Okolice Krakowa pod względem geologicznym są wyjątkowym miejscem w Polsce. W Krakowie widoczne są głównie wapienie jurajskie, ale już w okolicach pobliskich Krzeszowic odsłaniają się skały ery paleozoicznej, m.in. produkty wulkanizmu w permie. A jeszcze sto lat temu wydobywano w Tenczynku karboński węgiel kamienny. W Karpatach, tuż na południe od Krakowa, odsłaniają się skały powstałe w Oceanie Tetyda, a sól z Wieliczki powstała w miocenie w ostatnim na obszarze Polski morzu. O budowie geologicznej regionu krakowskiego oraz o początkach nauk geologicznych na Uniwersytecie Jagiellońskim pisze dr hab. Bogusław Kołodziej, prof. UJ z Instytutu Nauk Geologicznych.

Tytuł tej notatki miał pierwotnie brzmieć: Geologia okolic Krakowa w promieniu 30 kilometrów. Te 30 kilometrów mogło jednak zniechęcić do jej przeczytania, sugerując duży stopień szczegółowości, cenny tylko dla specjalisty. A cel jest inny: pokazać, że okolice Krakowa na niewielkim obszarze są wyjątkowo zróżnicowane geologicznie, biorąc pod uwagę tylko skały odsłaniające się na powierzchni. Z polskich miast wojewódzkich jedynie Kielce mogą konkurować na tym polu, ale oba te regiony mają całkowicie odmienną budowę geologiczną. Kraków znajduje się na styku trzech dużych jednostek geologicznych (w przeciwieństwie do jednostek geograficznych ich nazwy pisane są z małych liter): monokliny śląsko-krakowskiej (która obejmuje m.in. Wyżynę Krakowsko-Częstochowską), zapadliska przedkarpackiego (Pogórze Karpat) i Karpat zewnętrznych (Beskidy).

Monoklina zbudowana jest ze skał ery paleozoicznej i mezozoicznej, które odsłaniają się również na powierzchni. Na terenie Krakowa są to prawie wyłącznie wapienie jurajskie, ale na zachód, w okolicach pobliskich Krzeszowic, odsłaniają się również skały paleozoiczne. To ten obszar zwykle ma się na myśli mówiąc o geologii regionu krakowskiego. Wycieczki po tym obszarze opisane są w przewodniku geologicznym Ryszarda Gradzińskiego [1]. Najstarsze skały odsłaniające się tutaj to płytkomorskie skały węglanowe ze środkowego dewonu (ok. 390 mln): dolomity (kamieniołom w Dubiu) oraz bardziej znane wapienie dębnickie (dawniej zwane marmurami). Ciemne, prawie czarne wapienie eksploatowano w Dębniku od XV wieku. Posiadają one duże walory dekoracyjne, dlatego licznie występują w krakowskich (i nie tylko) budowlach sakralnych, w tym w Katedrze Wawelskiej. Studnia na dziedzińcu Collegium Maius obudowana jest tymi wapieniami. Płytkie morze istniało nadal we wczesnym karbonie, a wapienie tego wieku (ciemną barwą różnią się od jasnych wapieni jurajskich) możemy obejrzeć w Dolinie Racławki, Dolinie Czernki oraz w dolnej części Doliny Szklarki (w górnej części odsłaniają się już wapienie jurajskie), a wydobywane są w wielkim kamieniołomie w Czatkowicach.

