Skały magmowe. Bazalty, gabro, żyły kwarcowe, ryolity, granity – czyli po czym się wspinamy (cz. 2)

W poprzednim artykule dotyczącym geologii polskich skał wspinaczkowych przyjrzeliśmy się skałom osadowym [Skały osadowe. Piaskowce, wapienie, zlepieńce, dolomity – czyli po czym się wspinamy]. W poszukiwaniu dostępnych sektorów udaliśmy się zatem w wędrówkę po niemal całej południowej Polsce.

Lokalizowanie wspinaczkowych skał magmowych pozornie wydaje się być nieco mniej skomplikowane, gdyż jesteśmy ograniczeni jedynie do rejonu Sudetów¹ (fig.1). Rzeczywistość pokazuje, że mamy tu jednak do czynienia z bardzo złożonym geologicznie regionem, w którym skały powstawały i przeobrażały się wieloetapowo. Z tego też względu budowę Sudetów określa się często jako “mozaikową” – wiele skał o odmiennym pochodzeniu i wyglądzie współwystępuje na dość niewielkim obszarze.

Dla dociekliwych, przystępny schemat obrazujący zachodzące tutaj procesy oraz nieco szersze omówienie geologii Sudetów znajdziecie tutaj → [link1][link2].

fig. 1: Lokalizacja magmowych skał wspinaczkowych w Polsce

***

Bazalty²

Bazalt jest skałą wylewną, zatem powstaje w wyniku wypływów i zastygania magmy. W przeciwieństwie do skał powstających głębiej w skorupie ziemskiej, minerały nie mają tyle czasu, by móc się wykrystalizować. Struktura bazaltów jest zatem skrytokrystaliczna, czyli poszczególne minerały nie są widoczne gołym okiem. Jednak wyjątki potwierdzają reguły, zatem gdzieniegdzie mogą pojawić się większe minerały (zdj. 1B). Swoją ciemną barwę bazalty zawdzięczają składowi mineralnemu. W przypadku gdy w strukturze bazaltu znajduje się więcej niż 40proc. minerałów ciemnych, wtedy jego kolor staje się bliski czarnemu (rockhoundresource.com). Jego główne minerały ciemne to pirokseny, oliwiny i hornblenda, a wśród minerałów jasnych dominują plagioklazy

W Polsce wspinaczka po bazaltach możliwa jest jedynie w ścianach wzniesienia Diablak. Znajdziemy tutaj charakterystyczne słupy bazaltowe, których struktura jest określana przez geologów jako cios słupowy (zdj.1C). Tworzą się one w wyniku stygnięcia law bazaltowych, których powierzchnia w wyniku obniżenia temperatury zaczyna się kurczyć, co powoduje utworzenie się wielokątnych, postępujących w głąb spękań. W przekroju poprzecznym przypominają one wysychające błoto (filmik w tym temacie -> [link]).

Wspinanie na Diablaku zlokalizowane jest głównie na wysokiej ścianie nad wyrobiskiem z jaskinią. Za chwyty służą nam tu drobne ryski, kostki i zwietrzałe “buły” bazaltowe (zdj. 1A). Sam bazalt bywa skałą dość kruchą, a ze względu na brak wyraźnych wystających minerałów, również śliską.

Skały Diablaka należą do najmłodszych sudeckich skał magmowych i mają około 20 milionów lat (Kozdrój i in., 2009). Ich powstanie związane jest z okresem rozciągania się obszaru Sudetów i powstawania w skorupie ziemskiej pęknięć sięgających płaszcza Ziemi, skąd wydobywała się magma (Krzemińska, Awdankiewicz, 2011).

