Budowa geologiczna Karpat – co można znaleźć na powierzchni?

W tym zestawieniu znajdują się najważniejsze formy terenu oraz rodzaje skał, które możemy obserwować na powierzchni na obszarze polskich Karpat. Dokładne położenie wszystkich elementów rzeźby oraz miejsc, gdzie pojawiają się wymienione grupy skał (czyli ich wychodni) można sprawdzić na mapie geologicznej Polski (też na Żywej Planecie).

Wapienie i łupki cieszyńskie

Mapa geologiczna Karpat: wapienie i łupki cieszyńskie.

Na powierzchni pojawiają się jedne z najstarszych skał budujących Beskidy (nazywane przez geologów Karpatami Zewnętrznymi, inaczej fliszowymi). Powstały one na przełomie okresów jurajskiego i kredowego, czyli około 100-150 milionów lat temu.

Skałami tymi są wapienie (skały osadowe chemiczne i organogeniczne) oraz łupki (drobnoziarniste skały osadowe okruchowe). Oba typy występują naprzemiennie, przy czym wapienie są bardziej odporne, a więc częściej budują wzgórza.

Skały te tworzyły się w morzu, które zajmowało obszar dzisiejszych Beskidów oraz Bieszczadów od około 150 do 20 milionów lat temu. Był to tak zwany zbiornik fliszowy, czyli taki, w którym powstawały osady fliszowe – naprzemienne warstwy piaskowców i łupków, którym rzadko towarzyszą wapienie (wapienie cieszyńskie stanowią właśnie ten wyjątek). Flisz tworzył się w wyniku transportu w dół skłonu podmorskiego oraz osadzania materiału dostarczanego w dużych ilościach z lądu i przenoszonego przez prądy zawiesinowe. Po ustąpieniu morza i sfałdowaniu tworzących się w nim skał powstały Beskidy.

Wapienie mają najczęściej barwę od jasno- do ciemnoszarej, niekiedy zawierają drobne, dostrzegalne pod lupą skamieniałości. Łupki są barwy czarnej, na zwietrzałych powierzchniach mogą być brunatne, rozpadają się na cienkie płytki.

Osady fliszowe Karpat (starsze)

Mapa geologiczna Karpat: osady fliszowe Karpat zewnętrznych, eoceńskie i starsze.

Na powierzchni widoczne są skały fliszowe Beskidów i Bieszczadów, powstałe w okresie kredowym oraz w początkach okresu paleogeńskiego, czyli od około 130 do 35 milionów lat temu.

Skały te tworzyły się w zbiorniku morskim znajdującym się wtedy w miejscu dzisiejszych Karpat, posiadającym połączenie z nieistniejącym już oceanem Tetyda (Neotetyda). Morze to przedzielone było łańcuchami wysp, z których docierały duże ilości materiału. Materiał ten był transportowany w dół stoku podmorskiego przez tak zwane prądy zawiesinowe, a po osadzeniu stał się skałami nazywanymi potocznie fliszem.

Flisz karpacki składa się przede wszystkim z naprzemiennych warstw skał osadowych okruchowych – piaskowców (złożonych z milionów ziarenek minerałów oraz starszych skał o średnicach około 0,1-2 mm) oraz mułowców (bardziej drobnoziarnistych). Pierwsze z tych skał są twarde, przeważnie jasne, na zwietrzałych powierzchniach ciemnieją, po potarciu wypadają z nich ziarenka piasku. Łupki są z kolei ciemnoszare, niekiedy niemal czarne, mniej odporne, rozpadają się na cienkie płytki.

Osady fliszowe Karpat (młodsze)

Mapa geologiczna Karpat: osady fliszowe Karpat zewnętrznych, eoceńskie i młodsze.

Na powierzchni widoczne są skały fliszowe Beskidów i Bieszczadów, powstałe w schyłku okresu paleogeńskiego, od około 55 do 25 milionów lat temu.

Skały te tworzyły się w zbiorniku morskim znajdującym się wtedy w miejscu dzisiejszych Karpat, posiadającym połączenie z nieistniejącym już oceanem Tetyda (Neotetyda). Morze to przedzielone było łańcuchami wysp, z których docierały duże ilości materiału. Materiał ten był transportowany w dół stoku podmorskiego przez tak zwane prądy zawiesinowe, a po osadzeniu stał się skałami nazywanymi potocznie fliszem.

