Budowa geologiczna polskich wyżyn

W tym zestawieniu znajdują się najważniejsze formy terenu oraz rodzaje skał, które możemy obserwować na powierzchni na obszarze polskich wyżyn (Śląsko-Krakowskiej, Małopolskiej, Lubelskiej). 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).

Skały kambru

Tereny zbudowane ze skał osadowych okresu kambryjskiego. Skały te powstały około 500-550 milionów lat temu w morzu znajdującym się wówczas na terenie dzisiejszej Polski.

Jakie skały mogą znajdować się na powierzchni? Skały kambryjskie należą do skał osadowych okruchowych. Średnice ziaren budujących te skały są zróżnicowane: od bardzo drobnych, poniżej 0,5 mm (skały te to tak zwane mułowce oraz łupki ilaste), do grubszych, prawie do 2 mm (to piaskowce).

Najbardziej znane osadowe skały kambryjskie to te, które można zobaczyć w Górach Świętokrzyskich. Drobniejsze i mniej odporne odmiany skał (tak zwane mułowce i łupki mułowcowe) budują wschodnie pasma tych gór. Z kolei w głównych pasmach obejrzeć można bardzo odporne piaskowce zbudowane niemal wyłącznie z ziarenek minerału kwarcu. To one tworzą słynne świętokrzyskie gołoborza. Te piaskowce kwarcowe często nazywane są – niepoprawnie – kwarcytami. Kwarcyty są skałami przeobrażonymi, a piaskowce świętokrzyskie to niewątpliwie skały osadowe okruchowe!

Skały ordowiku

Na powierzchni mogą być widoczne skały z okresu ordowickiego, a więc liczące sobie 450-500 milionów lat. Z reguły trudno je znaleźć, ponieważ nie tworzą one grubych (czyli miąższych) pakietów, często ulegają też szybkiej erozji.

Jakie skały mogą znajdować się na powierzchni? Skały ordowickie są bardzo zróżnicowane, gdyż powstawały zarówno w płytkim, jak i głębokim morzu. W pierwszym przypadku tworzyły się skały osadowe okruchowe, głównie piaskowce, a także wapienie (skały osadowe chemiczne). Głębokowodne osady to przede wszystkim łupki ilaste, a więc skały osadowe okruchowe o bardzo niskiej średnicy ziaren.

Skały syluru

Na powierzchni mogą pojawić się skały osadowe powstałe w okresie sylurskim, około 410-450 milionów lat temu. Najbardziej znane miejsce ich występowania to Góry Świętokrzyskie, choć można je zobaczyć również na Dolnym Śląsku, w Górach Kaczawskich oraz Sowich.

Jakie skały mogą znajdować się na powierzchni? Przez większość okresu sylurskiego znaczną część terytorium Polski zajmowało bardzo głębokie morze. Dno znajdowało się na głębokości kilku kilometrów. W takich warunkach nie mogą powstawać wapienie (skały osadowe chemiczne). To dlatego skałami sylurskimi są w dużej mierze czarne łupki mułowcowe (a więc skały osadowe okruchowe o niewielkiej średnicy ziaren). Niekiedy zawierają one liczne skamieniałości graptolitów – są wtedy nazywane łupkami graptolitowymi. Najbardziej znane polskie stanowiska tych łupków znajdują się rejonie wsi Bardo na południe od Łagowa (Góry Świętokrzyskie), a także w miejscowościach Różana i Żdanów na Dolnym Śląsku.

W schyłku syluru ruchy górotwórcze spowodowały spłycenie morza i dostarczenie do niego dużych ilości osadu pochodzącego ze skał niszczonych na lądach. W takich warunkach powstały gruboziarniste skały osadowe okruchowe (piaskowce) złożone z ziaren różnych minerałów. Taka odmiana piaskowców jest nazywana przez geologów szarogłazami.

Skały dewonu

Na powierzchni widoczne mogą być skały pochodzące z geologicznego okresu dewońskiego, to jest sprzed około 400-350 milionów lat. W niektórych rodzajach tych skał (zwłaszcza w wapieniach) znajdują się liczne skamieniałości zwierząt, które żyły w płytkich, gorących morzach strefy podrównikowej.