Najbardziej znanym z sudeckich wzgórz bazaltowych² jest Ostrzyca, której skały powstały podczas tego samego epizodu magmowego co skały Diablaka. Choć będzie nas korciło, aby górki zbudowane z bazaltu bezpośrednio kojarzyć z encyklopedycznym wyglądem wulkanów, nie powinniśmy tego robić. Zarówno Ostrzyca, jak i Diablak uwidaczniają skały powstałe w podziemnych kanałach doprowadzających magmę do wulkanu. Skały te, bardziej odporne od otoczenia, zostały wypreparowane tworząc wzgórza (Krzemińska, Awdankiewicz, 2011). Procesy erozji zdążyły już niestety zniszczyć dawne stożki wulkaniczne.

zdj. 1: A: Widok na bazaltowe ściany Diablaka, odsłonięte poprzez dawną eksploatację. B: Kawałek sudeckiego bazaltu. W ciemnym cieście skalnym można dostrzec pojedyncze zielone kryształy oliwinu (żółta strzałka) C: Słupy bazaltowe na Muchowskich Wzgórzach

Gabro

Zapewne wiecie, że na Ziemi występuje skorupa oceaniczna oraz skorupa kontynentalna. Historia geologiczna bywa na tyle bogata i zróżnicowana, że w określonych przypadkach fragmenty skorupy oceanicznej mogą znaleźć się na kontynencie. Jak się zapewne domyślacie, fragmenty skał z dna oceanicznego możemy odnaleźć również w Sudetach.

Jak doszło zatem do ich powstania? Około 350-370 milionów lat temu miała miejsce kolizja niewielkich pra-kontynentów, które były oddzielone od siebie oceanem. W tym czasie doszło do subdukcji, czyli “wsuwania się” jednej skorupy kontynentalnej pod drugą oraz niejako przy okazji, wypiętrzenia części skorupy oceanicznej (fig. 2). W wyniku tego procesu odsłoniły się na powierzchni niektóre skały z dna oceanicznego, w tym właśnie gabra.

Skały te występują na masywie Ślęży, gdzie łatwo je znaleźć na niemal całej długości jej stoków. Góra Ślęża jest z resztą dość wyjątkowa, gdyż znajduje się daleko na północny wschód od głównego masywu sudeckiego oraz bardzo wyraźnie odcina się od otaczającego ją dość nizinnego terenu. Pierwotnie jako powód takiej różnicy w wysokościach wskazywano “twardzielcową” genezę skał gabrowych, czyli że są to skały odporniejsze od otaczających. Choć taka interpretacja wydaje się prawdziwa dla szczytowych partii Ślęży, dla pozostałego obszaru góry przyjmuje się, że swoją wysokość zawdzięcza zróżnicowanej strukturze wewnętrznej, a drobniejsze formy skalne mogły powstać przy udziale procesów egzaracyjnych, czyli “zdzieraniu” skał przez lodowiec podczas zlodowacenia (Placek, 2007).

fig.2:. Schemat pokazujący subdukcję jednej skorupy kontynentalnej pod drugą. Zaznaczona strzałką szczątkowa skorupa oceaniczna w niektórych miejscach Sudetów występuje na powierzchni (schemat z link)

Wspinaczka w gabro Ślęży możliwa jest tylko wśród pojedynczych skałek boulderowych. Odsłaniają się one w różnych miejscach na wzgórzu, głównie jako izolowane głazy zrzucone z góry ku jej niższym partiom. W stokach góry znajdują się również rozległe rumowiska, jednak występujące tam skałki zwykle są zbyt małe, by możliwe było na nich boulderowanie (zdj. 2A). Ślężańskie gabro jest skałą maficzną, czyli zawiera w swojej strukturze stosunkowo niewiele krzemionki. Pod względem składu mineralnego gabro przypomina bazalt, jednak minerały są tutaj widoczne gołym okiem. W gabrze Ślęzy często można ujrzeć słupki, które najprawdopodobniej są diallagiem (zdj.2B).

zdj.2: A: Rozległe rumowisko gabra u na stokach Ślęży. B: Kawałek gabra ze Ślęży. Słupkowate minerały to najprawdopodobniej diallag, czyli odmiana piroksenu

