Najstarsze polskie skamieniałości

Tym razem zamieszczam post z dziedziny, którą zajmuję się zawodowo. Skupiłem się na makroskamieniałościach, bo te każdy czytelnik może sam znaleźć i obejrzeć. Starałem się, aby tekst był przystępny zarówno dla doświadczonych kolekcjonerów skamieniałości jak i dla ciekawych świata czytelników nieobeznanych z literaturą naukową. We wstępie zrezygnowałem z podawania większości cytowanych źródeł dla powszechnie znanych faktów, gdyż sam spis literatury byłby długi jak wielki post. Celowo nie oznaczyłem skamieniałości śladowych, gdyż są w trakcie opracowywania.

POCZĄTKI ŻYCIA
Przyjmowany przez geologów wiek Ziemi wynosi około 4,6 mld (miliardów) lat (ICS, 2010). Najstarsze znane skamieniałości organizmów liczą według różnych źródeł 3,8 mld -3,4 mld lat. Historię Ziemi dzieli się tradycyjnie na dwa eony: kryptozoik (czas "ukrytego" życia) obejmujący prekambr (4,6-0,542 mld lat temu) i fanerozoik (czas "jawnego" życia) obejmujący ostatnie 542 mln (milionów) lat. W skałach prekambru makroskopowo widoczne skamieniałości - makroskamieniałości - z reguły nie występują, natomiast są liczne od początku paleozoiku (pierwsza era fanerozoiku). Taki zapis paleontologiczny dowodzi, że 542 mln lat temu miała miejsce tzw. kambryjska eksplozja życia (kambr - pierwszy okres paleozoiku). Najstarsze makroskamieniałości, czyli takie, które można znaleźć w terenie, bez lupy i mikroskopu, znane są ze skał górnoprekambryjskich wieku ok. 600 mln  lat. Znaleziska wyjątkowych w prekambrze, "dużych" skamieniałości organizmów tkankowych znane są głównie z Australii, Kanady i terenu byłego Związku Radzieckiego. Te najstarsze organizmy tkankowe nazywane są organizmami ediakarańskimi lub wendobiontami i były tematem wielu opracowań naukowych (można się z nimi zapoznać w WIKIPEDII)

STARE SKAŁY W POLSCE
W Polsce najstarsze znane skały liczą "zaledwie" 2,2 mld lat i występują w północno-wschodniej Polsce. Na próżno szukać w nich skamieniałości, gdyż są to granitoidy, czyli skały powstałe z zastygłej magmy. Ponadto nie występują na powierzchni, lecz na głębokości kilkuset metrów. Tuż ponad magmowymi skałami w tej części Polski występują skały osadowe wieku 1,3 mld lat, które teoretycznie mogą zawierać skamieniałości. Jednak stwierdzono je dopiero w młodszych, liczących 600-500 mln lat skałach z górnego proterozoiku (koniec prekambru) i kambru (początek paleozoiku) nawierconych na gł. 3000-5000 m. Wśród tych skamieniałości nie natrafiono niestety na spektakularne formy ediakarańskie. Opisano jedynie mikroskamieniałości akritarchów i bakterii oraz glony i różnorodne skamieniałości śladowe (ang. trace fossils) (Pajchlowa, 1990; Pacześna, 1996). Trzeba jednak zdać sobie sprawę, że duże skamieniałości są znacznie trudniejsze do uchwycenia w rdzeniach wiertniczych niż w odsłonięciach.
Skały uważane powszechnie za prekambryjskie odsłaniają się na powierzchni w Sudetach, lecz zawierają tylko mikroskamieniałości akritarchów i bakterii. Ponadto sudeckie skały są zmetamorfizowane (przeobrażone pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia), przez co mikroskamieniałości są trudne do identyfikacji. Część badaczy wątpi w ich prekambryjski wiek i zalicza je do wczesnego paleozoiku.

