielające je oceany. Na Dolnym Śląsku zlokalizowano cztery sekwencje ofiolitowe. Są nimi:
- masyw Ślęży,
- masyw Nowej Rudy,
- kompleks Braszowic – Brzeźnicy,
- masyw Szklar.
Pierwsze dwa z wymienionych kompleksów są stosunkowo kompletne, to znaczy reprezentują niemal cały przekrój przez dawną skorupę oceaniczną. Pozostałe dwa zachowały się fragmentarycznie, a zatem nie można mieć pewności, że tworzące je skały rzeczywiście stanowiły kiedyś dno oceanu.
O oceanicznym pochodzeniu ofiolitów świadczy nie tylko ich budowa, odpowiadająca w przybliżeniu strukturze dzisiejszych den oceanicznych, ale także dane geofizyczne. Badając procentowy udział niektórych pierwiastków w skałach stanowiących kompleksy ofiolitowe, można stwierdzić, czy jest on taki sam, jak w przypadku współczesnej skorupy podścielającej Atlantyk albo Pacyfik. Geolodzy poszukują skał o składzie bazaltów typu MORB, które powstają w grzbietach oceanicznych. Ich obecność stanowi mocny argument przemawiający na korzyść przypuszczalnych ofiolitów.
Ofiolit Ślęży
Z czego zbudowane są typowe kompleksy ofiolitowe? W Polsce najlepiej można to zaobserwować na przykładzie Ślęży:
- w części odpowiadającej najniższym partiom dawnej skorupy oceanicznej znajdują się serpentynity, czyli zmetamorfizowane skały perydotytowe; perydotyty zbudowane są głównie z różnych odmian minerału oliwinu, powszechnego w górnym płaszczu, podścielającym skorupę ziemską; obecnie serpentynity zlokalizowane są w południowych częściach masywu ślężańskiego,
- ponad serpentynitami (obecnie na północ od nich) znajdują się skały zasadowe (to znaczy pozbawione krzemionki popularnej w skałach kontynentalnych), bogate w różne odmiany minerałów piroksenów oraz amfiboli; ku górze skały stają się mniej zasadowe (czyli obojętne), ale nadal zawierają one niewiele krzemionki; w rejonie Ślęży skałami tymi są gabra,
- wyżej, czyli w przypadku masywu ślężańskiego – jeszcze dalej na północ, w obrębie kompleksu ofiolitowego występują diabazy i bazalty, czyli skały wulkaniczne, które wylewają się na dno oceanu; skały ten powstają blisko dna, lub bezpośrednio na nim,
- ostatnie ogniwo ofiolitu stanowią skały osadowe, które powstają na dnie oceanicznym, często w wyniku opadu na nie drobnych szczątków organicznych; mogą to być tak zwane radiolaryty, czyli skały zbudowane z nagromadzeń krzemionkowych szkielecików mikroskopijnych otwornic.
Skały budujące polskie ofiolity: Gabro ze Ślęży. Jasne minerały to plagioklazy (odmiana skaleni), ciemne – diallag (rodzaj piroksenów).
Skały masywu Ślęży są szczegółowo opisane także w artykule Ślęża nie była wulkanem.
Kiedy istniał dolnośląski ocean?
Specyficzna budowa opisanego kompleksu, a także innych struktur tego typu zlokalizowanych na Dolnym Śląsku pozwala nam przypuszczać, że są to ślady dawnej skorupy oceanicznej. Pozostaje jednak pytanie, kiedy istniały te dawne oceany, i jakie kontynenty rozdzielały?
Pierwsze pytanie wydaje się być łatwiejsze. Aby na nie odpowiedzieć, trzeba jak najdokładniej wydatować skały ofiolitów, które musiały powstać wtedy, gdy istniał ocean. Geolodzy dysponują sporą paletą metod izotopowych, pozwalających na ustalenie bezwzględnego wieku badanej skały (to znaczy liczby lat, z reguły liczonej w milionach lat). Utrudnienie stanowią procesy metamorficzne, przeobrażające skały ofiolitów, mogące zaniżyć ich wiek lub powodować uzyskanie całkowicie błędnych datowań. Metamorfizm dotknął większość skał budujących ofiolity podczas niszczenia skorupy oceanicznej likwidowanych oceanów oraz w trakcie kolizji kontynentów.
Pamiętając o niebezpieczeństwach, jakie niesie ze sobą datowanie izotopowe (radiometryczne) skał, ustalono wiek bazaltów budujących sudeckie ofiolity na około 400 milionów lat (wczesny dewon). Oznacza to, że ocean musiał wówczas istnieć, i nie był to schyłkowy moment jego historii – likwidacja oceanów wiąże się bowiem z powstawaniem stref subdukcji (niszczenia) skorupy oceanicznej w miejsce wcześniejszych grzbietów stanowiących strefę rozszerzania oceanów poprzez wylewy bazaltów datowanych przez naukowców.
Datowania radiometryczne pozwalają zatem na stwierdzenie, że dawny dolnośląski ocean istniał w paleozoiku, począwszy od co najmniej przełomu kambru i ordowiku. A kiedy uległ likwidacji? O tym mówią nam datowania procesów górotwórczych związanych z kolizją kontynentów otaczających dawny zbiornik morski. Ślady metamorfizmu, nasunięć, skały osadowe związane z tworzeniem się gór mówią nam, że ocean zniknął w trakcie orogenezy waryscyjskiej, to znaczy w późnym paleozoiku, między dewonem a karbonem (około 325 mln lat temu).
Jakie kontynenty rozdzielał?
