Na początku było morze - miliony lat geologicznej historii. Jak powstały Tatry?

Pierwszy plan jest prawie zupełnie płaski, zajęty przez pola uprawne, jedynie niskie domki wsi zdradzają skalę. Za nimi las. Wznosi się delikatnie, aby po chwili oddać miejsce kosówce i w końcu skalistym ścianom. Linia kolejki na Łomnicę przecina tę naturalną piętrowość. Wskazuje szczyt. To moim zdaniem najwspanialsza perspektywa, bijąca na głowę tę z Gubałówki, Przełęczy nad Łapszanką - nieco podobna do tej z Baligówki w Kotlinie Orawsko-Nowotarskiej.

Jak na dłoni widać, że.... nie jest tych Tatr wcale dużo. W linii prostej - 57 km, maksymalna szerokość 19. Do tego 2655 m n.p.m. na szczycie Gerlacha i z obniżeniami sięgającymi 500 m n.p.m. po słowackiej stronie w Kotlinie Liptowskiej. Podzielone na trzy grupy: Bielskie, Wysokie i Zachodnie, kryją w sobie przeciekawą historię powstania i co za tym idzie - ogromną różnorodność geologiczną.

Aby zrozumieć skąd w Tatrach tak wyniosłe szczyty, jak Gerlach, Rysy (2499 m n.p.m.), Wysoka (2547 m n.p.m.) czy Krywań (2494 m n.p.m.), trzeba sięgnąć dość daleko, aż na początek paleozoiku, po kambr, 500 mln lat wstecz. Wówczas to powstały skały osadowe i wulkaniczne, które w karbonie, 340 mln lat temu zostały zmetamorfizowane, czyli przekształcone pod wpływem ciśnienia i wysokich temperatur w gnejsy i łupki krystaliczne. Zaś spękania tychże wypełniła magma, która wykrystalizowała w granity. I tym sposobem powstało coś, co można nazwać bazą fundamentem Tatr. Geolodzy nazywają to trzonem krystalicznym.

Ale to wcale nie jest koniec historii. Bo powolne stygnięcie granitu zaowocowało powstaniem żył kruszconośnych. W spękaniach stygnącej skały krążyły roztwory, a z nich powstały żyły kwarców, skaleni, miki a także towarzyszące im srebro, złoto. Zaś później, w młodszych skałach okresu triasu i jury - żelazo, miedź. I pewnie dlatego już około XIII wieku rozpoczęto pierwsze poszukiwania, a 200 lat później całkiem spore wydobycie. Powstawały kopalnie pod Ornakiem w Kościeliskiej, i nazwy - Dolina i Wierch Starorobociański. Ten od od „vetera opera”, a więcej starej roboty, bo tak nazwano nowe sztolnie górnicze w okolicy Ornaku.

A tak naprawdę, to na początku był super kontynent Pangea, który otaczały super morza - Panthalassa i ocean proto-Tetydy. Tatry, jakie znamy i widzimy dziś, to z geologicznego punktu widzenia całkiem nowa historia. Obszar obecnych Tatr znajdował się tuż przy krawędzi proto-Tetydy, gdy Pangea rozpadła się na Laurazję i Gondwanę. Proces zaczął się w jurze jakieś 150 mln lat temu, a zakończył w kredzie, 80 mln lat wstecz.

Nim to się jednak stało, obszar Tatr był zalewany płytkim morzem. Zalewany, bo koniec paleozoiku był czasem permanentnego erodowania, wyrównywania, niszczenia. Kto nie wierzy, niech zerknie na zlepieńce koperszadzkie na Przełęczy pod Kopą (słow. Kopské sedlo, 1753 m n.p.m.) w Tatrach Bielskich, gdzie granitowe bloki posklejane są ilastą masą, efektem owej erozji. A ta trwała jeszcze dobre kilkadziesiąt milionów lat. Wyrównywany obszar zyskiwał nowe formy, zagłębienia jeziorne, morskie, a rzeki niosły z północy piaski i muł. Prawie cały trias, 50 milionów lat płytkie, szelfowe morze pokrywało obszar Tatr, wypełniały je nanoszone z lądu osady rzeczne, morskie.

