Kontynuujemy temat z dwóch wcześniejszych artykułów: "Ziemia Maszewska na morzach południowych" oraz "Podróż w głęboką przeszłość". "Podróż" Awalonii spod bieguna południowego (około 70° S) pod równik trwała około 140 milionów lat. Połączenie Awalonii z Bałtyką i z Laurencją nastąpiło w okresie Syluru 440 milionow lat temu, na około 15-tym stopniu szerokości geograficznej południowej, którą dzisiaj zajmuje na przykład Madagaskar. Oto układ paleokontynentów w ich pukcie wyjściowym wokół bieguna południowego 600 milionów lat temu. Ta i pozostałe trzy tego rodzaju mapy pochodzą z portalu Colorado Plateau Geosystems Inc. Pozwoliłem sobie w stosunku do oryginału na korektę przebiegu "polskiej" części krawędzi Bałtyki.
Z 15-tego równoleżnika na półkuli południowej i od okresu sprzed 440 milionami lat, w trakcie dalszego przemieszczania się trzech paleokontynentów ku północy, rozpoczął się proces powstawania głównych zrębów kontynentu europejskiego, zakończony dopiero w miocenie, około 10 milionów lat temu. W podróży kontynentów, która trwa do dziś, tereny dzisiejszego Pomorza przekroczyły równik około 300 milionów lat temu, a 30-ty równoleżnik szerokości północnej (dzisiaj, na przykład, jest na nim Senegal), około 220 milionów lat temu. Spróbujmy w największym możliwym skrócie odtworzyć główne zmiany w ukształtowaniu powierzchni Ziemi i rodzącej się przyrody w "naszej" części Europy w okresach syluru, dewonu, karbonu i permu.
Najpierw, w ciągu następnych kilku dziesiątków milionów lat, wzdłuż strefy zszycia (jak mawiają geologowie) tych trzech płyt kontynentalnych, pod które zostały wepchnięte dzielące je wcześniej płyty oceaniczne, tworzyły się łańcuchy górskie, czemu towarzyszyła silna działalność wulkaniczna. Obrazuje ten proces poniższy schemat. Należy pamiętać, że wchodzenie jednej płyty tektonicznej pod drugą nie tylko wywołuje skutki w bezpośredniej strefie, jak niżej widać, ale powoduje także cofanie się tej drugiej płyty, chociaż w tempie dużo wolniejszym. W takim właśnie procesie Ameryka i Europa oddalają się od siebie.
W okresie od Syluru do wczesnego Permu (440-280 milionów lat temu) trwał proces przyłączania się do Bałtyki od południa kolejnych mikro-kontynentów i blokow tektonicznych, które uformowały ostatecznie dzisiejszy kształt Europy. Jej największą, a zarazem autonomiczną i pierwotną częścią tektoniczną jest tak zwany Kraton Wschodnio-Europejski (EEC), obejmujący dzisiejszą Skandynawię (byłą Bałtykę) i płytę Niżu Rosyjskiego. Pozostałe tereny, które dołączyły do EEC, pochodzą głównie z paleokontynentu Gondwana, z jego części będącej obecnie Afryką ale także z jego innej części, jaką obecnie jest Ameryka Południowa (wybrzeże dzisiejszej Wenezueli).
Europa zawiera w sobie także część współczesnego kontynentu północno-amerykańskiego, jaką jest podłoże tektoniczne dzisiejszej Irlandii Północnej i Szkocji. Granice zszycia poszczególnych kawałków tektonicznych Europy nie mają nic wspólnego z obecnymi granicami państw. Większość krajów, w tym Polska, leży na kilku fragmentach tektonicznych o różnym wieku i pochodzeniu, które dzielą z innymi państwami. Po powstaniu około 300 milionów lat temu nowego super-kontynentu Pangea, do którego należała Europa, ale jeszcze bez Półwyspu Bałkańskiego, wiele dzisiejszych kontynentów nadal szukało swojego miejsca na ziemi, na co wskazuje poniższa mapa:
Awalonia, "ojczysty" fundament tektoniczny Pomorza, powstała już wcześniej, około 600 milionów lat temu jako tak zwany łuk wulkaniczny, w wyniku wsuwania sie płyty oceanicznej pod paleokontynent Gondwana. Inaczej jednak jak Bałtyka i Awalonia, tamten superkontynent posiadał szerokie pasmo podmorskiego szelfu, pod który wchodziła płyta oceaniczna.
