PODZIEMNA NUTA Z PONIDZIA

         Polami, polami...

"...Ponidzie wiosenne, Ponidzie leniwe,
Prężysz się jak do słońca kot,
     Rozciągnięte po tych polach,
     Lichych lasach w pstrych łozinach,
    Skałkach w słońcu rozognionym..."

Wojciech Belon - "Nuta z Ponidzia"    

Na Ponidziu pomiędzy skałkami rozognionymi w słońcu, można znaleźć archetypiczny motyw krasu, czyli przytulne zakamarki w trzewiach tej planety, którymi bez wątpienia są jaskinie. Jednak podróżując po krainie z dzieciństwa lidera zespołu Wolnej Grupy Bukowina, trafimy na krasowe pustki nieco odmienne niż te które kojarzymy choćby z Jury Krakowsko-Częstochowskiej. Wszystko to za sprawą właściwości fizykochemicznych gipsów budujących sporą część Ponidzia, co niebagatelnie wpływa na morfologię i tempo powstawania krasu. Zatem zerknijmy dziś na kanoniczny przykład jaskini gipsowej.  

Polami, polami, po miedzach, po miedzach...

        Nie za szybko, kroki drobiąc...

     Naszym wzorcem gipsowych jaskiń będzie Jaskinia Skorocicka położona na skraju Niecki Soleckiej, która opada tu progiem do Doliny Nidy. Swoją drogą, jest to niezłą "matrioszka" geomorfologiczna, gdyż cały region w rozleglejszym pojęciu to tzw. Niecka Nidziańska, której częścią jest Niecka Solecka, która z kolei opada progiem do jeszcze większego obniżenia Doliny Nidy. Samą Nieckę Solecką nie należy też utożsamiać z zupełnie płaskim dnem jakiegoś zagłębienia. Na terenie depresji znajduje się kilka mniejszych antyklin, przez co powierzchnia jest usiana pagórkami no i "produktami" krasowienia ewaporatów takimi jak ostańce gipsowe, uwały, leje, wąwozy i jaskinie. Wpływ na tworzenie się jaskiń miały specyficzne uwarunkowania litologiczne. Mianowicie: największe koncentracje jaskiń znajdują się w warstwach o największej odporności mechanicznej i w strefie położonej blisko warstw nieprzepuszczalnych. Tak się dobrze złożyło, że podłożem serii gipsowej mającej 30-40 metrów miąższości, są słabo przepuszczalne margle miocenu, bądź jeszcze bardziej nieprzepuszczalne opoki i margle kredy, a najbardziej miąższym kompleksem gipsowym są dość wytrzymałe gipsy szablaste i szklicowe położone na dole serii, bliżej warstw nieprzepuszczalnych i to w nich należy szukać większości jaskiń.

Skoro mamy już produkty z przepisu na jaskinie, to najwyższa pora by opisać istotę krasu gipsowego. Zarówno kras węglanowy jak i gipsowy polega na rozpuszczaniu skał przez wodę, ale są tu pewne różnice dające interesujący efekt. W krasie węglanowym intensywność rozpuszczania zależy głównie od stężenia rozpuszczonego CO₂. Dobrze tylko po co ten dwutlenek węgla? Otóż CO₂ jest bezwodnikiem kwasu węglowego, po rozpuszczeniu w wodzie tworzy się słaby, ale jednak kwas.

H₂O + CO₂ → H₂CO₃

Reakcja jest reakcją odwracalną i może łatwo w drugą stronę, przez co kwas węglowy jest dość nietrwały. Ulega również dysocjacji do... Protonu, bo w zasadzie tym jest jon wodorowy i jonu wodorowęglanowego. W tym momencie kwas zaczyna reagować z węglanem wapnia ze skał wśród których krążą wody krasowe.

