Zarys chronostratygrafii młodszego czwartorzędu w rejonie północnego obramowania Billefjorden (Olav У Land, Spitsbergen)*

Transkrypt

1 Piotr Kłysz Instytut Badań Czwartorzędu Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu Wyprawy Geograficzne U M C S w Lublinie na Spitsbergen Sesja Polarna 1989 Leszek Lindner, Leszek Marks Instytut Geologii Podstawowej Uniwersytet Warszawski Lech Wysokiński Instytut Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej Uniwersytet Warszawski Zarys chronostratygrafii młodszego czwartorzędu w rejonie północnego obramowania Billefjorden (Olav У Land, Spitsbergen)* An outline of Late Quaternary chronostratigraphy in northern part of the Billefjorden seaside (Olav Y Lan, Spitsbergen) WSTĘP Rejon północnego obramowania Billefjorden (rye. 1), obejmujący obszary doliny Ebba (Ebbaelva), masywu Wordiekammen i północnego przedpola lodowca Nordenskiolda (Nordenskioldbreen) dostarcza nowych, istotnych danych dla chronostratygrafii młodszego czwartorzędu środkowego Spitsbergenu. Autorzy przeprowadzili szczegółowe badania terenowe w tym rejonie w czerwcu i lipcu 1984 roku, w ramach pierwszej wyprawy naukowej Instytutu Badań czwartorzędu Uniwersytetu im. A. Mickiewicza w Poznaniu. Opracowana wówczas przez autorów mapa rzeźby i osadów czwartorzędowych tego obszaru w skali 1:20 tys. (Kłysz et al. 1987) oraz liczne profile (A-N na ryc. 2) wymienionych osadów pozwoliły na podjęcie próby charakterystyki geologiczno-geomorfologicznej wschodniego obramownia Petuniabukta (Kłysz et al. 1988a, b). Później uzyskane datowania termoluminescencyjne (TL) i radiowęglowe ( 1 4 C) występujących tu osadów morskich i lodowcowych stały się podstawą określenia wieku stwierdzonych tu plejstoceńskich zjawisk solifiukcyj-nych (Kłysz et al. 1988c) oraz rozwoju młodoczwartorzędowych epizodów glacjalnych i ówczesnych zmian poziomu morza (Kłysz et al. 1988d). Wszystkie uzyskane tą drogą materiały, mimo pewnych zastrzeżeń co do wartości datowań TL tutejszych osadów mineralnych i datowań 1 4 C zachowanych w nich szczątków malakofauny (por. Kłysz et al. 1988d), dają możliwość podjęcia próby przedstawienia zarysu chronostratygrafii młodszego czwartorzędu w rejonie północnego obramowania Billefjorden (ryc. 2). 171

2 CHRONOSTRATYGRAFIA Najstarszymi ze stwierdzonych tu osadów czwartorzędowych okazały się piaski i mułki leżące w profilu N (ryc. 1 i 2) na wapieniach karbońskich i stanowiące cokół erozyjny terasy morskiej m npm w strefie zachodniego podnóża Wordiekammen (ryc. 1). Określenie wieku TL tych osadów na 119 ±17 ka (Lub-1144) dopuszcza możliwość odniesienia ich do interglacjału eemskiego (ryc. 2). Osady te mogą odpowiadać wiekowo piaskom i żwirom leżącym na skałach przedczwartorzędowych a pod najstarszą gliną zwałową w profilu 11 w pobliskim stanowisku Kapp Ekholm (por. Boulton 1979; Mangerud, Salvigsen 1984). Glina w takim położeniu była datowana metodą TL na 116 ka (por. Troitsky et al. 1979). W strefie północnego obramowania Billefjorden najstarszym osadem lodowcowym jest glina zwałowa zlodowacenia Vistulian = zlodowacenia Sórkapp Land (w nomenklaturze Lindnera et al. 1983, 