Duża część polskich Karpat zewnętrznych, w tym Beskidów, jest zbudowana z fliszu: naprzemiennych warstw piaskowców, łupków, mułowców i miejscami zlepieńców. Osady te powstawały w morskim basenie, często dzięki podmorskim spływom i prądom zawiesinowym, które transportowały piasek oraz muł w głębsze partie zbiornika. Dopiero później cały pakiet został sfałdowany, oderwany od podłoża, ponasuwany w płaszczowiny i wyniesiony. Górski grzbiet może więc być zbudowany z materiału, który pierwotnie zsunął się po zboczu podmorskiego basenu.
Krzemień pasiasty z rejonu Krzemionek tkwi w wapieniach powstałych około 160 milionów lat temu w płytkim jurajskim morzu. Krzemionka wytrącała się w osadzie i mogła wypełniać zagłębienia oraz nory wykopane przez organizmy denne, zwłaszcza skorupiaki. Później żel krzemionkowy przeobrażał się w chalcedon i kwarc, tworząc twarde buły. Miliony lat później człowiek neolityczny drążył szyby i komory właśnie po te konkrecje. Jeden obiekt łączy więc zachowanie morskich zwierząt, chemię osadu i prehistoryczne górnictwo.
Geotermia Podhala nie polega na istnieniu pod ziemią wielkiego jeziora wrzącej wody ani na bliskości czynnego wulkanu. Woda opadowa infiltruje w odpowiednich strefach, krąży w głąb basenu przez spękane i skrasowiałe skały węglanowe, ogrzewa się wskutek naturalnego wzrostu temperatury z głębokością, a następnie może zostać ujęta odwiertami. Kluczowe są wapienie i dolomity pełniące rolę zbiornika oraz mniej przepuszczalne serie ograniczające przepływ. Geotermia działa więc tylko tam, gdzie jednocześnie pasują temperatura, przepuszczalność i geometria skał.
Historia Gór Świętokrzyskich sięga około 540 milionów lat, ale przez ogromną część tego czasu obszar znajdował się pod wodą albo był nisko położonym lądem. Dzisiejsze pasma są wynikiem wielu oddzielnych epizodów: osadzania skał w morzach, fałdowania, wynoszenia, długiej erozji i późniejszego odmładzania rzeźby. Dlatego określenie „stare góry” bywa mylące. Stare są przede wszystkim skały i struktury geologiczne. Dzisiejsza forma terenu jest znacznie młodsza i powstała po wielokrotnym niszczeniu wcześniejszych gór.
Granit Karkonoszy nie jest skamieniałą lawą, która wylała się na powierzchnię. Powstał z magmy intrudującej w skorupę w karbonie, ponad 300 milionów lat temu, a następnie bardzo powoli krystalizującej pod powierzchnią. Dzisiejsze granitowe skałki Karkonoszy są więc fragmentem dawnego wnętrza górotworu odsłoniętym dopiero po usunięciu przez erozję ogromnej ilości skał nadkładu. Spacer po Pielgrzymach czy innych granitowych formacjach oznacza w pewnym sensie chodzenie po przekroju miejsca, które kiedyś znajdowało się wiele kilometrów głębiej.
Jaskinia Niedźwiedzia w Kletnie nie rozwinęła się w typowym, nieprzeobrażonym wapieniu jurajskim. Jej korytarze powstały w marmurach, czyli wapieniach zmienionych wcześniej przez metamorfizm. Woda krążąca w spękaniach rozpuszczała kalcyt i stopniowo powiększała pustki. Przez długi czas system pozostawał ukryty. Dopiero w 1966 roku eksploatacja marmuru odsłoniła otwór prowadzący do jaskini. Człowiek przypadkiem przeciął więc system krasowy rozwinięty w skale, która sama wcześniej przeszła głęboką geologiczną przemianę.
Wulkan kojarzy się ze stożkiem i kraterem widocznym na powierzchni. Na Górze Świętej Anny najciekawsze jest coś przeciwnego: erozja usunęła znaczną część pierwotnej budowli, dzięki czemu odsłonięte są skały, które powstały wewnątrz systemu wulkanicznego lub bezpośrednio w jego otoczeniu. Kamieniołomy pokazują nefelinit, brekcje piroklastyczne, spękania chłodzeniowe i strefy kontaktu z wcześniejszymi skałami osadowymi. To geologiczny przekrój przez wulkan, a nie zachowana pocztówkowa sylwetka stożka.