CaCO₃ + 2 H⁺  + CO2−3 → Ca2+ + 2 HCO−3

W ten sposób węglan wapnia przeszedł w jon wapniowy i wodorowęglanowy rozpuszczony w wodzie, która generalnie popiernicza dalej z biegiem wody i materii skale już nie zwróci. Przez co wapień powoli, ale jednak "topnieje" jak bałwanek na wiosnę. Tak jak wcześniej wspomniałem, kwas węglowy jest bardzo słabym kwasem i nie trudno znaleźć inny kwas który będzie go wypierał z jego soli. Takimi kwasami mogą być choćby kwasy humusowe i inne kwasy organiczne wymywane z gleby. Pewną rolę gra też temperatura. Wyższa temperatura powoduje mniejszą rozpuszczalność gazów, zatem mniejsze powstawanie kwasu węglowego z rozpuszczonego dwutlenku węgla, ale w gorętszym klimacie jest większa produkcja kwasów pochodzenia biologicznego. Skoro mamy już pogląd na kras węglanowy, to zerknijmy jak sytuacja wygląda w wypadku gipsu, a przedstawia ją zaledwie jedno równanie:

                                                                             H₂O        

  CaSO₄·2 H₂O  ―–―–→ Ca2+ + SO2−4 + 2 H₂O

Tak! Właśnie tak. Do rozpuszczania gipsów wystarczy sama woda. Konsekwencją takiego układu jest bardzo szybkie tworzenie się krasu, na tyle szybkie, że zmiany mogą być widoczne w przeciągu trwania ludzkiego życia. W stosunku do krasu węglanowego, kras gipsowy to sprinter na miarę Bolta. Dla porównania można przedstawić kras węglanowy Tatr, gdzie jaskinie zaczęły się formować na przełomie miocenu i pliocenu, czyli circa 5,3 mln. lat temu. Natomiast jaskinie na Ponidziu, zaczęły się tworzyć po zlodowaceniu krakowskim, kiedy nastał interglacjał wielki. Podczas interglacjału panował klimat ciepły z dużą ilością opadów, przez co erozja rzeczna rozmyła nieprzepuszczalne dla wody mioceńskie iły, które w owym czasie przykrywały większość obszarów gipsowych, przez co procesy krasowe mogły nabrać tempa i pognały jak dzik w maliny... Między innymi na tej podstawie sądeczanin z pochodzenia - prof. Jan Flis ustalił, że początek tworzenia się jaskiń nie sięga dalej niż 430 tyś. lat wstecz. W porównaniu do tatrzańskich jaskiń to całkiem niedawno. Rzetelne porównanie musiało by uwzględnić różne warunki hydrogeologiczne, ale prosty stosunek daje mniej więcej 11 razy większe tempo tworzenia się jaskiń w przypadku gipsowego krasu Ponidzia, niż w przypadku jaskiń wymytych w węglanowych trzewiach Tatr. Jeśli chodzi o wpływ kwasów, to zachodzi tu sytuacja odwrotna niż w przypadku węglanów. Polanie skały kwasem solnym używanym przy identyfikacji węglanów nie wywoła żadnej reakcji. Gips jest solą kwasu siarkowego i trudno by w wodach krasowych znalazł się silniejszy kwas który by go wyparł. No chyba, że ktoś po cichu utylizuje w polu kwas fulorosulfonowy...

Dodam, że CaCO₃ też podlega swobodnemu rozpuszczaniu, ale jest ono znikome i jego rozpuszczalność to 0,014 g/l (w 20 °C) w porównaniu do rozpuszczalności CaSO₄·2 H₂O która wynosi 24 g/l (w 20 °C). Jednym słowem: w temperaturze pokojowej gips rozpuszcza się 1714,28 raza łatwiej niż węglan wapnia. Trzeba przyznać, że różnica jest kolosalna. Wspomniałem o temperaturze pokojowej i z tą temperaturą związany jest też jeden bajer... Krzywa rozpuszczalności gipsu wykazuje wyjątkową charakterystykę. Jego rozpuszczalność osiąga maksimum w temperaturze pokojowej po czym... Spada, początkowo powoli, a koło 120⁰C rozpuszczalność leci wykładniczo w dół, powodując precypitacje z roztworu. Większość ciał stałych tak się nie zachowuje, ale tak się składa, że entalpia swobodna tej przemiany fizycznej jest mniejsza od zera (ΔG_.<0), przez co rozpuszczanie powoduje emisję ciepła. Dostarczanie ciepła z zewnątrz poskutkuje przesunięciem równowagi przemiany z prawej na lewą i gips zacznie się wytrącać. To by było na tyle jeśli chodzi o skrót fizykochemii, bo pora już zejść do podziemi...