GÓRY ŚWIĘTOKRZYSKIE
Na południu Gór Świętokrzyskich, w rejonie Kotuszowa, odsłaniają się mułowce i piaskowce formacji łupków Czarnej uważane przez długi czas za górnoprekambryjskie, lecz ostatecznie włączone do dolnego kambru (542-520 mln lat temu). Te skały zawierają zidentyfikowane szczątki mikro- i makroorganizmów! Prekambryjski wiek tych skał przyjmowano początkowo właśnie dlatego, że nie stwierdzono w nich skamieniałości, zwłaszcza w ich najstarszym ogniwie łupków kotuszowskich. Dalsze badania przyniosły odkrycie tzw. małych skamieniałości skorupkowych (ssf - small shelly fossils, lub wg szkoły Mariusza, po polsku – mms – małe muszlowate skamieniałości). Wśród opisanych skamieniałości szkieletowych (ang. skeletal fossils) były hyolity z rodzajów Hyolithes i Alatheca (Orłowski i Waksmudzki, 1986) oraz tajemnicze skamieniałości Sabellidites i Coleoloides zaliczane do robaków bądź otwornic (Pajchlowa, 1990; Żakowa i Jagielska, 1970). Na podstawie ssf skały formacji łupków Czarnej zaliczono do najstarszego kambru przedtrylobitowego, czyli uznano za starsze od najstarszych znanych trylobitów (np. Orłowski; Orłowski i Waksmudzki, 1986; Kowalski, 1983). Badania akritarchów wskazały jednak znacznie młodszy, "trylobitowy" wiek formacji łupków Czarnej i podważyły znaczenie stratygraficzne ssf. Zajmując się tymi skałami, przyjmuję zgodnie za specjalistami od akritarchów "trylobitowy" wiek tych skał (np. Kowalczewski i in., 1987), jednak uznaję sprawę ich wieku za niedostatecznie wyjaśnioną. W skałach formacji łupków Czarnej brak jest trylobitów a do trylobitowych poziomów Holmia-Schmidtiellus i Protolenus-Issafeniella zaliczono je na podstawie akrtitarchów z grupy Skiagia, współwystępujących z tymi rodzajami trylobitów w innych miejscach na świecie. W najwyższej jednak części formacji obecne są skamieniałości śladowe pochodzenia trylobitowego. Występowanie takich śladów w górnej części formacji łupków Czarnej sugeruje, że być może pojawienie się trylobitów miało miejsce właśnie pod koniec powstawania tej formacji. Co prawda trylobity z formacji łupków Czarnej były odnotowane w pracy doktorskiej Kowalskiego z 1979 r., jednak "zaginęły" w opublikowanych przez niego wynikach badań (Kowalski, 1983).
Niezależnie od tego, czy skały znad Czarnej reprezentują prekambr, kambr przedtrylobitowy, czy trylobitowy, są według mojej wiedzy najstarszymi skałami w Polsce, w których można znaleźć makroskamieniałości szkieletowe. Poza hyolitami i tajemniczymi organizmami skorupkowymi, można w nich znaleźć glony i różnorodne skamieniałości śladowe - głównie ślady żerowania organizmów w osadzie.

Niektóre skamieniałości śladowe z łupków formacji Czarnej, Jasień k/Kotuszowa. Paski skali dł. 5 mm.

Nieco dalej na północ od formacji łupków Czarnej, na dużym obszarze Gór Świętokrzyskich odsłaniają się dolnokambryjskie piaskowce formacji z Ociesęk. Formacja ta reprezentuje dwa zespołowe poziomy trylobitowe: Holmia-Shmidtiellus i Protolenus-Issafeniella. Według najnowszych koncepcji (np. Kowalczewski i in., 2006) piaskowce z Ociesęk są tego samego wieku co łupki Czarnej, jednak w przypadku formacji z Ociesęk wiek jest dobrze udokumentowany i z pewnością skały te nie są starsze.