Na przełomie wczesnego i późnego karbonu miały miejsce wielkie ruchy górotwórcze (powstały m.in. „pierwotne” Sudety), co spowodowało, że region krakowski stał się lądem. W warunkach gorącego, wilgotnego klimatu rozwijała się w późnym karbonie bujna roślinność (drzewiaste skrzypy, widłaki, paprocie). Kopalnym zapisem karbońskich lasów jest węgiel kamienny eksploatowany w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. Jeszcze w latach 20 ubiegłego wieku węgiel wydobywano w kopalniach w Tenczynku k/ Krzeszowic. Czyli 30 km od Krakowa! W permie, ostatnim okresie paleozoiku, region krakowski nadal był lądem. Skały osadowe, które powstały w tym czasie to głównie lądowe zlepieńce, z otoczakami wapieni dewonu i karbonu. W okolicach Karniowic (między Krzeszowicami a Trzebinią) występują niezwykłe wapienie słodkowodne. Powstały w oazie, do której w warunkach wówczas już półsuchego klimatu woda dostarczana była systemem krasowym. Perm to okres silnej aktywności wulkanicznej (co jest typowe dla okresu bezpośrednio po ruchach górotwórczych). Z magmy, która zakrzepła blisko lub na powierzchni ziemi powstały m.in. skały popularnie zwane porfirami, a które wydobywane są w kamieniołomie w Zalasie.

Łom Karmelitów w Dębniku. Najstarsza część nieczynnego kamieniołomu przed wiekami
należała do klasztoru oo. Karmelitów z Czernej. Wapienie dębnickie (dewon) wydobywano
tutaj już w XV wieku.

Morze „wkroczyło” (transgresja) ponownie na omawiany obszar w triasie, pierwszym okresie ery mezozoicznej, a „wycofało się” (regresja) w późnym triasie. 150 km na północny-zachód od Krakowa, w lądowych osadach górnego triasu, występują liczne kości kręgowców. Na podstawie niektórych z nich wyróżniono nowy rodzaj i gatunek, któremu nadano formalną nazwę Smok wawelski. Oczywiście nie ma on nic wspólnego z bajkowym smokiem wawelskim. Rekonstrukcję tego drapieżnego archozaura (jeszcze nie dinozaura) można obejrzeć przed budynkiem Centrum Edukacji Przyrodniczej na Kampusie 600-lecia Odnowienia Uniwersytetu Jagiellońskiego. Warunki lądowe w regionie krakowskim nadal trwały we wczesnej jurze, a morze wkroczyło w jurze środkowej. Lądowe piaskowce zostały zastąpione przez morskie piaskowce i wapienie, a silne pogłębienie morza miało miejsce na granicy pięter geologicznych (interwały czasowe) keloweju i oksfordu (granica środkowej i późnej jury). W oksfordzie powstały najlepiej znane z okolic Krakowa skały – jasne, masywne wapienie będące stosunkowo głębokomorskimi rafami, bez koralowców, ale z licznymi  gąbkami. Profil osadów jurajskich widoczny jest najlepiej w kamieniołomie Zalas koło Krzeszowic. Leżą one bezpośrednio na permskich porfirach, które na początku morskiej transgresji budowały wyspę w jurajskim morzu.

Amonity (wymarła grupa głowonogów) są skamieniałościami charakterystycznymi
dla jury regionu krakowskiego. Gablota w Instytucie Nauk Geologicznych UJ.
Fot. W. Obcowski

Pod koniec jury morze wycofało się z obszaru krakowskiego (w tym czasie w morzu karpackim powstawały głębokomorskie osady), a wkroczyło ponownie w późnej kredzie. W rezerwacie przyrody na Bonarce widoczny jest płaski strop wapieni jurajskich (rezultat erozji we wczesnej kredzie i na początku transgresji) przykrytych przez bardziej miękkie białe margle górnej kredy. Przed granicą kreda/paleogen (znanej z powodu  wielkiego wymierania, w tym dinozaurów i amonitów) morze ponownie wycofało się. Po powstaniu w miocenie (ok. 13 mln lat temu) Karpat, w morzu będącym reliktem Oceanu Tetydy (takim reliktem jest również Morze Śródziemne), powstała m.in. sól kamienna znana z kopalni Wieliczka. Mioceńskie morze, ostatnie na terytorium Polski, sięgało na północy do Gór Świętokrzyskich. Ruchy tektoniczne w miocenie związane z nasuwaniem się Karpat na przedpole spowodowały pocięcie skał monokliny śląsko-krakowskiej przez uskoki wzdłuż których pewne fragmenty podłoża zostały wyniesione. Tworzą one wyniesienia (zręby) na terenie Krakowa. Niewielkie, ale najbardziej znane to Wzgórze Wawelskie u podnóża, którego odsłaniają się wapienie jurajskie z jaskinią Smocza Jama. Większe są zręby Bonarki, Zakrzówka, Krzemionek Podgórskich, Tyńca oraz największy – zrąb Lasu Wolskiego. Obniżenia, np. rów krzeszowicki, wypełnione są miękkimi (dlatego słabo odsłaniającymi się) mioceńskimi iłami.

