Osady jaskiniowe Tatr Zachodnich

Jaskinie zaliczamy do naturalnych, podziemnych pustek w skałach o wymiarach pozwalających na pe-netrację przez człowieka i przynajmniej częściowo zakrytych od góry.”(K. Kowalski `56 )


ABSTRAKT: Występowanie zjawisk krasowych na terenie Tatr Zachodnich i krótka charakterystyka budowy tek-tonicznej Tatr Polskich. Rodzaje jaskiń, ich kształt i geneza. Rodzaje osadów jaskiniowych, podział na autochto-niczne i allochtoniczne, charakterystyczne osady. Badania sedymentologiczne przeprowadzone w jaskiniach Doliny Chochołowskiej ( Szczelinie Chochołowskiej, Rybiej, Zbójeckiej Dziurze i Dziurze nad Potokiem.


1. Obszary krasowe ( występowanie jaskiń na terenie Tatr Zachodnich )

Zjawiska krasowe w Tatrach występują na ograniczonym obszarze wychodni wapieni, dolomitów oraz wśród silnie sfałdowanych skał osadowych północnego skłonu gór ( głównie skał okruchowych ). Skały osadowe tworzą szereg ponasuwanych na siebie jednostek tekto-nicznych, płaszczowin wierchowych i reglowych tworzących powtarzającą się sekwencję. Struktury te nachylają się one ku północy pod kątem około 45 stopni i maja rozciągłość wschód-zachód, jednak ich przebieg jest odchylony od prostolinijnego i porozrywany przez uskoki depresje i elewacje.
Na południu polskiej części Tatr Zachodnich znajduje się trzon krystaliczny z gnej-sów, ku północy rozciągają się jednostki skał osadowych. Strukturą leżącą bezpośrednio na krystalitach jest „autochtoniczna jednostka Kominów Tylkowych . Najokazalsze zjawiska krasowe w tym paśmie to występujące w masywie Kominiarskiego Wierchu to jaskinie Ban-dzioch Kominiarski i Lejowa Szczelina a Raptawickiej Turni to udostępnione turystyce jaski-nie Mylna i Raptawicka. W rejonie Wąwozu Kraków są jaskinie Smocza Jama i Za Siedmio-ma Progami. Pas skał krasowiejących tej jednostki wierchowej oddzielony jest łupkami i pia-skowcami wyższej jednostki, płaszczowiny Czerwonych Wierchów, w której same wapienie tworzą wychodnię na linii Czerwone wierchy-Brama Kraszewskiego ( w Dolinie Kościeli-skiej ). W pasie tym znane są bardzo duże jaskinie takie jak: Śnieżna, Miętusia, Zimna, Mroź-na. Trzeci pas skał krasowiejących stanowi Łuska Giewontu z jaskiniami: Magurską, znaną ze znalezionych w niej kości plejstoceńskich zwierząt, Kasprowa Niżna, Bystra. Dalej ku półno-cy, w stropie jednostki Giewontu, znajduje się strefa skał nieprzepuszczalnych, a składają się na nią łupki i margle, zaś w stropie płaszczowiny niższej reglowej piaskowce i łupki, stano-wiące barierę hydrogeologiczną. W jednostce tej zjawiska krasowe są mniej wyraźne na co jak się wydaje ma wpływ przykrycie wychodni skał glebą i szatą roślinną a także strzaskanie dolomitów środkowo triasowych występujących w tych warstwach. Występuje tu w okolicy Doliny Kościeliskiej mała jaskinia-Dziura w Kończystej Turni. Jednostki reglowe oddzielone od poprzedniej są pasmem nieprzepuszczalnych łupków i piaskowców, zawierają miąższe płaty dolomitów i cieńsze wapieni (T,J,K ).Także w tym pasie zjawiska krasowe są mniej okazałe niż w wyższych partiach Tatr, występują tu małe formy jaskiniowe Jaskinia Staniko-wa, Dziura i Filipczańskie. Na północnym skraju Tatr ostatnie pasmo skał węglanowych two-rzą skały eoceńskie leżące niezgodnie na silnie sfałdowanych skałach starszych. W terenie tym występują liczne jaskinie o genezie hydrotermalnej występujące w północno-wschodniej części Tatr Polskich, należy do nich: Jaskinia Jaszczurowska.