Żyły kwarcowe

Pozostańmy na chwilę w masywie Ślęży i udajmy się na największą w tym rejonie miejscówkę wspinaczkową, czyli na Kwarcową Górę. Jak sama nazwa wskazuje, występują tu skały złożone niemal wyłącznie z kwarcu. Odznaczają się one wyraźnie na tle pobliskich granitów i gabra, które mają odmienny wygląd i skład. Zatem jak doszło do ich powstania? Przyjmuje się, że powstała tutaj żyła kwarcowa uformowała się najprawdopodobniej w wyniku procesów hydrotermalnych (Wołkowicz, 2000). Mieliśmy zatem sytuację, w której w masywie skalnym, zbudowanym z granitów i gabr Ślęży, powstawały szczeliny, które wypełniane były gorącym roztworem wodnym. Z tego roztworu krystalizowały następnie minerały, wypełniające szczelinę materiałem, w tym przypadku głównie kwarcem.

Obecność żył w skałach nie jest zwykle niczym szczególnym. W różnych przypadkach żyły są widoczne jedynie pod mikroskopem, mogą pojawiać się w pojedynczych fragmentach skały lub – jak w omawianym przypadku – osiągać długość ponad kilometra (fig. 3).

fig.3. Mapa geologiczna przedstawiająca górę Ślężę i jej północno-wschodni stok. Kolorami oznaczone są różne rodzaje skał. Zwróćcie uwagę na długość żyły kwarcowej. (z: Sztromwasser E., Mydłowski A., 2009)

Na Kwarcowej Górze uprawiamy bouldering w zaskakująco przyjemnym miejscu, które niegdyś było czynnym łomikiem. Miejsce na crashpady jest dość płaskie (zdj.3C), skała nie ma tendencji do kruszenia się, a liczne drobne spękania w kwarcu dostarczają wspinaczom przyjemnych klameczek. Bliższa inspekcja skały uwidacznia wtórne (powstałe później niż główna masa skalna) naskorupienia (zdj.3B). Sama skała, choć bywa śliska, to oferuje raczej lepsze tarcie niż typowy wapień jurajski. Wrocławskim łojantom pozostaje zatem szczerze podziękować pradawnej braci górniczej za odsłonięcie tych nietypowych skał.

zdj.3: A: Kawałek żyły kwarcowej. W jej strukturze widać ciemne żyłki, a same kryształy kwarcu nie są zbyt wyraźnie wykształcone. B: Widok na ściany łomiku. Chropowate fragmenty ściany stanowią najprawdopodobniej wtórne naskorupienia na skale. C: Szerszy obraz skał z Kwarcowej Góry

Ryolity

Ryolity są podobnie jak bazalty skałami wylewnymi, czyli powstałymi z wypływającej na powierzchnię ziemi magmy. Różni je jednak skład mineralny. W ryolitach duży udział ma krzemionka, przez co można je uznać za wylewny odpowiednik granitu. Ryolitowe magmy, w przeciwieństwie do bazaltowych, które powstają głębiej i charakteryzują się większą gęstością, formują się w płytszych partiach skorupy ziemskiej i cechują się dużą lepkością. Erupcja lawy ryolitowej często powoduje powstawanie kopuł wulkanicznych, czyli nagromadzenia i spiętrzenia się lawy nad kominem wulkanu.

Sudeckie ryolity reprezentują znacznie starszy epizod wulkaniczny niż ten opisywany wcześniej w przypadku bazaltów. Szacować można, że skały te mają prawie 300 milionów lat (Ihnatowicz i in., 2017). W specyficznych warunkach sudeckie ryolity mogą podobnie jak bazalty formować się w słupy (zdj. 4B).

