Pryzmat - Wiadomości PWr

Nadeszło kolejne lato, w głowach już tylko urlopy. Niektórzy wybiorą się tym razem, albo znowu, do politechnicznego ośrodka wypoczynkowego w Ustce. Co robić nad morzem przy pięknej pogodzie, pisać nie trzeba, ale co, gdy – jak to nasz klimat ma we zwyczaju – przyjdą chmury, wiatr i abstrakcyjna temperatura? Cóż – telewizor, kawiarnie i okoliczne atrakcje czekają, można też jednak spróbować jeszcze raz przejść się molem czy wzdłuż plaży, ale tym razem zwracając uwagę nie na słoneczko, plażowiczki i mewy, a na... geologię.

W takim miejscu, jak brzeg morski, uwolnić się od geologii nie można, przy czym niektóre zagadnienia, które zostaną poniżej opisane, są raczej oczywiste, inne natomiast mogą okazać się dość zaskakujące. Ponadto tu – w Ustce – prześledzić można również pewne bardziej „techniczne” zagadnienia związane z kamieniem, jak urabianie i obróbka skał.
Ale co „geologicznego” zobaczyć można nad brzegiem morza? Ktoś powie, że co najwyżej kamienie... Nie kamienie, tylko „skały” albo „otoczaki” – tak, możemy zacząć od nich...
Są nad brzegiem Bałtyku miejsca znacznie bardziej zasobne w otoczaki czy wręcz głazy – jednym to się podoba, innym nie, bo czasem wręcz trudno do wody wejść. Plaża w Ustce jest od nich praktycznie zupełnie wolna, natomiast spacer w kierunku Orzechowa wiedzie nas odcinkami brzegu, gdzie znaleźć można całkiem spore ilości otoczaków. Są duże i malutkie, różnokształtne, wiele z nich urzeka kolorystyką i ciekawą strukturą.
fot. 1
Na przykładzie otoczaków poznać możemy takie opisowe cechy ziaren mineralnych, jak obtoczenie (określające, na ile „wyoblony” jest taki okruch skalny) czy pokrój (izometryczny, spłaszczony, wydłużony). W praktyce technicznej cechy takie określane są np. w przypadku żwirów stosowanych do produkcji betonów. Tuż przy brzegu zwrócić można uwagę na nagromadzenia drobnych, bardzo silnie spłaszczonych, okrągłych otoczaków o rozmiarach 2–3 cm. Potocznie – właśnie z uwagi na pokrój upodabniający je do monet – są one nazywane „groszakami”.
Najistotniejsze jest jednak petrograficzne zróżnicowanie otoczaków – mamy tu bowiem przedstawicieli całej gamy skał o rozmaitej genezie, występujących na terenie Skandynawii. Fragmenty te zostały na obszar Polski przywleczone przez kolejne lądolody, które nasuwały się z północy w okresie ostatnich 600 tysięcy lat. Po wytopieniu się lodu w okresach ociepleń (były to tzw. interglacjały) były one wymywane i transportowane przez rzeki, a potem zostały osadzone w warstwach, z których teraz wypłukują je fale.
Z jakimi więc skałami możemy się zapoznać oglądając plażowe otoczaki? Wiele z nich to fragmenty granitów: grubokrystalicznych skał powstałych w wyniku zastygnięcia magmy i wykrystalizowania jej składników. Niektóre z nich są dość podobne do krajowych granitów – np. tego budującego Karkonosze i podłoże Kotliny Jeleniogórskiej. Niepozorne otoczaki są wynikiem procesów, które przebiegały na głębokościach (jak się szacuje) kilku do kilkunastu kilometrów, w temperaturach rzędu 800–900°C. Ich robiącą być może największe wrażenie cechą jest wiek. Skały te powstawały w proterozoiku, czyli około 1–2 mld lat temu, a niektóre nawet w archaiku, czyli ponad 2,5 mld lat temu.
fot. 2
fot. 3
Rzadziej trafiają się „wisienki” w postaci dość wyjątkowego magmowego „produktu” skandynawskiego – jest to południowofiński tzw. granit rapakivi. Jego cechą charakterystyczną jest występowanie zaokrąglonych ziaren skaleni o strefowej budowie – ich części wewnętrzne tworzy tzw. skaleń potasowy K[AlSi₃O₈], zaś jasne zazwyczaj obwódki – plagioklaz NaAlSi₃O₈. Taka budowa kryształów świadczy o ich wielokrotnym narastaniu, a więc o dużym skomplikowaniu procesu krystalizacji magmy. Wiek tych konkretnie skał został określony na 1,65–1,53 mld lat. Może warto zabrać taką pamiątkę znad morza – nigdzie w Polsce nie występują bowiem na powierzchni tak stare skały.
fot. 4
Skałami pokrewnymi do granitów są dioryty oraz granodioryty. I one powstały w wyniku zastygnięcia magmy na dużych głębokościach, tyle że skład magmy był nieco odmienny (zawartość krzemionki była w niej o kilka procent niższa).
fot. 5
Innymi skałami magmowymi, które występują na plażach w rejonie Ustki, są zazwyczaj brązowe lub rude porfiry – odpowiedniki granitów, utworzone z magmy o takim samym składzie chemicznym i mineralnym, ale już po jej wylaniu się na powierzchnię Ziemi. Od momentu osiągnięcia powierzchni ziemi gorący stop krzemianowy określa się mianem lawy, otoczaki porfirowe są więc fragmentami potoków lawowych, które wolno, z dużym trudem (ze względu na wysoką lepkość takich law) wydostawały się z wulkanów. Stosunkowo szybkie zastyganie spowodowało powstanie skał o zupełnie innej strukturze niż w przypadku granitów. O ile granity w całości są zbudowane z wyraźnie widocznych, czasem wielocentymetrowych kryształów, to większość masy porfirów jest, oglądając gołym okiem, jednorodna. W tym tzw. cieście skalnym dostrzegamy wyraźnie wykształcone kryształy.
fot. 6
fot. 7