1984, 1987). Występuje ona na południowym zboczu masywu De Geerfjellet w profilu L (ryc. 1 i 2) a wydatowano ją metodą TL na ka (Lub-932). Może ona reprezentować wczesnovistuliański stadiał? wyróżniony również w profilu Kapp Ekholm (por. Mangerud, Salvigsen 1984). Nie można jednak wykluczyć, że glina ta została osadzona w czasie młodszego, maksymalnego rozwoju lodowców vistuliańskich, który autorzy określili jako stadiał Petuniabukta-Adolfbukta (Kłysz et al. 1988b, d). Młodszymi osadami są zapewne żwiry i piaski wysokich teras morskich 70-75, i m npm (ryc. 2), które na południowo-zachodnim zboczu Wordiekammen przykryte są cienką gliną zwałową, stanowiącą zarazem cokół erozyjny terasy morskiej m npm (Kłysz et al. 1988a, b, c, d). Osady te w profilu M (ryc. 1 i 2) były wydatowane metodą TL na ka (Lub-1140). W Ebbadalen odpowiadają im osady morskie, również przykryte gliną zwałową i datowane metodą TL w profilu С (ryc. 1 i 2) na 63 ± 9 ka (Lub-992) i na ka (Lub-921). Okres akumulacji wysokich teras morskich autorzy odnieśli (Kłysz et al. 1988d) do starszego interstadiału zlodowacenia vistuliańskiego (ryc. 2). W profilu Kapp Ekholm były w tym czasie akumulowane mułki interstadialne datowane metodą TL na 70 ka (Troitsky et al. 1979) i metodą 1 4 C na więcej niż lat BP (Boulton 1979). Kolejno młodszym osadem opisywanego obszaru jest glina zwałowa datowana metodą TL w profilu С (ryc. 1 i 2) na 52 ± 8 ka (Lub-920), w profilu F (ryc. 1 i 2) na 55 ± 8 ka (Lub-923) w profilu M (ryc. 1 i 2) na 47 ± 7 ka (Lub-1139) i w profilu N (ryc. 1 i 2) na ka (Lub-1143). Glina ta została uznana przez autorów za dowód rozprzestrzeniania lodowców w czasie stadiału Petuniabukta-Adolfbukta (ryc. 2), kiedy to osiągnęły one maksimum vistuliańskiego rozwoju (Kłysz et al. 1988a, b, d). Uzyskane daty dowodzą, że glinę tę można korelować z gliną zwałową profilu Kapp Ekholm, której wiek określono metodą TL jako starszy od 47 ka (Troitsky et al. 1979) a metodą 1 4 C jako starszy od /

3 BP (Mangerud, Salvigsen 1984). Przez J. Mangeruda i О. Salvigsena (1984) jest ona korelowana ze stadialem Billefjorden = Billefjorden Stage w rozumieniu G. S. Boultona (1979). Młodsze ocieplenie zostało określone przez autorów (Kłysz et al. 1988c, d) jako młodszy interstadiał obejmujący schyłek zlodowacenia vistulianskiego i początek holocenu. W tym czasie zostały utworzone terasy morskie i m npm (ryc. 2). O ówczesnym, większym niż obecny, zasięgu morza w tej części Spitsbergenu świadczy ponadto występowanie muszli mięczaków morskich w młodszych glinach zwałowych (Kłysz et al. 1988a, b, d). Muszle te wydatowano metodą 1 4 C w profilu К (ryc. 1 i 2) na 9740 ±80 BP (Gd-1901), w profilu A (ryc. 1 i 2) na 8920 ± 50 BP (Gd-3180) a w profilu G (ryc. 1 i 2) na 8820 ±160 BP (Gd-2395). Podobny wiek muszli z gliny zwałowej otrzymano dla rejonu Austfjordu (por. Marks, Wysokiński 1986) i Treskelenu (por. Marks, Pękala 1986). Moment rozwoju lodowców, które osadziły te gliny zarówno w Ebbadalen jak i w Thomsondalen, autorzy określili jako stadiał Ebbadalen-Thomsondalen (por. Kłysz et al. 1988a, b, d). Mniejszy niż poprzednio zasięg lodowców sprzyjał