W pewnym oddaleniu od linii brzegowej Gondwany, na dnie morskim szelfu wypiętrzył się wulkaniczny łańcuch górski, który po ponad stu milionach lat istnienia jako część Gondwany oderwał się od niej, aby rozpocząć samodzielny byt jako Awalonia. Nazwa pochodzi od od półwyspu znajdującego się we współczesnej Nowej Funlandii, który leży na tym samym fundamencie pierwotnych skał, co Pomorze.
W trakcie zbliżania się Awalonii do Bałtyki i wchodzenia pod nie płyty dzielącego je oceanu, następowało stopniowe podnoszenie się płyty Awalonii, aż do pełnego wynurzenia się lądu obecnego Pomorza i zespolenia się obydwu kontynentów w trakcie orogenezy kaledońskiej. Połączenie nastąpiło w pobliżu równika, na około 20 stopniu szerokości geograficznej poudniowej. Był to okres tak zwanej orogenezy kaledońskiej.
Okres lodowy związał wielkie ilości wody, przez co poziom oceanów znacznie się obniżył w okresie 440-430 milionów lat temu, odsłaniając tym samym znaczne części płyt kontynentalnych, w tym także Awalonii.
Znaczne ochłodzenie klimatu i zabranie przez spadek poziomu oceanów około pięciuset metrów najwyższej, najbardziej życiodajnej warstwy ekosystemu morskiego, znajdującego sie w obrębie tak zwanych mórz epikontynentalnych, spowodowało wyginięcie pod koniec ordowiku (440 milionów lat temu) około połowy gatunków fauny morskiej, najwyższy do czasów permu (250 milionów lat temu).
Ograniczenie na początku syluru wielkości ekosystemu szelfowego, w którym procesy fotosyntezy sięgały dna morskiego, poprzez ustalenie sie linii brzegowej oceanów poza obrębem szelfów, a już na stromych stokach płyt kontynentalnych, pozbawiło możliwości życia większości dotychczasowej fauny morskiej, ale jednocześnie sprowokowało ewolucję flory morskiej w kierunku przystosowywania się do życia na lądzie. To w sylurze świat roślinny "wyszedł" szerzej na ląd. Mchy i porosty, które pojawiły się na lądzie (na styku z wodą) już w ordowiku, stworzyły pierwszą glebę, na której w sylurze pojawiła się kuksonia, pierwsza roślina posiadająca tkankę przewodzącą, tak typową dla roślin nam współczesnych.
Układ lądów tworzącego się "dopiero co" kontynentu europejskiego w okresie 425 milionów lat temu wyglądał w przybliżeniu (orogeneza kaledońska zaznaczona żółtą linią omyłkowo nie uwzględnia Pomorza) jak na poniższej mapie.
Na Pomorzu, w składanej z kawałków tektonicznych "Polsce", około 435 milionów lat temu, powstało pasmo górskie, biegnące równolegle do granicy zszycia z Bałtyką, czyli z północnego zachodu (od dzisiejszej Rugii) na południowy wschód (aż po tak zwaną antyklinę Piły i Złotowa).