Flisz karpacki składa się przede wszystkim z naprzemiennych warstw skał osadowych okruchowych – piaskowców (złożonych z milionów ziarenek minerałów oraz starszych skał o średnicach około 0,1-2 mm) oraz mułowców (bardziej drobnoziarnistych). Pierwsze z tych skał są twarde, przeważnie jasne, na zwietrzałych powierzchniach ciemnieją, po potarciu wypadają z nich ziarenka piasku. Łupki są z kolei ciemnoszare, niekiedy niemal czarne, mniej odporne, rozpadają się na cienkie płytki.

Koluwia osuwiskowe

Mianem koluwium określane są masy skalne przemieszczone w dół stoku w wyniku osunięcia. Na takim terenie w przeszłości powstało zatem osuwisko.

Osuwiska to rodzaj tak zwanych ruchów masowych, w trakcie których materiał skalny oraz ziemny zsuwa się po stoku wzdłuż powierzchni poślizgu. Do uruchomienia osuwiska dochodzi w wyniku współdziałania siły ciężkości ze zmianami cech ośrodka skalnego (na przykład nasączenia go wodą, sztucznego podcięcia przez człowieka). Uruchomiony materiał skalny przesuwa się w dół stoku, tworząc koluwium i zabierając ze sobą budynki oraz infrastrukturę. Ten rodzaj ruchów masowych może nieść katastrofalne skutki dla gospodarki człowieka i stanowić zagrożenie dla życia.

Koluwia osuwiskowe są pospolite na terenie Beskidów. Góry te są zbudowane ze skał fliszowych – ułożonych naprzemiennie warstw piaskowców oraz mułowców, na granicy których tworzą się dogodne powierzchnie poślizgu. Poza Karpatami osuwiska pojawiają się głównie tam, gdzie zawinił człowiek – na przykład podcinając zbocze lub nadmiernie obciążając je zabudową.

Cieszynity

Mapa geologiczna Karpat: cieszynity.

Na powierzchni można napotkać cieszynity – są to skały magmowe głębinowe, to znaczy powstałe na skutek krystalizacji ze znajdującego się pod ziemią płynnego, gorącego stopu magmowego. Po raz pierwszy na świecie zostały opisane z okolic Cieszyna: stąd pochodzi ich nazwa.

Cieszynity powstały w początkach okresu kredowego, czyli ponad 100 milionów lat temu. Magma wcisnęła się pomiędzy skały osadowe budujące Beskidy i zastygła tworząc żyły. W tym czasie rejon Karpat stanowił jeszcze dno morza, a na tym dnie tworzyły się skały osadowe, między które wtargnęła magma.

Spotykane tu skały magmowe są zupełnie pozbawione minerału kwarcu. Zawierają głównie kryształy skaleni, piroksenów oraz amfiboli. Mają czarno-białą barwę (białe są skalenie, ciemne amfibole i pirokseny), zwietrzałe fragmenty stają się zielonkawe.

Andezyty pienińskie

Mapa geologiczna Karpat: andezyty pienińskie.

Andezyt jest skałą magmową wulkaniczną, powstałą w końcowych stadiach orogenezy alpejskiej, w miocenie, około 15 milionów lat temu. Tworzyła się ona poprzez wtargnięcie magmy między sfałdowane i ponasuwane skały budujące Beskidy oraz Pieniny.

Pienińskie andezyty wykazują strukturę porfirową, a zatem składają się z tła skalnego, w którym widoczne są kryształy różnych minerałów. Szczególnie piękne są czarne, wydłużone kryształy amfiboli, a także bardzo podobne, nieco krótsze kryształy piroksenów. Obecne są także białe skalenie. Andezyty są przeważnie popielate. Spękały one silnie podczas stygnięcia (jest to tak zwany cios termiczny).

Skały osadowe Pienin

Mapa geologiczna Karpat: skały osadowe Pienin oraz całego Pienińskiego Pasa Skałkowego.

W okresach jurajskim oraz kredowym, między 175 a 80 milionami lat temu, w miejscu dzisiejszych Pienin znajdowało się morze o nieznanej szerokości, wynoszącej według różnych źródeł od kilkudziesięciu do nawet 200 kilometrów. Z końcem okresu kredowego, a więc krótko przed wyginięciem dinozaurów, zbiornik ten został zlikwidowany w wyniku silnego nacisku kontynentu afrykańskiego, a jego sfałdowane i ponasuwane na siebie skały stały się Pienińskim Pasem Skałkowym o szerokości od kilkuset metrów do 10 km. Skały te budują obecnie Pieniny.

