Europę dzieli się na 4 wielkie obszary fizyczno geograficzne: Europę Wschodnią – kontynentalną (od Uralu do linii środkowej Wisły), Europę Północną (Półwysep Skandynawski i wyspy na północnym Atlantyku), Europę Południową – śródziemnomorską (bez Alp i Karpat) i Europę Zachodnią – półwyspową (wraz z wyspami brytyjskimi).
Polska leży na pograniczu Europy Zachodniej i Europy Wschodniej, na styku trzech wielkich jednostek tektonicznych:
- platformy prekambryjskiej Europy Wschodniej (wschodnioeuropejska);
- platformy paleozoicznej Europy Zachodniej (zachodnioeuropejska);
- alpejskie pasmo fałdowe, Alpidy (Karpat i zapadliska przedkarpackiego), zaliczanych do Europy Zachodniej.
Platforma wschodnioeuropejska
Platforma prekambryjska jest najstarszą częścią Europy. Rozciąga się ona od Uralu i sięga aż po pn.-wsch. część Polski. Podłoże, tzw.cokół platformy, zbudowane jest z prekambryjskich skał metamorficznych i magmowych. Powierzchnia cokołu jest zróżnicowana. Tworzy ona kilka wyniesień i obniżeń. „ Szczyty ” wyniesień znajdują się na głębokości 350-400 m pod obecną powierzchnią topograficzną. W obniżeniach miąższość pokrywy platformowej przekracza 3000 m. Na cokole spoczywa pokrywa platformowa utworzona z poziomo lub prawie poziomo leżących paleozoicznych i mezozoicznych skał osadowych. Obszar ten został usztywniony w prekambrze i w późniejszych okresach nie ulegał deformacjom fałdowym.
Platforma prekambryjska styka się z platformą paleozoiczną (młodym kratonem zachodnioeuropejskim) wzdłuż linii tektonicznej Teisseyre’a-Tornquista (zw. strefą Gutercha). Na uskokach strefy T-T cokół platformy urywa się gwałtownie i opada na głębokość do ok. 13 km. Strefa T-T dzieli dwa wielkie bloki skorupy ziemskiej o różnej grubości. Wynosi ona w bloku wschodnim 42-46 km, w bloku zachodnim jest bardziej zróżnicowana i waha się od 30 do 55 km. Ruchy pionowe w tej strefie zaznaczyły się w młodszym paleozoiku oraz w mezozoiku, szczególnie podczas fazy laramijskiej.
Na platformie wschodnioeuropejskiej w Polsce północno-wschodniej i wschodniej wyróżnia się następujące mniejsze jednostki tektoniczne:
- obniżenie nadbałtyckie, gdzie prekambryjskie podłoże krystaliczne leży pod osadami późniejszych okresów na głębokościach od 2000 m na wschodzie do 6000 m na zachodzie;
- wyniesienie mazursko-suwalskie (podłoże krystaliczne na głębokościach od 400 m ponad 2000 m);
- obniżenie podlaskie (podłoże krystaliczne na głębokościach 1000-4000 m);
- wyniesienie Sławatycz (podłoże krystaliczne na głębokościach 400-1500 m);
- obniżenie nadbużańskie (podłoże krystaliczne na głębokościach od 2000 m na wschodzie do 5000 m na zachodzie).
Krystaliczne podłoże platformy wschodnioeuropejskiej jest zbudowane z archaicznych i proterozoicznych granitodów, gnejsów, bazaltów, amfibolitów i gabra, również z pasm zieleńcowych. Leży ono pod warstwami osadowymi późniejszych okresów geologicznych, których miąższość jest zróżnicowana. w pokrywie osadowej można wyróżnić pięć kompleksów strukturalnych:
1) górnego proterozoiku (arkozy, piskowce);
2) kambru-syluru (piaskowce, wapienie, margle);
3) dewonu-karbonu (wapienie rafowe, dolomity, węgiel kamienny);
4) permu-mezozoiku (anhydryty, gipsy, wapienie, margle, kreda);
5) kenozoiku (piaski, gliny zwałowe, iły warwowe).
