Nauka dla Społeczeństwa

13.08.2022
PL EN
09.02.2022 aktualizacja 09.02.2022

Wiemy więcej o mechanizmach rozwoju rzeźby Gór Stołowych

Góry Stołowe; 29.06.2010. Płaskowyż Szczeliniec w Górach Stołowych; PAP/Maciej Rozwadowski Góry Stołowe; 29.06.2010. Płaskowyż Szczeliniec w Górach Stołowych; PAP/Maciej Rozwadowski

Skąd wzięły się rozległe blokowiska skalne w Górach Stołowych? I jak dochodzi do rozpadu ścian skalnych na tym obszarze? Mechanizmy rozwoju rzeźby jedynego w Polsce masywu górskiego o budowie płytowej, w którym rolę odpornej czapy pełni górnokredowy piaskowiec, tropi geomorfolog z Uniwersytetu Wrocławskiego, dr Filip Duszyński.

Obszary płytowe – czyli takie, które zbudowane są z poziomo zalegających warstw skalnych – stanowią jedne z najbardziej spektakularnych naturalnych krajobrazów naszej planety. Mają one charakterystyczną rzeźbę, z rozległymi płaskowyżami i izolowanymi stoliwami, które wznoszą się nawet na setki metrów ponad otaczające tereny. Klasycznym przykładem tego typu morfologii jest Wyżyna Kolorado w Stanach Zjednoczonych, ale z płytowymi pasmami górskimi spotkamy się także w Centralnej Europie – w Czeskim Raju, niemieckiej Szwajcarii Saksońskiej czy polskich Górach Stołowych.

Właśnie w tej ostatniej lokalizacji Filip Duszyński, związany z Uniwersytetem Wrocławskim; Wydziałem Nauk o Ziemi i Kształtowania Środowiska; Instytutem Geografii i Rozwoju Regionalnego, przez kilka lat prowadził badania geomorfologiczne, próbując odpowiedzieć na pytania dotyczące mechanizmów rozwoju rzeźby jedynego w Polsce masywu górskiego o budowie płytowej, w którym rolę odpornej czapy pełni górnokredowy piaskowiec. W efekcie tych prac powstała jego rozprawa doktorska.

Informując o swoich badaniach serwis Nauka w Polsce geomorfolog przypomina, że kwestią rozwoju rzeźby obszarów płytowych interesowało się wielu badaczy już na przełomie XIX i XX wieku.

"To właśnie wtedy pionierzy geomorfologii ze Stanów Zjednoczonych i Australii sformułowali koncepcję równoległego cofania się progów (ang. escarpments retreat), która miała odnosić się w szczególności do pasm górskich, zbudowanych z horyzontalnie ułożonych warstw skał osadowych. Wedle tego poglądu zasięg płaskowyżów podlega systematycznej redukcji, prowadząc do powstania izolowanych stoliw i wież skalnych, które z czasem również ulegają niszczeniu, a w końcu całkowitej degradacji. Zasadniczym problemem było wyjaśnienie szczegółowych mechanizmów, odpowiadających za cofanie się progów. W tym kontekście podkreślano w szczególności rolę epizodycznych ruchów masowych, takich jak odpadanie i obrywy, zachodzące w obrębie wysokich na dziesiątki metrów ścian skalnych, często wieńczących najwyższe partie stoków okalających płaskowyże i stoliwa. Inicjację procesów o charakterze katastrofalnym wiązano w głównej mierze z różnego rodzaju procesami erozyjnymi, w tym w szczególności podcinaniem ścian skalnych przez wody wypływające u ich podnóża" - relacjonuje.

Rozwój rzeźby Gór Stołowych rozpatrywano podobnie, jak dodaje Duszyński, przy czym poza poglądem o nadrzędnej roli epizodycznych ruchów masowych często odwoływano się również do powszechnego w geomorfologii lat 70. XX wieku paradygmatu peryglacjalnego - zakładającego, że rozwój rzeźby następował głównie w warunkach klimatu zimnego epoki lodowej. Taki sposób postrzegania rzeczywistości miał daleko idące konsekwencje, np. takie, że potężne blokowiska skalne na stokach Gór Stołowych traktowano a priori jako zapis wielkoskalowego odpadania i obrywów od znajdujących się wyżej ścian skalnych.

"Rozpoczynając pracę badawczą w Górach Stołowych w 2013 roku planowałem uszczegółowić dotychczasowe poglądy, korzystając z nowoczesnych narzędzi i danych, takich jak np. cyfrowe modele terenu o submetrowej rozdzielczości. Obserwacje poczynione w trakcie pierwszych prac terenowych sprawiły jednak, że praca doktorska poszła w zupełnie inną, fascynującą stronę. Wędrując po stołowogórskich stokach zaintrygowały mnie bowiem wspomniane wcześniej rozległe blokowiska skalne, którym nigdy wcześniej nie poświęcano większej uwagi, a które zdawały się nie współgrać z koncepcjami rozwoju rzeźby postulowanymi dotychczas" - tłumaczy Filip Duszyński.

Zwrócił on uwagę, że bloki piaskowca zalegają dość daleko - nawet kilkaset metrów - od ścian skalnych, na dodatek w obrębie niemal płaskich powierzchni podstokowych. Co więcej, bloki okazały się często przyjmować charakterystyczny, prostopadłościenny pokrój, przy rozmiarach przekraczających nawet 10 metrów.