Skałami osadami Pienin są między innymi wapienie (miękkie skały o zróżnicowanej barwie, najczęściej białej lub czerwonej) oraz radiolaryty (bardzo twarde, pstre skały, rozpadające się na ostrokrawędziste odłamki, niemożliwe do zarysowania stalowym ostrzem). Poza tym spotykane są również piaskowce. Najciekawsze z nich są radiolaryty, ponieważ powstają one na głębokościach poniżej 4 km, dzięki czemu wiemy, że w okresie jurajskim na terenie Pienin znajdowało się morze o głębokości wynoszącej około 4-6 kilometrów!

Flisz podhalański

Mapa geologiczna Karpat: flisz podhalański.

Skały powstałe na dnie morza zalewającego Podhale około 35 milionów lat temu. Na południu opierało się ono o sfałdowane już i częściowo wypiętrzone Tatry.

Do zbiornika docierało bardzo dużo materiału pochodzącego z lądu. Był on transportowany w dół stoku przez prądy zawiesinowe. W takiej sytuacji tworzą się charakterystyczne pakiety skał osadowych okruchowych nazywane fliszem.

Flisz składa się z naprzemiennych warstw piaskowców oraz mułowców, rzadziej iłowców. Sporadycznie spotykane są skały osadowe chemiczne, na przykład margle i rogowce.

Piaskowce składają się z ziaren minerałów oraz starszych skał o średnicach około 0,1-2 mm, sklejonych spoiwem. Z kolei mułowce składają się z ziaren o mniejszych średnicach. Naprzemienne występowanie tych skał tworzy specyficzny przekładaniec grubszych, jaśniejszych i twardszych warstw (piaskowce) oaz cieńszych, ciemniejszych i mniej odpornych na wietrzenie (mułowce oraz iłowce).

Flisz spotykany jest nie tylko na Podhalu. Podobne skały fliszowe budują niemal całe Beskidy z Bieszczadami.

Wapień numulitowy

Mapa geologiczna Karpat: wapień numulitowy.

Na powierzchni widoczne są miejscami skały osadowe organogeniczne – wapienie – powstałe w ciepłym morzu, które około 40 milionów lat temu zalało północne zbocza wypiętrzonych już Tatr.

Swoją nazwę – wapienie numulitowe – zawdzięczają obecności w nich numulitów: skamieniałości nietypowych, bo bardzo dużych, wymarłych już otwornic. Są to jednokomórkowe mikroorganizmy tworzące szkieleciki zbudowane z wielu komór. W okresie permskim oraz epoce eoceńskiej (z której pochodzą wapienie numulitowe) osiągnęły one olbrzymie rozmiary, nawet do kilku centymetrów średnicy (pozostając przy tym nadal organizmami jednokomórkowymi). W skałach z północnego przedpola Tatr są one możliwe do dostrzeżenia gołym okiem. Numulity pozostawiły w wapieniach spiralnie zwinięte szkieleciki podzielone na komory.

Góralska nazwa tej skały to jarzec, czyli jęczmień.

Osady lodowców tatrzańskich

W epoce plejstoceńskiej na terenie Tatr pojawiły się lodowce górskie. Pamiątką po nich są cyrki (kotły, kary) lodowcowe, w których gromadził się lód lodowcowy, a współcześnie znajdują się jeziora, mutony (powierzchnie skalne wygładzone przez przesuwający się lód), rygle zamykające cyrki i oddzielające je od dolin, moreny boczne i czołowe znaczące maksymalny zasięg jęzorów lodowcowych, U-kształtne doliny polodowcowe, a także kemy i terasy kemowe, utworzone poprzez osadzanie materiału pomiędzy zboczami skalnymi a jęzorem lodowca.

Ze stromych zboczy podciętych przez lodowce zsuwa się do dzisiaj materiał skalny, tworząc stożki usypiskowe, które można obserwować w rejonie kotłów lodowcowych.

Skały przeobrażone Tatr

Mapa geologiczna Karpat: skały przeobrażone Tatr.

Na powierzchni napotkać można najstarsze skały Tatr. Powstały one w erze paleozoicznej, nie później niż około 350 milionów lat temu. W trakcie późniejszej orogenezy waryscyjskiej uległy one przeobrażeniu, a jeszcze później, począwszy od okresu kredowego, zostały ponownie sfałdowane i nasunięte w postaci płaszczowin (wielkich pakietów skalnych oddzielonych od otoczenia wielkimi, niemal poziomymi uskokami, czyli nasunięciami) na młodsze skały osadowe.

Skały przeobrażone Tatr to przede wszystkim gnejsy oraz amfibolity, a także migmatyty. W ich obrębie spotykane są niekiedy młodsze, nasunięte na nie granity tatrzańskie. Liczne przebiegające poziomu uskoki (czyli nasunięcia), a także silne sfałdowanie skał są dowodem na to, jak burzliwe i długotrwałe procesy były odpowiedzialne za powstanie skał budujących dziś najwyższe polskie góry.