W wielu miejscach tej pokrywy stwierdzono luki stratygraficzne, czyli brak osadów niektórych okresów.
Platforma zachodnioeuropejska
Zachodnia część Polski została uformowana we wczesnym paleozoiku. Stanowi ona część europejskiej paleozoicznej strefy fałdowej. Deformacje fałdowe nastąpiły tu w dwu okresach: w orogenezie kaledońskiej i w orogenezie hercyńskiej. Po fałdowaniach paleozoicznych cały ten obszar został przykryty grubą serią osadów permsko-mezozoicznych i kenozoicznych. Na przełomie kambru i ordowiku, w fazie sandomierskiej orogenezy kaledońskiej, doszło do pierwotnego sfałdowania południowej części obszaru świętokrzyskiego. Kulminacja orogenezy kaledońskiej pod koniec syluru i na początku dewonu doprowadziła do wypiętrzenia Sudet, Gór Świętokrzyskich oraz sfałdowania i usztywnienia podłoża krystalicznego Górnego Śląska, niecki nidziańskiej i Pomorza Zachodniego. Utwory orogenezy kaledońskiej leżą dzisiaj na znacznych głębokościach ( 500-2000 m ). Na powierzchni występują w niewielu miejscach (południowo– wschodnia część Gór Świętokrzyskich) poważnie zniszczone i poprzemieszczane przez późniejsze fałdowania. Baza surowcowa wczesnego paleozoiku jest skromna. Reprezentują ją osadowe łupki ilaste i piaskowce oraz wytworzone w wyniku intruzji magmowych kwarcyty i diabazy, eksploatowane na niewielką skalę dla potrzeb budownictwa.
W pokrywie permsko-mezozoicznej, w czasie ruchów tektonicznych orogenezy laramijskiej powstały szerokopromienne formy synklinalne i antyklinalne. Na krawędzi platformy wschodnioeuropejskiej znajduje się niecka brzeżna, a dalej na zachód antyklinorium środkowopolskie, niecka szczecińsko-lódzko-miechowska, monoklina przedsudecka i monoklina śląsko-krakowska. Upady warstw w tych jednostkach są niewielkie, wynoszą od kilku do kilkunastu stopni, rzadko więcej. Struktury te zostały następnie przykryte utworami trzecio- i czwartorzędowymi. Orogeneza hercyńska objęła swym zasięgiem niemal całą Europę Zachodnią. Na obszarze Polski w jej wyniku powstały Sudety z formującym się na ich przedpolu zapadliskiem górnośląskim. Hercyńskie ruchy górotwórcze doprowadziły też do sfałdowania podłoża krystalicznego Przedgórza Sudeckiego i Wielkopolski, morfologicznego odmłodzenia na przełomie karbonu i permu Gór Świętokrzyskich (zwłaszcza pasma Łysogór) oraz do wypiętrzenia Prakarpat, które weszły później w skład Centralnych Karpat Zachodnich. Dzisiaj Hercynidy odsłaniają się w większości pasm Sudetów oraz w Górach Świętokrzyskich.
Z orogenezą hercyńską na tych obszarach wiążą się złoża wielu cennych minerałów i bituminów. W wyniku przekształcania substancji organicznych oraz w procesach sedymentacji powstały wówczas:
- w dewonie – szare wapienie (Kielce, Chęciny) i czarne wapienie (Krzeszowice), niesłusznie zwane marmurami;
- w karbonie – złoża węgla kamiennego Górnośląskeigo Zagłębia Węglowego i Dolnośląskiego Zagłębia Węglowego;
- w permie – złoża ropy naftowej i gazu ziemnego w Wielkopolsce i na Pomorzu, miedzi w okolicach Lubina, Głogowa i Bolesławca oraz soli kamiennej, soli potasowo-magnezowych, gipsów i anhydrytów w rejonie Inowrocławia i Kłodawy, a także u podnóża Gór Świętokrzyskich i Sudetów.