Inne otoczaki powstały ze skał całkowicie odmiennych pod względem budowy i genezy. Są to fragmenty tzw. skał metamorficznych, czyli utworzonych w wyniku przeobrażenia wcześniej powstałych skał magmowych, osadowych, a niekiedy – starszych metamorficznych. Najpopularniejszą skałą metamorficzną jest gnejs. Zazwyczaj jednak nazwy tej używa się w liczbie mnogiej, gnejsy bowiem różnią się niesłychanie pod względem swojej struktury. Wszystkie wykazują, zazwyczaj doskonale widoczną, kierunkowość, jest ona jednak różnie wyrażona. Są to skały zbudowane przede wszystkim z takich minerałów, jak granity (skalenie, kwarc oraz łyszczyki: biotyt i muskowit), ale niekiedy zawierają znaczne ilości rzadszych minerałów – np. granatów. Granaty są minerałami, które powstawały w bardzo wysokich ciśnieniach – określa się je jako „diagnostyczne dla metamorfizmu wysokociśnieniowego”, dzięki temu wiemy więc, w jakich warunkach powstawały gnejsy granatonośne. Pewne cechy doskonale widoczne w innych gnejsach mówią o odmiennej ścieżce ich powstania. Skały kontrastowe – zazwyczaj ciemne, ale zawierające też wydłużone, nieregularne jasne skupienia kwarcowo-skaleniowe – to tzw. gnejsy migmatyczne. One z kolei tworzyły się w skrajnie wysokich temperaturach, można powiedzieć, że otarły się o proces określany jako anateksis – wytapianie wtórnych magm ze skał bardzo silnie metamorfizowanych.
fot. 8
fot. 9
fot. 10
Inną skałą, w której dostrzec możemy liczne okrągławe lub nieco kanciaste ziarna granatów, jest granulit. Uważny czytelnik już domyśla się w jakich warunkach takie skały powstają – ciśnienie sięgało w tym przypadku 10 MPa, uważa się, że odpowiada to głębokości powstawania około 35 km.
fot. 11
Oczywiście to nie wszystkie odmiany skalne, jakie dostrzec możemy przypatrując się plażowym otoczakom. Zdarzyć się mogą czarne jednorodne bazalty, albo czarne „warstwowane” amfibolity, a także piaskowce, kwarcyty czy wapienie z zachowanymi skamieniałościami. Wyjątkowi szczęściarze mogą trafić nawet na niewielkie ziarna bursztynu. Nie należy jednak zbyt szybko popadać w euforię – nie każdy żółty lub miodowy kamyczek na plaży jest bursztynem. Zdecydowanie częściej natknąć się można na ziarna kwarcu o takim zabarwieniu. A jak odróżnić bursztyn od kwarcu? Najłatwiej wykorzystując różnicę ich twardości. Bursztyn jest bardzo miękki, zaś kwarc jest najtwardszym z powszechnie występujących minerałów, jego twardość w polowej skali Mohsa wynosi 7, oznacza to, że minerał łatwo zarysowuje szkło.
Spacer plażą w kierunku Orzechowa pozwala zapoznać się również z szeregiem innych zagadnień, pierwszym z nich jest budowa geologiczna podłoża.
Brzeg Bałtyku na wielu odcinkach ma charakter klifowy – a więc stromy, podcinany falowaniem w czasie burz i sztormów. Sytuacja ta jest często rezultatem tzw. izostatycznego podnoszenia terenu, w wyniku ustąpienia przed kilkudziesięcioma tysiącami lat ostatniego lądolodu. Rozwijający się lądolód „wgniótł” nieco skorupę ziemską, natomiast teraz (nadal) następuje jej delikatne wynoszenie.
fot. 12
O 2–3 kilometry na wschód od Ustki, w ponad 20-metrowej wysokości skarpach brzegowych, prześledzić możemy profil skalny charakterystyczny dla tego obszaru. Występują tu głównie piaski – tak to też skały, tyle że sypkie. Ale w obrębie piasków dostrzegamy często wyraźnie wyodrębnione ciemnobrązowe warstwy „czegoś brązowego i paskudnego”, jak wielu to określa. Są to pokłady torfu – najmłodszego osadu roślinnego, który, o ile nie zostanie zupełnie zniszczony działalnością morza, to „już” za kilka milionów lat ma szansę przekształcić się w węgiel brunatny, a za następne trzysta – w kamienny. Pod pokładami torfu często występują warstwy iłów. Są one nieprzepuszczalne, dlatego w wielu miejscach, właśnie z granicy tych odmian skalnych sączą się rude, silnie zażelazione i zawierające duże ilości kwasów humusowych wody. Torfy podścielane iłami to pamiątka po niewielkich jeziorkach, w których przez pewien czas spokojnie osadzały się mikroskopijne ziarna minerałów ilastych, a potem spłycające się bajora zarosły sitowiem, trzciną, a wreszcie mchem i krzewami.
fot. 13
fot. 14
fot. 15
Tuż przed Orzechowem, na ponad 100-metrowym odcinku brzegu, odsłania się skała innego rodzaju – jest to glina. Jak łatwo sprawdzić, jest ona miękka – plastyczna, a jednak w porównaniu z otaczającymi ją piaskami okazuje się bardziej odporna na działanie fal morskich i dlatego tworzy niewielką ostrogę.
U szczytu skarpy brzegowej dostrzegamy warstwę już właściwie nie geologiczną – jest to zmiennej grubości gleba.
fot. 16
Na skarpie brzegowej powszechnie zachodzą tzw. powierzchniowe ruchy masowe. W tym przypadku oczywiście najpowszechniej występuje osypywanie się materiału piaszczystego. Ale w niektórych miejscach dostrzec możemy również dobrze wykształcone osuwiska. Tuż ponad skrajem plaży występują wówczas spiętrzone wały osuniętego materiału – noszące nazwę jęzorów osuwiskowych. Wyżej dostrzec możemy całe płaty darni, wraz z grupami krzewów, a nawet drzew, które „zjechały” w dół. Znajdują się one w tzw. niszach osuwiskowych. Tu zjawiska takie nie są niebezpieczne – można powiedzieć, że mają wyłącznie charakter poznawczy, ale już w polskich Karpatach stanowią znaczne zagrożenie, niszcząc niekiedy domy czy drogi. W niektórych krajach (np. Japonia, Indonezja, Chile, Afganistan) katastrofalne osuwiska potrafią grzebać pod zwałami ziemi i błota całe wsie.
fot. 17
Tyle w pierwszej części wakacyjnego przewodnika geoturystycznego po Ustce. Następnym razem – o fantastycznej plażowej „geologii w miniaturze”, strzegomskim granicie i usteckiej syrence, która... nie jest syrenką.
Paweł Zagożdżon