Pozostałością po tych górach jest wyodrebniony geologicznie, powstały ze skał krystalicznych z okresu ordowiku (czyli w czasach samodzielnego jeszcze bytu Awalonii) tak zwany Wał Pomorski (po sfałdowaniu tych skał w okresie syluru). Jest on północną częścią większej jednostki tektonicznej, zwanej Wałem (lub Antyklinorium) Srodkowopolskim. Warstwy ordowiku zalegają na Pomorzu "awalońskim", czyli zachodnim na głębokości przeważnie ponad 10 kilometrów, stąd nie są one łatwo dostępne. Możemy natomiast zobaczyć poniżej próbki skał ordowiku ze wschodniego Pomorza (tzw. Wyniesienie Łeby), kiedy obydwie części Pomorza dzieliło płytkie, zamykające się Morze Tornquista (źródło: broszura PGNiG "Gaz z łupków").
Skały te zawierają tak zwane facje ilaste (głównie krzemian glinu), typowe dla osadów płytkiego morza, a także facje węglanowe, czyli resztek fauny morskiej (brachiopody, trylobity, małżoraczki, mszywioły).
W części południowej Antyklinorium Srodkowopolskiego, w trakcie tej samej orogenezy kaledońskiej, wynurzyły się ponownie, powstałe w dolnym kambrze około 550 milionów lat temu, skały stanowiące fundament Łysogór. Blok tektoniczny Łysogór powstał "w sąsiedztwie" Awalonii, na obrzeżu paleokontynentu Gondwana. Do dzisiaj niewyjaśnione jest, w jaki sposób "zjawił się" on w pobliżu Bałtyki, aby się z nią połączyć w podobnym okresie, jak Pomorze. Zapewne podążał on spod bieguna południowego jako osobny blok tektoniczny tuż za Awalonią, jednakże w całości zanurzony w oceanie, aby zostać odsłoniętym przez opadający o kilkaset metrów poziom oceanów w momencie "przycumowania" do Bałtyki.
Przez następne 40 milionów lat, do około 395 milionów lat temu, następowała erozja tych nienazwanych gór pomorskich, których wysokość sięgała około dwóch, trzech kilometrów. Tereny górskie Awalonii sprzyjały zwiększonym opadom deszczu i tworzeniu się systemow rzecznych, a w dalszym oddaleniu od gór, jeziornych i lagunowych. Spływajaca woda przenosiła w doliny osady zwietrzałych skał, gdzie powstawały tak zwane zbiorniki sedymentacyjne. Krajobraz Pomorza w okresie późnego Syluru mógł wyglądać następująco.
Na styku Awalonii i Bałtyki, w wyniku działania tak zwanego prawa równowagi izostatycznej, po pierwotnym zderzeniu się tych kontynentów, w skutek zgromadzonej po obu stronach płyt energii nastąpiło częściowe "odbicie" się ich od siebie, przez co skorupa ziemska pomiędzy nimi stała się cieńsza.
Na początku Dewonu około 400 milionów lat temu, w trakcie tzw. orogenezy hercyńskiej (waryscyjskiej) rozpoczął sie długi (trwający do okresu Permu, 245 mln lat temu) proces dołączania się do Awalonii od południa kolejnych, ułożonych równoleżnikowo, pasm bloków tektonicznych, będących podwodnymi łukami wulkanicznymi. Pierwszy z nich, który dotarł do pomorskiej części Awalonii to łuk tak zwanego Pasa Reńsko-Hercyńskiego. Główne jednostki tektoniczne tej części Europy, uformowane w okresie fałdowań hercyńskich, pokazuje poniższa schematyczna mapa (źródło: Wikipedia):
Pomorska część tego basenu wyodrębniona jest dzisiaj jako jednostka tektoniczna pod nazwą Niecki Szczecińskiej, leżącej pomiędzy dwiema głównymi częściami geologicznymi Europy - tak zwaną Platformą Paleozoiczną i Platformą Wschodnioeuropejską. Po swojej wschodniej krawędzi Niecka Szczecińska leży na platformie epikaledońskiej (przedkaledońskiej), zbudowanej z najstarszych skał wsuniętej pod nią krawędź płyty Bałtyki, podczas gdy zachodnie pochylenie Niecki leży już całkowicie na "polskiej" części Awalonii. Oto mapa profilu basenu, jaki powstał w dewonie na styku Platformy Paleozoicznej i Wschodnioeuropejskiej (kolor ciemnoniebieski) z zaznaczoną miąższością pierwotnych (przed późniejszą częściową denudacją) osadów dewońskich (L. Miłaczewski, M. Narkiewicz 1997).