Góra Świętej Anny na Opolszczyźnie jest interesująca nie dlatego, że zachowała idealny stożek wulkanu, lecz dlatego, że na małym obszarze odsłaniają się skały reprezentujące zupełnie różne środowiska geologiczne. Starsze wapienie powstawały w triasowym morzu, natomiast znacznie później przez ten obszar przebiła się magma, tworząc nefelinity i brekcje wulkaniczne. Erozja odsłoniła fragment dawnego systemu wulkanicznego. To miejsce pokazuje, że jeden krajobraz może być złożony z zapisów wydarzeń oddzielonych dziesiątkami milionów lat.
Niebieski i fioletowy halit z Kłodawy wygląda, jakby był zabarwiony domieszką intensywnego pigmentu. Badania pokazują jednak, że kolor jest związany przede wszystkim z centrami barwnymi i zaburzeniami struktury krystalicznej halitu. Niebieskie odmiany występują zwłaszcza w silnie zdeformowanych strefach wysadu i w sąsiedztwie minerałów potasowych. Promieniowanie związane m.in. z izotopem potasu-40 oraz defekty powstające podczas tektonicznej deformacji są elementami wyjaśnienia. Szczegółowy mechanizm jest złożony, dlatego nie da się sprowadzić barwy do jednej prostej „domieszki”.
Zanim geolodzy przewiercili wysad Kłodawy, jego obecność zdradziło pole grawitacyjne. W latach 30. XX wieku pomiary wykazały dużą anomalię w rejonie Izbicy Kujawskiej. Edward Janczewski z Państwowego Instytutu Geologicznego zinterpretował ją w 1939 roku jako efekt płytko ukrytego, potężnego wysadu solnego. Było to możliwe, ponieważ sól ma inną gęstość niż otaczające skały. Grawimetr potrafi więc „wyczuć” strukturę ukrytą setki metrów pod ziemią, choć nie pokazuje jej bezpośrednio. To klasyczny przykład tego, jak geofizyka wskazuje cel, zanim potwierdzi go wiercenie.
Rudy cynku i ołowiu w rejonie śląsko-krakowskim nie są związane z wielkim granitowym intruzem ani z czynnym wulkanizmem. Najważniejsza mineralizacja występuje w triasowych wapieniach i dolomitach, szczególnie w tzw. dolomitach kruszconośnych. PIG klasyfikuje region jako jeden z największych na świecie obszarów występowania złóż typu Mississippi Valley, czyli MVT. Metale zostały przeniesione przez zasolone roztwory przepływające przez skały węglanowe i wytrącały się w szczelinach, porach i przestrzeniach po wcześniejszym rozpuszczaniu skały.
Pieniński Pas Skałkowy oddziela Karpaty wewnętrzne od zewnętrznych. Na powierzchni ma zwykle zaledwie kilka kilometrów szerokości, miejscami znacznie mniej, choć ciągnie się przez setki kilometrów poza Polskę. Skały mezozoiczne i paleogeńskie zostały tu intensywnie sfałdowane, porozcinane uskokami i przemieszczone. Charakterystyczne wapienne turnie Pienin nie są więc prostym, ciągłym pasmem jednego rodzaju skały, lecz odsłoniętymi fragmentami niezwykle zgniecionej strefy geologicznej leżącej na granicy dwóch wielkich części Karpat.
Sól kojarzy się z równymi, poziomymi pokładami wytrąconymi na dnie wysychającego morza. W Bochni późniejsze ruchy związane z powstawaniem Karpat silnie zgnietły i sfałdowały mioceńską serię solną. W górnej części złoża niektóre warstwy zapadają prawie pionowo. Ponieważ sól pod ciśnieniem zachowuje się bardziej plastycznie niż wiele otaczających skał, deformuje się w skomplikowane fałdy, podczas gdy sztywniejsze wkładki mogą pękać na segmenty. Ściana kopalni jest więc zapisem mechaniki skał, nie tylko źródłem surowca.
Sól cechsztyńska pod środkową Polską została pierwotnie zdeponowana jako warstwa osadowa. Później, przykryta kilometrami młodszych skał, zaczęła zachowywać się plastycznie i przemieszczać ku górze wzdłuż stref osłabienia. Tak powstał diapir, czyli wysad solny Kłodawy, który przebija część młodszych osadów. Mechanizm nie wymaga stopienia soli: wystarczy różnica gęstości, ogromne ciśnienie i miliony lat powolnego przepływu w stanie stałym. Skała, którą można rozkruszyć młotkiem, w skali geologicznej potrafi zachowywać się jak bardzo lepka masa.