W piaskowcach z Ociesęk można znaleźć trylobity, z powodu których ta mała wieś w sercu Gór Świętokrzyskich staje się mekką dla spragnionych rarytasów kolekcjonerów skamieniałości. Zapewniam, że trylobity w tych skałach są naprawdę liczne, ale znalezienie ładnych okazów wymaga cierpliwości i tężyzny fizycznej. Z tego powodu wielu zbieraczy skamieniałości zniechęca się po krótkiej wizycie w ociesęckiej "kamionce". Najstarsza część formacji piaskowców z Ociesęk (poziom Holmia-Schmidtiellus) z trylobitami odsłania się w małym łomie przy szczycie wzgórza Sterczyna i przy drodze z Ociesęk do Daleszyc, u podnóża Igrzycznej. Ładne okazy trylobitów można znaleźć w luźnych blokach skalnych ułożonych na miedzach na wzgórzu Leśniakowa Dębina. Szczegółowe opisy odsłonięć dających szanse upolować ładne okazy trylobitów opisał Kozłowski (2001). Trzeba się jednak liczyć, że większość znalezionych okazów trylobitów będzie niekompletna, czy wręcz znajdziemy jedynie pojedyncze segmenty pancerzy. Najczęściej występującym trylobitem jest Strenuella polonica. Liczne są również „Comluella” oratrix, Holmia sp. i Kjerulfia sp.

Niektóre trylobity z piaskowców formacji z Ociesęk z rejonu Ociesęk. A: Kjerulfia sp.; B: Holmia sp.; C-J: Strenuella polonica K: „Ornamentaspis” oratrix; L: „Ornamentaspis” oratrix (Oo) i Strenuella polonica (Sp) M: Issafeniella ?orlowinensis. A-L: dolny kambr, poziom Holmia-Schmidtiellus, M: dolny kambr, poziom Protolenus-Issafeniella. A, C: Igrzyczna północ; B, K, L: Leśniakowa Dębina; D-J: Sterczyna; M: Wysokówka. Paski skali dł. 1 cm.

Poza trylobitami, w piaskowcach z Ociesęk można znaleźć rzadkie i niepozorne ramienionogi bezzawiasowe z grupy lingulidów, odciski galaretowatych meduz oraz różnorodne skamieniałości śladowe. Przeciętny kolekcjoner skamieniałości mógłby sobie wyobrazić, że we wczesnym kambrze żyły tu niemal wyłącznie trylobity i meduzy, jednak tkwiłby w głębokim błędzie. Ogromna różnorodność skamieniałości śladowych, zawierających głównie ślady żerowania organizmów i ich nory mieszkalne, sugeruje wielką różnorodność w świecie organizmów zamieszkujących dno morza we wczesnym kambrze. W piaskowcach z Ociesęk rozpoznano kilkadziesiąt ichnogatunków (gatunków śladów organizmów)! Najspospolitsze są ślady żerowiskowe, ślady ukwiałów oraz nory mieszkalne robaków. Zachowanie się licznych skamieniałości śladowych przy ubóstwie skamieniałych "nietrylobitowych" szkieletów sugeruje, że w większości były to organizmy pozbawione  twardych elementów.

Niektóre skamieniałości śladowe z piaskowców formacji z Ociesęk, dolny kambr, poziom Holmia-Schmidtiellus.  sst: ślad spoczynku trylobita, ssu: ślad spoczynku ukwiału, pozostałe: ślady żerowiskowe robaków i nieznanych organizmów.
Paski skali dł. 1 cm.

Liczne skamieniałości można znaleźć także w młodszych skałach środkowego i górnego kambru Gór Świętokrzyskich oraz młodszych systemów geologicznych. Mnie jednak najpiękniejsze skamieniałości nie dają tyle frajdy, co wydłubanie nawet mizernych szczątków z liczących ponad pół miliarda lat skał dolnego kambru.

