Pryzmat - Wiadomości PWr

Na drugą część geologicznej wycieczki wzdłuż morskiego brzegu w Ustce i jej okolicy zaprasza dr Paweł Zagożdżon z Wydziału Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki Wrocławskiej

​

Kontynuując geoturystyczną wycieczkę, tym razem zatrzymamy się na dwóch całkiem różnych zagadnieniach, z którymi w dość zaskakujący sposób można zapoznać się nad morskim brzegiem.

Procesy geologiczne to nie tylko żar magmy, kolosalne ciśnienia przemian metamorficznych i inne procesy zachodzące w głębi skorupy ziemskiej. Znacznie bliższe „normalnemu” człowiekowi są zapewne zjawiska mające miejsce na powierzchni naszej planety, będące wynikiem działania czynników atmosferycznych, energii wiatru i wód, czy grawitacji. Studenci poznają je w ramach działu oznaczonego przerażającym (ze względu na ogrom materiału do opanowania) skrótem ETS: erozja–transport–sedymentacja.

1.

2.

Procesy te związane są z erozyjnym i wietrzeniowym niszczeniem starszych skał, przemieszczaniem tak utworzonego, rozdrobnionego materiału i jego osadzaniem w rozmaitych środowiskach. Nad brzegiem morskim niektóre z takich procesów obserwować możemy w skali 1:1 – chodzi tu przecież m.in. o wspomniane poprzednio osuwiska, czy erozję brzegu morskiego, ale też np. o sypane przez wiatr wydmy. Rezultaty innych tego rodzaju procesów – np. tzw. pracę rzek – najłatwiej jest obserwować na mapach, albo zdjęciach lotniczych i satelitarnych, ale niekiedy w fantastyczny sposób oglądać można ich przebieg w miniaturze.

Pomiędzy Ustką a Orzechowem, z podstawy wysokiego klifu – zwłaszcza w miejscach, gdzie występują pokłady torfu i iłów – sączą się niekiedy małe strumyczki. Niektóre z nich zanikają w piasku plaży, inne dopływają do morza. Ale płynąc „zachowują się” jak bardzo przyzwoite rzeki – tylko że malutkie, a my możemy je komfortowo obserwować z lotu ptaka – tyle że „ptak” leci półtora metra nad ziemią.

3.

Oto więc „potężna” rzeka schodzi z wyniosłego pasma górskiego na równinę. Początkowo jej energia jest na tyle duża, że może przenosić nawet niewielkie otoczaki, ale szybko się zmniejsza. Dalej pracę rzeki poznajemy obserwując co wyczynia z ziarenkami piasku. Wyraźnym ułatwieniem jest dla nas obecność znacznej ilości okruchów granatu. No dobrze – mała dygresja... Wspomniany w pierwszej części tekstu granat, o przybliżonym wzorze A₃B₂ (SiO₄)₃ (gdzie A = Ca, Fe⁺², Mg, Mn⁺², B = Al, Cr⁺³, Fe⁺³, Mn⁺³ i in.) – w rzeczywistości jest to grupa granatów, minerałów o zbliżonym składzie i budowie krystalograficznej – jest drugim obok kwarcu minerałem o wysokiej twardości i dużej odporności na wietrzenie, tyle że jest od kwarcu znacznie rzadziej spotykany. 

4.

Wytrzymuje on długotrwały transport z obszarów górskich i dociera aż do morza. Tu zaczyna się rola morskich fal – ciągłe ruchy oscylacyjne powodują selekcję, tzw. sortowanie materiałów różniących się pod względem gęstości. A gęstość granatu jest o ok. 50% wyższa niż kwarcu. Dzięki temu w piasku plażowym często spotykamy ciemne, o czerwonawym odcieniu smugi piasku granatowego. Prawdziwą formę tych skupień możemy czasem dostrzec na linii brzegu, gdzie fale podcinają dopiero co osadzony materiał. Widać wtedy wyraźnie, że są to, ciągnące się nawet dziesiątkami metrów cienkie, kilkucentymetrowe warstewki – na marginesie dodać można, że są to wspaniałe miniatury tzw. złóż przybrzeżnomorskich np. cyrkonu (ZrO₂), ilmenitu (FeTiO₃), czy właśnie granatów, rozciągających się na dziesiątki kilometrów wzdłuż brzegów Australii, Indii i Brazylii.

