1300-0600 MYA. Mezoprotezozoik, neoproterozoik – najpierw lód potem ogień

Choć superkontynent Kolumbia przetrwał może 300 MY, jego los - jak i wszystkich późniejszych superkontynentów - był przesądzony. Gromadzące się pod izolującą skorupą kontynentalną ciepło musiało wreszcie znaleźć ujście. Także u nas, w północnej części Lubelszczyzny rozciągana skorupa zaczęła pękać i powstał wielki ryftowy, w którym gromadziły się osady najpierw lądowe, potem płytkiego morza powstałe z materiału zerodowanego także z południowej Lubelszczyzny. Ten lubelski ryft ostatecznie zamarł i nie doprowadził do pęknięcia skorupy kontynentalnej, ale w innych miejscach Kolumbia rozpadła się około 1400 MYA temu w okresie ektasu  należącym do już mezoproterozoiku.
Następne kilkaset MY było trzeba do ponownego zamknięcia cyklu tworzenia superkontynentu. Stało się to już w pierwszym okresie neoproterozoiku – tonie, około 1000 MYA. Tym razem do połączonych Baltiki i Laurencji (część obecnej Ameryki Północnej) skośnie dokowała inna duża masa lądowa ponownie wypiętrzając góry (tym razem określane jako Swekonorwegidy). Uczeni nadal dyskutują jaki ląd brał udział w tej nowej kolizji, ale najwięcej argumentów przemawia za… Ameryką Południową. Była to właściwie jej część zwana Amazonią (mniej więcej dzisiejsza Brazylia) i to odwrócona dokładnie tyłem do swej obecnej pozycji, to jest swoim zachodnim, andyjskim brzegiem w kierunku Baltiki!  Nowo uformowany kontynent nazwano Rodinią i kto wyczuł tutaj słowiańskie brzmienie ma rację. Nazwa pochodzi od rosyjskiego słowa rodina – ojczyzna. Nie przypadkiem także nowo utworzony wszechocean otaczający Rodinię to Mirowia (oczywiście od słowa mirowoi czyli światowy). Być może wschodni koniec Amazonii sięgnął gdzieś w okolice naszego regionu, ale tego nie wiemy na pewno. Dzięki badaniom magnetyzmu skał możemy próbować odpowiedzieć na pytanie - gdzie na powierzchni Ziemi rozciągała się ta lądowa już Pralubelszczyzna?  Rekonstrukcje Rodinii są ciągle bardzo różne, ale zwykle leży ona po obu stronach równika a Pralubelszczyzna w rdzeniu kontynentu wędruje z nią na półkuli południowej i między 30°do 60°szerokości południowej. Dzisiaj odpowiada to szerokościom między południową Afryką a najbardziej na północ wysuniętymi wyspami Antarktydy.

Tak mogła wyglądać konfiguracja lądów przy powstaniu Rodinii (wg John Goodge, Wikimedia Commons, zmienione). Być może przez neoproterozoiczny ton wszystkie elementy były już razem. Czerwony okrąg przedstawiający orientacyjne położenie Lubelszczyzny jest jeszcze niedaleko równika. Z czasem razem z całą Rodinia przesuwał się na południe w strefę podbiegunową. Zaznaczono wbudowane w superkontynent  starsze formacje skalne pochodzące z wcześniejszych paleokontynentów. Nad nazwami formacji wpisano nazwy współczesnych kontynentów, w których tkwią obecnie.

Z formowaniem się Rodinii zachodzi jeszcze jedno ważne zjawisko. Dzięki niezmordowanej pracy sinic i innych glonów następuje drugi, szybki wzrost stężenia tlenu w atmosferze. W Tonie tlen stanowi 5% składu powietrza, w następnej epoce stężenie przekroczy 10% by pod koniec neoproterozoiku wynieść już kilkanaście procent. W takiej atmosferze mógłby już oddychać zaadoptowany himalaista. Spada również dalej stężenie wiązanego przez sinice dwutlenku węgla, jak już zapewne wiecie kojarzy się z tym ponowne schłodzenie Ziemi. Średnia temperatura roczna jej powierzchni spadła 700 MYA nawet do -50°C - jest to mniej więcej średnia roczna temperatura wnętrza Antarktydy. Było tak zimno, że od greckiego  kryos (mróz) utworzono nazwę tego najzimniejszego neoproterozoicznego okresu kriogenu.  