Najważniejsze polskie złoża soli kamiennej należą do dwóch głównych formacji. Starsza powstała w późnym permie, w cechsztynie, około 250 milionów lat temu, i występuje pod znaczną częścią Niżu Polskiego. Młodsza powstała w miocenie około 13 milionów lat temu w zapadlisku przedkarpackim; do niej należą słynne złoża Wieliczki i Bochni. Sól z Kłodawy i sól z Wieliczki wyglądają podobnie w solniczce, ale geologicznie są produktami dwóch zupełnie różnych mórz, klimatów i układów tektonicznych. Różni je nie tylko wiek, ale także późniejsza historia deformacji tektonicznych.
Najważniejsze złoża miedzi i srebra w rejonie Lubina, Polkowic i Głogowa należą do typu osadowego stratoidalnego. Mineralizacja nie tworzy jednej wielkiej pionowej żyły metalu. Występuje w kilku sąsiednich rodzajach skał cechsztynu: w piaskowcach białego spągowca, szczególnie bogatym łupku miedzionośnym oraz nadległych skałach węglanowych. Gospodarczo ogromne złoże może więc być geologicznie bardzo cienką warstwą rozciągniętą na dużej powierzchni. To odwraca intuicję, według której wielka kopalnia powinna eksploatować wielką bryłę rudy.
Pod północno-wschodnią Polską znajduje się fundament kratonu wschodnioeuropejskiego zbudowany z prekambryjskich skał krystalicznych. Są one znacznie starsze od osadów, które pokrywają tę część kraju i tworzą dzisiejszą powierzchnię. W praktyce oznacza to, że płaski krajobraz Mazur, Podlasia czy Suwalszczyzny jest tylko cienką geologiczną „okładką” nad fragmentem bardzo starej skorupy. Granica tego starego fundamentu z młodszymi strukturami przebiega przez Polskę i jest jednym z powodów, dla których geologia zachodniej i wschodniej części kraju tak mocno się różni.
Z północnego zachodu na południowy wschód Polski przebiega strefa Teisseyre’a–Tornquista, od dawna kojarzona z granicą między bardzo starym kratonem wschodnioeuropejskim a bardziej złożoną skorupą Europy Zachodniej i Środkowej. Najciekawsze jest jednak to, że nowoczesna sejsmika i modelowanie grawimetryczne skomplikowały dawny obraz. Nie wygląda to jak jedna pionowa szczelina rozdzielająca dwa „kontynenty”. Prekambryjskie podłoże może sięgać dalej na zachód pod młodsze struktury, a dokładne znaczenie strefy pozostaje przedmiotem interpretacji.
Żółta siarka rodzima łatwo kojarzy się z wulkanami, ale polskie złoża w rejonie Tarnobrzega mają inne pochodzenie. PIG wskazuje, że siarka powstała głównie przez redukcję siarczanów — przede wszystkim gipsu i anhydrytu — przy współudziale bakterii i węglowodorów. Proces zachodził w mioceńskich osadach zapadliska przedkarpackiego. W rezultacie skały pierwotnie bogate w siarczany zostały częściowo przekształcone, a siarka rodzima wypełniła kawerny i szczeliny. To przykład złoża, którego geneza jest bardziej biogeochemiczna niż wulkaniczna.
Sudety nie są zbudowane z jednego prostego „bloku górskiego”. Ich paleozoiczna historia obejmuje akrecję i zderzenia różnych fragmentów skorupy podczas zamykania części Oceanu Reickiego i powstawania orogenu waryscyjskiego. Skały były fałdowane, nasuwane, przeobrażane, topione częściowo i przecinane intruzjami magmowymi. Dzisiejsza mapa geologiczna Sudetów przypomina mozaikę, ponieważ sąsiednie masywy mogą mieć różne pochodzenie i historię. Góry, które na mapie fizycznej tworzą jeden region, w głębokim sensie geologicznym są zlepkiem wielu dawnych elementów.