5.

6.

Wróćmy jednak do naszej rzeki... Rozcina ona taki piaszczysty osad – zbudowany głównie z kwarcu, ale też z granatu. Erodując porywa ziarenka mineralne i transportuje w dół swojego biegu. Ale rzeka płynie niespokojnie, często następują zmiany warunków przepływu, a co za tym idzie – zmienia się tzw. nośność rzeki. Meandry, przegłębienia, przeszkody w nurcie – to miejsca, w których następuje sedymentacja, a oczywiście najpierw sedymentuje to, co ma wyższą gęstość, w naszym przypadku granat. Widzimy więc granatowe łachy albo skupienia tego minerału w kotłach eworsyjnych za opływanymi przez rzekę otoczakami – na naszych oczach powstają miniaturowe złoża granatu. Analogicznie, tyle że w skali rzeczywistej, powstawały m.in. złoża złota Syberii i rzeki Yukon, diamentów w Jakucji, czy kasyterytu (SnO₂) w Malezji. By lepiej poznać dynamikę procesów geologicznych możemy pozwolić sobie na odrobinę interaktywności nagle umieszczając w nurcie rzeki jakąś przeszkodę, kamień, czy patyk, albo mniej finezyjnie – wdeptując w nią stopą.

7.

Nasza rzeka miejscami płynie jednym korytem – jak dojrzała rzeka nizinna. Częściej jednak wygląda całkiem inaczej – jej wody jednocześnie żłobią szereg wijących się, łączących się i rozwidlających, bardzo zmiennych koryt. Taki stan charakterystyczny jest dla rzek na terenach górskich i przedgórskich, które przeciążone są niesionym osadem. Nazywa się je rzekami warkoczowymi albo (trudniej) roztokowymi, albo (jeszcze trudniej) anastomozującymi.

8.

Patrząc z większej perspektywy (czyli z odległości jakichś 10-20 metrów) zauważamy, że rzeka nasza, na przedpolu pasma górskiego (czyli skarpy klifu), płynąc raz bardziej w lewo, a raz w prawo, tworzy rozległą, lekko wypukłą formę morfologiczną. To z kolei piękna miniatura stożka napływowego. Niekiedy widzimy, że kilka takich stożków łączy się, tworząc jedną, delikatnie nachyloną powierzchnię – taką formę nazywamy z kolei piedmontem, którego piękne przykłady występują u stóp pasm górskich w klimacie suchym (m.in. w Iranie, Maroku, czy Izraelu). Tu nasza „rzeka” się kończy – wpada do morza.

9.

Brodząc po płytkiej wodzie prawie zawsze widzimy i wyczuwamy stopami regularne zmarszczki na morskim dnie. Są to tzw. ripplemarki – wynik spokojnego falowania w najbliższej strefie przybrzeżnej. Co ciekawe podobne struktury zobaczyć możemy i na plaży – tu jednak są one oczywiście wynikiem działania wiatru. Również to medium powoduje gęstościowe sortowanie piasku, dlatego w zagłębieniach pomiędzy ripplemarkami wiatrowymi możemy niekiedy dostrzec nagromadzenia granatów. Jako ciekawostkę – na zakończenie omawiania zjawisk zachodzących na powierzchni ziemi – można podać, że w podobny sposób powstało jedno ze złóż diamentów (dawno już wyeksploatowane) w Namibii.

10.

