Budowa geologiczna
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.
