Geologia historyczna - ebook

PRZEDMOWA DO WYDANIA TRZECIEGO

Dwanaście lat, jakie upłynęły od drugiego wydania Geologii historycznej dla geografów, to tylko mgnienie w czasie geologicznym. W wymiarze życia ludzkiego to jednak czas długi, w którym następuje znaczący postęp w każdej dziedzinie wiedzy, a więc również w geologii. W tym czasie dokonano ważnych modyfikacji w podziale dziejów Ziemi. Zmianie uległ podział niektórych er na okresy, epoki geologiczne, jak również i piętra. Konieczne stało się więc dostosowanie książki do nowej terminologii stratygraficznej, rekomendowanej przez Międzynarodową Komisję Stratygraficzną działającą w obrębie Międzynarodowej Unii Nauk Geologicznych. Należy jednak brać pod uwagę, że niektóre nowe podziały obowiązują zaledwie od kilku lat i nie ze wszystkimi propozycjami zgadzają się naukowcy zajmujący się badaniem poszczególnych okresów w dziejach Ziemi. Inne nazwy po krótkiej przerwie powróciły do tabeli stratygraficznej na swoje miejsce. Tak było z czwartorzędem, który przez chwilę w podziale stratygraficznym znalazł się w neogenie, by po bardzo krótkim czasie, po gwałtowanych protestach geologów czwartorzędu, wrócić do rangi okresu geologicznego. W ostatnich kilku latach dyskutuje się też nad wprowadzeniem najmłodszej jednostki w dziejach Ziemi – antropocenu, jednak na temat jego dolnej granicy ciągle trwają spory.

W książce obok uniwersalnych, stosowanych na całym świecie podziałów znajdują się też podziały tradycyjnie używane w Europie, do których przywykliśmy od dziesięcioleci, np. ordowiku czy karbonu. Tradycja zobowiązuje.

W trzecim wydaniu książki autorzy wprowadzili konieczne zmiany, uzupełnienia i poprawki. Jest w niej wiele nowych schematów litostratygraficznych, wiele nowych przykładów typowych wystąpień utworów poszczególnych okresów geologicznych. Dzięki temu podręcznik ten jest zgodny z postępem wiedzy w zakresie geologii historycznej. Więcej jest też odniesień do historii geologii, zwłaszcza do nazewnictwa jednostek stratygraficznych. Rozszerzenie treści książki o nowe dane upoważniło autorów do rezygnacji z dopełniacza w tytule i jego zmianę na Geologia historyczna. Książka przeznaczona jest przede wszystkim dla studentów geologii, geografii, biologii i ochrony środowiska, jednak zawarte w niej wiadomości mają charakter uniwersalny, dlatego może też być przydatna dla studentów innych wydziałów przyrodniczych i technicznych.

Zasób informacji zgromadzonych przez geologię historyczną jest ogromny i ciągle się powiększa. Dlatego autorzy książki byli zmuszeni do wybrania głównie tych zagadnień, które będą możliwe do zrealizowania z uwagi na ograniczone czasowo programy studiów. Wybrane zagadnienia są ujęte w sposób jednolity dla każdego okresu geologicznego. Poszczególne rozdziały zawierają najważniejsze informacje na temat takich zagadnień, jak: podział stratygraficzny, świat organiczny, sedymentacja i ruchy górotwórcze. Wiadomości szczegółowe dotyczą przede wszystkim obszaru Polski i Europy, sporadycznie tylko odnosząc się do przykładów z innych kontynentów. Przyswajaniu wiedzy służy też, w mniemaniu autorów, układ książki, pozwalający na lepsze zapamiętywanie poszczególnych partii materiału, a także ćwiczenia, pytania kontrolne i testy. Autorzy świadomie zrezygnowali z cytowania bardzo obszernej literatury przedmiotu, polecając tylko wybrane pozycje jako lekturę uzupełniającą. Odpowiedzi na wiele nurtujących Czytelnika pytań, których nie znalazł on w książce, można odszukać na wielu stronach internetowych dotyczących stratygrafii czy postaci historycznych związanych z naukami o Ziemi.