Bez najmniejszej przesady, Ziemia znalazła się w okowach lodu. Ślady zlodowaceń są tak rozpowszechnione, że prawdopodobne jest zamrożenie całej Rodinii nawet w jej północnej części sięgającej równika. Mamy też poważne argumenty za pokryciem przez lód pływający wszystkich oceanów!  Jest to wersja popularna wśród uczonych jako tzw. hipoteza Ziemi-śnieżki. Kiedyś sądzono, że było jedno bardzo długie zlodowacenie (tzw. zlodowacenie Varanger) ale prawdopodobnie były przynajmniej trzy i trwały, do początku ostatniego okresu proterozoicznego – ediakaru. W tym czasie Lubelszczyzna zbliżyła się do bieguna południowego i nie mogła uniknąć pokrycia grubym lodem. Postępujące lodowce kontynentalne popychają przed sobą i spiętrzają osady zdzierane z podłoża, które z kolei odkładają się ponownie przy stagnacji i cofaniu lodu. Takie skamieniałe moreny składające się ze specyficznie oszlifowanych głazów i gliniastego lepiszcza nazywa się tillitami i znalecienie podobnych skał w wierceniach z północnej Lubelszczyzny to dowód, że region nasz także przechodził nie jedno, ale kilka faz zlodzenia.  Ponieważ nigdzie na powierzchni po tym epizodzie naszej historii nie pozostał ślad, zostawię temat zlodowaceń dla innego rozdziału, poprzestańmy na tym, że krajobraz lodowej równiny wnętrza Rodinii musiał to być monotonny i przygnębiający, ale rozdzialały go okresy cieplejsze, gdy Lubelszczyzna była obszarem pagórkowatym z jeziorami i rzekami lub suchą pustynią. Dopiero  635 MYA nastąpiło dość nagłe ocieplenie a po nim bardzo duży wzrost stężenia dwutlenku węgla potwierdzony w wapiennych osadach morskich.
Prawdopodobnie takie skrajne zmiany globalne musiały wpłynąć żywe organizmy. Przez miliardy lat wcześniejszych dziejów Ziemi pozostawało ono w postaci jednokomórkowych bakterii i sinic, potem może jednokomórkowych, lecz bardziej złożonych eukariontów. Nikłe i niepewne ślady sugerują, że w tonie 800 MYA mogły pojawić się pierwsze wielokomórkowe zwierzęta w postaci gąbek, ale dopiero po ustąpieniu zlodowaceń neoproteroozoiku znajdujemy skamieniałości dużych, złożonych zwierząt. Jak wkrótce opowiem tak też było i u nas.

Na dotąd spokojnej, wyrównanej lubelskiej okolicy Baltiki dominowała przede wszystkim erozja. Materiał skalny został zmyty do odległego oceanu i miejscami odsłoniły się nawet skały paleoproterozoiczne. Przez to nie mamy śladów skalnych tego, co działo się na Lubelszczyźnie do jakichś 600-570 milionów lat temu. A działo się coraz więcej, bo superkontynent Rodinii wydawał z siebie łabędzi śpiew. Pierwszymi akordami jej rozpadu około 700 MYA było powstawanie ryftów w odległych od nas częściach, gdzie odrywały się fragmenty przyszłych Indii, Antarktydy i Chin. Żeby utrudnić ogarnięcie tematu, trzeba wspomnieć, że niektórzy postulują, że po rozpadzie Rodinii kontynenty na chwilę znowu się połączyły w suerkontynent Pannocji, lecz przejdziemy nad tym pomysłem do porządku dziennego podsumowując, że rozpad Rodinii był długi, bolesny i niezdecydowany.
