To nie lodowce wyrzeźbiły tatrzańskie doliny? Jaskinie ujawniły zaskakującą historię Tatr

Spis treści:

1. Lodowce pozostawiły ślady, ale nie stworzyły dolin od podstaw
2. Brakowało niemal 11 milionów lat historii Tatr
3. Jaskinie stały się geologiczną kapsułą czasu
4. Większość reliefu istniała 1,6 mln lat temu
5. Największe zaskoczenie: erozja zwolniła podczas zlodowaceń
6. Czy to oznacza, że lodowce były nieistotne?
7. Większość gór przypomina Tatry bardziej niż najwyższe Alpy

Tatry kojarzą się ze skalnymi kotłami, polodowcowymi jeziorami i szerokimi dolinami o przekroju przypominającym literę U. Łatwo więc przyjąć, że to właśnie lodowce stworzyły ich dzisiejszą rzeźbę. Najnowsze datowania pokazują jednak bardziej złożony obraz. Około 80% obecnej głębokości badanych dolin mogło powstać już około 1,6 mln lat temu, a więc przed okresem największych tatrzańskich zlodowaceń.

Lodowce pozostawiły ślady, ale nie stworzyły dolin od podstaw

Nie ulega wątpliwości, że lodowce silnie zmieniały krajobraz Tatr. Żłobiły w górnych partiach gór kotły, w których znajdują się dziś jeziora, wygładzały skały oraz przekształcały wcześniejsze doliny rzeczne o przekroju V w znacznie szersze doliny U-kształtne. Jednym z najbardziej znanych przykładów takiego krajobrazu jest Morskie Oko, jezioro wypełniające polodowcową misę skalną.

Nowe badanie wskazuje jednak, że lodowce przekształcały krajobraz, który w znacznej mierze już istniał, zamiast od początku wydrążać główne doliny północnych Tatr. – To dokładnie oznacza, że lodowce przede wszystkim przekształciły już istniejący krajobraz, zamiast stworzyć go od podstaw – wyjaśnia w komentarzu dla National Geographic Polska dr hab. Jacek Szczygieł, naukowiec uczestniczący w projekcie.

Brakowało niemal 11 milionów lat historii Tatr

Geolodzy wiedzieli, że tatrzańskie doliny musiały istnieć przed pojawieniem się w nich lodowców. Bez odpowiednio wysokich gór i wcześniej ukształtowanej rzeźby lodowce górskie nie miałyby bowiem warunków do rozwoju. Problem polegał na tym, że nie potrafiono dokładnie określić, jak głębokie były doliny przed zlodowaceniami i jak szybko zmieniały się w kolejnych epokach.

W zapisie geologicznym znane były dane wskazujące na wypiętrzanie masywu Tatr przed około 11 mln lat oraz znacznie młodsze datowania moren. Pomiędzy tymi punktami pozostawała ogromna luka. Wcześniejsze interpretacje opierały się w dużej mierze na porównaniach z Alpami. Skoro tatrzański krajobraz wyglądał na silnie polodowcowy, zakładano, że każde kolejne zlodowacenie pogłębiało doliny. Nowe wyniki sugerują, że przynajmniej w głównych dolinach północnych Tatr przebieg wydarzeń był inny.

Jaskinie stały się geologiczną kapsułą czasu

Ślady dawnych etapów rozwoju dolin zostały w większości usunięte z powierzchni przez późniejszą erozję. Przetrwały jednak pod ziemią, w osadach naniesionych przed milionami lat do systemów jaskiniowych.

Badacze przeanalizowali 32 pary pomiarów kosmogenicznych izotopów glinu-26 i berylu-10 w osadach zawierających kwarc. Materiał został przed milionami lat przeniesiony przez płynącą wodę do podziemnych korytarzy, a następnie odcięty od powierzchni. Izotopy kosmogeniczne powstają w skałach wystawionych na działanie promieniowania kosmicznego. Po pogrzebaniu osadu głęboko w jaskini ich ilość zaczyna zmieniać się w przewidywalny sposób. Porównanie zawartości obu izotopów pozwala oszacować, kiedy materiał został ukryty pod ziemią.

Z 32 analizowanych próbek badacze uzyskali 24 w pełni określone datowania. Sześć kolejnych pozwoliło wyznaczyć wiek minimalny, a dwóch nie udało się jednoznacznie rozstrzygnąć. Jak tłumaczą speleolodzy, jaskinie nie były więc w tym przypadku jedynie obiektem badań. Stały się archiwum dawnego położenia rzek i dna dolin.

Większość reliefu istniała 1,6 mln lat temu

Datowania wskazują, że około 1,6 mln lat temu powstało już mniej więcej 80% obecnego reliefu badanych dolin, którego całkowita wysokość wynosi około 700 m. Nie oznacza to, że doliny miały wówczas dokładnie taki sam wygląd jak dzisiaj. Chodzi przede wszystkim o ich głębokość, czyli różnicę wysokości pomiędzy dnem doliny a otaczającymi ją wzniesieniami.

W ciągu ostatnich około 1,6 mln lat główne doliny północnego skłonu Tatr pogłębiły się według badaczy już tylko o około 100–200 m. Co szczególnie istotne, część tego okresu przypadała na czas najsilniejszych zlodowaceń. Wcześniejsze badanie zespołu, opublikowane w 2020 r. w czasopiśmie „Geology”, wykazało na podstawie nacieków jaskiniowych, że co najmniej trzy ostatnie zlodowacenia nie doprowadziły do wyraźnego pogłębienia głównych dolin północnych Tatr.

