6. Gleby poligonalne

■ Tematyka

Procesy mrozowe zachodzące w strefie peryglacjalnej. Częste wahania temperatury wokół zera, zróżnicowany materiał polodowcowy oraz obecność wody w podłożu sprzyjały procesom formowania poligonów i segregacji osadów. W późniejszym okresie zróżnicowana ekspansja roślinności, podkreślała wytworzone struktury. W ramach analizy porównawczej odwołanie się do współczesnych struktur w strefie polarnej.

■ Charakterystyka

Zespół gleb poligonalnych widocznych na zdjęciach lotniczych i satelitarnych. Zmienne warunki wilgotnościowe podloża ujawniają powierzchnię pokrytą wielobokami, które swoją obecność zawdzięczaja warunkom jakie panowały na przedpolu lądolodu.

■ Lokalizacja

Obszar między Fałkowem na południu a drogą wojewódzką nr 194 między Lednogórą a Łubowem. Geostanowisko o charakterze wirtualnym (struktury nie są widoczne w terenie).

■ Propozycja zwiedzania

Widok terenu na ortofotomapie w GoogleMaps
Przeglądarka zdjęć lotniczych i satelitarnych dostępna w Internecie

■ Ocena geostanowiska

Gleby poligonalne w Fałkowie

Mirosław Makohonienko

Ślady epoki Wielkiego Chłodu pozostały na naszej ziemi w różnej postaci. Niekiedy są tak bardzo widoczne, jak ciągi pagórków moren czołowych tworzące najwyższe kulminacje terenu, czasami skryte są pod powierzchnią ziemi, jak pokłady gliny, osady torfowe, czy niezwykle specyficzny rodzaj gleb zwanych glebami poligonalnymi. Dziś gleb takich nigdzie na terenie Europy zachodniej czy środkowej nie ma. Tworzyły się one tu dawniej, powstawały w czasie zimnego klimatu na przedpolu lądolodu. Ów zimny klimat jaki panował tu dawniej nazywamy klimatem peryglacjalnym, zaś tereny na przedpolu lądolodu, nazywane są przez geomorfologów strefą peryglacjalną. Współcześnie, klimat taki, określany jako arktyczny, możemy doświadczyć podróżując na duńską Grenlandię lub odwiedzając norweski Spitsbergen. Tam, na przedpolu lądolodu grenlandzkiego czy lodowców spitsbergeńskich, w arktycznych warunkach zachodzą zjawiska, jakie dawniej zachodziły tutaj, na wielkopolskiej ziemi. Wśród czynników rzeźbotwórczych strefy peryglacjalnej wyróżniamy wietrzenie mrozowe, soliflukcję, erozję, akumulację eoliczną, czy deflację.

Wietrzenie mrozowe, zwane też zamrozem – powoduje, pękanie i rozkruszanie skał w wyniku parcia, jakie stwarza powtarzające się wielokrotne zamarzanie i rozmarzanie wody w szczelinach i porach skalnych. Zamarzająca woda zwiększa swoją objętość wywołując nacisk na otoczenie, o czym przekonać się możemy wystawiając zamkniętą butelkę wypełnioną wodą na siarczysty mróz. Butelka z pewnością pęknie. Tworzący się lód rozsadzi twarde szkło. W ten sam sposób rozsadza i kruszy twarde skały.

Soliflukcja to spływy powierzchniowe, które kształtują stoki wzniesień, w warunkach zimnego klimatu, poprzez powolne spełzywanie wierzchnich warstwy gruntu. Występuje w warunkach peryglacjalnych, także wysoko w górach, gdzie panuje równie zimny klimat. Zjawisko soliflukcji zachodzi bardzo powoli, zaledwie po kilka centymetrów w ciągu roku. Spełzający po zboczach grunt tworzyć może jęzory soliflukcyjne, przemieszczające drobny, rozkruszony materiał mineralny.

Procesy eoliczne, czyli wietrzne to zjawiska związane z aktywnością wiatru, który w różny sposób wpływa na powierzchnię terenu. Samo słowo eoliczne pochodzi bezpośrednio od imienia Eola, w języku łacińskim zapisywane Aeolus – w mitologii greckiej był on władcą, bogiem wszystkich wiatrów, jakże ważnym w kraju żeglarzy. Procesy eoliczne obejmują takie zjawiska, jak erozję eoliczną, w tym korazję, transport eoliczny i akumulację eoliczną, także deflację. Erozja eoliczna, czyli erozja wietrzna zachodzi w obecności drobnoziarnistego podłoża podatnego na przewiewanie. Drobne ziarna łatwo poddają się działaniu wiatru. Erozji eolicznej sprzyja również suchość podłoża oraz brak pokrywy roślinnej; wilgoć silniej łączy ziarna mineralne, zaś roślinność okrywa grunt przed wiatrem ochronną warstwą, stabilizując podłoże. Na intensywność procesów eolicznych wpływ ma również siła wiatru. Wiatr wywiewa i przemieszcza materiał piaszczysty, ale także potrafi szlifować i ścierać piaskiem skały niby materiałem ściernym. Takie zjawisko nazywamy korazją. W pewnych miejscach następuje wywiewanie piasku, w innym natomiast jego odkładanie, czyli akumulacja. Akumulacja eoliczna prowadzi do powstawania różnych form na powierzchni ziemi, od bardzo drobnych jak zmarszczki na luźnym podłożu piaszczystym zwane ripplemarkami, po wielkie formy wydmowe.

