Zmarzlina pod Suwalszczyzną brzmi jak żart opowiadany w środku lata, ale w okolicy Udrynia geolodzy naprawdę natrafili na skały i wodę utrzymujące temperaturę bliską zera setki metrów pod powierzchnią. Odkrycie jest tym bardziej niezwykłe, że zazwyczaj wraz z głębokością temperatura rośnie. Tutaj na dużej głębokości działo się odwrotnie. W 2010 roku badawczy otwór Udryń PIG-1 potwierdził obecność reliktowej wieloletniej zmarzliny, której górną granicę stwierdzono na głębokości 357 metrów. To pozostałość zimnego klimatu końca ostatniego zlodowacenia, zachowana przez około 13 tysięcy lat. Nie jest podziemnym lodowcem ani wielką pustą jaskinią wypełnioną lodem. To strefa zamarzniętych osadów i wody, tkwiąca w szczególnym układzie skał. Jej przetrwanie wyjaśnia nie dzisiejsza pogoda nad Suwałkami, lecz wyjątkowo mały dopływ ciepła z wnętrza Ziemi. W skali Europy Środkowej to odkrycie należy do geologicznych wyjątków.
🕑 Czas czytania: ok. 3 min
Jak geolodzy trafili na zmarzlinę koło Udrynia
Pierwszy trop pojawił się jeszcze podczas wierceń prowadzonych w regionie w latach siedemdziesiątych XX wieku. Pomiary temperatury nie pasowały do zwykłego obrazu podziemia: zamiast systematycznie rosnąć, temperatura na pewnym odcinku spadała. W 2002 roku geolog Jan Szewczyk przedstawił hipotezę, że za anomalią może stać relikt zmarzliny po ostatnim zlodowaceniu. Potrzebny był jednak nowy otwór badawczy, zaprojektowany tak, aby sprawdzić rozkład temperatury i warunki hydrogeologiczne w tym miejscu.
Otwór Udryń PIG-1 wykonano w 2010 roku w pobliżu Udrynia i Szypliszek, na wschód od jeziora Szelment Mały. Gdy pomiary dotarły do strefy położonej około 357 metrów pod powierzchnią, aparatura zarejestrowała temperaturę na granicy zamarzania. W czasie kolejnych badań w otworze prawdopodobnie utworzył się nawet lodowy korek, który zatrzymał sondę. Anomalia znana z wcześniejszych odwiertów otrzymała w ten sposób bezpośrednie potwierdzenie. Nie szukano więc przypadkowo lodu pod polem; sprawdzano konkretną hipotezę wynikającą z wieloletnich pomiarów geotermicznych. Sam otwór osiągnął 450 metrów i później włączono go do monitoringu wód podziemnych.
Co dokładnie znajduje się 357 metrów pod ziemią
Słowo „zmarzlina” może przywoływać obraz lodowej pieczary, ale pod Udryniem nie odkryto pustej komory ani litej bryły lodu. Wieloletnia zmarzlina oznacza grunt lub skały, których temperatura przez długi czas pozostaje nie wyższa niż punkt zamarzania zawartej w nich wody. Badania wskazują, że strop tej reliktowej strefy zaczyna się poniżej 357 metrów. Wiercenie zakończono na głębokości 450 metrów, nie docierając do jej spągu, czyli dolnej granicy.
Z tego powodu potwierdzona miąższość zmarzliny wynosi co najmniej 93 metry, lecz jej pełny rozmiar w pionie pozostaje nieznany. Według analizy opublikowanej w „Geological Quarterly” zamarznięta strefa może zajmować około 50 kilometrów kwadratowych nad centralną częścią suwalskiego masywu anortozytowego, przy czym jest to wynik modelowania, a nie obszar odkopany i obejrzany bezpośrednio. Materiał znajduje się obecnie w fazie przejścia między lodem a wodą, w temperaturze lekko poniżej zera. To delikatnie zachowany ślad dawnego klimatu, a nie aktywnie rozrastająca się czapa lodowa.
Dlaczego zmarzlina pod Suwalszczyzną nie stopniała
Podczas ostatniego zlodowacenia wieloletnia zmarzlina obejmowała znacznie większą część dzisiejszej Polski. Późniejsze ocieplenie sprawiło, że niemal wszędzie zanikła. Pod Udryniem pomogła jej wyjątkowa budowa głębokiego podłoża. W tym rejonie znajduje się suwalski masyw anortozytowy, zbudowany ze skał zawierających stosunkowo mało naturalnych pierwiastków promieniotwórczych, między innymi uranu, toru i potasu. Ich rozpad jest jednym ze źródeł ciepła w skorupie ziemskiej. Mniej takich pierwiastków oznacza mniejszą produkcję ciepła w skałach.
