Budowa geologiczna

Rys. 1. Mapa głównych jednostek tektonicznych Polski na powierzchni podkenozoicznej. Mapa pokazuje płytkie struktury tektoniczne pierwszego rzędu powstałe w pokrywie platform wschodnioeuropejskiej i zachodnioeuropejskiej oraz struktury istniejące w podłożu platformy zachodnioeuropejskiej w południowej Polsce (Żelaźniewicz i in. 2011).

Województwo śląskie obejmuje swoim zasięgiem fragmenty kilku ważnych jednostek geologicznych. Na powierzchni podkenozoicznej (bez utworów kenozoiku: paleogenu, neogenu i czwartorzędu) występują następujące główne jednostki tektoniczne: w zachodniej części - morawsko-śląskie pasmo fałdowe, w centralnej części - monoklina śląsko-krakowska i zapadlisko górnośląskie (niecka górnośląska), a w północno-wschodniej części - elewacja radomszczańska i synklinorium miechowskie. Południowa granica monokliny śląsko-krakowskiej i zapadliska górnośląskiego chowa się pod mioceńskie utwory zapadliska przedkarpackiego i pod Karpaty Zewnętrzne (Rys. 1).

Najstarszymi skałami występującymi na obszarze województwa śląskiego są utwory prekambryjskie bloku górnośląskiego i bloku małopolskiego.

Utwory prekambryjskie

Blok górnośląski

Blok górnośląski jest częścią większej jednostki tektonicznej - Brunovistulicum, który tworzy wraz z blokiem Brna (Buła i Żaba 2005, 2008). Granica pomiędzy tymi blokami przebiega wzdłuż uskoku Hána, który jest południowo-wschodnim przedłużeniem uskoku Łaby (Buła i Żaba 2008). Na północnym-wschodzie blok górnośląski oddzielony jest od bloku małopolskiego strefą uskokową Kraków – Lubliniec (Buła i in. 1997; Żaba 1999), natomiast jego południowa część zalega w podłożu Karpat Zewnętrznych.

Najstarsze skały bloku górnośląskiego, występujące w obrębie województwa śląskiego, rozpoznano w obrębie kopuły Bielska-Białej – Andrychowa. Są to głównie skały metamorficzne (paragnejsy, łupki łyszczykowe, lokalnie zmigamtytyzowane) o wieku 660 – 600 mln lat. Prekambryjskie skały magmowe stwierdzono tylko w centralnej części kopuły. Są to głównie granitoidy, które intrudowały około 590-545 mln lat temu (Żelaźniewicz i in., 2004). Na północ i wschód od Bielska-Białej stwierdzono występowanie słabo zmetamorfizowanych (anchimetamorficznych) skał klastycznych, takich jak (meta)iłowce, mułowce i piaskowce z niewielkim udziałem zlepieńców, reprezentujących ediakarański flisz (Cebulak i Kotas 1982; Żelaźniewicz i in., 2004; Buła i Żaba 2005, 2008). Niezgodnie na skałach anchimetamorficznych zalega kompleks zlepieńców polimiktycznych, również reprezentujących ediakar (Buła i Habryn 2008).

Blok małopolski

Blok małopolski położony jest pomiędzy blokiem górnośląskim a kratonem wschodnioeuropejskim. Od północy ogranicza go uskok świętokrzyski (nasunięcie świętokrzyskie). Prekambryjskie podłoże bloku małopolskiego stanowią słabo zmetamorfizowane skały o charakterze fliszowym. Ich wiek na podstawie badań palinologicznych określono na ediakar (Jachowicz i in., 2002). Przeważają tu skały ilasto-mułowcowe przy niewielkim udziale piaskowców.