Na zdjęciach:

​Fot. 1 - Kamień z brodą, czyli otoczak porfirowy jako siedlisko wodorostów i kolonii pąkli.
Fot. 2 - Wydłużony otoczak granitu różowego, widoczne kryształy różnorodnych minerałów – białe i różowe skalenie, szary kwarc, czarne blaszki biotytu.  
Fot. 3 - Niemal kulisty otoczak typowego, czerwonego granitu skandynawskiego.
Fot. 4 - Fiński granit rapakivi z charakterystycznymi zaokrąglonymi kryształami skaleni. 
Fot. 5 - Granodioryt – wyraźnie ciemniejszy od granitów.
Fot. 6 - Typowy rudy porfir – w tle skalnym widzimy niebieskawe kryształy kwarcu i liczne czarne biotyty. 
Fot. 7 - Inny porfir – pełen szarych i ceglastych skaleni.
Fot. 8 - Gnejs laminowano-oczkowy. Czarne „warstewki” to skupienia biotytu, jasna część skały zbudowana jest ze skaleni i kwarcu. Niekiedy duże ziarna skaleni mają postać nieco wydłużonych „oczek”.
Fot. 9 - Granatowe ziarna w tym gnejsie to oczywiście... granaty. Bez nadziei na okazy jubilerskie – ale minerał ciekawy. 
Fot. 10 - Gnejs migmatyczny. Jeszcze „chwila”, a jasne skupienia kwarcu i skalenia przekształciłyby się w magmę.
Fot. 11 - Jasny i upstrzony granatami – granulit. 
Fot. 12 - Stromy brzeg atakowany falami podczas nawałnicy. 
Fot. 13 - Skarpa brzegowa w połowie odległości pomiędzy Ustką a Orzechowem – wśród wyraźnie dominujących piasków wyraźnie wyodrębnia się pokład torfu. 

Fot. 14 - Woda sącząca się z granicy torfów i iłów. W iłach miejscami zachowały się korzenie roślin, z których powstał torf.
Fot. 15 - Świeżo „upolowany” warstwowany torf. Jego „kluchy” często spoczywają na plaży, w pobliżu podstawy skarpy.
Fot. 16 - Gliniasta ostroga dzielnie (?) opierająca się falom podczas sztormowej pogody.
Fot. 17 - Zespół osuwisk niszczących brzeg.
Zdjęcia: Paweł Zagożdżon