Panorama środkowej części Doliny Skorocickiej.

 
Dolina Skorocicka w której znajduje się nasza jaskinia, składa się z dwóch części przegrodzonych grzbietem, w związku z tym górna, północna część jest doliną ślepą, a potok Skorocicki jak ninja przemyka się korytarzami jaskini pod tym grzbietem co czyni z niego naturalny most i zresztą za taki most służy bo owym grzbietem biegnie droga. Erozja działa tu na dwojaki sposób, ponieważ część doliny powstała poprzez powierzchniowe rozpuszczanie gipsów, a część poprzez zawalanie się stropów w korytarzach dawnych podziemnych przepływów potoku. Jaskinia Skorocicka jest po prostu następnym, aktywnie rozwijającym się etapem rozwoju takiego procesu krasowego i z biegiem czasu jej korytarze będą się stopniowo zawalać poszerzając dolinę, ale najprawdopodobniej tylko na wschód. Stanie się tak dlatego, że choć dolina ma przebieg subsekwentny, tzn. zgodny z biegiem warstw, to laminy gipsów zapadają się lekko ku wschodowi i w tym kierunku krople będą drążyć kamień zachowując oś doliny na linii północ południe.

Jaskinia ma rozwinięcie poziome (tak jak zdecydowana większość jaskiń Ponidzia) i innego rozwiązania już nie będzie, gdyż najzwyczajniej w świecie "skończyły" się gipsy. Do stropu nieprzepuszczalnych lub czasami tylko nieco przepuszczalnych mioceńskich margli zostało raptem kilka metrów, zwierciadło wody już zbytnio się nie obniży, a nawet jeśli to nie da to w tym miejscu predyspozycji do utworzenia dużych studni czy pochylni. Przez całą długość doliny potok bawi się z nami w berka, to niknąc w ponorze, to wypływając z otworu jaskini. Jest dynamicznie...

Początkowo potok płynie w niszach niczym przez krużganki klasztorne. Kiedyś była to zupełnie zasklepiona część jaskini. W ścianie zaznacza się równoległe warstwowanie gipsów szablastych.

 

Pierwsza część korytarzy to tzw. Jaskinia Dzwonów. W wejściu tkwi charakterystyczny blok odspojony wzdłuż laminacji gipsu. Korytarze po 91 metrach uchodzą do leja krasowego, skąd przez kolejny otwór potok wpływa do głównego ciągu Jaskini Skorocickiej.

 

Pierwsza część jaskini jest dobrze oświetlona światłem słonecznym. W tle północny otwór Jaskini Skorocickiej.

 

Przy długim naświetlaniu można być albo rozmytym, albo sterczeć sztywno jak manekin. Wybrałem to drugie.

 

Większość jaskiń gipsowych powstała na granicy zwierciadła wód gruntowych przez co korytarze mają raczej formę wadyczną, a tylko z rzadka freatyczną. Wspomnienie o tych dwóch terminach, to dobra okazja by wyjaśnić różnicę pomiędzy dwoma głównymi formami krasowych korytarzy jaskiniowych powstającymi w dwóch strefach:

• strefa freatyczna - Strefa poniżej zwierciadła gruntowych. Korytarze wymyte w tej strefie tworzą się pod pewnym ciśnieniem hydrostatycznym. Powstają w ten sposób łanie "myte" korytarze w formie rur o przekroju okrągłym lub owalnym. W stropie występują często kotły/jamki wirowe powstałe przez wymywanie podczas turbulentnego przepływu wody.
• strefa wadyczna - Strefa powyżej zwierciadła wód gruntowych. Woda wypełnia tylko dolną część korytarzy, pogłębiając je w tej dolnej części zgodnie z grawitacyjnym spływem wód. Tworzą się w ten sposób korytarze o przekroju "odwróconej kropli", "klepsydry" czy "dziurki od klucza". W tej strefie mogą formować się nacieki.     

Przekroje przez korytarz powstały w: A - strefie freatycznej, B - strefie wadycznej.

 

Korytarz pierwotnie o przekroju freatycznym z zachowanymi jamkami wirowymi w stropie, który z czasem uzyskał wcięcie charakterystyczne dla strefy wadycznej widoczne jako "v" kształtne wcięcie.