Wspinaczka po sudeckich ryolitach możliwa jest w dawnych kamieniołomach Pustelnia oraz “3 kawałki”. Powstałe tutaj skały rozciągają się pod powierzchnią ziemi na około 15 kilometrach i są grubości nawet kilkuset metrów (Krzemińska, Awdankiewicz, 2011). Pustelnia leży tuż przy samej drodze i dla (bardzo) upartego, możliwa byłaby tu asekuracja z samochodu. Występujące tutaj ryolity są twardą i zwartą skałą, w której nie sposób dostrzec gołym okiem pojedynczych ziaren minerałów (zdj. 4C). Ma ona barwę różową i kremową, a z zewnątrz okrywa się często ciemnym nalotem. W ścianie kamieniołomu widoczna jest nieregularna sieć mniejszych i większych spękań, dzięki którym wspinacz ma się czego chwycić lub co zaklinować (zdj. 4A). Skała oferuje bardzo przyzwoite tarcie i z pewnością ma swoje walory wspinaczkowe.

zdj. 4: A: Widok na ścianę Kamieniołomu Pustelnia. B: Skały rezerwatu Organy Wielisławskie. Stanowią one przykład dość nietypowego dla ryolitów ciosu słupowego, C: Kawałek sudeckiego ryolitu

Granity

Granity są zdecydowanie najpopularniejszym rodzajem sudeckich skał wspinaczkowych. Obszar, w którym obecnie możemy chodzić po granitach, rozciąga się od Liberca po Rudawy Janowickie, gdzie znajduje się największe skupisko wystających z ziemi skałek. Wstawki możemy robić również w okolicach Szklarskiej Poręby, Karpacza i w Sokolikach.

Większość sudeckich wspinaczkowych skał granitowych zlokalizowana jest w obrębie masywu karkonoskiego. Są one zatem tej samej genezy i powstawały w podobnym czasie. Konkretnie, działo się to w późnym karbonie, około 320-300 milionów lat temu. Okres ten był schyłkiem orogenezy waryscyjskiej, czyli okresu zintensyfikowanego zderzenia się kontynentów z mikrokontynentami, a co za tym idzie, powstawania i wypiętrzania skał³. Jako powody powstania granitowej intruzji magmowej podaje się zmiany w grubości płaszcza ziemi lub regionalną ekstensję (czyli rozciąganie) sudeckich masywów skalnych (Mazur, Aleksandrowski, 2010). Intruzja magmowa była wielkim, płynnym ciałem, które znajdowało się pierwotnie pod ziemią. Dopiero późniejsze ruchy górotwórcze spowodowały, że powstałe skały zostały wyniesione na powierzchnię.

Jak zatem doszło do powstania skałek? Aby się tego dowiedzieć, musimy się przyjrzeć wpierw temu, co wszyscy kochają – lub nienawidzą – czyli rysom, choć z punktu widzenia geologa poprawnie powinniśmy je nazywać spękaniami. Poziome spękania tworzą półeczki, pionowe umożliwiają klinowanie rąk. Układ pionowe-poziome jest względnie powtarzalny (zdj. 6B) i ma swoje odzwierciedlenie w procesie powstawania skałek. Zastygająca magma granitowa zmniejsza swoją objętość, w wyniku czego pojawiają się pęknięcia (Migoń, 2012). Na siłę można zatem porównać powstawanie szczelin granitowych do pęknięć powstałych na powierzchni świeżo wyjętego z pieca chleba. Drugim czynnikiem wpływającym na powstawanie spękań jest nacisk wywierany na masyw granitowy przez skały otoczenia. Wynikiem tych procesów jest charakterystyczny i powtarzalny układ spękań (fig. 4).

fig. 4: Schemat powstawania pęknięć w masywie granitowym. Q – tworzące się na początku pęknięcia poprzeczne do osi plutonu, S – wtórne pęknięcia podłużne, D – ewentualne pęknięcia diagonalne. Powstawanie kolejnych serii spękań związane jest z rozładowywaniem powstałych naprężeń w obrębie plutonu (z: Skolasińska, 2016, uproszczone)