2. Rozmieszczenie i ukształtowanie

2.1. Rozmieszczenie jaskiń w Tatrach Polskich
Większość jaskiń spośród znanych około 600 w polskiej części Tatr występuje na ob-szarze wychodni skał węglanowych należących do jednostek wierchowych. Główne obszary ich występowania to zbocza Doliny Kościeliskiej między Bramą Kraszewskiego a Doliną Tomanową ( około 140 jaskiń ), zbocza Wąwozu Kraków ( około 70 ), górne piętra Doliny Miętusiej ( około 65 ) i Doliny Małej Łąki ( około 75 ).Dość liczne jaskinie występują w Za-wracie Kasprowym i Myślenickich Turniach a także na zboczach Doliny Chochołowskiej między Wyżnią Bramą a Potokiem Iwanackim.
Nieliczne małe jaskinie występują na obszarze trzonu granitowego Tatr (na Świnicy, w Mięguszowieckich Szczytach i na Grani Siedmiu Granatów ).Mają one postać rozwartych szczelin pochodzenia prawdopodobnie lodowcowego. Formy jaskiniowe występują także w małych lodowczykach firnowych ( w Wielkim Kotle Mięguszowieckim ) utworzone przez rozmywanie wód z topniejącego lodu i śniegu.

2.2. Rodzaje i rozmiary jaskiń
2.3.
Rozpatrując ukształtowanie i przebieg dużych jaskiń, można je podzielić na dwa typy: jaskinie rozwinięte poziomo, często o piętrowym układzie korytarzy ( Jaskinia Zimna, Szcze-lina Chochołowska ) i jaskinie rozwinięte pionowo o bardzo stromym przebiegu korytarzy, tworzące głębokie studnie połączone korytarzami w większe systemy ( System Wielka Śnież-na-Litworowa ).
2.2.1 Jaskinie wykształcone poziomo
W jaskiniach wykształconych poziomo przekroje korytarzy mają kształt zbliżony do soczewki, elipsy lub koła, a deniwelacje głównych korytarzy są niewielkie. W obniżeniach poziomo rozwiniętych korytarzy, tworzą się syfony zasilane najczęściej wodą opadową.
2.2.2. Jaskinie wykształcone pionowo
Zaś w jaskiniach rozwiniętych pionowo tworzą się bardzo głębokie studnie i kominy ( dochodzące niekiedy do 150 m ), połączone krótkimi, nachylonymi chodnikami, tworząc w ten sposób rozległe systemy jaskiniowe. Korytarze mają charakter wąskich szczelin nato-miast studnie mogą mieć znaczną średnicę. Czasami tworzą się wielkie komnaty zawaliskowe jak np. znajdująca się w Systemie Wielka Śnieżna-Litworowa, sala o nazwie Wesoła War-szawka ma wymiary 30 x 40 x 200 m. Jaskinie te położone są z reguły w wysokich partiach gór i mają duże deniwelacje (najliczniej występują w masywie Czerwonych Wierchów ). Wo-dy opadowe formują w tych jaskiniach stałe lub okresowe cieki wody spływającej korytarza-mi, tworzące w dogodnych miejscach jeziorka jaskiniowe.
2.2.3. Cykle przy powstawaniu jaskiń poziomych
Systemy kanałów krasowych znajdują się poniżej wysokości powierzchni doliny i in-filtrowane przez wody powierzchniowe, tworząc coś w rodzaju naturalnych „wodociągów”. Skały krasowiejące pod wpływem wody bogatej w rozpuszczony CO2 ulegają rozpuszczaniu tworząc w ten sposób pustki skalne, w tej fazie całkowicie wypełnione przez płynącą pod dużym ciśnieniem wodę. Na ścianach korytarzy powstają charakterystyczne zagłębienia wi-rowe, a w dnie mogą powstać kotły eworsyjne-marmity. Ten, pierwszy etap w tworzeniu się jaskiń nazwany freatycznym. Następnie dochodzi do erozji wgłębnej dna doliny i obniżenia poziomu wód przez co dochodzi do osuszenia jaskini i poprzez spadek siły transportującej do osadzenia na dnie osadów. W tej fazie dochodzi także do powstawania charakterystycznych dla jaskiń nacieków. Etap ten to faza wadyczna.

