Litostratygrafia plejstoceńskich

Transkrypt

1 VII Zjazd Geomorfologów Polskich kraków 2005 Litostratygrafia plejstoceńskich teras nadzalewowych dolin rzek belnianki i łagowicy w górach świętokrzyskich Zgodnie z obowiązującymi ustaleniami paleogeografii plejstocenu regionu świetokrzyskiego, przyjmuje się w dolinach rzecznych Gór Świętokrzyskich występowanie dwóch różnowiekowych poziomów teras plejstoceńskich: wyższego środkowopolskiego oraz niższego vistuliańskiego (Łyczewska 1971, Różycki 1971, Lindner 1984, 2004). Mają one cechy teras akumulacyjnych, erozyjnych jak i erozyjno-akumulacyjnych. Stopień ich zachowania w dnach dolin jest zróżnicowany, wyraźny w przypadku terasy wysokiej, środkowopolskiej, słaby jeśli chodzi o terasę vistuliańską, Przyjmuje się także, że poziom zasypania vistuliańskiego nie przekroczył ram zasypania środkowopolskiego. Przedstawiony model liczby, morfometrii i wieku teras dolin rzek świętokrzyskich, wydaje się stanowić duże uproszczenie problemu. Terasy wyższe w dolinach podobnej wielkości, wznoszą się na różnych wysokościach, ich liczba jest różna a budowa wewnętrzna odmienna (Różycki 1971, Klatka 1976). Fakt ten nie dziwi, jeśli zdamy sobie sprawę ze stopnia skomplikowania uwarunkowań przebiegu zlodowaceń i odpływu wód proglacjalnych w Górach Świętokrzyskich (Różycki 1971). Problem ten, w centralnej i południowo-wschodniej części gór nie został w pełni rozwiązany (Łyczewska 1971, Różycki 1972, Lindner 1984) a nowe wyniki badań w regionie (Lindner 2004), jak i wyniki opracowań historii rozwoju doliny Wisły w strefie jej małopolskiego przełomu przez wyżyny czy w rejonie Kotliny Sandomierskiej, sugerują konieczność weryfikacji założeń paleogeografii plejstocenu Gór Świętokrzyskich (Pożaryski i in. 1994a, 1994b; Lindner i in. 1995; Starkel 2001, Gębica 2003). Badania plejstoceńskich teras przeprowadzono w centralnej i południowo -wschodniej części Gór Świętokrzyskich, w górnym i środkowym odcinku doliny rzeki Belnianki oraz w górnej części doliny rzeki Łagowicy (ryc. 1). Wybór fragmentów dolin do badań był podyktowany ich położeniem w dwóch odmiennych pod względem

2 266 Ryc. 1. Położenie obszaru badań na tle jednostek orograficznych Gór Świętokrzyskich wg. T. Wróblewskiego (1977) 1 sieć rzeczna, 2 linie grzbietowe, 3 pasmo, 4 grzbiet, 5 dolina, 6 obszar szczegółowych badań: 1. dolina Belnianki od Bielin po Napęków, 2. dolina Belnianki od Smykowa po Słopiec Szlachecki, 3. dolina Łagowicy od Łagowa po Rudę. intensywności procesów glacjalnych i fluwioglacjalnych obszarach Gór Świętokrzyskich (Łyczewska 1971). Wzięto także pod uwagę położenie odcinków dolin na tle jednostek morfostrukturalnych Gór Świętokrzyskich oraz względem cech tektonicznych podłoża podczwartorzędowego. Analizowany fragment doliny Belnianki na odcinku od Bielin po Napęków jest usytuowany poprzecznie względem struktur synklinorium kielecko-łagowskiego, wyrażonego w morfologii rozległym obniżeniem denudacyjnym (Doliną Kielecko-Łagowską). Drugi badany odcinek doliny, od Smykowa po Słopiec Szlachecki, ma także układ poprzeczny, ale względem