Choć w pierwszej chwili może to być zaskakujące, spacerując wzdłuż plaży i po usteckim molu mamy szansę na dogłębne poznanie różnych etapów ewolucji magmy i tworzenia się masywu granitowego. Dlaczego? Bo brzegi stabilizowane są blokami skalnymi. By przeciwstawić się okrutnej sile morza wykorzystać trzeba „porządną” skałę. A porządne zasoby takiej porządnej skały mamy „u nas” na Dolnym Śląsku – chodzi bowiem o granit strzegomski. Tuż poniżej promenady i wzdłuż mola widzimy setki niekiedy wielotonowych bloków tego granitu, a w nich – o ile ktoś ma fantazję przyjrzeć się im nieco lepiej – „geocuda”!

11.

Granit to skała, która powstała w wyniku powolnego zastygnięcia magmy, w konsekwencji ma ona w pełni krystaliczną budowę. Krystalizacja granitu była długotrwała. Najpierw wykształciły się prawie zawsze widoczne większe kryształy szarych, czasem lekko zielonkawych skaleni o prostokątnym zarysie oraz drobne blaszki czarnego biotytu. Później wykrystalizowała reszta masy skały – jasnoszare drobne skalenie oraz ciemnoszary kwarc. Niekiedy dostrzec można także czarne słupki minerału zwanego hornblendą – zazwyczaj w przekroju prostokątne, choć szczęściarze mogą trafić na ich przekroje poprzeczne – rombowe w zarysie.

12.

Porównując różne bloki skalne widzimy, że skała bywa wykształcona nieco odmiennie. Duże skalenie występują lub nie, ziarna mineralne są większe lub nieco mniejsze. Zmienność taka wynika z długotrwałości i wieloetapowości procesu powstawania intruzji granitowej (masywu). Jej pierwsze fragmenty wnikały w otoczenie wyraźnie od niej chłodniejsze, dlatego magma stygła nieco szybciej, a powstające kryształy uzyskały mniejsze rozmiary. Późniejsze tzw. pulsy magmy dostawały się w obręb już podgrzanego środowiska, ich temperatura spadała wolniej, a kryształy tworzyły się spokojniej, są więc większe. Niekiedy zauważyć można kierunkowe ułożenie dużych kryształów skaleni, które świadczy o powolnym, plastycznym płynięciu magmy.

Ciekawymi strukturami są dość często spotykane ciemnoszare, drobnokrystaliczne „placki”, wyraźnie odróżniające się od otaczającego granitu. Geolodzy nazywają je enklawami, zaś górnicy i kamieniarze ochrzcili mianem „myszek”.

13.

Omawiając historię masywu granitowego wypada zacząć od nich, są to bowiem porwane granitową magmą resztki tego z czego ona powstała – starszego stopu krzemianowego, który tworzył się gdzieś w dolnej części skorupy ziemskiej, czyli na głębokości 30, a może 35 km. Wleczone przez magmę enklawy ulegały stopniowemu topieniu, a na granicy tych dwóch ośrodków następowały różne reakcje chemiczne. Ich pozostałością są często widoczne obwódki reakcyjne – ciemniejsze lub jaśniejsze strefy równoległe do granic enklaw.

Niejednokrotnie zauważamy w granitach ciemne smugi o niewyraźnych zazwyczaj granicach. Przyjrzawszy się im można łatwo stwierdzić, że są to skupienia biotytu. Noszą nazwę szlir i powstały albo w wyniku grawitacyjnego skoncentrowania się blaszek tego minerału (mającego wyższą gęstość niż stop granitowy) lub poprzez całkowite roztopienie i „roztarcie” enklaw.

14.

Magma stopniowo przemieszczała się ku górze, „znalazła” sobie odpowiednie miejsce, gdzie zaczęła się gromadzić, a wreszcie właściwie zastygła. Właściwie, bo... przez długi czas zachowywała się poniekąd jak tężejąca galareta – jeszcze plastyczna, ale już mogąca pękać. A poza tym pozostały jeszcze niewielkie resztki magmy, drobne – za to pełne rozpuszczonych gazów i rozmaitych, rzadkich składników mineralnych. Z nich, w powstających pierwszych szczelinach, tworzyły się tzw. pegmatyty. Są to skały składające się w zasadzie z tych samych minerałów co granit – skaleni, kwarcu i biotytu, tyle że wykazujących znacznie większe rozmiary i doskonale wykształcone formy kryształów.