Tym sposobem tworzyły się skały, które dziś możemy podziwiać: dolomity komórkowe na Przełęczy Iwanickiej (1461 m n.p.m.) w Tatrach Zachodnich, naprzemienne ławice wapieni i dolomitów w Organach nad Halą Pisaną czy w końcu spektakularne, dolomitowe Kominy w Dolinie Strążyskiej. I znów, obszar został częściowo wyniesiony nad poziom morza. A z końcem triasu zaczęła się lądowa historia, której efekty w postaci odcisków paproci, tropów niewielkich gadów, oglądać można w Czerwonych Żlebkach - na trasie z Hali Tomanowej na Ciemniak (2096 m n.p.m.).

A co z tym rozpadem Pangei? No trwał, a Tatry - fragment litosfery obecnych, centralnych Karpat zyskały status mikrokontynentu. Szybko jednak teren się obniżył. Rozsuwaniu się pękniętego superkontynentu towarzyszyły liczne procesy wynoszące i pogrążające spękane, wierchowe bloki obszaru Tatr.

W jurze i kredzie, co rusz zalewany płytkim morzem obszar mocno się napracował, abyśmy dziś mogli podziwiać całą gamę skał wapiennych z plejadą amonitów i wyniosłych, skalnych bram chociażby w Dolinie Kościeliskiej – a więc choćby Bramę Kraszewskiego i Raptawicką Turnię. I tych najbardziej działających na wyobraźnię - rafowych wapieni urgonu, które można oglądać w Wąwozie Kraków.

Przez cały mezozoik, jakieś 180 mln lat trwał proces przemieszczania się wielkich kontynentów: płyta laurazjatycka rotowała względem afrykańskiej, aby w końcu, w środkowej części oceanu Tetydy zderzyć się z nią. Skąd o tym wiemy? To tak zwana teoria kier kontynentalnych, ukształtowana niespełna 70 lat temu. Była prawdziwą rewolucją.

W dość prosty sposób wyjaśniono, że Ziemia podzielona jest na płyty litosfery (terrany), które poruszają się względem siebie, innymi słowy - kontynenty dryfują. Efekt? W przypadku rejonu Karpat - dość spektakularny. Fragment płyty kontynentalnej, terran alpejsko-karpacko-panoński, zaczął się wsuwać pod nasuwającą się z południa płytę afrykańską. Tym sposobem, rozpoczął się drugi etap orogenezy alpejskiej (początek orogenezy datuje się na 237 mln lat wstecz), fazy górotwórczej odpowiedzialnej za powstanie wielkich łańcuchów górskich na świecie – od Andów, Kordylierów przez Pireneje, Alpy aż po wielkie góry Azji - z Himalajami włącznie. Ale nie tak szybko.

Nasuwająca się z południa płyta działała jak taran - zdzierała starsze skały, przesuwała je na północ. Te zdarte, oderwane od swojego krystalicznego podłoża skały osadowe południa, nasuwane na młodsze skały północy, doprowadziły do powstania płaszczowin. Dlatego ten dość złożony układ skał i płaszczowin buduje dziś Czerwone Wierchy i Giewont, serwując swoisty przekładaniec: stare skały trzonu krystalicznego, na nich osadowe skały autochtoniczne północy, na które nasunęły się dwie warstwy płaszczowin: wierchowe i reglowe. Sam proces trwał kilkadziesiąt milionów lat, i jak twierdzą geolodzy - był spektakularny. W ciągu kilku lat, w towarzystwie licznych trzęsień ziemi, płaszczowiny mogły przemieszczać się nawet kilkanaście kilometrów, by potem zatrzymać się na długie lata. I cykl się powtarzał.

Tyle, że to nic nie dało, wyraźnie wyodrębnionych gór na obszarze obecnych Tatr wówczas w zasadzie nie było. Na prawdziwą rewolucję Tatry musiały poczekać aż do kenozoiku, ery ssaków, która zaczęła się 65 mln lat temu. Może wydać się to nieco monotonne, ale obszar znów się obniżył i został całkowicie zalany głębokim morzem, do którego spływały rzeki i akumulowały materiał osadowy. Dzięki temu powstał charakterystyczny, warstwowany przekładaniec piaskowcowo-łupkowy - flisz karpacki, który buduje dziś między innymi Podhale, Spisz czy Liptów. Skala zjawiska była ogromna, bo nagromadziło się tego nawet 1000 metrów.