struktur antyklinorium chęcińsko-klimontowskiego, dającego w rzeźbie ciągi równoległych pasm wzniesień, z lokalnymi obniżeniami o cechach kotlin śródgórskich, ograniczonych zwężeniami przełomowymi. W dolinie Belnianki terasy wyższe wznoszą się 6-15 m nad powierzchnię równi zalewowej, w przedziale wysokości bezwzględnej m n.p.m. Osiągają bardzo różną szerokość, największą rzędu m, w obrębie kotlin. Stopień zachowania krawędzi teras jest wyraźny w strefach dyslokacji tektonicznych w podłożu paleozoicznym. Terasy te są zbudowane z piasków różnoziarnistych, silnie zażelezionych, średnio i słabo wysortowanych oraz

3 Litostratygrafia plejstoceńskich teras nadzalewowych dolin rzek mułków piaszczystych i pylastych, także słabo wysortowanych. Osady żwirowe występują sporadycznie w postaci soczew i przewarstwień. W spągu teras piaski pylaste i mułki mają charakter rytmitu, ze wzrastającą stopniowo ku stropowi miąższością lamin (warstw) piasków. W mułkowych przewarstwieniach rozwinięte są inwolucje fałdowe i słupowe (Jahn 1970), które należałoby raczej interpretować jako struktury obciążeniowe, wywołane niestatecznym warstwowaniem gęstościowym (Cegła, Dżułyński 1970) niż jako krioturbacyjne. Strop teras często nadbudowują osady żwirowo-piaszczyste, o cechach peryglacjalnych spływów grawitacyjnych, zalegających niezgodnie na osadach analizowanych teras. Analiza m.in. wskaźników uziarnienia wg. Folka i Warda (1957) wskazuje na słabe zróżnicowanie energetyczne środowiska fluwialnego Belnianki, w warunkach którego doszło do pionowej agradacji aluwiów przykrytych lokalnie serią peryglacjalnej akumulacji stokowej. Wiek osadów budujących terasy oznaczono metodą TL (40 datowań w Laboratorium w Gdańsku). Uzyskane daty określają ramy czasowe tworzenia się teras na okres interstadiału grudziądza (Olszak, Ludwikowska-Kędzia 2001) choć w literaturze przedmiotu jak i w podstawowych materiałach geologicznych terasom tym powszechnie przypisuje się wiek środkowopolski (Filonowicz 1980, Ludwikowska- -Kędzia, Olszak 1997; Ludwikowska-Kędzia, Olszak 2000). Drugi obszar badań to fragment doliny Łagowicy na odcinku od Łagowa po Rudę. Jest on położony na granicy synklinorium kielecko-łagowskiego i antyklinorium chęcińsko-klimontowskiego i ma układ poprzeczny względem paleozoicznych struktur podłoża. Dolina rozcina poziom trzeciorzędowych powierzchni zrównania przykrytych osadami glacjalnymi (gliny południowopolskie) i peryglacjalnymi (lessy vistuliańskie) (Walczewski 1968), ma cechy jaru, o skalnych, asymetrycznych strukturalnie zboczach a jej układ jest predysponowany linią dyslokacji w podłożu paleozoicznym (Ludwikowska-Kędzia i in. 2004). Występuje jeden wyraźny poziom vistuliańskiej terasy wyższej o wysokości bezwzględnej m n.p.m., wznoszący się ponad dnem równi zalewowej 5-12 m. Istnienie wydzielanego na tym odcinku Łagowicy poziomu terasy środkowopolskiej (Walczowski 1968) jest dyskusyjne. Analizowane terasy budują zasadniczo żółte piaski średnioziarniste, dobrze wysortowane. Jedynie terasa w rejonie Masłowca, o wysokości m, wykazuje złożoną budowę wewnętrzną, a