W dzisiejszej strefie arktycznej czy dawnych obszarach peryglacjalnych, ze względu na stałe niskie temperatury, grunty pozostają trwale zmrożone, tworząc obszary wieloletniej, „wiecznej” zmarzliny. Wieczna zmarzlina, zwana też permafrost stanowi warstwę gruntu (gleba, skały, szczątki organiczne), która nieprzerwanie przez minimum dwa kolejne lata utrzymuje się w temperaturze poniżej 0^o C. Składa się z wierzchniej warstwy czynnej, która rozmarza latem oraz głębszej warstwy na trwale zamarzniętej. Grubość zmarzliny może wahać się od kilkunastu centymetrów do nawet 1,5 kilometra. Wieloletnia zmarzlina pokrywa obecnie około 25% lądów na półkuli północnej, w Arktyce, na Syberii i w Kanadzie.

W okolicach Fałkowa zachowały się struktury powstające w klimatach arktycznych zwane glebami poligonalnymi. Powstają one w warunkach chłodu, przy niskich rocznych sumach opadów, w wyniku powtarzającego się przez wiele lat zamarzania i rozmarzania podłoża, co prowadzi do powolnej segregacji materiału mineralnego i tworzenia na powierzchni gruntu struktur w kształcie wieloboków, czyli poligonów o średnicach kilku lub więcej metrów, przypominających plaster miodu. Powstawanie gleb poligonalnych związane jest ze zmianą objętości zamarzającego gruntu – z partii wybrzuszonych cięższe ziarna zsuwają się na zewnątrz. Partie zewnętrzne wieloboków tworzy grubsza frakcja osadu. Na obrzeżach powstających poligonów, występować mogą mchy, porosty czy trawy i tworzy się płytki poziom próchniczny – nabierający ciemniejszej barwy. Wieloboki takie o ciemnym zabarwieniu na obrzeżach, widoczne są na fałkowskich polach w obrazach satelitarnych i na zdjęciach lotniczych (ryc. G-6.1). 

Ryc. G-6.1. Struktury poligonalne, zdjęcie satelitarne z 2026 roku (Airbus, CNES)

Na obrzeżach poligonów, pod powierzchnią gruntu, tworzyły się charakterystyczne kliny mrozowe, zwane też klinami lodowymi. Powstawały one w szczelinach wytworzonych na skutek rozpychania gruntu podczas zimowego zamarzania wody, która napływała do szczelin w cieplejszej porze roku (ryc. G-6.2).

Poligony obserwowane dziś na fałkowskich polach są na powierzchni przekształcane w wyniki prac rolniczych, zwłaszcza orki. Kształty poligonów uległy częściowemu już zatarciu, ze względu na przemieszczanie wierzchnich warstw gleby.

Interesującym jest wspomnieć, iż struktury w postaci poligonów na powierzchni gruntu odkryto także na Marsie, w marsjańskim regolicie, w północnym podbiegunowym obszarze równiny Vastitas Borealis, czyli Pustkowie Północne, zaobserwowane przez lądownik Phoenix! Fałkowskie pola mają zatem coś wspólnego z odległym Marsem!

Ryc. G-6.2. Schemat klina mrozowego (autor: Mirosław Makohonienko)

Trzaskający mróz a poligony mrozowe

Leszek Kasprzak

    Na pewno wielu z nas słyszało określenie „trzaskający mróz”. Warto zastanowić się, analizując to ludowe powiedzenie, co trzaskało do tego stopnia, że znalazło swoje miejsce w dość popularnym do niedawna określeniu temperatury. Spadek temperatury zawsze przekłada się na zamarzanie wody, która w trakcie procesu mrożenia zwiększa swoją objętość. To wie każdy ale nie każdy wie, że dalsze ochładzanie już lodu powoduje jego skurcz. Gdybyśmy zrobili eksperyment z butelką napełnioną wodą i mocno zamrożoną to zauważymy, że butelka pękła ale zamarznięty rdzeń „kręci się” w środku i jest luźny. Dzieje się tak właśnie dlatego, że woda przechodząc w stan zmarznięty rozsadziła butelkę a następnie lód skurczył się przy dalszym zamarzaniu i zmniejszył objętość.