W ediakarze strefa ryftowa utworzyła się także na Lubelszczyźnie. Była ona elementem wielkiego ryftu rozwijającego się skośnie przez całą krawędź Baltiki. Siły rozciągające skorupę powodowały napięcia i pękanie Baltiki wzdłuż przebiegu strefy ryftowej. Równolegle do linii ryftu powstawały wtórne pęknięcia, wzdłuż których skorupa z jednej strony unosiła się a z drugiej zapadała w głąb ziemi. Uaktywniły się też stare pęknięcia z czasów rozpadania się Kolumbii prostopadłe do głównego i biegnące przez północną część naszego regionu.
Na podstawie wierceń we wschodniej Lubelszczyźnie możemy w ogólnych zarysach odtworzyć to, co się działo, niestety tylko na wschodzie, bo jak mówiłem nie sięgamy badaniami proterozoiku na zachód od Lublina. Można domniemywać, że skłon kontynentu Baltiki obniżał się uskokami w stronę tworzącego się ryftu leżącego dalej na dzisiejszym południowym zachodzie. Powstał w ten sposób basen, gdzie mogły się gromadzić osady - geolodzy nazywają takie obszary basenami sedymentacyjnymi. Był to dość chłodny i deszczowy obszar a liczne roztokowe rzeki i usypiska znosiły materiał z kontynentu do podstawy skarp uskoków ryftowych. Materiał w postaci otoczaków skał różnej wielkości od żwirów do piasków uległ potem ponownemu zlepieniu w skałę nazywaną oczywiście zlepieńcem. Był to tylko akord wstępny rozpadu kontynentu. 
Przez spękania skorupy kontynentalnej gorąca magma roztapiając po drodze starsze skały przedarła się wreszcie do powierzchni. Rozpoczęły się erupcje wulkaniczne, które na początku miały postać eksplozji z wyrzucaniem gorących materiałów nazywanych piroklastycznymi: asortymentu różnej wielkości bomb wulkanicznych i sięgających na odległość setek kilometrów opadów chmur popiołu. Mamy też ślady morderczych spływów piroklastycznych, czyli pędzących z prędkością górskich lawin fal gorących gazów i popiołów w rodzaju tej, która pogrzebała Pompeje. W deszczowym klimacie powstawały także spływy błota z popiołów wulkanicznych zwane laharami. Nie obyło się także bez trzęsień ziemi i tego co nazywamy aktywnością hydrotermalną, która wynika z podgrzewania przez rozgrzany skalny stop krążącej w skorupie ziemskiej wody. Jej najbardziej spektakularnym efektem były zapewne gejzery. Uch! Dobrze, że nas wtedy nie było. A to jeszcze nie koniec. W pewnym momencie szczeliny były już tak szerokie, że magma z płaszcza zaczęła po prostu wylewać się  na powierzchnię. W tych szczelinowych wylewach powstają grube pokrywy bazaltowe pokrywające rozległe obszary.  Tak gigantycznych zjawisk wulkanicznych nie da się dzisiaj wskazać na świecie, lawa pokryła wtedy grubą warstwą przynajmniej 150 tysięcy km² powierzchni dzisiejszej Białorusi, Ukrainy i Mołdawii sięgając także Lubelszczyzny. Najaktywniejszy wulkanicznie był obszar okolic Włodawy, gdzie pokrywy lawowe mają nawet 300 metrów grubości. Trochę przypomina to na dużo większą skalę pokrywę lawową Islandii – podobny jest nawet zimny i wilgotny klimat. Zatem jeśli chcemy wyobrazić sobie jak Lubelszczyzna mogła wyglądać, to wulkaniczny pejzaż interioru Islandii, tylko bez jej nadbrzeżnych łąk i skarlałych lasków jest najlepszym wzorem. Okres takiej aktywności wulkanicznej trwał do ok. 550 milionów lat temu. Warto zapamiętać, bo chociaż skutki erupcji wulkanicznych dotykały potem Lubelszczyznę jeszcze wielokrotnie,  to już nigdy wulkany więcej tu nie wyrosły i aby zobaczyć takie spektakularne zjawiska  nie jeździmy dziś pod Włodawę lecz latamy do Reykjaviku.   