Dolnopaleozoiczna pokrywa osadowa

Blok górnośląski

Na bloku górnośląskim utwory dolnopaleozoiczne reprezentowane są przez osady kambru dolnego i środkowego oraz ordowiku. Zalegają niezgodnie na zerodowanym fundamencie krystalicznym. W profilu kambru dolnego wydzielono: formację z Borzęt i formację z Goczałkowic (Buła i Jachowicz 1996). Formacja z Borzęt reprezentowana jest przez kompleks skał ilastych, mułowcowych i piaskowcowych z kambru dolnego subholmiowego. Miąższość tej formacji przekracza 670 m. Formacja z Goczałkowic reprezentowana jest przez klastyczne osady kambru dolnego holmiowego, o miąższości do 2000 m w części północno-wschodniej bloku górnośląskiego. Osady te stanowią trójczłonową, transgresywną sekwencję litologiczno-facjalną złożoną z piaskowców skolitusowych z Mogilan, piaskowców bioturbacyjnych z Głogoczowa i mułowców z trylobitami z Pszczyny (Buła i Żaba 2005). Środkowokambryjskie skały klastyczne (mułowcowo-piaskowcowe) stanowią formację z Sosnowca. Skały ordowickie, wydzielone jako formacja z Bibieli, reprezentowane są przez skały ilasto-krzemionkowe z przeławiceniami piaskowców kwarcowych oraz dolomitów ilastych (Buła i Żaba 2005).

Blok małopolski

Utwory dolnopaleozoiczne bloku małopolskiego reprezentowane są przez klastyczne skały kambryjskie (występują tylko w północnej i wschodniej części bloku – poza obszarem województwa śląskiego) oraz węglanowe i klastyczne skały ordowiku i syluru. W profilu utworów ordowicko-sylurskich wyróżniono następujące jednostki litostratygraficzne (Buła 2000): formację z Zawiercia, która obejmuje kompleks skał węglanowych o miąższości do 100 m, formację z Mgrzygłodu reprezentowaną przez skały ilasto-mułowcowe z wkładkami piaskowców i formację z Łapczycy, do której należą utwory mułowcowo-piaszczysto-zlepieńcowe o cyklicznym rozwoju. Skały należące do wymienionych jednostek litostratygraficznych stanowią pokrywowe piętro strukturalne w zachodniej części bloku małopolskiego (Buła 2000).

Utwory górnopaleozoiczne

Utwory górnopaleozoiczne na bloku górnośląskim i małopolskim reprezentowane są przez osady dewonu, karbonu i permu. Skały dewońskie leżą niezgodnie na starszych utworach. Dewon dolny reprezentowany jest przez serię klastyczną zbudowaną z piaskowców kwarcowych i kwarcytów z licznymi wkładkami łupków ilastych bez fauny. Miąższość tych osadów wynosi około 160 m. Skały powstałe w dewonie środkowym to głównie serie skał węglanowych: wapieni, wapieni dolomitycznych i dolomitów z licznymi wkładkami iłowców, mułowców i margli. Na obydwu blokach skały te leżą zgodnie na utworach dewonu dolnego lub zalegają dyskordantnie na skałach staropaleozoicznych lub ediakarańskich. Skały reprezentujące dewon górny to również skały węglanowe o wyraźnej przewadze wapieni, leżące zgodnie na utworach dewonu środkowego. Profil występujących wyżej utworów dolnokarbońskich jest dwudzielny. Część niższa (wapień węglowy) stanowi kontynuację serii węglanowej środkowego i górnego dewonu. Są to różnego rodzaju wapienie, dolomity i margle z licznymi wkładkami skał okruchowych o miąższości do 300 m. Powyżej serii węglanowej zalegają morskie osady klastyczne (kulm). Seria osadów klastycznych jest zbudowana ze skał o charakterze fliszowym, głównie iłowców, mułowców i piaskowców z poziomami fauny morskiej. Powstały one w zbiorniku głębokomorskim, przy udziale prądów zawiesinowych. Miąższość osadów kulmu jest zmienna, waha się w granicach od 200 do 1500 m. Utwory te należą do górnego wizenu i dolnego namuru A. Wychodnie osadów kulmu występują w okolicach Toszka. Karbońskie utwory fliszowe występujące w podłożu GZW wykazują ciągłość sedymentacyjną z zalegającymi powyżej utworami węglonośnymi. Z tego wynika, że te różne genetycznie osady karbonu powstawały w obrębie tego samego basenu (basen morawsko – śląski). Rozwój tego basenu związany był z kolizją dwóch płyt litosfery: Masywu Czeskiego i Brunovistulicum. Podczas powstawania osadów fliszowych nastąpiło silne zróżnicowanie subsydencji w basenie. W części zachodniej basenu utworzyły się osady fliszowe o miąższości około 12 km. Ku wschodowi i południowemu wschodowi ich miąższość stopniowo maleje do kilkuset metrów. Molasowe utwory węglonośne GZW rozwijały się we wschodniej części basenu morawsko – śląskiego, w końcowej fazie jego zamykania.