wówczas utworzeniu na ich przedpolu terasy morskiej m npm (ryc. 2). Porównanie wieku TL osadzonej w tym czasie gliny zwałowej oraz zawartych w niej muszli mięczaków przyniosło zaskakujące wyniki (Kłysz et al. 1988d). Dla obszaru Ebbadalen wiek tej gliny określono w profilu E (ryc. 1 i 2) na 23 ± 3 ka (Lub-928) a w profilu G (ryc. 1 i 2) na 19 ± 3 ka (Lub-924) zaś dla obszaru Thomsondalen w profilu К (ryc.. 1 i 2) na 66 ± 10 ka (Lub-931). Opierając się na datowaniu 1 4 C wymienionych muszli oraz na korelacjach regionalnych (Boulton 1979, Boulton et al. 1982, Salvigsen 1981, Marks, Wysokiński 1986) autorzy przyjęli, że zawierająca je glina i tym samym stadiał Ebbadalen-Thomsondalen dokumentują już staroholoceńską transgresję lodowców w środkowym Spitsbergenie (ryc. 2). Według autorów osady niższych teras morskich (12-15,5-8 m npm) reprezentują ocieplenie środkowoholoceńskie (Kłysz et al. 1988d). Muszle mięczaków morskich zachowane w osadach wyższej terasy zostały w profilu A (ryc. 1 i 2) wydatowane metodą 1 4 C na 7630 ± 150 BP (Gd-2396) i 7440 ± 60 BP (Gd-1898), zaś wiek materiału mineralnego tej terasy określono metodą TL na 19 ± 3 ka (Lub-917) i 18 ± 3 ka (Lub-916). Muszle mięczaków morskich z niższej terasy datowano w profilu В (ryc. 1 i 2) metodą ł 4 C na 5060 ± 90 BP (Gd-2393) i na 4780 ± 90 BP (Gd-2394), zaś jej materiał mineralny metodą TL na 17 ± 2 ka (Lub-919). W przypadku przedpola lodowca Nordenskiolda (rejon Thomsondalen) uzyskane datowania 1 4 C szczątków malakofauny z profilu К (ryc. 1 i 2) zmusiły autorów do uznania młodszych od dolnej gliny osadów fluwioglacjalnych za środkowoholoceńskie, mimo ich wieku TL równego 57 ± 8 ka (Lub-930). W takiej sytuacji występująca wyżej młodsza glina zwałowa tego profilu, mimo datowania metodą TL na 19 ± 3 ka (Lub-929), musi reprezentować młodo173

4 holoceński epizod glacjalny (stadiał?) znany także z rejonu Hornsundu (por. Karczewski et al. 1981; Lindner et al. 1987). W północnej części Ebbadalen epizod ten dokumentuje glina zwałowa sięgającego tam niegdyś lodowca Bertram (Bertrambreen) i datowana w profilu J (ryc. 1 i 2) metodą TL na 15 ±2 ka (Lub-927) i na 13 ± 2 ka (Lub-926). Akumulację dwóch najniższych teras morskich opisywanego obszaru (3-4, 1-2 m npm) związano z młodszym holocenem (ryc. 2) zaś najmłodszy rozwój lodowców i pozostawione przez nie wały lodowo-morenowe z Małą Epoką Lodową (ryc. 2) obejmującą ostatnie lat. PODSUMOWANIE Zebrane dotychczas materiały pozwoliły na wyróżnienie w strefie północnego obramowania Billefjorden osadów zaliczonych wstępnie do interglacjału eemskiego a w młodszym czwartorzędzie 5 epizodów glacjalnych i 10 wyniesionych teras morskich (ryc. 2). Dwa starsze epizody glacjalne (około 87 ka i ka) oraz akumulację 4 wyższych teras morskich związano z okresem zlodowacenia vistuliańskiego. Drugi z tych epizodów, określony tli jako stadiał Petuniabukta-Adolfbukta (= stadiał Billefjorden) można korelować z południowospitsbergeńskim stadiałem Lisbetdalen w obrębie wyróżnionego tam zlodowacenia Sorkapp Land (por. Butrym et al. 1987; Lindner et al. 1987). Trzy młodsze epizody glacjalne (około 8-9 ka, 