Na dotąd spokojnej, wyrównanej lubelskiej okolicy Baltiki dominowała przede wszystkim erozja. Materiał skalny został zmyty do odległego oceanu i miejscami odsłoniły się nawet skały paleoproterozoiczne. Przez to nie mamy śladów skalnych tego, co działo się na Lubelszczyźnie do jakichś 600-570 milionów lat temu. A działo się coraz więcej, bo superkontynent Rodinii wydawał z siebie łabędzi śpiew. Pierwszymi akordami jej rozpadu około 700 MYA było powstawanie ryftów w odległych od nas częściach, gdzie odrywały się fragmenty przyszłych Indii, Antarktydy i Chin. Żeby utrudnić ogarnięcie tematu, trzeba wspomnieć, że niektórzy postulują, że po rozpadzie Rodinii kontynenty na chwilę znowu się połączyły w suerkontynent Pannocji, lecz przejdziemy nad tym pomysłem do porządku dziennego podsumowując, że rozpad Rodinii był długi, bolesny i niezdecydowany.
W ediakarze strefa ryftowa utworzyła się także na Lubelszczyźnie. Była ona elementem wielkiego ryftu rozwijającego się skośnie przez całą krawędź Baltiki. Siły rozciągające skorupę powodowały napięcia i pękanie Baltiki wzdłuż przebiegu strefy ryftowej. Równolegle do linii ryftu powstawały wtórne pęknięcia, wzdłuż których skorupa z jednej strony unosiła się a z drugiej zapadała w głąb ziemi. Uaktywniły się też stare pęknięcia z czasów rozpadania się Kolumbii prostopadłe do głównego i biegnące przez północną część naszego regionu.
Na podstawie wierceń we wschodniej Lubelszczyźnie możemy w ogólnych zarysach odtworzyć to, co się działo, niestety tylko na wschodzie, bo jak mówiłem nie sięgamy badaniami proterozoiku na zachód od Lublina. Można domniemywać, że skłon kontynentu Baltiki obniżał się uskokami w stronę tworzącego się ryftu leżącego dalej na dzisiejszym południowym zachodzie. Powstał w ten sposób basen, gdzie mogły się gromadzić osady - geolodzy nazywają takie obszary basenami sedymentacyjnymi. Był to dość chłodny i deszczowy obszar a liczne roztokowe rzeki i usypiska znosiły materiał z kontynentu do podstawy skarp uskoków ryftowych. Materiał w postaci otoczaków skał różnej wielkości od żwirów do piasków uległ potem ponownemu zlepieniu w skałę nazywaną oczywiście zlepieńcem. Był to tylko akord wstępny rozpadu kontynentu. 
Przez spękania skorupy kontynentalnej gorąca magma roztapiając po drodze starsze skały przedarła się wreszcie do powierzchni. Rozpoczęły się erupcje wulkaniczne, które na początku miały postać eksplozji z wyrzucaniem gorących materiałów nazywanych piroklastycznymi: asortymentu różnej wielkości bomb wulkanicznych i sięgających na odległość setek kilometrów opadów chmur popiołu. Mamy też ślady morderczych spływów piroklastycznych, czyli pędzących z prędkością górskich lawin fal gorących gazów i popiołów w rodzaju tej, która pogrzebała Pompeje. W deszczowym klimacie powstawały także spływy błota z popiołów wulkanicznych zwane laharami. Nie obyło się także bez trzęsień ziemi i tego co nazywamy aktywnością hydrotermalną, która wynika z podgrzewania przez rozgrzany skalny stop krążącej w skorupie ziemskiej wody. Jej najbardziej spektakularnym efektem były zapewne gejzery. Uch! Dobrze, że nas wtedy nie było. A to jeszcze nie koniec. W pewnym momencie szczeliny były już tak szerokie, że magma z płaszcza zaczęła po prostu wylewać się  na powierzchnię. W tych szczelinowych wylewach powstają grube pokrywy bazaltowe pokrywające rozległe obszary.  Tak gigantycznych zjawisk wulkanicznych nie da się dzisiaj wskazać na świecie, lawa pokryła wtedy grubą warstwą przynajmniej 150 tysięcy km² powierzchni dzisiejszej Białorusi, Ukrainy i Mołdawii sięgając także Lubelszczyzny. Najaktywniejszy wulkanicznie był obszar okolic Włodawy, gdzie pokrywy lawowe mają nawet 300 metrów grubości. Trochę przypomina to na dużo większą skalę pokrywę lawową Islandii – podobny jest nawet zimny i wilgotny klimat. Zatem jeśli chcemy wyobrazić sobie jak Lubelszczyzna mogła wyglądać, to wulkaniczny pejzaż interioru Islandii, tylko bez jej nadbrzeżnych łąk i skarlałych lasków jest najlepszym wzorem. Okres takiej aktywności wulkanicznej trwał do ok. 550 milionów lat temu.