Powstający w okresie dewonu i przez okres karbonu i permu stopniowo zamykający się śródkontynentalny basen został nazwany Południowym Basenem Permskim, bowiem w okresie Permu nastąpiło jego wypełnienie najpierw osadami czerwonego spągowca, później osadami cechsztynu. Te pierwsze, to zerodowane skały lądowe - piaskowce o zabarwieniu czerwonym oraz z domieszek skał często pochodzenia wulkanicznego, powstałych w wyniku wietrzenia i erozji wodnej sąsiadujących wyżej położonych terenów.
Osady cechsztynu to osady morskie, odkładające się w trakcie trwania tak zwanego morza cechsztynskiego. Morze to, obejmujące również Północny Basen Permski (tereny dzisiejszego Morza Północnego i Jutlandii), było silnie zasolonym zbiornikiem o wielkości dwukrotnie większej, niż obecne Morze Czarne. Praktycznie odcięte od oceanów stopniowo spłycało się, a wody jego wyparowywały, pozostawiając po sobie olbrzymie pokłady soli.
W płytkich wodach pokrywających szelfy płyt kontynentalnych oraz w morzach epikontynentalnych, a więc także w obrębie dzisiejszego Pomorza, począwszy od około 520 milionów lat temu, aż pod koniec permu, czyli 250 milionów lat temu, przetrwała jedna z najdłużej żyjących gromad wśród stawonogów, wspomniane wyżej trylobity. Oto pięknie zachowany egzemplarz, opublikowany na portalu Polskiego Towarzystwa Przyjaciół Nauk o Ziemi (PTPNoZ), Oddział Górnośląski.
Granice Południowego Basenu Permskiego (zwanego także Srodkowoeuropejskim) nakreślone są na poniższej mapie, której autorem jest pan Mark Geluk, pracownik naukowy Holenderskiego Instytutu Geologicznych Nauk Stosowanych. Był on uprzejmy udostępnić tę informację z jego interesujacej strony internetowej. Miejsca białe to obszary wyżynne i górskie, kolorowe to rejon Basenu z liniami wyznaczającymi aktualną grubość osadów z okresu permskiego; dla terenów oznaczonych szarym kolorem brak jest dostatecznych danych.
Basen ten budzi wielkie zainteresowanie nie tylko paleontologów, ale również, a może przede wszystkim geologów szukających złóż roponośnych. Skały czerwonego spągowca stanowią bowiem szczelne podłoże dla kumulowania się na nim, a wewnętrz osadów cechsztyńskich (dolomity) zasobów ropy naftowej. W jego też obrębie uformowały się w okresie permskim pokłady łupków miedzionośnych, położonych na warstwie skał czerwonego spągowca, a pod pokładami cechsztynu.
W pewnym przybliżeniu linie grubości osadów (izopachyty) możemy uważać za poziomice, wskazujące na ukształtowanie powierzchni i głębokość basenu w owym czasie. Na północny wschód od najgłębszych osadów w niemieckiej części tego basenu zaznaczyłem miejsce największego w historii Europy ogniska aktywności wulkanicznej, a w południowo-wschodniej części basenu miejsce znalezienia śladów tetrapoda z Zachełmia, o czym piszę poniżej.
Chciałbym więc jeszcze cofnąć się w czasie, do okresu dewonu. Teren Pomorza wypełniany był wtedy osadami z otaczających go terenów lądowych, a także wapiennymi pozostałościami płytkowodnej i rafowej fauny morskiej. Niecka Szczecińska stała się w dewonie dnem ciepłego, porównikowego morza, jak przedstawia to poniższa reprodukcja (źródło: Wydział Nauk o Ziemi Uniwersytetu Wisconsin-Madison).