    Eksperyment ten możemy przełożyć na warunki przyrodnicze. W warunkach ostrej zimy często temperatura spada znacznie poniżej zera, powiedzmy do 12 stopni mrozu około 23.00 i oczywiście cała wolna woda zamarza, w tym soki drzew. Jednak często jest tak, że po północy do wczesnego poranka temperatura przy gruncie spada, jak to miało miejsce ostatniej zimy, do minus 30 stopni i to spada bardzo szybko bo w kilka godzin. Proces ten powoduję, że wpierw pnie drzew są nabrzmiałe od zamarzniętych soków a następnie po skurczu pękają i wtedy właśnie pękają wydając ostry dźwięk dochodzący z lasu.

    Podobnie rzecz się ma z gruntem mineralnym choć bez efektów akustycznych. Szczególnie podatne na procesy kurczenia, są grunty spoiste zawierające dużo wody np. powierzchnie pól zbudowane z ilasto-kamienistej gliny morenowej. Im wyższe są spadki temperatur tym mniejsze są średnice poligonów mrozowych dlatego, że na krótszym dystansie kumulują się naprężenia. Pęknięcia powtarzają się każdej zimy w miejscach już raz zainicjowanych w związku z tym szczeliny mrozowe latem wypełnianie piaskiem, najczęściej eolicznym, powtarzają się a szczeliny rozszerzają i sięgają głębiej. Na ryc. 9 przedstawiono typowa sytuację występowania klinów mrozowych w tym przypadku pod glina morenową. Siatki spękań powierzchni gliniastych są często wykrywane za pomocą zdjęć lotniczych. W spękaniach znajduje się piasek nawiany przez wiatr  i szczególnie jesienią po opadach deszczu widać je wyraźnie z powodu różnic kolorystycznych (Ryc. 10-13).

    Szczeliny mrozowe na terenie Wielkopolski osiągają kilka metrów długości i kilkanaście centymetrów szerokości (Ryc. 14). Są one jednoznacznym dowodem obecności wieloletniej zmarzliny w okresie glacjalnym. Mogą powstawać przy średniej rocznej temperaturze powietrza nie wyższej jak minus 4 stopnie C. Najdłuższe znane szczeliny mrozowe znane z Polski osiągają kilkanaście metrów w regionie łódzkim i na Wyżynie Lubelskiej. Absolutnie widowiskowe szczeliny mrozowe (nazywane zamiennie klinami mrozowymi albo lodowymi, jeżeli jest w nich jeszcze lód z zamarzniętej wody, która latem wlewała się do pęknięć) znajdują się we wschodniej Syberii. Szczeliny lodowe nad Leną tworzą słupy lodowe o długości ponad 60 metrów w odstępach kilkudziesięciometrowych. Tego typu zjawiska były tam jednak kształtowane przez znacznie dłuższy czas, przez ponad 500 000 lat.

    Strefa procesów mrozowych nazywana jest w fachowej literaturze „strefa peryglacjalną”. Główną jej cechą jest wieloletnia zmarzlina, która w epoce lodowcowej na terenie Polski mogła mieć kilkadziesiąt metrów miąższości. Kiedyś uznawano ja za peryferyjną w stosunku do lądolodu ale obecnie funkcjonuje samodzielnie jako obszar niskich temperatur nie przywiązany bezpośrednio do przedpola lądolodu choć często jest stowarzyszony. Wielka strefa peryglacjalna występuje w obszarze syberyjskim, na którym nigdy nie było zlodowacenia kontynentalnego.

    Jeszcze jedno powiedzenie jest powiązane ze strefa peryglacjalną a mianowicie tzw. „rośnięcie kamieni na polach”. Jest to zapewne skrót myślowy procesu nieodłącznie związanego z naszymi wysoczyznami morenowymi zbudowanymi z glin polodowcowych. Glina polodowcowa albo poprawniej glina morenowa składa się z bardzo drobnego materiału ilasto-pylasto-piaszczystego pochodzącego z rozcierania osadów w obrębie dolnych partii poruszającego się lądolodu oraz z większych i mniejszych kamieni, które uniknęły procesu rozdrobnienia. Największe z nich osiągają średnice wielu metrów i nazywane są karocami, czarcimi głazami etc. Niektóre z nich znajdowano na powierzchni i dziś są pomnikami przyrody a inne jeszcze czekają w głębi pokryw gliniastych na swoich odkrywców. W trakcie zamarzania i odmarzania warstw gliniastych na polach te większe wędrują stopniowo ku górze. Są podnoszone przez pęczniejące pod wpływem zamarzającej wody osady drobne bardziej nawodnione. Kamienie takie mogłyby osiąść po ustaniu mrozów i cykli regelacyjnych (zamarzanie/odmarzanie) na swoich pierwotnych pozycjach ale zazwyczaj nie opadają o tyle o ile się podniosły w czasie zamarzania glin. Na skutek tego procesu mimo zbierania większych kamieni z pól co roku po zimie na powierzchni pojawiają się nowe i zgrzytają pod lemieszem stąd wrażenie, że rosną na polach. Mimo niedogodności odkładane na miedzach kamienie stanowiły ważny materiał budowlany a i dziś mają swoje zastosowanie w budownictwie albo jako ozdoby.

Przeglądarka zdjęć lotniczych i satelitarnych

w przygotowaniu