SUDETY
W Sudetach, oprócz skał uznawanych za prekambryjskie odsłania się również kambr z makroskamieniałościami. W będących częścią Sudetów Górach Kaczawskich eksploatowane są kambryjskie wapienie wojcieszowskie zawierające archeocjaty (prymitywne gąbki) i szczątki o niejasnej pozycji systematycznej. Wiek wapieni wojcieszowskich był przedmiotem wieloletniej dyskusji, skały były uznawane za kambryjskie, ordowickie a nawet permskie. Wątpliwości co do wieku skał i interpretacji skamieniałych szczątków z nich pochodzących są spowodowane  przekrystalizowaniem skały. Wapienie zapewne zostały przeobrażone razem z otaczającymi je skałami metamorficznymi facji zieleńcowej. Dopiero stosunkowo niedawne znaleziska archeocjatów w rejonie miejscowości Mysław pozwoliły z pewnością zaliczyć te skały do kambru (Białek i in., 2007). Stwierdzone przez cytowanych autorów rodzaje archeocjatów pozwalały na określenie wieku wapieni wojcieszowskich na schyłek wczesnego kambru (piętro botom wydzielane na Syberii), co oznacza, że sudeckie gąbki są młodsze niż opisane tu skamieniałości z Gór Świętokrzyskich. Niestety autorzy-znalazcy archeocjatów nie podali dokładnego miejsca znalezisk. Artykuł o sudeckich archeocjatach dostępny jest online w PRZEGLĄDZIE GEOLOGICZNYM.

JEDNAK GÓRY ŚWIĘTOKRZYSKIE?
Jeśli zatem ktoś chce szukać skamieniałości sprzed ponad pół miliarda lat a nie lubi marnować czasu, powinien zdecydowanie udać się w Góry Świętokrzyskie. Nie wykluczone jednak, że w przyszłości zostanie w Polsce znalezione stanowisko z jeszcze starszymi makroskamieniałościami. Jeśli ktoś wątpi w te słowa, to pozwolę sobie przypomnieć, że jeszcze kilkanaście lat temu zdecydowanie twierdzono, że na terenie Polski nie występują skamieliny dużych gadów lądowych. Obecnie natomiast niejeden "dinopark" wyrósł w miejscu znalezienia ich kości lub tropów.

Lokalizacja odsłonięć najstarszych skał kambryjskich w Górach Świętokrzyskich. Gwiazdką oznaczone nieopisane w tekście wychodnie.

Fot. w nagłówku: ślad żerowania nieznanego organizmu, formacja łupków Czarnej, Jasień.

Żródła:
Białek D., Raczyński P., Sztajner P. i Zawadzki D. 2007. Archeocjaty wapienie wojcieszowskich. Przegląd Geologiczny, 55: 1112-1126.
Kowalczewski Z., Kuleta M. & Moczydłowska M. 1987. Nowe dane o dolnym kambrze okolic Kotuszowa i Korytnicy w Górach Świętokrzyskich. Kwartalnik Geologiczny, 31: 225-226.
Kowalczewski Z., Żylińska A. & Szczepanik Z. 2006. Kambr w Górach Świętokrzyskich.W: Skompski S. & Żylińska A. (red.) Procesy i zdarzenia w historii geologicznej Gór Świętokrzyskich, Materiały 77 Zjazdu Naukowego Polskiego Towarzystwa Geologicznego w Ameliówce k. Kielc, 28-30 czerwca 2006: 14-27. Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.
Kowalski W. R. 1983. Stratigraphy of the Upper Precambrian and lowest Cambrian strata insouthern Poland. Acta Geologica Polonica, 33: 183-218
Kozłowski W. 2001. Ciekawe miejsca: Trylobity kambryjskie z okolicy Ociesęk. Otoczak, 27: 12-14.
Orłowski S. 1975. Jednostki litostratygraficzne kambru i górnego prekambru GórŚwiętokrzyskich. Acta Geologica Polonica, 25: 431-448.
Orłowski S. i Waksmudzki B. 1986. The oldest Hyolitha in the Lower Cambrian of the HolyCross Mountains. Acta Geologica Polonica, 36: 225-231.
Pajchlowa M. (red.), Budowa Geologiczna Polski T. III. Atlas skamieniałości przewodnich i charakterystycznych: 46-70. Państwowy Instytut Geologiczny.
ICS 2010. http://www.stratigraphy.org/ics%20chart/09_2010/StratChart2010.pdf
Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Ediacara_biota

Posted in: kambr,paleontologia,Polska,powstanie życia,proterozoik,trylobity,Ziemia