Skały nadkładu karbonu produktywnego

W permie utwory karbonu zostały głęboko zerodowane i pocięte uskokami. W saalskiej fazie górotwórczej powstał rów Sławkowa, biegnący od Krakowa po okolice Piekar Śląskich. Jest wąskim zapadliskiem wypełnionym głównie zlepieńcami, glinami i wulkanitami. Obok niego istnieją również mniejsze rowy tektoniczne, głównie o orientacji równoleżnikowej, wypełnione podobnymi osadami. W erze mezozoicznej, na zrównane podłoże paleozoiczne północnej i środkowej części województwa cyklicznie wkraczało morze. W tych warunkach tworzyły się osady morskie oraz lądowe triasu, jury i kredy. W centralnej części zapadliska górnośląskiego skały mezozoiku zalegają jedynie płatami na utworach karbonu. Utwory mezozoiku występujące w północnej i północno-wschodniej części niecki, leżące niezgodnie na skałach karbońskich budują monoklinę śląsko-krakowską, która w północno-wschodnich krańcach województwa śląskiego przechodzi w nieckę miechowską. Mezozoiczne piętro strukturalne zostało opisane w częściach dotyczących monokliny śląsko-krakowskiej i niecki miechowskiej.

Pod koniec ery mezozoicznej na obszarze stanowiącym obecnie południową część województwa śląskiego istniało głębokie morze (ocean Tetydy), w którym tworzyły się osady fliszowe (opis w części dotyczącej Karpat zewnętrznych). Obszar będący obecnie północną częścią województwa został wydźwignięty i od początku paleogenu jest lądem. W warunkach ciepłego i wilgotnego klimatu zachodziły tu procesy erozji, denudacji i krasowienia skał węglanowych, które doprowadziły do częściowego zdarcia pokrywy osadów mezozoicznych, a w środkowej części województwa do odsłonięcia podłoża karbońskiego.

W wyniku orogenezy alpejskiej, na przełomie paleogenu i neogenu, osady wypełniające ocean Tetydy zostały sfałdowane i w postaci płaszczowin, budujących obecnie Karpaty Zewnętrzne, przemieszczone w kierunku północnym. Na przedpolu wypiętrzanego górotworu powstało zapadlisko przedkarpackie, wypełnione osadami miocenu.

W plejstocenie na opisywany obszar kilkakrotnie wkraczał lądolód. Zasięg zlodowaceń był zróżnicowany – Beskidy i większa część Wyżyny Częstochowskiej nie były zlodowacone, inne obszary – raz lub dwa razy. Podczas zlodowacenia Sanu (południowopolskiego) lądolód dotarł do Pogórza Śląskiego. Zlodowacenie Odry (stadiał maksymalny zlodowacenia środkowopolskiego) objęło północną i zachodnią część województwa. Lądolód wkroczył daleko na południe doliną Odry, na wyżynach oparł się o wyniosłości starszej rzeźby. Osady zlodowacenia Odry mają największy udział w budowie pokrywy czwartorzędowej województwa śląskiego. Lądolód zlodowacenia warty (młodszy stadiał zlodowacenia środkowopolskiego) dotarł kilka kilometrów od północnej granicy województwa. Na obszarze objętym zlodowaceniami obniżenia terenu zostały zasypane osadami lodowcowymi i rzecznolodowcowymi. Są to różnego rodzaju gliny, piaski i żwiry z głazami narzutowymi. Po ustąpieniu lodowca osady te podlegały intensywnej erozji.