Granitoidy Tatr Wysokich

Mapa geologiczna Karpat: granitoidy Tatr.

Na powierzchni widoczne są granitoidy budujące Tatry Wysokie. Sporadycznie pojawiają się one też w Tatrach Zachodnich. Skały te powstały w schyłku okresu dewońskiego oraz w okresie karbońskim, około 360-330 milionów lat temu.

Granitoidy są skałami magmowymi głębinowymi, to jest powstającymi w podziemnych komorach magmowych, wypełnionych gorącym, płynnym stopem, powoli zastygającym i krystalizującym. Komory te wytworzyły się pod dzisiejszymi Tatrami na skutek zaczynającej się kolizji wielkich kontynentów, prowadzących do powstania wielkiego kontynentu Pangea, a w skali europejskiej – do przyłączenia do naszego kontynentu terenów dzisiejszego Dolnego Śląska, Czech, części Niemiec, Francji oraz Hiszpanii. Wydarzenia te określane są zbiorczym mianem orogenezy waryscyjskiej (hercyńskiej). Po powstaniu w głębi Ziemi granitoidy uległy wypiętrzeniu i już około 250 milionów lat temu znalazły się na powierzchni, a po sfałdowaniu i wypiętrzeniu Tatr w erze kenozoicznej budują ich najwyższe partie.

Granitoidy zbudowane są z nieregularnych kryształów szarego kwarcu, białych lub różowych, tabliczkowych kryształów skaleni (zazwyczaj większych od kwarcu), a także blaszek miki (srebrzystej lub czarnej). Charakterystyczne są silnie rozwinięte spękania granitoidów – pojawiły się one w czasie stygnięcia skały oraz w trakcie jej wypiętrzania.

Skały triasowe Tatr

Mapa geologiczna Karpat: skały osadowe (triasowe) Tatr.

Na powierzchni pojawiają się skały okresu triasowego, budujące Tatry Zachodnie. Powstawały one od około 250 do 200 milionów lat temu.

Góry wypiętrzone w trakcie orogenezy waryscyjskiej (inne niż dzisiejsze Tatry) ulegały w triasie silnemu niszczeniu. Początkowo panowały warunki lądowe, a później na teren ten wkroczyło gorące morze, stanowiące część nieistniejącego obecnie oceanu Tetyda (jego reliktem jest między innymi Morze Śródziemne). W późnym triasie morze okresowo ustąpiło, by wrócić ponownie z początkiem jury.

Skały triasowe Tatr to przede wszystkim piaskowce (skały osadowe okruchowe o średnicach ziaren około 0,1-2 mm, często pochodzenia lądowego), a także wapienie i dolomity (skały osadowe chemiczne powstałe w płytkich, ciepłych morzach, niekiedy z licznymi skamieniałościami). W skałach pochodzących ze schyłku triasu znaleziono tropy wielkich gadów.

Skały jurajskie i kredowe Tatr

Mapa geologiczna Karpat: skały osadowe (jurajskie i kredowe) Tatr.

Na powierzchni widoczne są skały z okresów jurajskiego i kredowego, budujące Tatry Zachodnie. Powstawały one od około 200 do 95 milionów lat temu.

W jurze i kredzie dzisiejsze Tatry były dnem zbiornika morskiego, okresowo bardzo głębokiego, w innych czasach płytkiego, aż do okresowych wynurzeń. W początkach późnej kredy doszło do sfałdowania i nasunięcia na siebie skał powstałych na dnie morza. Wydarzenie to, nazywane ruchami płaszczowinowymi (prowadzą one do przesuwania wielkich pakietów skał wzdłuż leżących niemal płasko powierzchni uskokowych, określanych mianem nasunięć) było związane z postępującą kolizją Afryki z Europą. Ogół wydarzeń związanych z tą kolizją jest określany jako orogeneza alpejska.

Wśród skał jurajskich i kredowych Tatr spotykane są piaskowce morskie ze skamieniałościami belemnitów, małży i ramienionogów, wapienie z liliowcami i amonitami, radiolaryty (skały krzemionkowe powstające na głębokościach ponad 4 km), a także margle z amonitami i gąbkami. Wszystkie wymienione skały należą do skał osadowych. Poza nimi spotykane są sporadycznie skały magmowe wulkaniczne, które powstały dzięki obecności w tamtych czasach czynnych wulkanów.