W procesach magmatycznych wytworzyły się natomiast granity (Strzegom, Strzelin) i porfiry (Sudety środkowe i okolice Krzeszowic), zaś w wyniku metamorfizmu (głównie w Sudetach) – wapienie wojcieszowskie, diabazy, gabra i gnejsy.
W mezozoiku w wyniku intensywnych ruchów lądotwórczych następowały poważne dyslokacje skorupy ziemskiej na obszarze Niżu polskiego i Wyżyny Małopolskiej. Związane z tym transgresje i regresje mórz – zwłaszcza jurajskich i kredowych – sprzyjały powstawaniu potężnych kompleksów osadowych, w większości pochodzenia chemicznego i organicznego. W triasie w rejonie Olkusza i Tarnowskich Gór wytworzyły się w warstwach dolomitowych i wapienie złoża rud cynkowo-ołowianych, zaś w rejonie Zawiercia– niewielkie złoża węgla kamiennego. W jurze na Wyżynie Krakowsko-Częstochowskiej i w górach Świętokrzyskich powstały niewielkie soczewki i gniazda rud żelaza. W kredzie w geosynklinie beskidzkiej, Kotlinie Kłodzkiej i na Wyżynie Małopolskiej powstały grube serie piaskowców wapnistych, łupków ceramicznych i kredy piszącej. Serie skalne ery mezozoicznej (głównie: dolomity, kreda, margle i wapienie) budują pas wyżyn, przedpole Sudetów, Pieniny i obrzeż Tatr.
W erze mezozoicznej miały miejsce słabe ruchy górotwórcze uznawane za wstępne fazy orogenezy alpejskiej – faza starokimeryjska na przełomie triasu i jury oraz faza młodokimeryjska na przełomie jury i kredy. Spowodowały one powstanie uskoków na platformie paleozoicznej oraz przemieściły permskie masy solne i utworzyły słupy solne (tektonika solna – Kujawy).Najbardziej widoczne przesunięcia permskich i triasowo-jurajskich osadów fazie młodokimeryjskiej nastąpiły w strefie brzeżnej platformy paleozoicznej, pomiędzy frontami fałdowań kaledońskich i hercyńskich. W ich konsekwencji powstała bruzda środkowo polska, wchodząca w skład basenu Europy Zachodniej. Na przełomie kredy i trzeciorzędu ukształtował się wzdłuż jej osi wał środkowopolski wraz z systemami synklin obrzeżnych (niecki: szczecińska, mogileńska, nidziańska oraz brzeżna). Antyklinorium środkowopolskie łączy się na południu z Górami Świętokrzyskimi, wychodząc na powierzchnię w strefie trzeciorzędowego odmłodzenia morfologicznego tego górotwóru.
Paleozoiczne jednostki Polski
Sudety mają charakter gór zrębowych i wchodzą w skład większego elementu, jakim jest blok dolnośląski. Obejmuje on w pd.-zach. Polsce obszar między dolinami Odry i Nysy Łużyckiej oraz Pogórze Łużyckie. Od pn. wsch. ograniczony jest uskokiem środkowej Odry, a od pd. zach. dyslokacją Łaby. Jednostki geologiczne Sudetów powstawały w różnym czasie, co oznacza, że należą one do różnych pięter strukturalnych. W Sudetach można wyróżnić trzy takie piętra: piętro archaiczne, piętro paleozoiczne i piętro permsko-mezozoiczne. Do piętra archaicznego należy jedna jednostka gnejsowa – kra G. Sowich. Została ona uformowana w archaiku – wczesnym proterozoiku i w czasie późniejszych deformacji fałdowych zachowywała się jako sztywny blok. Kra zbudowana jest głównie z różnych odmian gnejsów z wtrąceniami skał krystalicznych pochodzenia magmowego.