Na obszarze masywu notuje się więc bardzo niski strumień cieplny docierający ku powierzchni. Ciepło z głębi nie wystarczało, aby szybko rozmrozić grubą warstwę przemarzniętego podłoża. Modelowanie sugeruje, że pod koniec ostatniego maksimum zlodowacenia zmarzlina mogła mieć tutaj około 600 metrów grubości. Po ociepleniu zaczęła zanikać zarówno od góry, jak i od dołu, lecz proces przebiegał niezwykle wolno. Dzisiejsza warstwa jest pozostałością większego systemu, którego część została uwięziona w miejscu o wyjątkowo słabym ogrzewaniu geotermalnym.
Czy podziemny chłód tworzy polski biegun zimna
Suwalszczyzna kojarzy się z ostrymi zimami, dlatego łatwo połączyć oba zjawiska w jedną historię. To jednak dwa różne mechanizmy. Temperaturę powietrza kształtują przede wszystkim cyrkulacja atmosferyczna, odległość od oceanu, ukształtowanie terenu i bardziej kontynentalny charakter klimatu północno-wschodniej Polski. Reliktowa zmarzlina zaczyna się setki metrów niżej i jest oddzielona od powierzchni grubą warstwą niezamarzniętych skał. Nie działa jak podziemna chłodziarka dla Suwałk i nie odpowiada za codzienną pogodę mieszkańców regionu.
Istnieje natomiast wspólne tło historyczne: dawny, znacznie chłodniejszy klimat pozwolił zmarzlinie powstać, a miejscowa geologia umożliwiła jej przetrwanie. Określenie „polski biegun zimna” dotyczy pomiarów i reputacji klimatycznej regionu, podczas gdy zmarzlina jest reliktem paleoklimatycznym ukrytym w podłożu. Dzisiejszy mróz na powierzchni nie podtrzymuje tej warstwy. Nawet wyjątkowo sroga zima oddziałuje tylko na płytką część gruntu, a nie na osady położone 357 metrów niżej. Różnica skali sprawia, że krótkotrwałe wahania pogody praktycznie nie docierają do tej głębokości.
Co odkrycie mówi o klimacie i wnętrzu Ziemi
Relikt z Udrynia jest naturalnym archiwum zmian temperatury po ostatnim zlodowaceniu. Jego położenie i stan pomagają odtwarzać tempo, w jakim ciepło przenikało w głąb podłoża podczas ocieplania klimatu. Dane są potrzebne również do poprawnego tworzenia map geotermicznych. Bez uwzględnienia dawnego klimatu wyjątkowo niską temperaturę skał można byłoby błędnie uznać wyłącznie za cechę współczesnego przepływu ciepła. Zmarzlina przechowała termiczny ślad świata sprzed tysięcy lat.
Otwór Udryń PIG-1 dostarczył także informacji o wodach podziemnych pozostających przez bardzo długi czas w niskiej temperaturze. Pozwala badać zmiany ich składu oraz zachowanie wody w warunkach przejścia między lodem a cieczą. Te obserwacje pomagają lepiej rozumieć szczelność skał, przepływ wód i warunki prowadzenia głębokich wierceń. Największą wartością odkrycia nie jest sam rekord zimna, lecz możliwość sprawdzania modeli geologicznych na rzeczywistym, zachowanym fragmencie plejstoceńskiego środowiska w samym środku Europy. Dlatego stanowisko pozostaje ważne dla naukowców i kolejnych pokoleń badaczy długo po zakończeniu samego wiercenia.
Zobacz też
Źródła
- Odkryto wieczną zmarzlinę w Polsce
- The deep-seated lowland relict permafrost from the Suwałki region (NE Poland) – analysis of conditions of its development and preservation
- Wyniki badań hydrogeologicznych w strefie występowania głębokiej wieloletniej zmarzliny w otworze wiertniczym Udryń PIG 1
- Badania podstawowe Państwowego Instytutu Geologicznego
Najczęstsze pytania
Czy w Polsce naprawdę znajduje się wieloletnia zmarzlina?
Tak. Reliktową wieloletnią zmarzlinę potwierdzono w otworze Udryń PIG-1 na Suwalszczyźnie. Jej strop znajduje się około 357 metrów pod powierzchnią.
Jak gruba jest zmarzlina pod Suwalszczyzną?
Potwierdzona warstwa ma co najmniej 93 metry. Wiercenie zakończono na głębokości 450 metrów, zanim osiągnięto jej dolną granicę, dlatego pełna miąższość pozostaje nieznana.
Dlaczego zmarzlina pod Udryniem nie stopniała?
Przetrwała dzięki bardzo niskiemu strumieniowi ciepła w rejonie suwalskiego masywu anortozytowego. Skały masywu zawierają mało pierwiastków wytwarzających ciepło podczas naturalnego rozpadu promieniotwórczego.
Czy podziemna zmarzlina sprawia, że Suwałki są zimne?
Nie. Pogodę na powierzchni kształtuje klimat i cyrkulacja atmosferyczna. Zmarzlina leży setki metrów pod ziemią i nie działa jak chłodziarka dla regionu.
Zobacz także na YouTube: Im głębiej wiercili pod Polską, tym było zimniej