Jakie skały mogą znajdować się na powierzchni? Skały dewońskie to przede wszystkim wapienie (skały osadowe chemiczne i organogeniczne), barwy najczęściej szarej, rzadziej białej, brunatnej lub czarnej, na powierzchni jasne, czasami z widocznymi szczątkami zwierząt morskich (zwłaszcza ramienionogów, gąbek, koralowców, małży). Częste są również skały osadowe okruchowe złożone z cienkich warstewek, nazywane mułowcami lub łupkami mułowcowymi. Z reguły mają one ciemniejszą barwę niż wapienie. Rzadziej spotykane są dolomity (kolejni, obok wapieni, przedstawiciele skał osadowych chemicznych), a także piaskowce i iłowce (skały osadowe okruchowe).

Jak powstały te skały? W okresie dewońskim Polska początkowo była w większości obszarem lądowym (poza Dolnym Śląskiem), w tym czasie powstały piaskowce spotykane na terenie Gór Świętokrzyskich. Później wkroczyło morze, które około 360 mln lat temu zajmowało duże obszary dzisiejszej Polski. Było to morze stosunkowo płytkie, liczące od kilku do kilkuset metrów głębokości. Kontynent europejski położony był wówczas w pobliżu równika, na południowej półkuli, stąd też w płytkiej części morza powstawały budowle organiczne przypominające dzisiejsze rafy. Pozostałości fragmentu takiej wielkiej budowli zbliżonej nieco do współczesnej Wielkiej Rafy Barierowej można obserwować w okolicach Kielc, w zachodniej części Gór Świętokrzyskich oraz na zachód od Krakowa. Pozostałościami tymi są skały – głównie wapienie – zawierające bardzo liczne skamieniałości zwierząt płytkomorskich, zwłaszcza preferujących wysokie temperatury, w tym między innymi koralowce i gąbki.

Skały dolnego karbonu Gór Świętokrzyskich

Na powierzchni mogą pojawiać się skały powstałe w początkach okresu karbońskiego, czyli niecałe 350 milionów lat temu. Są to skały osadowe powstałe w morzach.

Skały dolnego karbonu to wapienie (czyli skały osadowe chemiczne) oraz łupki i piaskowce (czyli skały osadowe okruchowe). Osady te tworzyły się przed wielkimi ruchami górotwórczymi, które doprowadziły w karbonie do ustąpienia morza z terenu Polski, a w dalszej konsekwencji do powstania wielkich złóż węgla kamiennego. Geolodzy znajdują zresztą ślady zaczynających się wypiętrzeń oraz niepokoju tektonicznego na dnie zbiornika: są nimi na przykład pozostałości wielkiego osuwiska na dnie morskim, znane ze wsi Gałęzice na zachód od Kielc.

Permskie skały Gór Świętokrzyskich

Na powierzchni pojawiają się skały z okresu permskiego, a więc liczące około 295-250 milionów lat. W większości są to skały powstałe na lądzie, w górach, lub w płytkim, gorącym zbiorniku morskim, tuż przy jego brzegu.

Najbardziej znaną odmianą skał permskich rejonu Gór Świętokrzyskich są zlepieńce zygmuntowskie. Te czerwone i brunatne skały osadowe okruchowe składają się z dużych (o średnicy do kilkunastu centymetrów), owalnych i nieregularnych fragmentów wapieni oraz dolomitów dewońskich, zlepionych czerwonym spoiwem. Powstały one w dolinach wysokich gór, w pobliżu brzegu gorącego morza cechsztyńskiego. Są one pamiątką po górach wypiętrzonych w okresie karbońskim, podczas orogenezy waryscyjskiej, w trakcie formowania się kontynentu Pangea oraz przyłączania Dolnego Śląska do Europy. Ówczesny klimat był bardzo gorący i okresowo suchy, o czym świadczy czerwona barwa spoiwa. Polska znajdowała się wówczas na północ od równika, w rejonie zwrotnika Raka.

Oprócz zlepieńców zygmuntowskich w rejonie Gór Świętokrzyskich spotykane są też osady płytkiego, gorącego morza cechsztyńskiego. Około 260 milionów lat temu zajmowało północno-zachodnią Polskę, sięgając po Sudety oraz po Kielce. Pamiątką po tym morzu są skały osadowe, w tym dolomity oraz gipsy, a w innych częściach Polski – bogate złoża miedzi, srebra oraz soli kamiennej.

Perm śląsko-krakowski

Na powierzchni pojawiają się skały powstałe w schyłku okresu karbońskiego oraz w okresie permskim, czyli około 305-260 milionów lat temu. Są to skały osadowe okruchowe pochodzenia lądowego, a także skały magmowe wulkaniczne.