W holocenie w obrębie den dolin rzecznych erozja i akumulacja rzeczna prowadzi do osadzania utworów korytowych i powodziowych oraz ich lokalnego usuwania. Lokalnie, w zawodnionych obniżeniach, powstają torfy. W dalszym ciągu zachodzą, mniej intensywnie, powierzchniowe ruchy masowe na stokach. Wietrzejący, nie przemieszczany materiał skalny buduje pokrywy zwietrzelinowe.

Autor:dr hab. Jolanta Burda

Bibliografia

1. Buła Z., 2000: Dolny paleozoik Górnego Śląska i zachodniej Małopolski, Prace Państwowego Instytutu Geologicznego, 171: 1-63.
2. Buła Z., Jachowicz M., 1996: The Lower Paleozoic sediments in the Upper Silesian Block. Geol. Quart., 40: 299-336.
3. Buła Z., Żaba J., 2005: Pozycja tektoniczna Górnośląskiego Zagłębia Węglowego na tle prekambryjskiego i dolnopaleozoicznego podłoża, LXXVI Zjazd Naukowy Polskiego Towarzystwa Geologicznego, Warszawa.
4. Buła Z., Habryn R., 2008: Atlas geologiczno-strukturalny podłoża paleozoicznego Karpat zewnętrznych i zapadliska przedkarpackiego, Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.
5. Buła Z., Żaba J., 2008: Struktura prekambryjskiego podłoża wschodniej części bloku górnośląskiego (Brunovistulicum), Przegląd Geologiczny 56/6.
6. Buła Z., Jachowicz M., Żaba J.,1997: Principal characteristics of the Upper Silesian Block and Małopolska Blockborder zone (Southern Poland). Geol. Mag. 134/5: 669-677.
7. Cebulak S., Kotas A., 1982: Profil utworów intruzywnych i prekambryjskich w utworze Goczałkowice IG-1. Przewodnik 54 Zjazdu Polskiego Towarzystwa Geologicznego, Wydawnictwo Geologiczne Warszawa: 205-210.
8. Gabzdyl W., Gorol M. 2008: Geologia i bogactwa mineralne Górnego Śląska i obszarów przyległych. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice.
9. Jachowicz M., Żelaźniewicz A., Buła Z., Bobiński W., Habryn R., Markowiak M., Żaba J., 2002: Geneza i pozycja stratygraficzna podkambryjskich i podordowickich anchimetamorficznych skał w południowej Polsce – przedpole orogenu neoproterozoicznego? Archiwum Państwowego Instytutu Geologicznego, Sosnowiec – Warszawa.
10. Mizerski W., 2005: Geologia Polski dla geografów, Wydawnictwo Naukowe PWN.
11. Mizerski W., 2009: Geologia Polski. Wydawnictwo Naukowe PWN.
12. Stupnicka E., 1997: Geologia regionalna Polski. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.
13. Żelaźniewicz A., Biernacka A., Bobiński W., Buła Z., Dymna K., Dziadzio P., Florek R., Fanning M., Habryn R., Jachowicz M., Kowalska S., Kozłowski W., Krzemiński L., Markiewicz J., Nowak I., Trela W., Woźniak P., Żaba J., 2004: Paleozoiczna akrecja Polski – Zadanie 1: Budowa geologiczna bloku górnośląskiego i południowej części bloku małopolskiego – model tektogenezy przedwaryscyjskiej, Prace Państwowego Instytutu Geologicznego. Sosnowiec-Warszawa.
14. Żaba J., 1999: Ewolucja strukturalna utworów dolnopaleozoicznych w strefie granicznej bloków Górnośląskiego i Małopolskiego. Pr. Państw. Inst. Geol. 166: 1-162.
15. Żelaźniewicz A., Aleksandrowski P., Buła Z., Karnkowski P., Konon A., Oszczypko N., Ślączka A., Żaba J., Żytko K., 2011: Regionalizacja tektoniczna Polski. Kom.Nauk Geol. PAN. 1-60.