15.

Są na świecie miejsca, gdzie występują pegmatyty o kryształach wielometrowej (nawet kilkunastometrowej) długości i masie dziesiątków ton. Znane są liczne pegmatytowe złoża takich surowców jak kamienie szlachetne, czy rudy tantalu, niobu, uranu... Podobnych atrakcji w Ustce obiecać nie mogę, ale w wielu miejscach natykamy się tu na pegmatytowe żyły albo nieregularne gniazda. Czasem właśnie wzdłuż nich pękały bloki skalne, dlatego teraz możemy podziwiać całe metry kwadratowe krystalicznych szczotek. Poza wspomnianymi wyżej minerałami głównymi natykamy się na zielony epidot, miodowy chabazyt, a także wyróżniające się metalicznym połyskiem drobne ziarenka pirytu, czy molibdenitu. Niekiedy w pegmatytach obserwujemy druzy, czyli pustki skalne ze sterczącymi szczotkami mineralnymi lub doskonale wykształconymi dużymi ścianami kryształów.

16.

Granitowy masyw stygł coraz bardziej. Pojawiało się w nim więcej szczelin. Były one wypełniane aplitami – drobnokrystalicznymi, tym razem jasnymi skałami, utworzonymi z ostatnich pozostałości magmy. W innych miejscach powstały żyły mlecznego kwarcu – związanego już z warunkami hydrotermalnymi, czyli krążeniem przegrzanych wód zasobnych w różne związki mineralne. Czasami trafiamy zaś na żyły skał ciemnych. Są to tzw. lamprofiry – rezultat innych, późniejszych procesów magmowych, utworzone przez magmy o innym składzie chemicznym i pochodzące z innego źródła niż magma granitowa.

Ostatnim etapem ewolucji masywu granitowego, jaki możemy poznać, jest powstanie szeregu spękań, uskoków, czasem wręcz szerokich stref uskokowych. Strefy takie zaznaczają się jako roje szczelin, albo cienkich żyłek o różnych barwach. Skalenie granitu często wykazują w tych miejscach różowawe zabarwienie – rezultat wtórnych zmian wywołanych krążeniem gorących jeszcze wód.

17.

W innych przypadkach widzimy różnej szerokości rdzawe pasy lub całe bloki skalne o intensywnym brązowym zabarwieniu. To też rezultat działalności wód, ale już po wyniesieniu masywu granitowego w pobliże powierzchni Ziemi. Zasobne w tlen wody gruntowe powodowały wówczas wietrzenie biotytu. Minerał ten jest bogaty w żelazo i, stopniowo się rozpadając, „broczy” tlenkami tego metalu, zmieniając kolorystykę skały.

18.

19.

20.

21.

A teraz – „kolokwium”. Jakie struktury i zjawiska widać na fotografii nr 22? (odpowiedź – na końcu)

22.

Niektóre bloki granitu są dziurawe. Dosłownie. Widzimy w nich idealnie okrągłe w przekroju, głębokie otwory. Oczywiście to wina człowieka, tak wyglądają pozostałości po pracach wydobywczych. W kamieniołomach granitu, by pozyskać skałę, wierci się zespoły otworów strzałowych, ładuje się je materiałami wybuchowymi i... bum! W jednym z bloków poniżej promenady zachowała się pewna ciekawostka – specyficzne „słoneczko”, jaśniejsze od otaczającej skały i otoczone promieniście rozchodzącymi się spękaniami.

23.