 

Półki skalne wyznaczają okresy stabilizacji zwierciadła wód podziemnych.

 
Cechą charakterystyczną jaskiń gipsowych, jest ich uboga szata naciekowa. Siarczan wapnia nie krystalizuje tak łatwo w temperaturze panującej w jaskini, a jeśli już do tego dochodzi, to nacieki są mikre, a większe okazy tworzą się poprzez wytrącanie się wraz z węglanem wapnia, który przedostał się do jaskini z wodą infiltrującą z wyższych warstw. Najczęstszymi naciekami jakie będziemy mogli zobaczyć będą polewy i naskorupienia przybierające często formę groniastą lub paciorkową. W spągu jaskini często zalegają czarne mułki, które powstały poprzez nanoszenie wypłukanego materiału z rędzin. Szacuje się, że mułki akumulują się dopiero od wczesnego średniowiecza, kiedy to wylesiono spore areały pod rolnictwo co przyśpieszyło erozję gleb.

Paciorkowe nacieki gipsowe. Wygląda to nieco jak kolonia bakterii na szalce Petriego po nerwowym machaniu ezą, albo jak gryf gitary mikrotonowej.

 

Potok Skorocicki w końcowym odcinku jaskini i naniesione przez niego czarne mułki.

 

W najniższej części jaskini korytarze zostały wymyte w makrokrystalicznych gipsach szklicowych.

 

Dolny otwór Jaskini Skorocickiej. Tu potok ostatecznie wypływa na światło dzienne.

 

I pod skalną niszą opuszcza wąwóz kierując się bezpośrednio do centrum Skorocic.

 

Na koniec, po cioraniu można jeszcze zażyć odrobiny speleocyklingu (fot. Joanna Bajorek).

 
     
         Póki wiosna, póki trwa...

     Tym sposobem zakończyliśmy krótką opowieść o krasie i jego gipsowej odsłonie. Na terenie Polski zwarte warstwy mioceńskich gipsów występują jeszcze w kilku miejscach na Górnym Śląsku i w rejonie północnego skraju Karpat, jednak nie opisuje się na tych terenach zjawisk krasowych. Tak samo wygląda sytuacja w przypadku permskich gipsów z Dolnego Śląska i Kujaw, przy czym tamtejsze gipsy zalegają nieco głębiej oraz znajdują się w strefie poza infiltracją wód (czyli są w takiej samej sytuacji jak gipsy z Ponidzia w górnym plejstocenie). Ponidzie, to nie tylko ciekawy kras, ale także sielski krajobraz, który potrafi natchnąć poetycko, choćby tak jak to się przydarzyło Wojciechowi Belonowi...

     Opisana dziś Jaskinia Skorocicka ze swoja długością wynoszącą 352 m. plasuje się na pierwszym miejscu pośród jaskiń gipsowych Polski. Drugą jest niewiele krótsza Jaskinia w Wiśnówkach (342 m.), a pozostałe spore jaskinie gipsowe to: Jaskinia w Marzęcinie (250 m.), Jaskinia Sawickiego (173 m.), Jaskinia w Aleksandrowie (163 m.), Jaskinia u Ujścia Doliny (122 m.), Jaskinia w Gackach (115 m.) i Jaskinia pod Świecami (106 m.), jednak większość pustek krasowych to raczej niewielkie obiekty. Jeśli mowa o długościach, to warto jeszcze przytoczyć historię która w 1966 r. przydarzyła się naszym wschodnim sąsiadom, kiedy to speleoklub lwowski odkrył Jaskinie Optymistyczną. Jej długość oszacowano na 3 km, ale speleolodzy pomylili się... Okazało się, że system ma na dzień dzisiejszy 236 km co plasuje go na pierwszym miejscu w Europie. Spora jest też sąsiednia Jaskinia Jeziorna licząca 127,7 km. Tak więc gips oferuje sporo, ale to sporo ciorania... Ponidzie posiada również kilka innych dobrych miejsc z ciekawostkami geologicznymi głównie z okresu miocenu. Więc z całą pewnością jeszcze będziemy wracać w ten rejon,  po materiał na kilka innych wpisów.