Autorzy pragną serdecznie podziękować wszystkim, którzy służyli im pomocą w trakcie przygotowania tego, jak i poprzednich wydań książki. Bez ich życzliwości nie byłoby to możliwe. Szczególne podziękowania należą się Pani Redaktor Katarzynie Włodarczyk-Gil z Wydawnictwa Naukowego PWN SA – promotorce obecnego wydania.

Autorzy zwracają się do Czytelników z prośbą o kierowanie wszelkich uwag dotyczących treści książki pod adres: [email protected] lub pod adres Wydawnictwa.

Włodzimierz Mizerski i Stanisław OrłowskiKREDA 145–66 mln lat temu

UTWORY KREDY W POLSCE

Na obszarze Polski utwory kredowe są reprezentowane zarówno przez osady powstałe w zbiorniku epikontynentalnym, jak i przez osady utworzone w zbiorniku oceanicznym.

Obszar pozakarpacki

Osady kredowe powstałe w zbiorniku epikontynentalnym występują na obszarze całej Polski pozakarpackiej. Na powierzchni można je znaleźć na Wyżynie Lubelskiej, w obrzeżeniu mezozoicznym Gór Świętokrzyskich, na Dolnym Śląsku i Śląsku Opolskim, a także w rejonie Szczecina i na Kujawach. Na większości obszaru kraju są one jednak przykryte osadami kenozoicznymi.

Na początku wczesnej kredy w Polsce przeważała sedymentacja lądowa w facji wealdu; tworzyły się wtedy iły i piaskowce z cienkimi przewarstwieniami węgla oraz z osadowymi rudami żelaza. Utwory lądowe zazębiają się z osadami morskimi zatok, sięgających z północnego zachodu po okolice Tomaszowa Mazowieckiego, w których powstawały piaskowce, mułowce oraz łupki ilaste o ciemnych barwach z fauną amonitów tetydzkich i borealnych, o miąższości do kilkuset metrów (ryc. 159). Po hoterywie morze wycofało się z obszaru Polski, który był lądem do aptu. W albie środkowym ponownie nastąpiła transgresja morska. Zbiornik morski oparł się o Góry Świętokrzyskie. W początkowym okresie powstawały osady piaszczyste, często z glaukonitem i konkrecjami fosforytowymi. Ich powstanie umożliwiało niewielkie tempo sedymentacji. W cienkiej (1–0,5 m) warstwie fosforytonośnej, eksploatowanej dawniej w rejonie Annopola nad Wisłą, występują liczne amonity z rodzaju Hoplites, Stoliczkaia, a także zęby i kręgi ryb oraz gadów. Już w cenomanie w wielu rejonach sedymentacja zmieniła swój charakter na węglanową. Na całym obszarze Polski pozakarpackiej (oprócz Sudetów) aż do końca kredy powstawały wapienie, margle, lokalnie kreda pisząca oraz opoki i gezy z przewodnimi amonitami, belemnitami i małżami (ryc. 160); miąższość tych osadów jest największa w niecce szczecińsko-łódzko-miechowskiej i w niecce brzeżnej, gdzie przekracza 2000 m. Tylko w Sudetach, które znajdowały się wcześniej w południowej, brzeżnej części zbiornika epikontynentalnego, powstawały piaskowce kwarcowe (tzw. piaskowce ciosowe) oraz margle o miąższościach sięgających 1000 m (ryc. 161). Profil utworów górnokredowych, zarówno w niecce północnosudeckiej, jak i śródsudeckiej, rozpoczyna się górnym cenomanem. Są to mułowce, gezy i spongiolity. Zróżnicowanie dna zbiornika sedymentacyjnego spowodowało, że utwory te mają bardzo różne miąższości – od 6 do 60 m. W turonie zbiornik rozszerzył się i pogłębił; powstawały w nim osady margliste i piaskowcowe. Podobna sedymentacja zachodziła i w koniaku, choć pod jego koniec zbiornik uległ spłyceniu i zaczęły powstawać osady piaszczysto-żwirowe z licznymi szczątkami raków Protocallianassa antiqua. Później zbiornik ustąpił z obszaru niecki śródsudeckiej. Największą miąższość, sięgającą 900 m, osady koniaku mają w rowie górnej Nysy Kłodzkiej. Natomiast w niecce północnosudeckiej w santonie kontynuowała się sedymentacja płytkomorska (osady piaszczysto-ilaste z wkładkami węgli). W końcu santonu, w wyniku wypiętrzających ruchów związanych z faza subhercyńską, zbiornik morski wycofał się całkowicie.