To ślad miejsca wybuchu – gdzieś tuż obok (kilka może kilkanaście centymetrów) nastąpiła eksplozja materiałów wybuchowych. Samo miejsce wybuchu oczywiście się nie zachowało, skała została całkowicie zniszczona i wykruszyła się. W niektórych kamieniołomach granitu stosuje się jeszcze odmienną metodę urabiania granitu, jest to tzw. palnikowanie, czyli cięcie za pomocą palników termicznych. Jest to technika już zarzucana ze względów środowiskowych i z powodu jej wyjątkowej uciążliwości dla okolicznych mieszkańców, powoduje bowiem opętańczy wręcz jazgot. Również ślady jej stosowania widzimy w niektórych blokach granitu na molo.

Uzyskane wielkie (ważące niekiedy nawet 200 ton) bloki skalne trzeba później podzielić na mniejsze fragmenty. Ślady tych zabiegów technicznych również widzimy w Ustce. W zasadzie polegają one na tzw. perforacji, czyli drążeniu szeregów krótkich otworów, ale metody są tu różne. Otwory te wykonywać można za pomocą urządzeń wiercących, a następnie – stosując tzw. rozpieraki hydrauliczne, albo zabijając odpowiednie kliny – napręża się skałę. Biedactwo nie ma wyjścia – musi pęknąć wzdłuż wykonanego szeregu otworów. Taką perforację można też prowadzić inaczej – pogłębiając stopniowo szereg otworów za pomocą młota pneumatycznego.

24.

25.

26.

27.

Wracając z mola wypada zatrzymać się przy syrence. To też atrakcja geoturystyczna?! Poniekąd, ponieważ rzeźbę osadzono na cokole wykończonym za pomocą kamienia. Konkretnie jest to gnejs migmatyczny, silnie pofałdowany, z dobrze widocznymi strefami przemieszczeń, na których ruch zachodził jeszcze w czasie, gdy skała reagowała na naciski plastyczni – a więc na głębokości wielu kilometrów, setki milionów lat temu. Prawdopodobnie ta odmiana handlowa kamienia nosi nazwę Africa Silver Blue i pochodzi z RPA.

A syrenka?... Gdy się jej dokładniej przyjrzeć, to okazuje się, że coś tu jest nie tak. Postać owa co prawda przysiadła sobie dolne partie ciała, ale wyraźnie widać, że ma coś, co wygląda jak dwa kolana. Hm... Kolana u syrenki, to być nie może – ale na pewno są dwa. Może więc są to dwa ogony? Jeśli tak, to nie jest ona zwykłą syrenką, a meluzyną, bo tak nazywano onegdaj syreny z dwoma ogonami.

*

By jednak merytorycznie zakończyć naszą geoturystyczną przygodę wróćmy do kolokwium, ale że są wakacje, więc każdy ocenia się sam. Co widać na fotografii nr 22?

Proszę bardzo:

• w dolnej części – enklawa, na samym dole – biotytowe szliry,

• po prawej – niewielkie gniazdo pegmatytu,

• na górze – strefa tektoniczna w postaci żyły kwarcowej i szeregu drobnych, ciemnych żyłek, skalenie granitu w tej strefie wykazują różowawy odcień – to wynik zmian wywołanych wpływem gorących wód,

• w niższej części bloku spękanie poziome, po środku – skośne,

• w kilku miejscach, głównie wzdłuż dolnej krawędzi – rdzawe zabarwienie – zażelazienie skały... Tyle – na „piątkę”.

Paweł Zagożdżon

FOTOGRAFIE:

Fot. 1. „Potężna rzeka” schodzi z gór na równinę – porzuciła otoczaki, porzuca ziarna granatów...

Fot. 2. ... dalej niesie już tylko piasek kwarcowy.

Fot. 3. „Kupa granatów” u podstawy klifu.

Fot. 4. Czego NIE zobaczymy na plaży – piasek plażowy w powiększeniu ok. 40-krotnym; ziarna granatów i kwarcu, ale też cyrkonu (żółtawe) oraz magnetytu i ilmenitu (nieprzezroczyste, czarne). A wszystkie – w granicach 0,2–0,4 mm.