Edward Chwieduk z Instytutu Geologii Uniwersytetu Adama Mickiewicza w Poznaniu rozpoznał w zbadanych na Pomorzu, pochodzących sprzed 380-350 milionów lat skałach (położonych dwa do pieciu kilometrów pod powierzchnią) 78 gatunków koralowców należących do wymarłego rzędu Rugosa, obejmujących 51 rodzajów, w tym 14 gatunków nieznanych dotąd nauce.
To na obrzeżach tego morza żył przed 395 millionami lat tetrapod, najstarsze na świecie czworonożne zwierzę (z gromady gadów), którego ślady odkryli naukowcy w Zachełmiu pod Kielcami. Miejsce znalezienia śladów tetrapoda zaznaczyłem powyżej na płyciźnie w południowo-wschodniej części basenu. Ewolucja niektórych gatunków morskich kręgowców w kierunku przystosowania się do życia na lądzie została wywołana przez zmieniające się warunki ekosystemu na granicy morza i lądu, sprowokowane fluktuacją poziomu oceanów, powodowanej z kolei zmianami klimatycznymi i znaczącymi ruchami tektonicznymi skorupy ziemskiej.
Tereny tego olbrzymiego basenu, wypełnionego skamieniałościami zwierząt i roślin z okresu od dewonu przez karbon do permu, są dzisiaj prawdziwym zagłębiem naukowym dla paleontologów, odtwarzających historię fauny i flory na Ziemi. Tetrapod wyznaczył ewolucję kręgowców z gromady gadów morskich w kierunku ssaków lądowych. Oto zdjęcie żyjących sto milionów lat po pojawieniu się tetrapoda synapsodalnych gadów lądowych, posiadających już cechy ssaków, z rejonu Drezna (źródło: Schneider & Romer 2010 "The late Variscan Molasses of the Saxo-Thuringian Zone").
W okresie wspomnianej wyżej orogenezy hercyńskiej, wywołanej łączącymi się od południowej granicy Awalonii kolejnymi terenami formującymi przyszłą Europę, pomorska część Awalonii pod którą skorupa ziemska była cieńsza, stała się największym w Europie ogniskiem wulkanicznym i wylewów magmy.
W okresie około 400 do 300 milionów lat temu, stare tereny Awalonii "atakowane" były od południa młodszymi blokami tektonicznymi, układającymi sie w równoleżnikowe pasma, które kolejno dobijały do tworzącego się kontynentu. Mozaika europejska z okresu 350 milionów lat temu wyglądała mniej więcej, jak na poniższej reprodukcji. Proszę zwrócić uwagę, że tworząca się wówczas centralna i zachodnia część Europy nadal leżała na południe od równika.
Europejski wulkanizm osiągnął swoje apogeum około 290 milionów lat temu, a jego epicentrum znajdowało się pomiędzy obecnymi miastami Neubrandenburg i Anklam, czyli zaledwie około 100 km od Maszewa. Wylewająca się magma, skały i pyły wyrzucane przez wulkany pokryły centralną część basenu. Na polskim Pomorzu miąższość (grubość) skał powulkanicznych sięga 500 metrów. Zakończenie najbardziej wulkanicznej epoki w historii Europy zamknęło najbardziej burzliwy okres w formowaniu się kontynentu. Od czasów późnego Permu Europa stała się miejscem bardziej sprzyjającym życiu.