z uwagi na cechy morfometryczne można ją uznawać za środkowopolską. Spąg terasy budują piaski średnioziarniste, jasno- -żółte, dobrze wysortowane, o dominacji horyzontalnego warstwowania. Sporadycznie zawierają soczewy silnie zwietrzałych, ostrokrawędzistych piaskowców kwarcytowych, z ilastą otoczką barwy sinobrązowej, miejscami wiśniowej. Na tej serii piaszczystej zalega kompleks osadów piaszczysto-mułkowych, źle wysortowanych, o cechach rytmitu, z wyraźnymi strukturami deformacyjnymi wywołanymi niestatecznym warstwowaniem gęstościowym (Cegła, Dżułyński 1970). Rytmit ten przedzielają piaski średnioziarniste, horyzontalnie i skośnie warstwowane. Powyżej zalegają piaski pylaste i średnioziarniste, źle wysortowane dominacji horyzontalnego warstwowania, także z wyraźnymi strukturami deformacyjnymi w układzie ba, silnie nasycone odtlenionymi związkami żelaza. Całość profilu przykrywa warstwa deluwialna, w spągu której występuje glina ilasta z licznymi okruchami zwietrzałych piaskowców. Powyżej warstwy gliny zalegają bezstrukturalne piaski pylaste, przykryte przekształconym w środowisku stokowym lessem. Pomiary azymutów nachyleń warstw i lamin osadów budujących tę terasą a także wyniki anali-

4 268 zy minerałów ciężkich oraz stopnia obtoczenia ziarn kwarcu sugerują złożoną genezę fluwialno-deluwialną analizowanej terasy (Ludwikowska-Kędzia, Wiatrak materiały niepublikowane). Czas jej powstania, w świetle datowań TL (14 datowań) i OSL (4 datowania) to vistulian (stadiał świecia, a zasadniczo plenivistulian). Zebrany materiał faktograficzny dotyczący cech litostratygaficznych teras wyższych w obu dolinach pozwala na pewne uwagi: akumulacyjny, erozyjno-akumulacyjny typ teras jest raczej oczywisty natomiast geneza osadów budujących te terasy w świetle przeprowadzonych badań wydaje się być złożona: fluwialna i fluwialno-deluwialna. I choć udział osadów pochodzenia stokowego w terasach rzecznych jest powszechnie stwierdzany to wydaje się, że deluwia mogą być przyczyną błędnego przypisywania wieku terasom w regionie. Otóż w sytuacji nadbudowania deluwiami teras vistuliańskich, czy znaczącego udziału procesów stokowych w powstawaniu terasy vistuliańskiej, osiągają one wysokości względne, które nie tylko że nie oddają faktycznej wielkości agradacji fluwialnej w dnie doliny, ale mogą dodatkowo fałszować morfometryczną przynależność do teras wysokich środkowopolskich. terasy budują zasadniczo piaski średnio-, drobnoziarniste, piaski pylaste oraz mułki, raczej źle wysortowane. Ich akumulacja odbywała się w warunkach słabej i mało zmiennej dynamiki środowiska fluwialnego, gdzie przeważało sortowanie materiału w obrębie grubszej frakcji i dostawa źle wysortowanego materiału transportowanego w suspensji (typowe środowisko wezbraniowe, ale i stokowe (Mycielska-Dowgiałło, Rutkowski 1995; Mycielska-Dowgiałło, inf. ustna). Wydaje się, że źródłem tego typu materiału była odziedziczona pokrywa osadów glacjalnych i fluwioglacjalnych a jej denudacja, rozmywanie i redepozycja, w warunkach peryglacjalnych, dawała w efekcie materiał do budowy analizowanych