Ląd i wulkany pojawiły się na tym obszarze w wyniku orogenezy waryscyjskiej – kolizji kontynentalnych, które doprowadziły do utworzenia Pangei, a na obszarze Europy: do przyłączenia do naszego kontynentu terenu Dolnego Śląska, Czech, fragmentów Niemiec, Francji oraz Hiszpanii. Zdarzeniom tym towarzyszyło ustąpienie morza, wypiętrzenie wysokich gór oraz pojawienie się wulkanów.

Drugim czynnikiem mającym wpływ na powstające wtedy skały był klimat – w końcu okresu karbońskiego stał się on półsuchy, co zatrzymało rozwój lasów równikowych, którym zawdzięczamy polskie złoża węgla kamiennego.

Skały schyłku karbonu i permu obszaru śląsko-krakowskiego to między innymi porfiry i melafiry (skały wulkaniczne o strukturze porfirowej, gdzie w tle skalnym pojawiają się kryształy minerałów, głównie prostokątne kryształy skaleni), tufy wulkaniczne (tak zwane tufy filipowickie). Druga grupa skał to skały osadowe okruchowe o dużej średnicy ziarna. Najważniejsze ich odmiany to zlepieńce (składające się z obtoczonych fragmentów starszych skał tkwiących w spoiwie przypominającym nieco beton, noszą one nazwę zlepieńców myślachowickich), a także arkozy (piaskowce zbudowane z ziaren różnych minerałów, w dużej mierze skaleni, niekiedy ze skamieniałościami całych pni drzew, nazywane arkozą kwaczalską).

Skały dolnego triasu

Na powierzchni występują skały powstałe w początkach okresu triasowego, około 240-250 milionów lat temu. Mają one często barwę czerwoną lub brunatną. Są to skały osadowe okruchowe, między innymi piaskowce. Ze względu na to, a także na barwę, skały te nazywano dawniej pospolicie pstrym piaskowcem.

Jakie skały mogą znajdować się na powierzchni? Wszystkie skały należą do grupy skał osadowych. Dominują skały osadowe okruchowe – piaskowce, mułowce, a także iłowce. Poza tym spotykane są skały osadowe chemiczne, w tym gipsy, anhydryty, rzadziej wapienie.

Jak powstały te skały? Osady wczesnego triasu tworzyły się w okresowych jeziorzyskach, które czasami łączyły się z basenami morskimi. Klimat był suchy i półsuchy, o czym świadczy czerwone zabarwienie osadów (to efekt utleniania żelaza w klimacie zwrotnikowym suchym). Okresami pojawiały się pustynie, na co wskazuje charakterystyczne warstwowanie widoczne między innymi w piaskowcach pochodzących z Tumlina na północny-zachód od Kielc. (Te piaskowce tumlińskie były cenionym materiałem budowlanym i można je oglądać między innymi na fasadach wielu budynków w Warszawie).

We wczesnym triasie dzisiejsza Polska nie stanowiła dogodnego siedliska dla zwierząt, jednak teren naszego kraju jest znany z wystąpień tropów płazów oraz gadów, które mogły być przodkami dinozaurów. Stanowiska ze skamieniałymi tropami znane są z rejonu Gór Świętokrzyskich.

Skały triasu środkowego (‚wapień muszlowy’)

Na tym terenie na powierzchni znajdują się skały środkowego triasu, powstałe około 220-240 milionów lat temu. Są to przede wszystkim skały osadowe chemiczne, głównie wapienie, powstałe w gorącym, niezbyt głębokim morzu. Ze względu na obfitość skamieniałości były one tradycyjnie określane mianem wapienia muszlowego.

Oprócz wapieni spotykane są inne skały osadowe chemiczne: margle (skały zbudowane z węglanu wapnia oraz materii ilastej), dolomity (skały zbudowane z minerału dolomitu – węglanu wapnia i magnezu), gipsy, a także sole kamienne. Skały te są pospolite w otoczeniu Gór Świętokrzyskich, a także na Górnym Śląsku.

Cechą charakterystyczną wapieni, margli i dolomitów jest występowanie licznych skamieniałości roślin morskich (glonów) a także zwierząt: muszli małży i ramienionogów, zwiniętych spiralnie muszli amonitowatych, członów łodyg liliowców, a nawet szczątków gadów.