Na obszarze Lubelszczyzny pokrywy lawowe ediakarskiego ryftowania nie wychodzą na powierzchnię. Są ukryte pod kilometrami młodszych skał i wiemy o ich istnieniu tylko z badań geofizycznych i wierceń, najpłycej ok 1400 m skały te znaleziono w odwiercie Kaplonosy pod Włodawą, ale w Białopolu k. Chełma to już 3 km a w wierceniu Łopiennik pod Krasnystawem aż 5 km.  Żeby zobaczyć na powierzchni bazaltowe pokrywy późnego ediakaru trzeba pojechać za wschodnią granicę np. do Janowej Doliny k. Równego na Wołyniu.
Wreszcie Baltika ostatecznie i na zawsze pożegnała Amazonię a ryft otworzył się na tyle szeroko, że Lubelszczyzna oddaliła się od piekielnego obszaru - zjawiska wulkaniczne wygasły. Teraz, rzeki zrzucały do obniżenia ryftowego materiał osadowy pochodzący z niszczenia wulkanicznych skał. Charakter osadów na sam koniec Ediakaru mówi nam, że na obszar Lubelszczyzny nieśmiało zaczęło wkraczać od południowej strony płytkie morze. Do  wielkiej zatoki – estuarium rzeki znosiły materiał w postaci piasków i mułów. Potem morze zalało niemal cały nasz region, na jego brzegach znajdujemy ślady silnego falowania i oceanicznych pływów. Tak lubelskie stało się brzegiem nowego oceanu nazwanego Morzem Tornquista, choć jego właściwa głębia znajdowała się prawdopodobnie dużo dalej, w miejscu obecnej Wielkopolski i Podkarpacia.

Wraz z osadami morskimi basenu podlasko-lubelskiego na obszar ten wkraczają organizmy żywe. Po lodowatych chłodach kriogenu, oprócz bakterii i sinic oraz pierwotnych jednokomórkowców, pojawiły się wreszcie wielokomórkowe zwierzęta i rośliny dostrzegalne gołym okiem. Być może przyczynił się to tego dalszy wzrost poziomu tlenu, a może do wzrostu zróżnicowanie życia wyzwoliła globalna katastrofa spowodowana upadkiem meteorytu Acraman, który wybił 90-kilometrowy krater w Australii. Tak czy inaczej na dnie ediakarskich mórz, na matach mikroorganizmów żerowały już liczne gatunki dość dziwnych zwierząt, które trudno porównać do dzisiejszych. Odciski ich ciał znaleziono w ediakarskich warstwach Australii, Namibii, Ameryki Północnej, były to wtedy ciepłe, podzwrotnikowe okolice. Chłodne, lubelskie warunki nie sprzyjały pewnie rozwojowi większych zwierzaków i ich zachowaniu w skamieniałościach, ale ślady ich działalności za życia już mamy w mteriale z wierceń. Konkretnie są to efekty rycia w osadzie dennym i pełzania po samej powierzchni dna – to tak zwane skamieniałości śladowe (Ichnofosilia). Pozostawiły je małe, wydłużone stworzenia bez twardego szkieletu – prawdopodobnie robaki, ślimaki lub pierścienice. Ponieważ nie znamy i prawdopodobnie nie będziemy nigdy znali wyglądu tych „robaków”, uczeni na podstawie odrębnych obyczajów pełzania nadali własne nazwy samym śladom. Planolites ryły niemal proste kanały pożerając osad a ich odchody wypełniały światło za poruszającym się zwierzęciem, podobnie Gordia banalnie prostym, gładkim śladem pełzła po powierzchni dna żywiąc się zapewne tym na co przypadkiem natrafiła. Helminthopsis tworzył dużo bardziej fantazyjne kształty wywijając nieregularne meandry przez osad. Kanał ryjącej po powierzchni osadu Torrowangei wygląda z kolei, jakby  przez miękkie i długie ciało zwierzęcia przebiegały fale skurczów. 