źródło: F.Duszyński
źródło: F.Duszyński

 

"Zacząłem się zastanawiać, czy możliwe jest, że po zawaleniu się segmentu ściany skalnej bloki skalne o tak specyficznym kształcie są w stanie przemieścić się do podnóża stoku. W tym celu przeprowadziłem pionierskie dla rozwiązania tego typu problemu symulacje komputerowe, które jednoznacznie wykazały, że zasięg stołowogórskich pokryw blokowych jest 2-3-krotnie większy, niż symulowany maksymalny zasięg odpadania. Przeprowadzone równolegle polowe testy wytrzymałościowe bloków skalnych wykazały z kolei, że twardość bloków systematycznie spada w dół stoku, co świadczy o wzrastającym stopniu ich zwietrzenia. Taka prawidłowość była asumptem do twierdzenia, że pokrywy blokowe Gór Stołowych są różnowiekowe. Odpadanie, obrywy lub lawiny kamienne nie dałyby tak regularnego obrazu zjawiska" - relacjonuje.

Naukowiec zajął się też najwyższymi odcinkami stoków. Spodziewał się, że w obrębie ścian skalnych znajdzie odpowiedź na pytanie o pochodzenie bloków. "Co ciekawe, okazało się, że ślady po świeżych obrywach bloków praktycznie nie występują. (Warto wspomnieć, że w czasach historycznych w tym paśmie górskim zanotowano zaledwie jeden przypadek zawalenia się ściany skalnej, który wystąpił dokładnie 100 lat temu). Zamiast nich w licznych miejscach odnotowałem szerokie, przechodnie korytarze łączące się z powierzchnią plateau powyżej, chaotyczne blokowiska in situ występujące w sąsiedztwie dobrze zachowanych odcinków piaskowcowych urwisk, a także intrygujące formy akumulacyjne – piaszczyste stożki u wylotu pionowych szczelin w ścianach skalnych. Te ostatnie formy są bezpośrednim geomorfologicznym świadectwem podpowierzchniowego usuwania produktów rozpadu skały przez wodę krążącą w obrębie piaskowcowej czapy" - informuje badacz.

Dzięki przeprowadzonym pomiarom objętościowym wykazał on, że w obrębie stożków zgromadzony jest niemal 1000 metrów sześciennych piasku. Jest on dalej transportowany z wodą na duże odległości, przez co stoki pokryte są warstwą piasku o grubości dochodzącej do nawet kilku metrów. Badania geofizyczne wykazały, że piasku zgromadzonego na stokach jest zaledwie o jeden rząd wielkości mniej, aniżeli wynosi całkowita objętość zachowanej do dziś płyty piaskowca. Według Filipa Duszyńskiego jest to doskonała ilustracja efektywności procesów podpowierzchniowych w Górach Stołowych. To właśnie one pozwalają w spójny i elegancki sposób wytłumaczyć, na jakiej zasadzie odbywa się rozwój progów morfologicznych w tym paśmie górskim.

"Wedle nowatorskiej koncepcji, którą nazwałem modelem dezintegracji in situ, rozpad ścian skalnych Gór Stołowych odbywa się poprzez systematyczne wyprowadzanie ziaren piasku z płyty piaskowca w warunkach podpowierzchniowych. W efekcie, pocięte pierwotną siatką spękań przykrawędziowe partie płaskowyżów i stoliw dzielą się na prostopadłościenne bloki, które wraz z ubytkiem materiału od spodu powoli osiadają, tworząc bezładne blokowiska w miejscach wcześniejszych ścian skalnych. Wraz z obniżaniem odcinka stoku poniżej, założonego w mniej odpornych skałach drobnoziarnistych, bloki podlegają pozornej wędrówce. Tłumaczy to niezwykle odległą pozycję tych obiektów na stoku i ich zaleganie w zupełnie płaskich strefach podstokowych. W takim ujęciu należałoby przyjąć, że najdalej położone bloki wyznaczają najstarszy, dający się odtworzyć, zasięg piaskowcowych stoliw" - zaznacza Duszyński.

Przedstawione wyniki uzupełnił on badaniami form osuwiskowych w Górach Stołowych. Jak się okazało, płytkie przemieszczenia w obrębie środkowych i dolnych odcinków stoków mogą przyczyniać się do dalszego, pasywnego transportu bloków. Uzasadnione jest przypuszczenie, że w przypadku jednej z badanych lokalizacji transport osuwiskowy doprowadził do wtórnego wyprowadzenia bloków nawet na 1 km od współczesnego zasięgu ścian skalnych.

Znaczenie uzyskanych wyników nie ogranicza się do pasma Gór Stołowych - zwraca uwagę geomorfolog. Analogiczne drogi rozwojowe piaskowcowych płaskowyżów można obserwować w Czechach, Niemczech czy Anglii.

Kolejne badania, które staną się przedmiotem rozpoczętego właśnie projektu Q-MESA | Mechanizmy Ewolucji Obszarów Piaskowcowych, Centralna i Zachodnia Europa, mogą wyjaśnić, w jaki sposób dochodzi do odspajania ziaren piasku w piaskowcu kwarcowym i czy istotną w tym kontekście rolę odgrywają procesy rozpuszczania. "Wierzę, że w przeciągu najbliższych trzech lat dowiemy się, czy część badanych przez nas krajobrazów możemy nazywać krasowymi" - podsumowuje badacz.

Nauka w Polsce - PAP

zan/ ekr/

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

Copyright © Fundacja PAP 2022