Pęknięcia istnieją również w granitach ukrytych pod ziemią, gdzie występują one z różną częstotliwością. W przypadku gdy spękań jest bardzo dużo, skała jest narażona na mocniejszą dezintegrację (fig. 5). Taki proces nazywamy selektywnym wietrzeniem⁴, gdzie większość masywu skalnego ulega rozpadowi, a mniej popękane części masywu mają szansę odsłonić się na powierzchni. Inną cechę wpływającą na ilość spękań, a mianowicie różnicę w rodzaju budulca skały, uwidacznia nam skała Piec w Rudawach (zdj. 6C). Jego zwarta górna część wyraźnie wystaje ponad popękaną część dolną. Daszek rozdziela nam od siebie dwa rodzaje granitów: dolny, mniej odporny na wietrzenie, drobno- i średnioziarnisty oraz górny, gruboziarnisty, który jest odporniejszy.

fig.5: Koncepcja rozwoju rzeźby skałek granitowych na przykładzie Lwiej Góry (Starościńskie skały, Rudawy Janowickie). I etap – sytuacja wyjściowa, skały spękane w różnym stopniu, II etap – wietrzenie skał o większym zagęszczeniu spękań i powstanie zwietrzeliny5* III etap – usunięcie zwietrzeliny i wyeksponowanie skałek, z: Michniewicz, Jancewicz, i in. 2016

W skład granitu karkonoskiego wchodzą głównie kwarc, skalenie oraz biotyt (zdj. 5) Różowe skalenie są dość twarde i odporne oraz mają “tendencję” do tworzenia większych kryształów. To właśnie ze skalenia zbudowany jest najczęściej ten jeden wystający kryształek pozwalający wspinaczowi postawić na nim nogę lub w razie potrzeby “ściągnąć się”. Kwarce rozróżnimy po tym, że zwykle są szare i nieco przezroczyste. Biotyt stanowią z kolei ciemne blaszki. Taki rozkład minerałów, w dość stałej proporcji tworzy jasno kremową barwę skały. Jednak ściany sudeckich skałek granitowych kojarzą nam się z kolorem bardziej brązowym. Różnica w tej barwie wynika z delikatnego przybrudzenia skał oraz procesu wietrzenia. Warstwy zewnętrzne skał są narażone na oddziaływanie ze środowiskiem atmosferycznym (zdj. 6A). Powoduje to przeobrażanie się minerałów, a w konsekwencji ich dezintegrację. Rdzawe przerosty w obrębie granitu świadczą o uwalnianiu z minerałów związków żelaza.

zdj.5: Kawałek granitu karkonoskiego z zaznaczonymi minerałami. Czerwona strzałka – skalenie, żółta – kwarc, niebieska – biotyt. Brązowe przebarwienia w obrębie skały świadczą o degradacji niektórych minerałów

zdj.6:. A: Rozłupany kawałek granitu budującego Sudeckie granity. Z lewej strony widać jasny, świeżo rozłupaną skałę, z prawej zwietrzały fragment zewnętrzny B: Aplitowe Skały w okolicach Szklarskiej Poręby z widocznymi wyraźnymi spękaniami pion-poziom. C: Skała Piec w Rudawach

Na tym kończymy drugą część trylogii o geologii polskich skałek wspinaczkowych. Niedługo pojawi się tekst o enigmatycznych skałach metamorficznych.

Karol Majewski
Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy,
kmaje@pgi.gov.pl

Przypisy

1: Autor zdaje sobie sprawę z istnienia tatrzańskich granitów. Ich brak w zestawieniu wynika z próby skupienia się jedynie na wspinaczce skałkowej. Jeśli byłoby zainteresowanie tym tematem to postaramy się aby w przyszłości powstał artykuł o takiej tematyce.