Największe zaskoczenie: erozja zwolniła podczas zlodowaceń

Najmocniejszym argumentem nie jest wyłącznie wiek dolin, lecz również zmiana tempa ich pogłębiania. Według informacji przekazanych przez zespół badawczy, między około 2,2 a 1,6 mln lat temu doliny wcinały się w podłoże w tempie rzędu 100–250 m na milion lat. W okresie obejmującym ostatnie około 800 tys. lat tempo spadło natomiast do około 27–67 m na milion lat.

Był to właśnie czas, gdy w Tatrach występowały największe zlodowacenia. Gdyby lodowce były głównym czynnikiem pogłębiającym doliny, można byłoby spodziewać się przyspieszenia erozji. Badacze odnotowali jednak coś przeciwnego: tempo wcinania się dolin zmalało.

Zdaniem dr. Jacka Szczygła jest to bardzo silny dowód, że głównej pracy nie wykonały lodowce. Za powstanie zasadniczej części reliefu odpowiadało prawdopodobnie wcześniejsze wcinanie się rzek, powiązane również z wypiętrzaniem tektonicznym Tatr. O tym, że procesy tektoniczne w regionie nadal pozostawiają ślady, świadczą między innymi badania dotyczące dawnych trzęsień ziemi i uskoku odkrytego pod Podhalem.

Czy to oznacza, że lodowce były nieistotne?

Nie. Wyniki nie podważają faktu, że lodowce wywarły ogromny wpływ na wygląd Tatr. Zmieniały kształt dolin, żłobiły kotły, transportowały materiał skalny i pozostawiały moreny. Dzięki nim powstało wiele form, które dziś uznajemy za najbardziej charakterystyczne elementy tatrzańskiego krajobrazu.

Badanie rozdziela jednak dwie kwestie: powstanie zasadniczej głębokości dolin oraz ich późniejsze przemodelowanie. Za pierwsze miały odpowiadać przede wszystkim rzeki i procesy tektoniczne. Lodowce były natomiast bardzo skuteczne w nadawaniu dolinom obecnego kształtu oraz tworzeniu mniejszych form polodowcowych. Ślady działalności lodowców można dziś obserwować w wielu miejscach Tatrzańskiego Parku Narodowego, wśród stawów, wodospadów i wysokogórskich dolin.

Większość gór przypomina Tatry bardziej niż najwyższe Alpy

Wyników z północnych Tatr nie można automatycznie przenosić na wszystkie góry świata. W centralnych Alpach wpływ lodowców na pogłębianie dolin był znacznie większy. Z kolei obserwacje ze wschodniej części Alp są bliższe rezultatom uzyskanym w Tatrach, ponieważ większą rolę przypisuje się tam rzekom i tektonice.

Znaczenie lodowców zależy więc od budowy geologicznej pasma, wysokości gór, klimatu, historii wypiętrzania oraz rzeźby, która istniała przed nadejściem zlodowaceń. Nowe ustalenia mogą mieć jednak znaczenie wykraczające poza Karpaty. Najwięcej szczegółowych badań erozji lodowcowej prowadzono dotąd w najbardziej spektakularnych pasmach – między innymi w najwyższych partiach Alp, Andów i Himalajów.

Tymczasem góry średniej wysokości są znacznie bardziej rozpowszechnione. Jak zauważa dr Jacek Szczygieł, pomiędzy 40. a 60. stopniem szerokości geograficznej północnej obszary położone na wysokości od około 1,2 do 2,3 km zajmują około 10% powierzchni lądów, podczas gdy tereny położone wyżej – takie jak środkowe i zachodnie Alpy – stanowią mniej niż 2%.

Innymi słowy, większość gór jest pod względem wysokości bardziej podobna do Tatr niż do najwyższych części Alp. Jeżeli podobne datowania osadów jaskiniowych zostaną przeprowadzone w innych częściach Karpat, Górach Dynarskich, Apeninach czy Pirenejach, mogą pokazać, że wpływ lodowców na powstanie górskich dolin był bardziej zróżnicowany, niż dotąd zakładano.

Najważniejszym wnioskiem nie jest zatem to, że lodowce nie kształtowały gór. Nie wszędzie były jednak głównymi twórcami ich reliefu, nawet jeśli pozostawione przez nie formy dominują dziś w krajobrazie.

Źródła: Earth and Planetary Science Letters

Nasz ekspert

Łukasz Załuski

Od ponad 20 lat opowiada o świecie – jego historii, nauce i miejscach, do których warto wyruszyć z otwartą głową. Jest redaktorem naczelnym „National Geographic Polska” oraz National-Geographic.pl. Wcześniej kierował m.in. „Focusem”, „Focusem Historia” czy „Sekretami Nauki”, konsekwentnie rozwijając tematykę popularnonaukową i podróżniczą. Jest inicjatorem projektu pierwszej naukowej rekonstrukcji wizerunków władców z dynastii Jagiellonów. Po godzinach miłośnik gimnastyki sportowej, książek kryminalnych i europejskich stolic.