3. Osady jaskiniowe

Porównując przepływy w jaskiniach do powierzchniowych powinniśmy sobie zdać sprawę, że w kanałach krasowych także dochodzi do transportowania osadów czy to w posta-ci cząstek rozpuszczonych w wodzie czy transportowanych jej siłą motoryczną ( większych okruchów skalnych ) .Jaskinie zawierają osady okruchowe ( klastyczne ) i chemiczne.
3.1. Osady okruchowe
Osadami okruchowymi są luźne lub spójne cząstki niesione przez wody, od najdrob-niejszych niesionych przez wody w zawieszeniu, przez muły i piaski do żwirów oraz odpada-jące ze ścian i stropu jaskiń gruz i bloki skalne ( obrywy i zawaliska ). Osady te można po-dzielić na autochtoniczne, powstające z materiału występującego w jaskini , i alochtoniczne, złożone z materiału naniesionego do jaskini. Utwory znajdujące się w starszych piętrach ja-skiniowych bywają rozcinane przez powstałe później spływy wód opadowych lub odnowienie przepływu gdy podwyższy się poziom wody w dolinie (może dojść do całkowitego usunięcia osadu ).W jaskiniach położonych wysoko nad dnem doliny dochodzi do zlityfikowania osa-dów ( tworzą się brekcje scementowanych okruchów nacieków i innych klastów ).Analizując pochodzenie okruchów alochtonicznych można prześledzić obszary alimentacyjne, a także określić drogę przepływu.
3.1.1. Osady pochodzenia zwierzęcego
bardzo ciekawymi osadami jaskiniowymi spotykanymi w Tatrach są pozostałości po zwierzętach zamieszkujących te góry w minionych epokach. W jaskini Magurskiej znaleziono kości niedźwiedzia jaskiniowego i wilka jaskiniowego, a w jaskini Jaszczurowskiej szczątki łosia. Znaleziska te wskazują , że jaskinie tatrzańskie były siedzibami drapieżników w trze-ciorzędzie – były dostępne dla dużych zwierząt. Prowadzone na terenie Tatr badania arche-ologiczne nie dowiodły, że jaskinie zamieszkiwał człowiek.
3.2. Osady chemiczne
Osady chemiczne tworzą charakterystyczną dla jaskiń szatę naciekową, wśród której możemy wyróżnić wiele rozmaitych form. Materiałem szaty naciekowej jest węglan wapnia – CaCO3, wytrącający się z wody sączącej się ze szczelin w stropie i ścianach jaskiń. Kryształy czystego węglanu wapnia są bezbarwne, jednak domieszki substancji mineralnych powodują zmianę zabarwienia nacieków z białej na żółtą, czerwoną czy brązową. Najbardziej znaną i rozpowszechnioną formą nacieków są stalaktyty o kształcie „sopli” zwisających ze stropu i stalagmity – stożki na dnie jaskiń, czasami dochodzi do zrostu tych form tworząc w ten spo-sób stalagnaty i kolumny. W Tatrach szata naciekowa jest dosyć uboga, poza niezbyt okaza-łymi stalagmitami tworzą się draperie naścienne, nawisy i makarony czyli cienkie, długie rur-ki zwisające ze stropu. Najpospolitszymi formami w Polskich jaskiniach są polewy kalcyto-we, bułowate „narośla” w kształcie grzybków, powstałe poprzez kapilarne podsiąkanie wody i krystalizowanie z niej drobnych form ( Gradziński `60), oraz miękkie nacieki z „mleka wa-piennego”. „Mleko wapienne” jest bardzo dziwnym naciekiem składającym się głównie z mikrokrystalicznego węglanu wapnia nasyconego wodą i wzbogaconego w substancje orga-niczne(Lis i in. `67). Tworzy ono na ścianach polewy wełniste (Jaskinia Kamienne Mleko ). Osad ten uzupełnia niszę pomiędzy klimatem „czysto jaskiniowym”, gdzie tworzą się nacieki kalcytowe a środowiskiem panującym na zewnątrz.
Niestety warunki panujące dziś na terenie Tatr nie pozwalają na tworzenie bogatych form naciekowych, takich jak chociaż występują u naszych południowych sąsiadów, na Mo-rawach. Na niekorzystne warunki wpływa nie tylko zbyt niska temperatura ale przede wszyst-kim chemizm i agresywność wód. Obecnie zawartość rozpuszczonych węglanów w wodach skupiających się w jaskiniach tatrzańskich wynosi 120 – 150 mg/l, gdy ich zdolność rozpusz-czania sięga 200 – 300 mg/l ( Rudnicki `67 ).