teras. Takie przesłanki wynikają nie tylko z cech uziarnienia ale m.in. z analizy minerałów ciężkich osadów, stopnia obtoczenia ziarn kwarcu (Ludwikowska-Kędzia, Wiatrak - materiały niepublikowane). cechy morfometryczne i budowa wewnętrzna teras rzecznych wykazują związek z układem dolin na tle jednostek morfostrukturalnych Gór Świętokrzyskich. W strefach kotlin ograniczonych przełomami mamy do czynienia zasadniczo z akumulacją aluwiów, która obejmowała bardzo rozległe powierzchnie den dolinnych i w strefach przyzboczowych łączyła się z utworami deluwialnymi. Natomiast w sytuacji dolin wąskich, dochodziło raczej do wysokiego i miąższego zasypania ich dna, co w efekcie mogło powodować przekraczanie granic starszych poziomów akumulacji osadów przez młodsze serie. W mechanizmie rozcinania tych pokryw i formowania teras szczególnego znaczenia nabierają strefy przełomów rzecznych (Ludwikowska-Kędzia 2000). ustalenia stratygraficzne teras obu dolin wskazują na ich vistuliański wiek, co jest szczególnie zaskakujące, w dolinie Belnianki. Wykonano jednak łącznie ponad 50 datowań (TL i OSL), co nawet przy uwzględnieniu ograniczeń metodycznych oznaczania wieku osadów, jest sygnałem do wnikliwego przyjrzenia się zagadnieniu litostratygrafii teras plejstoceńskich, szczególnie w centralnej części Gór Świętokrzyskich.

5 Litostratygrafia plejstoceńskich teras nadzalewowych dolin rzek Literatura Cegła J., Dżułyński S., 1970, Układy niestatecznie warstwowane i ich występowanie w środowisku peryglacjalnym, Acta Univ. Wratisl., 124, Stud. Geogr., 13. Filonowicz P., 1980, Objaśnienia do Mapy Geologicznej Polski w skali 1: , Arkusz Kielce, Inst. Geol. WG, Warszawa. Folk R.L., Ward W.C., 1957, Brasos River bar: estady in the significance of grain size parameters, Journ. Sed. Petrol., 27,1, Gębica P., 2004, Przebieg akumulacji rzecznej w górnym vistulianie w Kotlinie Sandomierskiej, Prace Geogr. IGiPZ PAN, 193, Warszawa. Jahn A., 1970, Zagadnienia strefy peryglacjalnej, PWN, Warszawa. Klatka T., 1976, Niektóre problemy czwartorzędowego rozwoju dolin centralnej części Gór Świętokrzyskich, Acta Geogr. Lodz. 37, Lindner L., 1984, Region świętokrzyski, (w:) J.E. Mojski (red.) Budowa Geologiczna Polski, tom. 1, Stratygrafia, część 3b, Kenozoik czwartorzęd, 34-35, 65-73, , , , Wyd. Geol., Warszawa. Lindner L., 1992, Stratygrafia (klimatostratygrafia) czwartorzędu, [w:] L. Lindner (red.), Czwartorzęd: osady, metody badań, stratygrafia, , Wyd. Polskiej Akademii Ekologicznej, Warszawa. Lindner L., Dierżek J., Lamparski Z., Marks L., Nitychoruk J., 1995a, Zarys stratygrafii czwartorzędu Polski: główne poziomy osadów glacjalnych i interglacjalnych oraz ich rozprzestrzenienie, Przegl. Geol. 43, Lindner L., 2004, Zarys stratygrafii plejstocenu regionu świętokrzyskiego w świetle nowych danych, Prace Inst. Geografii Akademii Świetokrzyskiej w Kielcach, 13, 7-32, Kielce. Ludwikowska M., Olszak I., 1997, Cechy litofacjalne i wiek osadów teras wysokich doliny rzeki Belnianki w centralnej części Gór Świętokrzyskich, Przewodnik VI Konferencji Stratygrafia Plejstocenu Polski: Problemy zlodowaceń środkowopolskich w Polsce południowo-zachodniej, UW, Wrocław, Ludwikowska-Kędzia M., 2000, Ewolucja środkowego odcinka doliny Belnianki późnym glacjale i holocenie, Wyd. Akademickie Dialog, Warszawa. Ludwikowska-Kędzia M., Olszak I., 2000, Terasa wysoka doliny Belnianki w rejonie Słopca Szlacheckiego budowa i wiek osadów, Materiały konferencyjne: Geomorfologia gór i wyżyn w Polsce kontrowersje i nowe spojrzenia, Wólka Milanowska, Kielce. Ludwikowska-Kędzia M., Wiatrak M., Olszak I., Nosek B., 2004, Cechy litofacjalne i wiek terasy wyższej doliny Łagowicy w rejonie Masłowca pod Łagowem na tle cech budowy geologicznej podłoża, III. Świętokrzyskie spotkania geologiczno-geomorfologiczne: Rzeźba i osady czwartorzędowe na tle struktur starszego podłoża obszaru Polski, Jodłowy Dwór, Akademia Świętokrzyska Instytut Geografii, Instytut Geologii Podstawowej Uniwersytet Warszawski. Ludwikowska-Kędzia M., Wiatrak M., Olszak I., Nosek B., 2004, Litho-facial features and alluvial age of the Łagowica river valley in the Łagów Gęsice segment (in the light of TL and C-14 datings) (Holy Cross Mountains), 8 th International Conferece: Methods of absolute chronology, Ustroń, Department of Radioisotopes, Institute of Physics, Silesian University, Committee of Quaternary Research, Polnish Akademy of Science, Gliwice,

6 270 Łyczewska J., 1971, Czwartorzęd regionu świętokrzyskiego, [w:] Stratygrafia kenozoiku Gór Świętokrzyskich i ich obrzeżenia, Prace Inst. Geol., 64, Mycielska-Dowgiałło E., 1978, Rozwój rzeźby fluwialnej północnej części Kotliny Sandomierskiej w świetle badań sedymentologicznych, Rozpr. Uniw. Warszawskiego, 120. Mycielska-Dowgiałło E., Rutkowski J., 1995, Badania osadów czwartorzędowych. Wybrane metody i interpretacja wyników, Wydz. Geogr. i Stud. Reg. UW, Warszawa, ss 356 Olszak I., Ludwikowska-Kędzia M., 2001, Influence of texture of fluvial sediments on their TL-age in Słopiec profile (Holy Cross Mountains), VI International Conference: Method of absolute chronology, Ustroń, Instytut Fizyki Politechniki Śląskiej, Fundacja Radiowęglowa, KBN. Pożaryski W., Maruszczak H., Lindner L., 1994b, Rozwój plejstoceńskiej doliny Wisły środkowej ze szczególnym uwzględnieniem przełomu przez wyżyny południowopolskie, Przegl. Geol., 42, Pożaryski W., Maruszczak H., Lindner L., 1994a, Chronostratygrafia osadów plejstoceńskich i rozwój doliny Wisły środkowej ze szczególnym uwzględnieniem przełomu przez wyżyny południowopolskie, Prace PIG, 147, Różycki S.Z., 1971, Problemy czwartorzędu Gór Świętokrzyskich, Roczn. Pol. Tow. Geol., 42, Różycki S.Z., 1972, Plejstocen Polski środkowej na tle przeszłości w górnym trzeciorzędzie, PWN, Warszawa, Starkel L., 2001, Historia doliny Wisły od ostatniego zlodowacenia do dziś, Monografie 2, IGiPZ PAN, Warszawa. Walczowski A., 1968, Objaśnienia do Szczegółowej mapy geologicznej Polski w skali 1:50 000, ark. Łagów, Wyd. Geol., Warszawa. Wróblewski T., 1977, Rzeźba Gór Świętokrzyskich, Roczn. Świętokrzyski, KTN, 5, Instytut Geografii Akademia Świętokrzyska im. Jana Kochanowskiego ul. Świętokrzyska Kielce