Jakie kontynenty rozdzielał dawny ocean? Z jednej strony musiała znajdować się dzisiejsza Europa, składająca się wówczas tylko ze swojej północno-wschodniej części, to znaczy platformy wschodnioeuropejskiej, z dobudowanym do niej terytorium Anglii, Belgii, Holandii oraz północnych Niemiec (tak zwanej Awalonii). Tę okrojoną Europę określamy w geologii mianem Baltiki.
Na południe (zachowując dzisiejsze kierunki świata) od oceanu, którego ślady znajdujemy dzisiaj na Dolnym Śląsku, znajdowały się natomiast tak zwane mikrokontynenty armorykańskie (Armoryka). Skorupa stanowiąca w paleozoiku część Armoryki buduje dzisiaj podłoże polskich Sudetów, Czech, środkowych Niemiec, a także Francji oraz fragmentów Hiszpanii.
Rekonstrukcja paleogeograficzna dla syluru, około 435 mln lat temu. Dzisiejsze Sudety (opisane jako Cadomia) znajdują się w rejonie północnego obrzeżenia kontynentu Gondwana i są oddzielone od dzisiejszej Europy Wschodniej (kontynent opisany jako Baltica) szerokim oceanem, którego pozostałości stanowią dzisiaj ofiolity. Źródło: Golonka i Gawęda, 2012. InTech Open.
Jak szeroki mógł być ocean rozdzielający Baltikę (czyli Europę północno-wschodnią) od Armoryki (czyli dzisiejszej środkowej i zachodniej Europy)? To trudne do ustalenia. Do dzisiaj zachowały się tylko niewielkie fragmenty dawnej skorupy oceanicznej, liczone w pojedynczych kilometrach kwadratowych – na ich podstawie nie odtworzymy geometrii dawnego zbiornika morskiego. Naukowcy mogą jedynie spekulować. Możliwe, że ten dawny zbiornik miał nawet kilka tysięcy kilometrów szerokości. Oznacza to, że dzisiejsze Sudety były wówczas oddzielone od pozostałej części współczesnej Polski oceanem przypominającym Atlantyk.
Oceany, których dziś już nie ma, a o których istnieniu mówią nam w przekonujący sposób dane geologiczne, z reguły otrzymują swoje nazwy. Nie inaczej jest w przypadku dawnego dolnośląsko-sudeckiego morza. Nadano mu nazwę oceanu Rei (inaczej oceanu reickiego, ang. Rheic Ocean).
Więcej niż jeden ocean?
Ślady tego oceanu znajdujemy nie tylko w polskich Sudetach. Kompleksy ofiolitowe występują również na terytorium Czech. One również zostały wydatowane, ale w przypadku niektórych datowań naukowców czekała niespodzianka. Ofiolity mają bowiem różny wiek. Przykładowo, w dobrze zbadanym kompleksie Mariańskie Łaźnie otrzymano datowania sięgające 500 mln lat – a więc 100 mln lat więcej niż w rejonie Ślęży.
Rozbieżności w datowaniach można tłumaczyć na różne sposoby. Nie należy wykluczać błędów związanych z metodami radiometrycznymi. Różne daty mogą być też związane ze zróżnicowanym wiekiem skorupy w obrębie oceanu – na dnie dzisiejszego Pacyfiku znajdują się skały magmowe powstałe na przestrzeni 200 mln lat. Istnieje jednak inna interpretacja, którą obecnie faworyzują naukowcy. Jest prawdopodobne, że na terenie polskich i czeskich Sudetów znajdują się ślady nie jednego oceanu – reickiego – ale dwóch lub nawet większej liczby dawnych zbiorników morskich o skorupie oceanicznej. Powstały one w paleozoiku i dzieliły Armorykę na szereg mniejszych mikrokontynentów. Stąd też Armoryka jest w geologii często określana mianem zespołu mikrokontynentów armorykańskich. Oceany mogły oddzielać poszczególne fragmenty tego zespołu, a także separować je od znajdującego się dalej na południe wielkiego kontynentu Gondwana, tworzonego przez dzisiejszą Amerykę Południową, Afrykę, Australię i Antarktydę.
Rekonstrukcja paleogeograficzna dla wczesnego dewonu. Dolny Śląsk (oznaczony numerem 1) znajdował się już bardzo blisko kontynentu europejskiego, ale na południe od niego otworzył się kolejny ocean, oddzielający dzisiejszą Europę od Gondwany i od części zespołu mikrokontynentów armorykańskich (opisanych jako Cadomia). Źródło: Golonka i Gawęda, 2012. InTech Open.
Niezależnie od tego, która interpretacja najlepiej odpowiada prawdzie, i tak możemy być niemal pewni, że kilkaset milionów lat temu w miejscu dzisiejszego Dolnego Śląska szumiały fale wielkiego oceanu, po którym nie pozostały niemal żadne ślady, i którego istnienia trudno się domyśleć, patrząc na górzysty krajobraz Sudetów.
Prace naukowe:
- Jan Golonka, Aleksandra Gawęda, 2012. Plate Tectonic Evolution of the Southern Margin of Laurussia in the Paleozoic. W: Evgenii Sharkov (Ed.), Tectonics – Recent Advances. InTech, ISBN: 978-953-51-0675-3, DOI: 10.5772/50009. [Pełna wersja artykułu]
- Ryszard Kryza, Christian Pin, 2010. The Central-Sudetic ophiolites (SW Poland): Petrogenetic issues, geochronology and palaeotectonic implications. Gondwana Research 17, 292–305.