Jednostki pietra paleozoicznego ze względu na wiek i rodzaj skał można podzielić na trzy grupy:
1) jednostki utworzone ze skał o wysokim stopniu metamorfizmu, różnego rodzaju łupków metamorficznych i gnejsów z wkładkami granitów i zasadowych skal magmowych. Do grupy skał proterozoicznych należą: granitognejsy izerskie, jednostka Rudaw Janowickich, krystalinik Lądka i Śnieżnika Kłodzkiego, metamorfik kłodzki;
2) jednostki zbudowane z niezmetamorfizowanych lub słabo zmetamorfizowanych skał osadowych. Należą do niej: strefa kaczakowska, struktura bardzka. w górach Kaczakowskich występuje pełny profil utworów paleozoiku, od kambru do dolnego karbonu. W kambrze był to obszar intensywnego wulkanizmu podmorskiego, którego rezultatem są bazalty poduszkowe, brekcje i inne utwory wulkaniczne. Na płyciznach osadzały się wapienie wojcieszowskie, w których w wyniku procesów krasowych utworzyła się w plejstocenie Jaskinia Niedźwiedzia. W ordowiku gromadziły się osady fliszowe, a w sylurze i dewonie ciemne łupki z graptolitami. Profil kończą utwory fliszowe dolnego karbonu;
3) karbońskie intruzje postorogeniczne, granitowe Karkonoszy, Kudowej.
Jednostki piętra permsko-mezozoicznego po fałdowaniach hercyńskich obejmują dwie niecki:
1) w niecce śródsudeckiej sedymentacja zaczęła się we wczesnym karbonie i trwała do początku triasu. Dolny karbon reprezentowany jest przez grubą serię osadów kulmowych ( rzeczne piaskowce, zlepieńce, płytkomorskie, piaszczyste osady morskie). W najwyższym karbonie i dolnym permie występują czerwone piaskowce i mułowce. We wczesnym permie nastąpił intensywny wulkanizm powierzchniowy. W późnym permie wystąpiły piaszczyste i wapienno-dolomityczne osady. Z początkiem triasu morze odsunęło się i gromadziły się czerwone i białe piaskowce rzeczne;
2) niecka północnosudecka zaczęła się formować w późnym karbonie. W późnym permie obszar niecki został zalany przez morze. Dolny trias reprezentowane jest przez lądowe piaskowce. Morze powróciło w środkowym triasie. Osadziły się wapienie i margle.
Góry Świętokrzyskie są zbudowane ze sfałdowanych w orogenezie hercyńskiej skał paleozoicznych, stanowiących, tzw. trzon paleozoiczny. Wyłania się on spod utworów permsko- mezozicznych, określanych jako jego osłona. Trzon został wypiętrzony w czasie ruchów laramijskich orogenezy alpejskiej. Wyróżnia się w nim dwa rejony rozdzielone rozłamem łysokogórskim: rejon południowokielecki (fałdowany trzykrotnie, w fazie sandomierskiej – późny kambr – oraz w orogenezach kaledońskiej i hercyńskiej) i rejon północnołysokogórski (sfałdowany w orogenezie hercyńskiej).
Najstarszymi utworami w G. Świętokrzyskich są morskie piaskowce i łupki kambru. W rejonie kieleckim występują utwory kambru dolnego i środkowego, w łysogórskim - kambru środkowego i górnego (utwory gruboławicowe, piaskowce kwarcytowe). We wczesnym ordowiku został wydźwignięty blokowo rejon łysogórski, w rejonie kieleckim gromadziły się osady piaszczyste. W środkowym i późnym ordowiku utworzyły się dwa głębokie baseny sedymentacyjne, w których gromadziły się czarne łupki graptolitowe; przedzielone podmorskim wyniesieniem w pn. części rejonu kieleckiego. Na początku syluru na całym obszarze trzonu gromadziły się łupki graptolitowe dolnego i środkowego syluru, podczas którego rozpoczęły się ruchy fałdowe orogenezy kaledońskiej. Pod koniec późnego dewonu następuje ujednolicenie facji w obu rejonach. Powstają cienkoławicowe, wiśniowe wapienie pelagiczne. W głębszych miejscach gromadziły się margle i iły. Dolny karbon reprezentuję mułowce i iłowce oraz rogowce, jaspisy, radiolaryty, co świadczy o pogłębieniu się morza.