Ryc. 159. Profile kredy dolnej obszaru Polski pozakarpackiej (wg R. Marcinowskiego)

Ryc. 160. Kreda na obszarze Polski pozakarpackiej (wg R. Marcinowskiego)

Ryc. 161. Profile osadów kredy w niecce śródsudeckiej i północnosudeckiej (wg E. Cieślińskiego)

Ryc. 162. Granica kreda–paleocen w rejonie Kazimierza Dolnego (wg R. Marcinowskiego): 1 – opoki, 2 – wapienie, 3 – konkrecje fosforytowe, 4 – piaskowce glaukonitowe, 5 – gezy

Z końcem kredy zbiornik morski wycofał się niemal całkowicie z obszaru Polski pozakarpackiej; wiązało się to z ruchami fazy laramijskiej. Tylko w wąskiej bruździe polsko-duńskiej, zajmującej nieckę brzeżną, pozostawał szczątkowy zbiornik morski, w którym granica kredy i paleocenu występuje w obrębie osadów morskich (ryc. 162).

Karpaty

Utwory kredy w Karpatach są szeroko rozpowszechnione i występują zarówno w Karpatach zewnętrznych, jak i wewnętrznych.

Tatry

W basenie tatrzańskim na początku kredy panowała podobna sytuacja, jak w późnej jurze. W północnej, płytszej części zbiornika powstawały wówczas wapienie oolitowe z licznymi skamieniałościami Calpionella, a potem jasne wapienie organodetrytyczne (facja urgonu). Wyższe ogniwa kredy, alb i cenoman, stanowią wapienie glaukonitowe z fosforytami oraz margle piaszczyste z przewarstwieniami łupków. W głębszej części zbiornika powstawały szare margle z krzemieniami, a następnie wapienie detrytyczne i margle należące do barremu i aptu.

Tabela 15
Litologia kredy sukcesji autochtonicznej i wierchowej oraz sukcesji reglowej (wg J. Lefelda – zmodyfikowane i uproszczone)

Piętro

Sukcesja autochtoniczna i wierchowa

Sukcesja reglowa

turon (dolny)

margle z wkładkami piaskowców

faza subhercyńska

cenoman (górny)

ciemne margle

alb (środkowy i górny)

margle piaszczyste, margle glaukonitowe, wapienie glaukonitowe

luka stratygraficzna

barrem – apt

(dolny)

jasne wapienie zoogeniczne, rafowe, brekcje (urgon)

ciemne margle z wkładkami

turbidytów i piaskowców

(formacja

margli z Kościeliskiej)

hoteryw

ciemne wapienie (miejscami luki sedymentacyjne)

walanżyn

ciemne wapienie onkolitowe

berias

popielate wapienie pseudooolitowe

wapienie pelityczne z amonitami (facja Biancone)

W turonie lub koniaku nastąpiły na obszarze Tatr ruchy płaszczowinowe związane z fazą subhercyńską. W jej rezultacie powstały płaszczowiny tatrzańskie nasunięte z południa na serię autochtoniczną. W ruchach tych wzięły również udział odkłute od podłoża fragmenty trzonu krystalicznego, z których największym jest czapka krystaliczna Goryczkowej (ryc. 163).

Ryc. 163. Powstanie elementów tektonicznych Tatr (wg M. Książkiewicza): 1 – pod naciskiem mas reglowych w strefie wierchowej powstają fałdy, 2 – dwa wewnętrzne fałdy ulegają złuskowaniu i odkorzenieniu, 3 – ponad spiętrzeniem utworzonym z odkorzenionych płatów przewala się płaszczowina reglowa, 4 – z zewnętrznej części płaszczowin odrywają się i zsuwają ku północy łuskowe płaty. Pola ciemniejsze – skały krystaliczne, jaśniejsze – osady wierchowe, białe – osady reglowe, T – trzon krystaliczny, P – pokrywa osadowa trzonu, C – fałd Czerwonych Wierchów, G – fałd Giewontu, R – płaszczowina reglowa

Pieniny

W basenie pienińskim nastąpiły w kredzie zmiany związane z jego zwężaniem się wskutek subdukcji skorupy oceanicznej basenu pod grzbiet oddzielający basen pieniński od basenu tatrzańskiego (grzbiet Andrusova, grzbiet egzotykowy).