Na Tatry łatwo patrzeć jak na trwałą skalną fortecę, ale ich historia zaczęła się od basenów morskich związanych z Oceanem Tetydy. Część skał powstała z osadów gromadzonych na dnie morza, część z magmy i skał przeobrażonych głęboko w skorupie. Później podczas orogenezy alpejskiej całe pakiety skalne zostały sfałdowane i nasunięte, a następnie wyniesione. Dzisiejsze ostre granie są jeszcze młodszym efektem erozji i plejstoceńskich lodowców. Góry są więc końcowym obrazem długiego procesu, nie jego początkiem.
W okolicach Kotuszowa w Górach Świętokrzyskich odsłaniają się łupki ilasto-mułowcowe datowane na około 530 milionów lat. Państwowy Instytut Geologiczny wskazuje je jako najstarsze skały osadowe Polski odsłonięte na powierzchni. Zachowały się mimo ogromnego wieku bez przeobrażenia metamorficznego, dlatego wciąż można badać ich pierwotne struktury i skamieniałości. To niezwykłe, bo patrząc na nie, oglądamy materiał powstały w kambryjskim morzu na długo przed pojawieniem się kręgowców na lądzie. Dzięki temu odsłonięcie jest wyjątkowym oknem w najstarszy rozpoznawalny zapis osadowy kraju.
Podczas późnokredowego nasuwania płaszczowin w Tatrach duże masy skalne przemieszczały się po strefach ścinania, gdy cały system znajdował się jeszcze pod znacznym nadkładem i pod wodą. Badania wskazują, że płyny pod wysokim ciśnieniem mogły ułatwiać taki ruch, zmniejszając efektywne tarcie i wspomagając deformację. Nie oznacza to, że skały swobodnie „pływały”, lecz że w głębi górotworu woda i inne płyny były aktywną częścią mechanizmu tektonicznego. To zupełnie inny obraz powstawania gór niż proste ściskanie dwóch sztywnych bloków.
Charakterystyczne białe skały Jury Krakowsko-Częstochowskiej są pozostałością górnojurajskiego morza. W wielu miejscach masywne wapienie tworzyły biohermy — budowle podobne funkcjonalnie do raf, lecz konstruowane przede wszystkim przez gąbki, mikroorganizmy i osad węglanowy, a nie przez korale znane z tropikalnych raf współczesnych mórz. Później mniej odporne wapienie otaczające te budowle były szybciej niszczone. Dlatego dzisiejsze samotne skałki i ostańce są częściowo geologicznym „rusztowaniem” dawnych podmorskich budowli.
23 marca 1957 roku otwór Sieroszowice S-1 przeciął interwał rudny o miąższości 1,96 metra i średniej zawartości miedzi około 1,5%. Sama liczba nie wygląda spektakularnie, ale jej znaczenie było ogromne: wiercenie potwierdziło przewidywania Jana Wyżykowskiego i otworzyło drogę do udokumentowania rozległego złoża Lubin–Sieroszowice. To doskonały przykład geologii poszukiwawczej, w której sukces nie polega na trafieniu w wielką bryłę czystego metalu, lecz na rozpoznaniu cienkiego, ciągłego poziomu ukrytego setki metrów pod ziemią.
Metan w pokładach węgla nie znajduje się głównie w wielkich pustych komorach gazowych. Znaczna jego część jest zaadsorbowana na ogromnej wewnętrznej powierzchni mikroporów materii węglowej. Dopóki ciśnienie jest wysokie, gaz pozostaje związany ze strukturą węgla. Gdy górnictwo obniża ciśnienie i rozcina pokład, metan zaczyna się desorbować i przepływać do szczelin oraz wyrobisk. Ten sam mechanizm sprawia, że metan jest jednocześnie poważnym zagrożeniem kopalnianym i możliwym źródłem energii. Właściwości mikroporów decydują więc o realnym zachowaniu gazu w kopalni.
Bełchatowskie złoże węgla brunatnego nie powstało po prostu dlatego, że w jednym miejscu rosło wyjątkowo dużo roślin. Kluczowa była budowa tektoniczna: materiał organiczny i osady gromadziły się w obniżeniu związanym z rowem tektonicznym Kleszczowa. Zapadający się fragment podłoża tworzył przestrzeń, w której przez długi czas mogły narastać torfy, później pogrzebane i przekształcone w węgiel brunatny. Dzisiejsza potężna odkrywka odsłania więc połączenie biologicznej produkcji materii organicznej z ruchem uskoków w skorupie.