W końcu, 23 mln lat temu, w neogenie ruszył proces „modelowania”. W miocenie wynurzony z morza obszar zaczął rozpadać się na bloki. Powstały odrębne masywy, niczym wyspy - obok Tatr - Tatry Niżne, Mała i Wielka Fatra. Wszystkie łączyło jedno - specyficzna, mozaikowa budowa, ze skałami, które w geologicznej historii albo były częścią jakichś innych gór lub nawet innego kontynentu, uległy metamorfozie. Były dnem morza lub fragmentem jakichś osadów, przyniesionych z południa, z daleka.

Tatry podnosiły się nierównomiernie, na dodatek pochylały się ku północy. Procesowi towarzyszyły zjawiska erozyjne, szczególnie po południowej, najwyżej wyniesionej stronie. I właśnie tam, spod niszczonych, przyniesionych z południa warstw reglowych zaczął się pojawiać trzon krystaliczny - granit.

Proces dość szybkiego wynoszenia i erozji zaowocował tym, że w pliocenie, jakieś 3-4 mln lat temu Tatry były solidnym, wysokim masywem. A wszystko po to, żeby... znów zwolnić, pozwolić erozji niszczyć góry, zatracać wyniosłość, spłaszczać.

Ale tylko na chwilę, bo nagle, znów, jak w jakimś dniu świstaka wszystko zaczęło się na nowo. Z nową energią wypiętrzanie, erozja rzek - wielkie doliny o profilu zbliżonym do litery V, granie, grzbiety i skalne ściany. I tak aż do plejstocenu, jakieś 2,5 mln lat temu. Wówczas rozpoczął się okres wielkich zlodowaceń, który miał ostateczny wpływ na charakterystyczny wygląd Tatr.

Lądolód przyszedł z północy, ale do Tatr nigdy nie dotarł. Jakieś 2,6 mln lat temu rozpoczęło się bardzo wolne ochłodzenie klimatu Ziemi, mniej więcej o jeden stopień Celsjusza na dwa tysiące lat. Do dziś geolodzy i paleoklimatolodzy nie są zgodni, co było główną przyczyną tego ochłodzenia. Ale jedno jest pewne - dotychczasowe strefy klimatyczne zaczęły się kurczyć, przesuwać w stronę równika, a jakieś 1,2 mln lat temu, z północy zaczął nasuwać się lądolód, który w czasie maksymalnego zlodowacenia - pomiędzy 730 a 430 tys. lat temu oparł się o pogórze Karpat. Dowód? Wystarczy wybrać się do Wólki Kamiennej koło Siedlec i zobaczyć kolekcję „północników”, krystalicznych głazów przywleczonych przez lądolód ze Skandynawii. Największy, granit Vehmaa waży 12 ton. Nie tak wielkie, ale bez wątpienia skandynawskie głazy znaleziono niedaleko Łańcuta na Pogórzu Rzeszowskim na wysokości około 400 m n.p.m. W czasie maksymalnego zlodowacenia ponad 90 proc. Polski przykryte zostało lodem.

Na przedpolu, w Karpatach panował wówczas klimat peryglacjalny, zbliżony do tego, który dziś można oglądać chociażby na Spitsbergenie. Te wędrówki lądolodu powtarzały się cyklicznie. I tak samo cyklicznie, w Tatrach trwały procesy i zjawiska związane z rozwojem dolinnych lodowców górskich. Aż trudno sobie wyobrazić, że w maksimum ostatniego zlodowacenia w Tatrach, jakieś 20 tys. lat temu, istniało aż 55 systemów lodowcowych, które zajęły powierzchnię 280 km². Największy z nich, Lodowiec Doliny Białki liczył ponad 13 km długości ponad 400 metrów grubości. W górnej części opierał się o ściany Gerlacha, Wysokiej i Rysów. W dolnej sięgał aż po dzisiejszą Łysą Polanę, w okolicę początku asfaltowej drogi pod Morskie Oko.

Zręby współczesnej rzeźby Tatr pozostawiły po sobie lodowce. W czasie całego plejstocenu takich cyklicznych okresów zlodowaceń, czyli kiedy rozwijały się lodowce oraz interglacjałów kiedy lodowce zupełnie zanikały - jak obecnie - zapewne było kilka lub kilkanaście. Podczas maksimów tych zlodowaceń granica wieloletniego śniegu sięgała poziomu 1500-1600 metrów, co sprzyjało rozwojowi lodowców górskich.