Skoro mówimy o wymarłych zwierzętach, które żyły na terenach dzisiejszej Polski, to jednym z najbardziej spektakularnych był żyjący pod koniec okresu jurajskiego, około 150 milionów lat temu, olbrzymi krokodyl morski Machimosaurus, którego szczątki znaleziono na początku XX wieku w kamieniołomie w Czarnogłowach koło Kamienia Pomorskiego. Był to wówczas największy drapieżnik morski, osiągający około 10 metrów długości i wagę do 8 ton. Jego pierwsze szczątki na świecie znalazł w 1837 roku Hermann. von Meyer. W systematyce zwierząt sklasyfikowany jest następująco: gromada gadów, nadrząd - krokodylomorfy, rodzina - Teleosauridae, rodzaj - Machimosaurus. W Czarnogłowach znaleziono także skamieniałe fragmenty innego prakrokodyla, jakim był Stenosaurus jugeri. Na internetowym forum geologicznym jeden z czytelników chwalił się, że w 2005 roku znalazł w Czarnogłowach połówkę zęba Machimosaura. Oto rekonstrukcja tego pragada z Musée de la Princerie w Verdun.
Wracając jeszcze do cechsztyńskich pokładów soli, to najstarsza w Polsce sól o wieku około 250 milionów lat zalega na Pomorzu, w Wielkopolsce (Kłodawa), na Kujawach (Inowrocław, Ciechocinek) i na Dolnym Sląsku (Sieroszowice), w tej samej prazatoce co skamielina z Polkowic. Powstałe tak zwane diapiry, w formie poduszek i wyciśniętych ku górze pni solnych, powstałych jako "echo" ruchów górotwórczych w rejonie Karpat w okresie mioceńskiej fazy orogenezy alpejskiej. Osiągają grubość (miąższość) od 200 metrów w rejonie pobrzeża dzisiejszego Bałtyku, do 800 metrów na północ od dolnej Warty i Noteci. Oto zrekonstruowana mapa Europy w końcowej fazie jej konsolidacji tektonicznej w epoce Miocenu, przed 13 milionami lat, w okresie narodzin Karpat.
Pokłady soli z najstarszych na świecie (znane ślady jej wydobycia sprzed pięciu i pół tysiąca lat) kopalni w okolicach Wieliczki i Bochni są dużo młodsze i mają całkowicie inne pochodzenie, niż sole permskie z Pomorza, Kujaw, Wielkopolski i Dolnego Sląska. Powstały zaledwie około 15 milionów lat temu, w wyniku wyparowania zamkniętej Karpatami części morza zwanego Paratethys, połączonego z oceanem Tethys, "praprzodkiem" obecnego Oceanu Indyjskiego. Z morza Paratehtys pozostały dzisiaj Morze Czarne, Morze Kaspijskie i Jezioro Aralskie. Można więc powiedzieć, że podziemne zasoby soli na Pomorzu mają pochodzenie atlantyckie, a dużo młodsza sól z Pogórza Karpackiego pochodzi z Oceanu Indyjskiego.
Sól kamienna w okolicach Wieliczki mogła być odkryta przez neolityczną ludność pochodzącą z dorzecza Dniestru, reprezentującą tak zwaną kulturę Cucuteni-Trypole. Ludom tym przypisują prehistorycy pierwsze znane wykorzystanie soli do celów konsumpcyjnych, poprzez jej odparowywanie z lokalnych źródeł solankowych. Sól z Wieliczki należy do tych samych mioceńskich złóż, które sięgają aż Rumunii. Człowiek używał soli jako przyprawy i jako środek konserwujący mięso tam, gdzie była ona dostępna na powierzchni ziemi w formie wykwitów lub nacieków niewątpliwie wiele, wiele tysięcy lat wcześniej, niż jest to dzisiaj archeologicznie potwierdzone. Ale to już inna historia. Oto wnętrze kopalni w Wieliczce, przedstawione na miedziorycie z 1645 roku przez gdańszczanina holenderskiego pochodzenia Wilhelma Hondiusa (ze zbiorów Tomasza Niewodniczańskiego, kopia: K. Zielińska, Z. Kozłowska - "Historia 2", Warszawa 1994).
.