4. Osady jaskiniowe występujące w Dolinie Chochołowskiej

Szata naciekowa i osady jaskiniowe są bogatym źródłem informacji w badaniach śro-dowisk czwartorzędowych. Poznanie wielu różnych osadów klastycznych i chemicznych wy-stępujących w jaskiniach na tym terenie umożliwia rozpoznanie charakteru środowisk sedy-mentacyjnych ( zarówno dzisiejszych jak i dawnych ). Na podstawie informacji zapisanych w naciekach i osadach alochtonicznych możemy określić paleogeografię i paleoklimat regionu.
4.1. obszar badań
Dolina Chochołowska jest najdalej wysuniętą doliną Tatr Zachodnich. Jaskinie w tej dolinie występują na pięciu wysokościach od dna doliny. Jaskinie tam znajdujące się repre-zentują typ jaskiń przepływowo-wywierzyskowych. Powstanie poszczególnych poziomów jaskiniowych związane jest z zahamowaniem erozji , zaś pozostawienie osadów wewnątrz wiąże się z szybką erozją dna doliny ( Rudnicki `67 i Wójcik `68 ).
4.1.1 położenie jaskiń
Najstarszy poziom I , znajduje się na wysokości 115 m ponad poziomem dna doliny ( Jaskinia Zbójecka Dziura ). W jaskini znajdują się liczne nagromadzenia detrytusu nacieko-wego i gruzu zawaliskowego, materiał allochtoniczny występuje sporadycznie.
Następny II poziom stanowi Jaskinia Kamienne Mleko (70 m nad dnem dol.).Korytarze tej jaskini nie wykazują objawów wietrzenia. Spotykane są nacieki mleka wapiennego i osady pochodzenia allochtonicznego ,piaski i mułki.
Poziom III stanowią korytarze jaskini Szczelina Chochołowska (50 m nad dnem dol. ). Ściany i stropy jaskini pokryte są bogatą szatą naciekową, występują tu także zawaliska blo-kowe i osady piaszczysto mułkowe.
25 m nad dnem Doliny Chochołowskiej ( IV poziom )rozwijają się środkowe piętra Szczeliny Chochołowskiej. Występuje tu uboższa szata naciekowa niż w wyższych piętrach natomiast zwiększa się ilość osadów klastycznych obcego pochodzenia pojawia się także gli-na jaskiniowa, składająca się z gruzu kalcytowego, piasku otoczaków i produktów wietrzenia. Widoczne są ślady przepływów ze stadium freatycznego .
V poziom położony jest na wysokości dna, są tutaj jaskinie Rybia i Dziura nad Poto-kiem oraz dolne piętra Szczeliny Chochołowskiej. Jaskinie na tym poziomie charakteryzują się śladami niedawnych przepływów i dobrze zachowanymi osadami.
4.2 Osady okruchowe
Przeprowadzając analizę klastów znajdujących się w jaskiniach stwierdzono pewną prawidłowość w składzie osadów. W poziomie najstarszym znajdowane są osady prawie wy-łącznie węglanowe ( 100% CaCO3 ), natomiast w stronę poziomów młodszych zwiększa się udział osadów allochtonicznych ( II poz. 20% CaCO3 i dużo minerałów ciemnych, na poz. III 59% materiału redepowanego allochtonicznego, IV aż 86% materiału obcego i najwięcej min. Ciemnych na poz. V obecność osadów allochtonicznych sięga 80% ).
4.3 Poziom jaskini Rybiej i Dziury nad Potokiem
Osady tych jaskiń bywają rozmywane i redeponowane, wpływa na to mała różnica po-ziomów pomiędzy dnem jaskini a wahaniami poziomu wód doliny. Przy wyższych stanach wody jaskinie zostają zalewane, ich stare osady mogą ulec rozmyciu i mogą osadzić się nowe.