A to zdjęcie (niestety monochromatyczne) oryginalnego rdzenia z odwiertu Łopiennik IG 1 (głębokość 5557 m). Nieco jaśniejsze, szare i nieregularne pasma na tle ciemnej łupkowej skały to właśnie domniemane plechy glonów ( wg J. Pacześnej 2014)

To piękne zdjęcie z elektronowego mikroskopu skaningowego nie pochodzi z Lubelszczyzny i nie z ediakaru, ale tak właśnie jak pomarszczone, opróżnione, foliowe torebki wyglądają i lubelskie znaleziska tych akritarchów.

Póki odcisków całych ciał dużych ediakarskich zwierząt na Lubelszczyźnie nie znaleziono, musimy się zadowolić czymś mniejszym. Najstarsze lubelskie skamieniałości (mogą mieć około 546 mln lat) znaleziono 3 km pod ziemią w czarnym iłowcu powstałym w owym wspomnianym morskim estuarium - to wendotenidy i akritarchy. Wendotenidy wyglądają w skale jak nici, czy tasiemki (stąd nazwa „wendyjskie tasiemkowce”)  koloru czarnego, brunatnego czy czerwonego czasem rozgałęziające się. Wendotenidy okupowały (porastały?) morskie dno, ale tak naprawdę nie wiemy czym były. Niektórzy uważają, że to już wczesne morskie rośliny mające prawdziwe tkanki - brunatnice lub krasnorosty. Inni twierdzą, że to raczej plechy z komórek sinic, czy też innych bezjądrowych mikroorganizmów np. bakterii siarkowych, połączone  wspólną otoczką. Znudzony sinicami wolę pierwszą wersję. Wydobyte na Lubelszczyźnie okazy rodzaju Vendotaenia mają  tasiemki grubości kilku milimetrów i długości kilku centymetrów, nie są zbyt imponujące. 
Z kolei Akritarchy (greckie „nie wiadomo z czego pochodzące” - dobra nazwa, nie?) to już mikroskopijny drobiazg, który unosił się w wodnej toni. Są to kuliste lub wielościenne twory, zwykle maleńkie (nie większe niż 5mm), wyposażone czasem w liczne promieniste wypustki czy kolce. Prawdopodobnie nie jest to jedna grupa organizmów, lecz cysty i zarodniki różnych glonów (może bruzdnic), pierwotniaków, czy nawet zwierząt wielokomórkowych. Lubelskie akritarchy z rodzaju Leiosphaeridium wyglądają jak okrągłe, organiczne osłonki, z których coś właśnie się wydostało niczym z jajeczka. Akritarchowy drobiazg trudno porównywać ze słynną australijską fauną z Ediacara w Australii, która dała nazwę całemu okresowi dziejów. Są jednak tak powszechne w skałach i tak różne w różnych ich piętrach, że stanowią dobrą skamieniałość do określania wieku osadów - to tak zwane skamieniałości przewodnie. Przedtem istnienia życia w swekofeńskim morzu raczej domyślaliśmy się na podstawie pozalubelskich znalezisk, dzięki akritarchom i wendotenidom możemy być już pewni, że życie zawitało do Lubelszczyzny.