Osady grupy Trzech Koron obejmujące dolną kredę stanowią kontynuację sedymentacji tytońskiej (ryc. 151). W jej skład wchodzą głównie pelagiczne wapienie rogowcowe, margle i łupki margliste. Jedynie na obszarze sedymentacji sukcesji haligowieckiej powstawały w wyższej części wczesnej kredy organogeniczne wapienie rafowe.

Najmłodsze osady w obrębie sukcesji skałkowych wchodzą w skład grupy Białej Wody i reprezentują górną kredę. W dolnej części profilu występują pelagiczne margle otwornicowe (formacja margli z Jaworek), a w górnej – osady fliszowe (formacja sromowiecka). Dopływ materiału terygenicznego był spowodowany ruchami tektonicznymi zachodzącymi w likwidowanym basenie pienińskim i na południe od niego, a w składzie otoczaków występują m.in. skały krystaliczne.

W końcu karbonu nastąpiły pierwsze w Pieninach ruchy płaszczowinowe fazy wczesnolaramijskiej (ryc. 164). Po nich przyszła transgresja morska i powstały wówczas zlepieńce, brekcje i piaskowce (formacja jarmucka) tworzące osłonę skałkową.

Karpaty zewnętrzne

Utwory kredowe w Karpatach zewnętrznych występują we wszystkich jednostkach tektonicznych (płaszczowinach), które powstały w czasie fałdowań w fazie sawskiej i styryjskiej. Osady tworzyły się w szerokim na co najmniej kilkaset kilometrów zbiorniku, podzielonym na kilka części przez wypiętrzone grzbiety. Mają dużą miąższość i są zróżnicowane facjalnie (ryc. 165), ale na ogół są typu fliszowego. Na początku sedymentacja stanowiła kontynuację depozycji późnojurajskiej. Powstała wówczas górna część wapieni cieszyńskich i górne łupki cieszyńskie. Pogłębienie zbiornika spowodowało w dalszej części kredy rozwój sedymentacji ilastej. Zaczęły powstawać łupki ilaste z przewarstwieniami radiolarytów i spongiolitów, zwane łupkami wierzowskimi, wśród których występują pakiety piaskowców (piaskowce grodziskie) ze strukturami osuwiskowymi. Ich odpowiednikiem we wschodniej części Karpat są łupki spalskie.

Działały słabe procesy magmowe. Powstały niewielkie intruzje cieszynitów o wieku 138, 133 i 122,5 mln lat.

Wyżej w profilu pojawiają się bezwapniste warstwy piaskowców lgockich (zbudowana jest z nich większość grzbietów górskich w północnej części zachodnich Karpat zewnętrznych, między Skawą i Dunajcem), utworzone w głębokim zbiorniku, oraz rogowce mikuszowickie – gezy i piaskowce krzemionkowe.

Maksimum przegłębienia basenu sedymentacyjnego Karpat zewnętrznych przypada na cenoman, kiedy utworzyły się łupki manganowe i radiolariowe oraz radiolaryty. W późnej kredzie nastąpiło duże zróżnicowanie basenu sedymentacyjnego, co związane było z ruchami tektonicznymi w jego obrębie. Powstało wiele podmorskich grzbietów i pojawiły się wyspy. Początkowo utrzymywała się sedymentacja głębokomorska i powstawały margle krzemionkowe oraz pstre łupki (ryc. 165), ale w koniaku nastąpił podział na dwie prowincje sedymentacyjne. Na zachodzie była to prowincja śląska, a na wschodzie – prowincja inoceramowa, które istniały aż do eocenu środkowego. W prowincji śląskiej powstawały piaskowce godulskie i piaskowce istebniańskie, przewarstwione pstrymi marglami i pstrymi łupkami. Dla prowincji inoceramowej charakterystyczne są warstwy inoceramowe – głównie cienko- i średnioławicowe piaskowce wapniste z licznymi inoceramami i hieroglifami.

Ryc. 164. Ewolucja pienińskiego pasa skałkowego i Tatr (wg E. Jurewicz)

Ryc. 165. Litostratygrafia skał fliszowych Karpat zewnętrznych (wg E. Stupnickiej)