2: Z geologicznego punktu widzenia Ostrzycę i inne „bazaltowe” wzniesienia budują wszelkiego rodzaju nefelinity, bazanity i tym podobne skały. Bazalty oczywiście częściowo też tam występują. Aby nie komplikować zanadto tego artykułu, postanowiliśmy zbiorczo nazwać te skały bazaltami.

3: Znane z lekcji geografii określenie “orogenezy” często bywa odbierane jako pewien niedługi, katastroficzny epizod. W praktyce, mówimy tutaj o okresie który trwał przeszło 100 milionów lat – dla porównania dinozaury wyginęły około 66 milionów lat temu. Ogółem, określanie wieku górotworów bywa niejednoznaczne. Poniżej cytat prof. Migonia na ten temat:

Często można spotkać się ze stwierdzeniem, że Sudety to góry „stare”. Przeciwstawiane są one Karpatom, przedstawianym jako góry „młode”. Powstanie w miejscu dzisiejszych Sudetów wysokiego łańcucha górskiego w odległej orogenezie hercyńskiej, ponad 300 mln lat temu, wydaje się być zgodne z takim rozróżnieniem. A jednak przedstawianie Sudetów jako gór „starych” jest niewłaściwe. Prawdą jest, że większość skał budujących Sudety ma znaczny wiek, liczony w setkach milionów lat. Jednak hercyński górotwór został później całkowicie zniszczony przez erozję i zrównany, a około 80 milionów lat temu niemal cały obszar dzisiejszych Sudetów był zalany przez morze. Górski krajobraz, który obserwujemy obecnie, powstał w trakcie ostatnich kilku, może kilkunastu milionów lat, wskutek pionowych ruchów na uskokach tektonicznych i z górami sprzed 300 mln lat nie ma nic wspólnego. Sudety jako góry są zatem równie „młode”, jak Karpaty [Migoń Piotr, 2012, Granit]

4: wietrzenie – rozpad mechaniczny i rozkład chemiczny skał wskutek działania energii słonecznej, powietrza, wody i organizmów

5: zwietrzelina – produkt wietrzenia pozostawiony na miejscu

Bibliografia

Kozdrój W., Ihnatowicz A., Przybylski B., 2009, Objaśnienia do Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski arkusz Złotoryja (759). Państw. Inst. Geol..

Ihnatowicz A., Awdankiewicz H., Ciszek D., Badura J., 2017, Objaśnienia do Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski arkusz Arkusz Kamienna Góra (833), Uniemyśl (866), Uniemyśl W (1082), Państw. Inst. Geol..

Krzemińska E., Awdankiewicz M., 2011. „Historia geologiczna aktywności wulkanicznej na obszarze Polski.” Kosmos 60-3–4: 261–275.

Mazur, S., Aleksandrowski, P., & Szczepański, J. (2010). Zarys budowy i ewolucji tektonicznej waryscyjskiej struktury Sudetów. Przegląd Geologiczny, 58(2).

Placek A., 2007, Rola zróżnicowania wytrzymałości skał w genezie rzeźby Masywu Ślęży (Przedgórze Sudeckie), Przegląd Geologiczny, vol. 55, nr 10, 2007

Michniewicz A., Jancewicz K., Różycka M., Migoń P., 2016, Rzeźba granitowego skalnego miasta Starościńskich Skał w Rudawach Janowickich (Sudety Zachodnie)

Migoń P., 2012, Granit – od magmy do kamienia w służbie człowieka, ISBN 978-83-935532-2-8

Sztromwasser E., Mydłowski A., 2009, Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski arkusz Sobótka (799), Państw. Inst. Geol.

Wołkowicz K., 2000, O katodoluminescencji sudeckich kwarców żyłowych, Prz. Geol., 48: 625-633.

Opis skał bazaltowych z https://rockhoundresource.com/basalt/

Fotografie użyte w tekście zostały zrobione przez autora lub pochodzą z katalogu geostanowisk link.

Karol Majewski
Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy
kmaje@pgi.gov.pl