Zasada - tak wtedy jak i dziś - była dość prosta: powyżej tej granicy więcej śniegu spadało niż się topiło. Tym samym opad przeobrażał się pod wpływem słońca i ciśnienia samej opadowej masy w firn, ten w lód firnowy i dalej w lód lodowcowy. Z 15 metrów opadu śniegu powstawał jeden metr lodu. Cyrki lodowcowe, czyli miejsca w których gromadził się śnieg w Tatrach nazywane są kotłami. Najpiękniej wykształciły się te z przegłębionymi misami – kotły, zajęte dziś przez jeziora: Morskiego Oka, Czarnego Stawu czy Wielkiego Stawu Gąsienicowego. W Tatrach Zachodnich można podziwiać świetnie widoczne kotły o schodowym układzie chociażby w Dolinie Małej Łąki. Ale to nie wszystko.

Akumulacja śniegu w czasie zlodowaceń była tak wielka, że dość plastyczny lód lodowcowy ruszył z kotłów w dół dolin miejscami sięgając przedpola Tatr. Wielkie języki lodu zaczęły swój niszczycielski proces: siłą masy, niesionego materiału skalnego, rzeźbiły wąskie V-kształtne doliny rzeczne przekształcając je w szerokie doliny w kształcie litery U, typowe dla lodowców. Siłę tego zjawiska łatwo zauważyć przyglądając się wielkim, wygładzonym niczym papierem ściernym powierzchniom skał w Dolinie Roztoki, na progach (tak zwanych ryglach skalnych) kotłów Czarnego Stawu Gąsienicowego czy Czarnego Stawu nad Rysami. Dodatkowo, procesy erozji lodowcowej i wietrzenia związanego z mrozem cofały ściany skalne i wyostrzały grzbiety do postrzępionych grani.

Sam jęzor lodowcowy niósł ze sobą materiał osadzany później w postaci moreny. Tym samym możemy się dziś cieszyć chociażby moreną na przedpolu Morskiego Oka. No i stawami: Smreczyńskim albo i Toporowymi oraz Szczyrbskim na Słowacji, które powstały jako wytopiska po martwym lodzie zagrzebanym w materiale morenowym tuż przy czołach lodowców.

Jedną z najbardziej spektakularnych form, którą zawdzięczamy lodowcom, jest rzeźba Wysokiej. Szczyt przypomina nieco piramidę Matterhornu, a skojarzenia są jak najbardziej prawidłowe. Obydwie góry łączy proces karlingu czyli systematycznego stromienia ścian i obniżanie przełęczy, podcinananych przez trzy, cztery cyrki lodowcowe, tworzące się dookoła góry. Proces zlodowacenia Tatr ostatecznie zakończył się wraz z ociepleniem Holocenu, jakieś 12-11 tysięcy lat temu, kiedy klimat ocieplił się do tego stopnia, że lodowce wycofały się w górę dolin, a później całkowicie zniknęły.

Warstwa wiecznego śniegu przesunęła się na wysokość ok. 2300 metrów. Lodowce pozostawiły po sobie spektakularną rzeźbę lodowcową, tak typową dla Tatr - wały moren, jeziora cyrkowe, zawieszone doliny, wygłady i postrzępione granie. Praca erozyjna jaką wykonały lodowce dała w efekcie wysokości względne, które dziś sprawiają, że wyjście z Palenicy Białczańskiej na Rysy to spory wysiłek i perspektywa pokonania 1500 metrów podejścia.

• Jedną z metod obliczania wieku Tatr jest lichenometria, czyli pomiar rocznego przyrostu plech porostów, wykorzystywana do określenia wieku najmłodszych form terenu (jakieś 400 lat wstecz).
   
• W Tatrach wykorzystuje się wzorzec porostu Rhizocarpon geographicum, którego średnica wzrasta w określonym tempie.
   
• W ten sposób można określić kiedy powstał obryw skalny czy lawina skalna.- W datowaniu moren i wygładów lodowcowych wykorzystuje się fizykę jądrową i promieniowanie kosmiczne – metodę izotopów kosmogenicznych 10Be i 36Cl.
   
• Pobiera się próbkę skały i sprawdza jak długo dana powierzchnia jest eksponowana na promieniowe kosmiczne.
   
• Tym sposobem można badać skały w zakresie od 100 lat do paru milionów lat.

Tekst ukazał się w wydaniu nr 7 (17) /2021.