2-3 ka i w czasie Małej Epoki Lodowej) oraz akumulację 6 niższych teras morskich związano z holoceńskimi zmianami klimatycznymi, warunkującymi ówczesne transgresje i zaniki lodowców spitsbergeńskich oraz zmiany poziomu morza. Podobny rytm i wiek holoceńskich ociepleń i ochłodzeń klimatycznych rozpoznano na obszarze południowego Spitsbergenu (por. Lindner et al. 1986, 1987). LITERATURA Boulton G. S., 1979 Glacial history of the Spitsbergen Archipelago and the problem of a Barents Shelf ice sheet. Boreas, 8 (1), 31-57, Oslo. Boulton G. S., Baldwin С. Т., Peacock J. D., McCabe A. M., Miller G Jarvis J., Horsefield В., Worsley P., Eyles N.. Christom P. N.. Day Т. E Gibbard P., Hare P. E von Brunn V., 1982 A glacio isostatic facies model and amino acid stratigraphy for late Quaternary events in Spitsbergen and the Arctic. Nature, 298, , London. Butrym J., Lindner L, Marks L, 1987 First thermoluminescence datings of Pleistocene sediments from Sorkapp Land, Spitsbergen. Pol. Polar Res., 8 (3), , Warszawa. Karczewski A., Kostrzewski A., Marks L, 1981 Late Holocene glacier advance in Revdalen, Spitsbergen. Pol. Polar. Res., 2 (1-2), 51-61, Warszawa. Klysz P., Lindner L, Marks L, Wysokiński L, 1987 Map of Quaternary landforms and sediments of the Ebbadalen-Nordenskioldbreen region (Olav V Land, Spitsbergen), 1 : Wyd. Geol., Warszawa. 174

5 Klysz P., Lindner L, Marks L, Wysokiński L, 1988a Late Pleistocene and Holocene relief transformations in Ebbadalen-Nordenskioldbreen region (Olav V Land, Spitsbergen). Pol. Polar. Res., (w druku). Klysz P., Lindner L, Marks L, Wysokiński L, 1988b Rzeźba i osady czwartorzędowe wschodniego obramowania Petuniabukta (Olav V Land, Spitsbergen). 15 Symp. Polarne, Mat., 45-52, Wrocław. Klysz P., Lindner L, Marks L, Wysokiński L, 1988c Late Quaternary solifluction in Central Spitsbergen. 5th Intern. Conf. on Permafrost, Proc., 2-5, Trondheim. Klysz P., Lindner L, Makowska A., Marks L, Wysokiński L, 1988d Late Quaternary glacial episodes and sea level changes in the northeastern Billefjorden region, Central Spitsbergen. Acta Geol. Polon., 38 (1-4), Warszawa. Lindner L, Marks L, Pękala К., 1983 Quaternary glaciations of South Spitsbergen and their correlation with Scandinavian glaciations of Poland. Acta Geol. Polon., 33 (1-4), Warszawa. Lindner L, Marks L, Pękala К., 1984 Late Quaternary glacial episodes in the Hornsund Region on Spitsbergen. Boreas, 13, Oslo. Lindner L, Marks L, Pękala К., 1986 Outline of Quaternary Chronostratigraphy of the Northern Hornsund Area, Southern Spitsbergen. Bull. Pol. Ac., Earth Sc., 34 (4), Warszawa. Lindner L, Marks L, Pękala К., 1987 Quaternary chronostratigraphy of south Spitsbergen. Polar Res. 5 n.s , Oslo. Mangerud J., Salvigsen 0., 1984 The Kapp Ekholm section, Billefjorden, Spitsbergen: a discussion. Boreas, 13 (1), Oslo. Marks L, Pękala K 1986 New Datings of Quaternary Sediments from Bogstranda and Treskelodden, Southern' Spitsbergen. Bull. Pol. Ac., Earth Sc., 34 (4), Warszawa. Marks L, Wysokiński L, 1986 Early Holocene Glacier Advance in the Ausfjorden Region, Northern Spitsbergen. Bull. Pol. Ac., Earth Sc., 34 (4), Warszawa. Salvigsen 0., 1981 Rądiocąrbon dated raised beaches in Kong Karls Land, Svalbard, and their consequences for the glacial history of the Barents Sea area. Geogr. Ann., 63 A (3-4, Stockholm. Troitsky L S., Punning J. M., Hutt G., Rajamćie R., 1979 Pleistocene glaciation chronology of Spitsbergen. Boreas, 8 (4), Oslo. SUMMARY Geological materials collected in the northern part of Billefjorden seaside (Fig. 1) as well as TL and C datings allow to distinguished the oldest Quaternary deposits there. They were temporarily included into the Eemian interglacial (Fig. 2). In the Late Quaternary 5 glacial stages and 10 raised marine beaches were distinguished (Fig. 2). The two oldest glacial episodes (about 87 ka and ka) and accumulation of 4 higher marine terraces (70-75,60-65,50-55 and m a.s.l.) were connected with the Middle and Late part of the Vistulian Glaciation = Sórkapp Land GJaciation (cf. Lindner et al. 1984). The second glacial episode defined here as Petuniabukta-Adolfbukta Stage ( = Billefjorden Stage) could be correlated with the Southern Spitsbergen Lisbetdalen Stage, within the Sórkapp Land Glaciation (cf. Butrym et al. 1987, Lindner et al. 1987). Three younger glacial episodes (about 8-9 ka, 2-3 ka and during the Little Ice Age) and accumulation of 6 lower marine terraces (30-35, 20-25, 12-15, 5-8, 3-4 and 1-2 m a.s.l.) were connected with the Holocene climatic changes which were a requisite of transgressions and regressions of Spitsbergen glaciers as well as sea level changes. Similar rhytm and age of climatic cooling and warming during the Holocene in Southern Spitsbergen was distinguished (cf. Lindner et al. 1986, 1987). 14 * Opracowanie wykonano w ramach CPBP B7

6 O L A V SPITSBERGEN W o kc ' ^ i j M ' i ш ш ш Ш!V } с / Sssgg^22^а»Т / Т / 1 / ф/, И го/" -I Petunia bukta' PYRAMIDEI >X Ac-, '_/ -.Oj ''/ Л4/' -Г, 4 "- 1 / ~ Adoltbu kta г- 1 Billefjorden Ryc. 1. Szkic lokalizacyjny północnego obramowania Billefjorden w środkowym Spitsbergenie. 1 masywy górskie; 2 lodowce; 3 brzeg morski; 4 odsłonięcia (por. ryc. 2); 5 zasięgi 1 lodowców w czasie stadiału Petuniabukta-Adolfbukta. -Fig. 1. Location sketch of northern part of the Billefjorden seaside in Central Spitsbergen. 1 mountain massifs; 2 glaciers; 3 coastlines; 4 exposures (c.f. Fig. 2); 5 glacier extents during the Petuniabukta and Adolfbukta Stage. 176

7 Rejon połriocnego obramowania Billefjorden Profile odstonienięć (A-N) oraz wiek osadow datowanych metodami T L M i A B C E F G H J K L M N 1Ł C (o) ^ ^ ^ ^ GZZZZZZZZZMatalZEpoka^LodowalEZ^ Ebbadalen-Thomsondalen ml-odszy interstadial^^^ ////////y py//stadial' Petuniabukta-Adolfbukta'v% starszy interstadial' 77T/77777Т77У, w^/fr ^stadial- (?) '/SS//SSSSSSSS Ryc. 2. Podział chronostratygraficzny młodszego czwartorzędu i zasięgi osadów lodowcowych w rejonie północnego obramowania Billefjorden w środkowym Spitsbergenie (na podstawie P. Kłysz et al. 1988d) Fig. 2. Chronostratigraphic subdivision of the Late Quaternary and extents of the glacial sediments in northern part of the Billefjorden seaside in Central Spitsbergen (adapted from P. Kłysz et al. 1988d) 177