Brzeg Karpat występuje tuż na południe od Krakowa. Budowa geologiczna Karpat zewnętrznych znacznie różni się od omówionej geologii obszaru na zachód od Krakowa. Występujące tu skały to głównie osady fliszowe – głębokomorskie piaskowce, mułowce i łupki wieku prawie wyłącznie kredowego i paleogeńskiego, a więc powstałe w okresie kiedy obszar na północ od obecnego brzegu Karpat, poza późną kredą, był lądem. Starsze skały, np. paleozoiczne wapienie i granitoidy oraz wapienie rafowe z przełomu jury i kredy, występują tutaj tylko jako otoczaki we fliszu pochodzące z erozji wysp, które istniały w morzu karpackim. Było ono częścią Oceanu Tetyda, w którym powstały także osady budujące Alpy i Himalaje. Płytkowodne skamieniałości występują we fliszu sporadycznie, natomiast liczne są głębokowodne otwornice, mikroskamieniałości posiadające pancerzyki zwykle o rozmiarach znacznie poniżej 1 mm. Pionierem ich wykorzystania w określaniu wieku warstw roponośnych (początek XX w.) był Józef Grzybowski, profesor Uniwersytetu Jagiellońskiego. Wybitnym badaczem Karpat fliszowych był prof. Marian Książkiewicz, którego imię nosi Instytut Nauk Geologicznych UJ. Wycieczki geologiczne po Karpatach zewnętrznych (fliszowych) można odbyć korzystając z przewodnika napisanego pod redakcją Rafała Unruga [2].

Zlodowacenie w plejstocenie (czwartorzęd) zaznaczyło się na południu Polski w znacznie mniejszym stopniu niż w Polsce północnej, gdzie z tego powodu starsze skały przykryte są miąższymi osadami plejstoceńskimi. O Krakowie należy jednak wspomnieć w kontekście późnego plejstocenu. Odkryte w 1967 r. późnopaleolityczne stanowisko łowców mamutów na ulicy Spadzistej (obecnie ulica Hofmana, w pobliżu Kopca Kościuszki) jest największym w Polsce i jednym z większych na świecie nagromadzeniem kości i zębów mamuta.

Duże kryształy solne (halit) z groty kryształowej z kopalni Wieliczka.
Gablota w ING UJ. Fot. W. Obcowski