Jak powstały te skały? Skały środkowego triasu powstały w ciepłym zbiorniku morskim, który posiadał okresowe połączenie z nieistniejącym współcześnie oceanem Tetyda (Neotetyda). W jego miejscu powstały góry południowej Eurazji, od Indochin, przez Himalaje, Iran, aż po Włochy oraz Hiszpanię. Reliktem tego oceanu jest też Morze Śródziemne. W triasie Tetyda sięgała aż po południową Polskę (Karpaty) i łączyła z morzami zalewającymi centralne części dzisiejszej Polski.

Skały górnego triasu

Na powierzchni pojawiają się skały osadowe górnego triasu, liczące około 200-220 milionów lat. Ze skał tych pochodzą najbardziej znane polskie znaleziska paleontologiczneskamieniałości płazów oraz gadów spokrewnionych przypuszczalnie z pierwszymi dinozaurami.

Skały górnego triasu powstały w warunkach lądowych: w dolinach rzecznych, w okresowych jeziorzyskach. Klimat był ciepły, naprzemiennie suchy i wilgotny.

Dominują skały osadowe okruchowe, czyli składające się z ziaren minerałów oraz starszych skał sklejonych spoiwem – głównie bardzo drobnoziarniste iłowce, a także piaskowce. Towarzyszą im skały osadowe chemiczne, czyli powstałe na skutek wytrącenia z roztworów – przede wszystkim dolomity, gipsy, a także sole.

Skały górnego triasu określano kiedyś mianem kajpru. Ponad nim znajduje się retyk, który stanowi najwyższą (czyli najmłodszą) część triasu.

Choć utwory górnego triasu odsłaniają się w wielu miejscach w południowej Polsce, to najbardziej znane stanowiska znajdują się w rejonie Opola (Krasiejów) oraz w okolicach Lublińca. To stamtąd pochodzą znaleziska paleontologiczne znane na całym świecie.

Skały dolnej jury

Na powierzchni pojawiają się skały powstałe we wczesnej jurze, od około 200 do 175 milionów lat temu. Na terenie niemal całej Polski (poza Karpatami oraz Pomorzem Zachodnim) panowały wówczas warunki lądowe.

Skały dolnej jury należą do grupy skał osadowych okruchowych. Są to przede wszystkim piaskowce (jasne, szare, po potarciu wypadają z nich ziarenka piasku), a także skały zbudowane z ziaren o mniejszych średnicach (poniżej 0,1 mm), takie jak mułowce, łupki mułowcowe, iły. Częste są skamieniałości roślin lądowych, pojawiają się także wkładki węgla brunatnego.

Skały te zawierają również osadowe rudy żelaza. Piaskowce są wykorzystywane jako kamień budowlany i ozdobny. W skałach dolnej jury odkryto również tropy dinozaurów, które żyły w tamtych czasach na terenie dzisiejszej Polski.

Skały środkowej jury

Na powierzchni mogą pojawić się skały pochodzące ze środkowej jury, to jest powstałe między 175 a 165 milionami lat temu. Na teren dzisiejszej Polski wkraczało wówczas ciepłe morze.

Skały środkowej jury należą głównie do grupy skał osadowych okruchowych. W końcu tej epoki zaczęły się również tworzyć skały osadowe chemiczne (wapienie, margle i dolomity, miejscami z bardzo bogatym zespołem skamieniałości, zwłaszcza amonitami).

Skały osadowe okruchowe środkowej jury to między innymi piaskowce, a także zbudowane z dużo drobniejszych ziaren mułowce oraz iłowce. W głębszych częściach morza powstawały również kuliste struktury zbudowane w dużej mierze z żelaza, nazywane konkrecjami syderytowymi. Tworzą one osadowe rudy żelaza, eksploatowane dawniej w okolicach Częstochowy.

Skały górnej jury

Na powierzchni widoczne są skały powstałe w późnej jurze, między 165 a 145 milionami lat temu. Są to niemal wyłącznie osady ciepłego, stosunkowo głębokiego (do kilkuset metrów) morza.

Skałami górnej jury są przede wszystkim różne odmiany jasnych wapieni (skał osadowych chemicznych i organogenicznych). Niektóre z nich są wyraźnie warstwowane (czyli uławicone), inne tworzą masywne skałki znane z Jury Krakowsko-Częstochowskiej. Wiele z tych odmian jest bardzo bogatych w skamieniałości. Przykładowo: skałki jurajskie zawierają w masywnych wapieniach liczne skamieniałe szkielety gąbek, a także muszle amonitów i szczątki belemnitów. Niektóre z wapieni górnojurajskich (na przykład wapienie z Morawicy) są cenionym kamieniem ozdobnym, a posadzki wykonane z tych skał (z licznymi amonitami oraz belemnitami) można oglądać w budynkach użyteczności publicznej na terenie całej Polski.

W wapieniach górnej jury często spotykane są krzemienie, w tym słynne krzemienie pasiaste.

W końcu późnej jury morze wycofywało się z terenu Polski (poza Karpatami). Powstawały wówczas, oprócz wapieni, również iłowce z gipsami.

Skały okresu kredowego

Na powierzchni znajdują się skały powstałe w okresie kredowym, głównie między 125 a 65 milionami lat temu. Są to w większości osady morskie, choć we wczesnej kredzie teren Polski (poza Karpatami i wąskim pasem od północnego-zachodu po Tomaszów Mazowiecki) stanowił ląd.

Najbardziej rozpowszechnione są morskie skały późnej kredy, powstałe między 115 a 65 milionami lat temu. To przede wszystkim skały osadowe chemiczne i organogeniczne, zwłaszcza wapienie, margle, kreda pisząca, opoki, gezy, niekiedy ze skamieniałościami amonitów, belemnitów oraz małży. Również kreda pisząca – której okres kredowy zawdzięcza swoją nazwę – zbudowana jest z milionów skamieniałych skorupek mikroskopijnych organizmów. W początkach wkraczania (czyli transgresji) morza tworzyły się też skały osadowe okruchowe – głównie piaskowce. Z końcem kredy morze ustępowało powoli, pozostając jedynie w wąskim pasie północnej i środkowej Polski, ciągnącym się po Lubelszczyznę.

Osady lądowe wczesnej kredy są dużo mniej rozpowszechnione. Stanowią je głównie piaskowce oraz iły z rudami żelaza.

Osady paleogenu

Na powierzchni pojawiają się zróżnicowane osady starszej części okresu paleogeńskiego (65-35 milionów lat temu).

Z końcem wcześniejszego okresu kredowego morze ustąpiło z terenu Polski (nie licząc Karpat), ale z początkiem paleogenu wciąż istniał niewielki zbiornik morski, którego osady znaleźć można we wschodniej części Niżu oraz na Lubelszczyźnie (są to skały osadowe, piaskowce i margle, ze skamieniałościami).

Później panowały warunki lądowe – osady, które wtedy powstały, można znaleźć na przykład na Pomorzu Zachodnim. Morze jednak wróciło (w epoce eoceńskiej, a jego osady to piaski).

Miocen zapadliska przedkarpackiego

Na powierzchni pojawiają się osady powstałe w zapadlisku przedkarpackim w epoce mioceńskiej, około 20-12 milionów lat temu. Tworzyły się one w większości w gorącym, szybko parującym, stosunkowo płytkim zbiorniku morskim, który stanowił zatokę znajdującego się na południowym-wschodzie, dziś już nieistniejącego oceanu Tetyda (Neotetyda).

Zapadlisko przedkarpackie to wielki rów przedgórski, powstały na skutek nasuwania się z południa skał tworzących dzisiaj Beskidy. Przyczyną tworzenia się tamtych nasunięć była z kolei postępująca kolizja Afryki z Europą. Ogół zdarzeń związanych z tym zderzeniem kontynentów określany jest mianem orogenezy alpejskiej, a powstanie zapadliska przedkarpackiego było jednym z ostatnich zdarzeń tej orogenezy na terenie obecnej Polski.

Skały miocenu zapadliska przedkarpackiego to przede wszystkim wapienie z licznymi skamieniałościami, iły (również ze szczątkami organizmów morskich), piaskowce, a także gipsy i sole. Wśród bardzo licznych skamieniałości (małży, ramienionogów, ślimaków, glonów) szczególną pozycję zajmują zęby rekinów, które żyły w mioceńskim morzu.

Z obecnością morza mioceńskiego związane są też złoża gipsów (Dolina Nidy) oraz soli kamiennej (Bochnia, Wieliczka). Powstały one na skutek szybkiego parowania wód zbiornika w ciepłym klimacie, połączonego z okresową utratą połączenia z oceanem Tetyda.

Osady lądowe zapadliska przedkarpackiego, starsze od osadów morskich, to przede wszystkim zlepieńce – skały osadowe okruchowe zbudowane z ziaren minerałów oraz starszych skał o dużych średnicach, przekraczających 2 mm.