W późnym karbonie całe góry zostały objęte orogenezą hercyńską, w czasie której powstawały złuskowane fałdy, obalone ku pd.-wsch. Utwory permu zalegają na strukturach hercyńskich. Występują one na krawędzi trzonu paleozoicznego i w osi synkliny gałęzickiej. Perm dolny reprezentują lądowe zlepieńce zygmuntowskie. W późnym permie dotarło do gór, tworząc zatokę głęboko sięgającą w trzon wzdłuż osi synkliny gałęzickiej, w której osadzały się płytkomorskie wapienie i margle.
Alpejskie pasmo fałdowe – Alpidy
Fałdowanie alpejskie, którego kulminacja przypadła na przełom paleogenu i neogenu w trzeciorzędzie, objęło Europę Południową oraz południową część Europy Zachodniej. W Polsce powstały wówczas Karpaty i zapadlisko przedkarpackie, nastąpiło też morfologiczne odmłodzenie Sudetów i kolejne odmłodzenie Gór Świętokrzyskich.
Alpidy na obszarze Polski składają się z pięciu jednostek – Tatr, niecki podhalańskiej, Pienin, Karpat Zewnętrznych ( fliszowych ) i zapadliska przedkarpackiego.
Tatry składają się z trzonu krystalicznego pokrytego osadami autochtonicznymi, na które w górnej kredzie nasunięte zostały osady morskie. Głównymi skalami trzonu są łupki metamorficzne i gnejsy oraz granity. Procesy, które doprowadziły do ich powstania zachodziły w sylurze. W późnym karbonie zostały one przebite przez batolit granitowy Tatr Wysokich, który stygnąc kurczył się. Powstała sieć spękań, wypełniona żyłami kruszcowymi z rudami żelaza, ołowiu, baru.
Ruchy orogeniczne w Tatrach nastąpiły w późnej kredzie. Na sfałdowanych utworach tatrzańskich leżą niezgodnie utwory środkowego eocenu i oligocenu, tworzące nieckę podhalańską. Rozpoczynają się one klifowymi zlepieńcami transgredującego morza lub mułowcami. Nad nimi znajdują wapienie nummulitowe, przepełnione skorupkami tych organizmów. Głównym utworem niecki jest flisz podhalański. Składa się on z łupkowatych warstw zakopiańskich.
Wypiętrzenie Tatr i ugięcie fliszu podhalańskiego nastąpiło we wczesnym miocenie.
Pieniny są zbudowane z utworów jury i dolnej kredy: wapienie mają charakter pelagiczny, są to białe, jasnoszare wapienie z rogowcami, odporne na czynniki niszczące. Budują one najwyższe szczyty Pienin (Sokolicę, Trzy Korony). W późnej kredzie utworzyły się łupki margliste i wapienie z licznymi wkładkami radiolarytów, czerwone margle i utwory fliszu sromowieckiego.
Karpaty zewnętrzne (fliszowe) obejmują pasmo Beskidów i Pogórze Karpackie. Zbudowane są one gównie z piaskowców i łupków. Sumaryczna grubość utworów fliszowych wynosi ok. 6000 m. Sedymentacja fliszu rozpoczęła się w późnej jurze i trwała nieprzerwanie do wczesnego miocenu. W środkowym miocenie utwory fliszowe uległy ruchom fałdowym oraz ruchom płaszczowinowym skierowanym ku pn. Zapadlisko przedkarpackie zaczęło się formować we wczesnym miocenie i zostało wypełnione morskimi osadami molasy, pochodzącymi z wypiętrzających się fałdów karpackich. Były to głównie mułowce i iłowce z domieszką piasku i wkładkami zlepieńców. W środkowym miocenie nastąpiła regresja morza i powstawały ewaporatowe gipsy, anhydryty i sól kamienna.