Fot. 5. Fantazyjne ornamenty? Sztuka nowoczesna? Nie, to praca rzeki właśnie pracowicie tworzącej „złoże” granatów za przeszkodą zmieniającą warunki przepływu.

Fot. 6. I przekrój takiego złoża – przytłaczający ogromem profil geologiczny o wysokości 23 mm.

Fot. 7. Prawie „porządne” koryto rzeki nizinnej...

Fot. 8. ... i klasyczna rzeka anastomozująca... no niech będzie, że warkoczowa.

Fot. 9. Ostatnie spojrzenie na naszą „rzekę” – stożek napływowy.

Fot. 10. Ripplemarki wciąż niszczone i tworzone na nowo działaniem fal, kunsztownie podkreślone smugami granatów.

Fot. 11. Gdzie nie chodzą „normalni” wczasowicze, a gdzie zapraszam, by poznać dalsze cuda geologiczne: umocnienie wschodniego mola.

Fot. 12. Granit strzegomski – starsze duże kryształy skaleni (S) oraz tło skalne – zwarta krystaliczna masa zbudowana z małych skaleni (s) i kwarcu (k), drobnych blaszek biotytu (b) oraz (rzadko) hornblendy (hbl).

Fot. 13. Kilkunastocentymetrowej wielkości enklawa z kilkustrefową obwódką reakcyjną.

Fot. 14. Jeden z bloków skalnych tuż poniżej nadmorskiej promenady – widocznych kilka biotytowych szlir oraz, prostopadła do nich, drobnokrystaliczna żyła lamprofiru.

Fot. 15. „Pegmatyt w objęciach szliry” – żółty skaleń, biały kwarc i rzadziej spotykany zielony epidot.

Fot. 16. Skalenie, tym razem różowawe i bielutkie, jasnoszary kwarc oraz miodowy chabazyt. Widoczna jest też druza wykorzystana być może jako otwieracz do butelek. Cóż, signum temporis...

Fot. 17. Na koniec (pegmatytów) zbliżenie pefekcyjnie wykształconych kryształów skalenia potasowego (tzw. ortoklazu) otoczonych mlecznym kwarcem. Kto znajdzie – dostanie ciasteczko!

Fot. 18. Żyła aplitu na powierzchni bloku skalnego. Odmienna (drobnokrystaliczna) struktura aplitu powoduje, że inaczej reaguje on na naprężenia pojawiające się w skale – jest bardzo gęsto spękany i właśnie wzdłuż niego nastąpiło pęknięcie bloku.

Fot. 19. Żyła kwarcowa w długim, około 8-tonowym boku granitu.

Fot. 20. Strefa tektoniczna w bloku granitu – skała uległa potrzaskaniu, później szczeliny zostały zabliźnione kwarcem i innymi (ciemnymi) minerałami, skalenie granitu uległy zabarwieniu na różowo.

Fot. 21. Blok wyrwany z szerokiej strefy tektonicznej, granit silnie zwietrzały i zabarwiony na rdzawo.

Fot. 22. Kolokwium...

Fot. 23. „Wybuchowe słoneczko” – ślad miejsca wybuchu.

Fot. 24. Otwór strzałowy w bloku granitu, na plaży otwory takie często służą do kiepowania papierochów.

Fot. 25. Obłe, wklęsłe formy o charakterystycznych „listkowato” łuszczących się powierzchniach są prawdopodobnie śladami po palnikowaniu granitu.

Fot. 26. Szereg otworów wywierconych dla wymuszenia podziału bloku skalnego (na marginesie: wzdłuż górnej powierzchni skały rozwinięta szlira i żyła pegmatytowa).

Fot. 27. A tu się nie udało... Ślady klinowania za pomocą młota pneumatycznego, ale skała wygrała.