4.4. Materiał okruchowy jaskiń Doliny Chochołowskiej
Materiał okruchowy allochtoniczny znajdujący się w jaskiniach to wszelkiego rodzaju otoczaki skał zebrane z obszarów alimentacyjnych. Są to granity i gnejsy skał krystaliku, pia-skowce triasowe a także pojedyncze minerały : kwarc, muskowit. Mogą także występować skały krasowiejące ale przetransportowane z innych obszarów. Do skał autochtonicznych za-liczamy pokruszone fragmenty nacieków gruz powstały z obrywów skalnych i scementowane bryły starszego osadu.
4.5 Badania przeprowadzone nad osadami jaskiniowymi
Analiza ziaren kwarcu daje możliwość określenia pochodzenia materiału. Słaba ob-róbka i wysortowanie wskazują na krótki transport i istnienie rys lodowcowcowych mogą wskazywać że materiał ten pochodzi z rozmywanych pokryw fluwioglacjalnych.
Analiza sedymentacyjna osadów wykazała że frakcja zmienia się etapami co wskazuje na zróżnicowane środowisko przepływu wewnątrz jaskiń.
Nacieki zawierają zamknięte w kryształach izotopy promieniotwórcze, które pozwala-ją datować okresy krystalizacji. Nacieki na obszarze Tatr (dzisiaj ) rosną bardzo powoli (0.2-0.6 cm/1000 lat wg Herkmana 186 ) są jednak stosunkowo trwałe i zachowują się w poprzed-nich etapach rozwoju jaskiń. Dlatego można w nich datować i wyróżnić szereg generacji. Na-cieki tworzą się tylko w sprzyjających warunkach klimatu ciepłego, dlatego rozwój stalakty-tów w interglacjałach był przerywany nadejściem zlodowacenia. W Tatrach badania wyka-zały co najmniej 6 generacji nacieków. W stalaktycie z Jaskini Bandzioch Kominiarski widać 3 wyraźne generacje rozdzielone etapami korozji ( Głazek `84 ).Dotychczas stwierdzono, że nacieki w jaskiniach tatrzańskich tworzyły się pomiędzy 140 a 100, 80 a 50, 35 a 25 i poniżej 10 tysięcy lat temu ( Głazek `84, Herkman `91 ), ponad to istnieją jeszcze starsze nacieki da-towane na 160-200, 250-280 i co najmniej 500 tysięcy lat (Duliński `88 ).
Stosuję się także badania magnetyzacji szczątkowej osadów allogenicznych zawiera-jących feromagnetyki. Badania przeprowadzone w jaskiniach Doliny Chochołowskiej wyka-zały, że wszystkie osady pochodzą z obecnej epoki magnetycznej, czyli są młodsze niż 720 tysięcy lat. Feromagnetyki są także przydatna do określania paleoprzepływów.

5. Uwagi końcowe

Analiza sedymentacji jaskiń Tatr zachodnich mogą się przyczynić do rozszerzenia po-glądów na klimaty ubiegłych epok, głównie zlodowaceń i przedzielających je interglacjałów gdy szczególnie rozwijała się szata naciekowa. Ponad to rzeźba jaskiń ocaliła przed zerodo-waniem prawie kompletne profile osadów przed czwartorzędowych.
„...Jaskinie są ostatnimi na ziemi miejscami tak słabo spenetrowanymi przez człowie-ka i czekającymi na odkrycie na piechotę, bo na nic zdają się tu te nowoczesne sateli-ty...”(Gala).


Literatura:
1. Kostrzewski A, Noel M, Thistlewood L, Zwoliński Z. „ Osady jaskiniowe Doliny Chochołowskiej w Tatrach”
2. Rudnicki J, `67 „Geneza i wiek jaskiń Tatr Zachodnich” –A.G.P.17:521-591
3. Głazek j, Grodzki J. „Kras i jaskinie – Przyroda Tatrzańskiego Parku Narodowego” Wyd. Tatrzański Park Narodowy; Kraków-Zakopane `96