Polska w mezozoiku
W permie i mezozoiku obszar pn.-zach. Polski obszar Polski został objęty ruchami obniżającymi. Perm był okresem suchym i gorącym. Utwory permu rozpoczynają się lądowymi, czerwono zabarwionymi piaskowcami, zlepieńcami i iłowcami. W późnym permie (cachsztynie) Polska została zalana przez płytkie śródlądowe morze o słabym połączeniu z oceanem światowym. We wczesnym triasie cała Polska była lądem, na którym gromadziły się czerwone piaskowce i iłowce pstrego piaskowca. Ponowny zalew Polski nastąpił w środkowym triasie i objął ok. ¾ jej powierzchni. Osadziły się wówczas utwory wapienia muszlowego. Późny trias (kajper) to okres regresji morza. W środowisku lądowym powstawały szare i czerwone iłowce, piaskowce oraz poziomy węgli brunatnych, a w warunkach morskich: dolomity, wapienie i lokalnie sól kamienna. W dolnej jurze (liasie) wykształciły się utwory detrytyczne, osady śródlądowe, osady brakiczne i morskie. Klimat stał się bardziej wilgotny. W jurze środkowej (dogger) zaczęła się transgresja jurajska. Powstawały wapnisto-piaszczyste skały, miejscami wzbogacone w uwodnione tlenki żelaza (limonit). W osadach późnojurajskiego morza wyróżnia się fację masywnych wapieni gąbkowych (twarde wapienie skaliste, wapienie płytowe, zawierające amonity) i facją oolitowo-koralową (wapienie oolitowe, onkolitowe i organodetrytyczne). Pod koniec wczesnej kredy tworzyły się piaski glaukonitowe z fosforytami, margle, opoki i kreda pisząca. Głównymi jednostkami tektonicznymi piętra permsko-mezozoicznego są: niecka brzeżna, wał środkowopolski i niecka szczecińsko-łódzko-miechowska oraz monokliny śląsko-krakowska i przedsudecka.
Czwartorzęd w Polsce
Był okresem głębokich i gwałtownych zmian klimatycznych o zasięgu globalnym. W preplejstocenie nastąpiło znaczne ochłodzenie klimatu; obejmuje dwa okresy, zimny Otwocka (rozwój iglastych lasów borealnych, zimnych stepów i subpolarnych torfowisk) i cieplejszy Celestynowa. We wczesnym plejstocenie nastąpiło pierwsze zlodowacenie Narwi o małym zasięgu. Objęło ono pn.-wsch. Polskę, częściowo pn.-zach. Wielkopolskę, Kujawy, Niz. Mazowiecką, Równinę Radomską i Polesie Lubelskie. Spływ wód z czoła lodowca skierowany był ku zach. do dorzecza Łaby. Ocieplenie nastąpiło w interglacjale podlaskim, który kończy wczesny plejstocen. W środkowym plejstocenie wystąpiły dwa główne zlodowacenia, południowo- i środkowopolskie. Zlodowacenie południowopolskie dzieli się na zlodowacenie Nidy, Sanu I i Sanu II. Podczas zlodowacenia Nidy lodowiec skandynawski dotarł do Gór Świętokrzyskich, pokrył Wyż. Lubelską i Wyż. Łódzką. Nastąpiła akumulacja najstarszych lessów. W czasie zlodowacenia Sanu I lądolód skandynawski przekroczył pas wyżyn południowopolskich i dotarł do dorzecza dolnego Sanu. Lądolód zlodowacenia Sanu II pokrył całą pn. i środkową Polskę. Zlodowacenie środkowopolskie to zlodowacenie Odry, w czasie którego lądolód dotarł do pn. krawędzi Wyż. Lubelskiej i G. Świętokrzyskich.