Gdyby rozpatrywać obszar o promieniu nieco większym niż 100 km, to zrobiłoby się geologicznie jeszcze ciekawiej. Pieniny i Tatry posiadają budowę geologiczną znacznie różniącą się od Karpat zewnętrznych. Dominują tutaj wapienie, a Tatry Wysokie zbudowane są z granitoidów, głębinowych skał magmowych. A na północ od Krakowa położone są Góry Świętokrzyskie, niski, ale jeden z najstarszych łańcuchów górskich w Europie, z odsłonięciami skał ze wszystkich okresów geologicznych ery paleozoicznej i mezozoicznej. Takie usytuowanie Krakowa sprawia, że jest on znakomitym punktem wypadowym do odbywania wycieczek geologicznych. A także znakomitym miejscem do studiowania geologii na Uniwersytecie Jagiellońskim (nie wspominając o innych zaletach Krakowa i okolic). Historia nauk geologicznych na naszym Uniwersytecie sięga roku 1782 kiedy to Jan Jaśkiewicz został powołany na stanowisko profesora historii naturalnej w Szkole Głównej Koronnej. Miała ona tylko dwa kolegia (wydziały): Moralne i Fizyczne.  Na prezesa tego drugiego został powołany właśnie J. Jaśkiewicz [3]. Spis uczniów obu kolegiów zamieszcza wydana ostatnio książka Haliny Zwolskiej. J. Jaśkiewicz był twórcą Muzeum Mineralogicznego w Collegium Physicum przy ul. Św. Anny oraz istniejącego do dziś Ogrodu Botanicznego, a jego kolekcje dały początek obecnemu Zielnikowi Uniwersytetu Jagiellońskiego [4]. Hugo Kołłątaj wraz z Janem Śniadeckim i Janem Jaśkiewiczem rozpoczęli reformę Akademii Krakowskiej (taką nazwę nosił nasz Uniwersytet w czasie wielkiej reformy oświeceniowej). Wspomniany wyżej prof. Rafał Unrug był pierwszym dyrektorem Instytutu Nauk Geologicznych UJ (a później profesorem geologii na uniwersytetach w Zambii i Stanach Zjednoczonych) po reaktywacji studiów geologicznych na Uniwersytecie Jagiellońskim w 1975 r. W 1952 r., decyzją ówczesnych władz państwowych, zaprzestano przyjmowania na Uniwersytet Jagielloński studentów na studia na kierunku geologia, a zmniejszona liczba pracowników prowadziła badania naukowe oraz zajęcia z geologii dla studentów innych kierunków [3].

Diorama z rekonstrukcją lasu karbońskiego z drzewiastymi paprotnikami, olbrzymią
ważką i krocionogiem; Centrum Edukacji Przyrodniczej UJ.

Kraków jest siedzibą Polskiego Towarzystwa Geologicznego, które w 2021 r. obchodziło 100 lat swojego istnienia, a zostało założone w Gabinecie Geologicznym w Collegium Physicum UJ. W maju 2022 r. odbyła się uroczysta sesja jubileuszowa PTG w Collegium Maximum.

Zainteresowani geologią powinni zobaczyć stałą ekspozycję „Budowa geologiczna obszaru krakowskiego” w Muzeum Geologicznym Instytutu Nauk Geologicznych PAN w Krakowie  przygotowaną pod kierunkiem prof. Ryszarda Gradzińskiego, autora wspomnianego wyżej przewodnika. Skały z okolic Krakowa (i nie tylko) wykorzystane przy budowie Starego Miasta zostały ciekawie opisane w książce prof. Jacka Rajchla [5]. A jako pracownik Uniwersytetu Jagiellońskiego zachęcam do wysłuchania i obejrzenia wykładu dr Wojciecha Wróblewskiego "Na czym Kraków zbudowano?" oraz do odwiedzin Centrum Edukacji Przyrodniczej UJ na nowym kampusie. Na wystawie „Historia życia na Ziemi” można obejrzeć liczne skamieniałości oraz dioramy z poglądowymi rekonstrukcjami kopalnych środowisk.

Dr hab. Bogusław Kołodziej, prof. UJ
Wydział Geografii i Geologii UJ

Literatura:

[1] Gradziński, R. 1972. Przewodnik geologiczny po okolicach Krakowa. Wydawnictwa Geologiczne.

[2] Unrug, R. (red.). 1979. Karpaty fliszowe między Olzą a Dunajcem: przewodnik geologiczny. Wydawnictwa Geologiczne.

[3] Kędzierski, M., Skiba, M. Historia rozwoju nauk geologicznych na Uniwersytecie Jagiellońskim. http://www.ing.uj.edu.pl/instytut/historia

[4] Knutelski, S., Nobis, M., Pyrcz, T., Fiałkowski, W. 2021. Zasoby informacji o różnorodności biotycznej Eukaryota w kolekcjach przyrodniczych Uniwersytetu Jagiellońskiego. Kosmos, 70 (2), 273–289.

[5] Rajchel, J. 2004. Kamienny Kraków: spojrzenie geologa. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH.