Morfologia i budowa geologiczna teras

Transkrypt

1 VII Zjazd Geomorfologów Polskich kraków 2005 Morfologia i budowa geologiczna teras kotliny toruńskiej Jedną z głównych cech Niżu Polskiego jest krzyżowanie się biegnących równoleżnikowo i południkowo systemów dolinnych (Galon 1972). Fakt ten stał się przyczyną powstawania rozległych obniżeń, do których zalicza się kotliny dolinne, w tym Kotlinę Toruńską. Położone w jej obrębie poziomy terasowe powstały w różnym czasie, począwszy od momentu deglacjacji kotliny. Początkowo, w czasie subfazy krajeńsko-wąbrzeskiej Kotlina Toruńska była szlakiem przepływu wód roztopowych (Niewiarowski 1969, Weckwerth 2004). Z tego okresu pochodzą zachowane szczątkowe fragmenty poziomów sandrowych położone głównie w jej południowej części. Główny rozwój kotliny nastąpił z początkiem fazy pomorskiej ostatniego zlodowacenia. Powstała ona jako wschodnie przedłużenie pradoliny Noteci-Warty, w wyniku działalności wód roztopowych oraz wód z obszaru ekstraglacjalnego (Galon 1961, Kozarski 1962, Niewiarowski 1968, 1969). Przepływ tych wód na coraz to niższych wysokościach przyczynił się do utworzenia teras od XI do VI (numeracja teras wg nomenklatury R. Galona 1953). Dalszy rozwój najniższej grupy teras związany był głównie z działalnością Wisły po jej wcięciu się w terasę VI i całkowitej zmianie kierunku przepływu na północ poniżej Fordonu (Galon 1953, 1961). Do najstarszych i najwyżej położonych poziomów przepływu wód roztopowych w Kotlinie Toruńskiej należą poziomy sandrowe. Są one położone na zachód od Aleksandrowa Kujawskiego (80-81 m n.p.m. i m n.p.m.), w okolicy Łabiszyna (87-86 m n.p.m.), wsi Chrośna (centralna części kotliny, m n.p.m.) oraz na północ od Torunia, gdzie do kotliny uchodzi przebiegający wzdłuż Strugi Toruńskiej szlak sandrowy o wysokości m n.p.m. W ślad za wycofującym się lądolodem fazy pomorskiej, wody obierały wspólny, tj. równoleżnikowy kierunku przepływu. Powstała wówczas terasa sandrowa

2 502 XI (75-77 m n.p.m.), która zachowała się koło Trzcińca, na południe od Bydgoszczy. Do terasy sandrowej XI można prawdopodobnie zaliczyć wąską listwę terasową koło wsi Budziaki na zachód od Rojewa. Kolejny, niższy poziom działalności wód reprezentuje terasa X. Została ona opisana przez A. Tomczak (1965) oraz przez W. Niewiarowskiego i A. Tomczak (1973) we wschodniej części Kotliny Toruńskiej. W Toruniu ma ona wysokość m n.p.m. Dalej na zachód, w środkowej części kotliny, w okolicy wsi Chrośna, leży ona na wysokości m n.p.m., a w Nakłe nad Notecią na 70 m n.p.m. Niżej położone terasy w Kotlinie Toruńskiej utworzyły się po przedostaniu się do niej wód Wisły z Kotliny Płockiej. Nastąpiło to w poziomie tzw. terasy przejściowej, położonej pomiędzy terasami X a IX (Weckwerth 2004). Terasa ta ma wysokość m n.p.m. we wschodniej części Kotliny Toruńskiej oraz m n.p.m. na jej zachodnim skraju. Wraz z niższą terasą IX są to poziomy najlepiej zachowane i cechujące się znaczną powierzchnią (maksymalna szerokość terasy przejściowej wynosi ok. 14 km, a terasy IX ok. 21 km). Terasa IX nachyla się na zachód od m n.p.m. w okolicy Torunia do m n.p.m. na zachód od Łochowa. Następna niższa terasa VIII we wschodniej części kotliny osiąga wysokość 65 m n.p.m., w środkowej 63 m n.p.m. oraz 62 m n.p.m. na wschód od Bydgoszczy. Listwy terasy VII występują w Kotlinie Toruńskiej sporadycznie. Jej niewielkie fragmenty o rzędnych m n.p.m. można wyróżnić przy ujściu Drwęcy i na południe od Torunia. Najniższym poziomem, w którym płynące wody kierowały się jeszcze na zachód pradoliną Noteci-Warty jest terasa VI, mająca na południe od Torunia wysokość m n.p.m., koło Cierpic 56 m n.p.m., a w Bydgoszczy 54 m n.p.m. Niektóre z opisanych wyżej teras wykształcone są w postaci dwóch stopni o różnych wysokościach. Należy do nich terasa IX w Toruniu i na południe od Ostromecka oraz położona tam terasa VI. Niższy stopień terasy VI, który jest przykryty warstwą eolicznych piasków pokrywowych, został stwierdzony w Bydgoszczy. Różnice wysokości pomiędzy stopniami każdej z wymienionych teras są niewielkie i wynoszą w przypadku terasy IX ok. 2,5 m i terasy VI 3-4 m. Wraz z obniżaniem się wysokości poszczególnych poziomów i teras w Kotlinie Toruńskiej, nierozerwalnie wiąże się problem wielkości nachylenia ich powierzchni. Są one największe dla poziomów sandrowych (0,217-0,36 ), natomiast prawie trzykrotnie mniejsze dla teras XI i X (wartości 0,090-0,096 ). Dla powierzchni teras IX-VI są ponownie większe i wynoszą odpowiednio dla terasy IX 0,120, VIII 0,105, VII 0,194 oraz dla terasy VI 0,115. W stosunku do wielkości nachyleń teras w całej pradolinie Noteci-Warty podanych przez R. Galona (1961), w Kotlinie Toruńskiej są one mniejsze o 50-70% dla teras IX i X oraz 38% dla terasy IX i aż 84% dla terasy VIII. Terasę VII cechuje podobne nachylenie zarówno w Kotlinie Toruńskiej jak i w całej pradolinie Noteci-Warty. Być może fakt mniejszego nachylenia teras w Kotlinie Toruńskiej może się wiązać z większą możliwością lateralnej działalności płynących tu wód aniżeli w pradolinie Noteci-Warty (Leopold i in. 1964; Schumm 1977, Knighton 1984). W publikacjach dotyczących Kotliny Toruńskiej często zwracano uwagę na mały spadek terasy IX. Nie jest on zgodny z jej budową geologiczną, która wskazuje na dużą

3 Morfologia i budowa geologiczna teras Kotliny Toruńskiej 503 energię płynących w jej poziomie wód. Nowo wydzielona terasa przejściowa w Kotlinie Toruńskiej, która jest stopniem leżącym pomiędzy terasą IX a X, była w środkowej i zachodniej części Kotliny Toruńskiej zaliczana dotąd do terasy IX, co było przyczyną wyznaczania w pracach dotyczących kotliny małego nachylenia terasy IX (Weckwerth 2004). Poziomy terasowe w Kotlinie Toruńskiej w większości należą do teras erozyjnych, wyjątkowo erozyjno-akumulacyjnych. Budują je osady od frakcji ilastej do żwirowej o łącznej miąższości sięgającej 7,5-10,2 m w przypadku fragmentu terasy XI w Trzcińcu (na południe od Bydgoszczy). Miejscami, na przykład w okolicy Tura czy Aleksandrowa Kujawskiego, terasę stanowi erozyjna powierzchnia pozbawiona osadów fluwialnych. Depozycja utworów teras Kotliny Toruńskiej odbywała się w większości w subśrodowisku korytowym piaskodennej rzeki roztokowej, choć lokalnie występują utwory deponowane w przykorytowej części równiny zalewowej tej rzeki. Szczególnie dużą dynamikę i energię środowiska depozycyjnego obserwuje się w obrębie poziomu sandrowego o wysokości m n.p.m., położonego na zachód od Aleksandrowa Kujawskiego. Budujące go osady tworzą zespół litofacjalny SGp, GSp, SGt (Sp, Sm, Gm). W jego dolnej części występują piaski średnio- i drobnoziarniste o warstwowaniu przekątnym płaskim, które są nadbudowane masywnymi piaskami drobno- i średnioziarnistymi o uziarnieniu frakcjonalnym normalnym. Powyżej zalegają średnioskalowe litofacje SGt. Ich sekwencja, o miąższości 0,8 m, cechuje się również uziarnieniem frakcjonalnym normalnym. Budują je piaski średnio- i gruboziarniste o rozproszonym szkielecie ziarnowym. Wartość GSS od -0,50 do -0,08 phi wskazuje na nagły wzrost energetyki środowiska depozycyjnego, a następnie jej zmniejszenie. Zalegające powyżej litofacje SGp, GSp zbudowane są z piasków gruboziarnistych z rozproszonym żwirem. Ku górze przechodzą one w żwiry z piaskiem gruboziarnistym o tabularnym warstwowaniu przekątnym (GSp) i masywne żwiry z piaskiem gruboziarnistym (GSm). Osiągają one miąższość od 0,4 do 1,1 m. Osady litofacji SGp, GSp i GSm charakteryzują się uziarnieniem frakcjonalnym odwróconym. W ich spągach istnieją masywne żwiry gruboziarniste z głazami. Wymienione litofacje, budujące powierzchnię poziomu sandrowego o wysokości m n.p.m., wskazują na wzrost energetyki środowiska depozycyjnego (rosnące w górę profilu wartości GSS), co można wiązać ze wzmożeniem przepływu wód roztopowych. Po etapach rozmywanie dna podczas kulminacji wezbrań (SGt, Gm), następowała progradacja piaszczysto-żwirowych odsypów poprzecznych (SGp) w czasie opadania wezbrania. Spośród litofacji budujących terasy Kotliny Toruńskiej, charakterystycznych dla piaskodennej rzeki roztokowej o odsypowym stylu sedymentacji, na uwagę zasługują osady piaszczysto-żwirowe terasy IX w Łochowie (na W od Bydgoszczy). Wypełniają one kopalny kanał przepływu wód o głębokości ok. 4 m. Jego spąg wyznacza powierzchnia erozyjna o wklęsłym przebiegu, ścinająca drobnopiaszczyste osady podłoża. Przebieg tej powierzchni urozmaicają głębokie na 3-5 cm drugorzędne rozcięcia erozyjne. Powyżej powierzchni erozyjnej leży miąższa na 0,75-0,15 m warstwa bruku korytowego z głazami i gliniastymi bryłami, znajdującymi się w otoczeniu piasków gruboziarnistych z rozproszonym żwirem. Sporadycznie frakcje żwirowe tworzą tu laminy, których układ nawiązuje do kształtu występujących tam brył gliny. Ponad warstwą bruku korytowego kopalny kanał przepływu wód wypełniają piaski średnio- i drobnoziarniste o warstwo-

4 504 waniu przekątnym płaskim, skrajnie wielkiej skali (Si). Litofacja ta osiąga maksymalną miąższość 3,7 m w osi kopalnej formy. Jej depozycja mogła być związana z przepływem wód (w poziomie terasy IX w Łochowie) w obrębie oraz ponad głębokim na ok. 4 m kanałem piaskodennej rzeki roztokowej. Został on wycięty w glinie zwałowej należącej do ostatniego zlodowacenia oraz w podścielających ją piaskach. W kolejnej fazie tworzenia terasy IX w okolicy Łochowa, po wypełnieniu osadami kanału przepływu wód, zaczęły one płynąć płytszymi kanałami w rzece o szerszym korycie, którego dno zajęte było przez migrujące megariplemarki. Przepływ wód w ich obrębie następował w kierunku północno-zachodnim, a więc zgodnie z orientacją obniżeń w powierzchni terasy IX, położonych w pobliżu analizowanego stanowiska. W rekonstrukcji rozwoju terasy IX koło Łochowa nie można również wykluczyć sytuacji, gdzie faza wypełnienia kopalnego kanału następowała wcześniej, np. w poziomie terasy przejściowej albo teras X lub XI. Oprócz osadów piaszczysto-żwirowych, w budowie geologicznej teras Kotliny Toruńskiej biorą udział także gytie, torfy i namuły. W Toruniu utwory te występują w stanie kopalnym, tworząc dwie warstwy oddzielone osadami piaszczystymi. Warstwę górną, przykrytą piaskami eolicznymi, budują głównie torfy z domieszką namułów, powstałe we wczesnym holocenie (Okołowicz 1952, Tomczak 1962, Niewiarowski, Tomczak 1973). Warstwa dolna to torfy i gytie, które na terasie IX zalegają na głębokości 5,6-5,2 m (osiedle Wrzosy). Ich miąższość wynosi 0,1-0,6 m. W kierunku zachodnim warstwa występuje na mniejszej głębokości 1,8-1,5 m (64,4-65,4 m n.p.m.). Najczęściej kopalne utwory organiczne w Toruniu spotykane są wśród osadów terasy VIII. W części zachodniej tej terasy ich zasięg tworzy strefę o szerokości ok. 1,8 km. Miąższość utworów organicznych wynosi tu średnio 0,4 m (od 0,2-1,7 m). Największą miąższością (2m) i jednocześnie największą głębokością zalegania (spąg na głębokości 7,9 m) wykazują torfy na południowy-wschód od osiedla Mokre. Ponadto na głębokości 2,4-2,8 m występuje tu górna warstw torfów przechodzących w namuły o miąższości 0,1-1,3 m. Wymienione warstwy osadów organicznych w obrębie teras IX i VIII w Toruniu rozdzielone są przez piaski średnio- i drobnoziarniste. Dolna warstwa torfów i gytii zalega najczęściej na piaskach bądź piaskach i żwirach, których podłożem jest piaszczysta glina zwałowa lub iły, wyznaczające spąg serii terasowej. Górna warstwa kopalnych osadów organicznych w Toruniu przykryta jest przez eoliczne, pokrywowe piaski drobno- i średnioziarniste (Niewiarowski, Tomczak 1973). Prawdopodobnie takiego pochodzenia jest również piaszczysta seria rozdzielająca obie omawiane warstwy osadów organicznych. Przy takim założeniu ich genezy, po ustaniu przepływu wód w poziomach teras IX i VIII, na pierwotnej powierzchni teras musiały istnieć głębokie na ok. 7-8 m obniżenia. Były to prawdopodobnie głębsze odcinki koryta rzeki roztokowej lub niewielkie powierzchniowo wytopiska. Ich istnienie potwierdzać może ciąg obniżeń stwierdzony w rzeźbie podłoża osadów terasy VIII, który przebiega na południowy-zachód od osiedla Mokre (Weckwerth 2004). Zróżnicowanie budowy geologicznej i morfologii powierzchni plenivistuliańskich teras Kotliny Toruńskiej, a zwłaszcza ich wysokości i nachylenia, wynika w głównej

5 Morfologia i budowa geologiczna teras Kotliny Toruńskiej 505 mierze z kierunków rozwoju i ewolucji plenivistuliańskiej sieci hydrograficznej. Dotyczy to zwłaszcza pochodzenia wód przepływających przez Kotlinę Toruńską, przedostania się wód Wisły z Kotliny Płockiej do Toruńskiej, zastąpienia przepływu wód roztopowych wodami Wisły oraz rozwoju w obrębie kotliny dolin kolejnych jej dopływów. Zmiany w pierwotnej morfologii teras Kotliny Toruńskiej dokonały się również w wyniku działalności procesów eolicznych i wytapiania brył martwego lodu. Konserwował on np. głębokie na 14 m rynny subglacjalne w okolicy Białych Błot i Głęboczka (na SW od Bydgoszczy). Poza tym pod osadami terasowymi pogrzebane były płaty martwego lodu, których degradacja doprowadziła do utworzenia owalnych wytopisk o powierzchniach od 0,55 km 2 do 1,17 km 2 (Weckwerth 2004). Literatura Galon R. 1953, Morfologia doliny i zandru Brdy, Studia Soc. Scien. Torun., C, 1, 6, Galon R., 1961, Morphology of the Noteć-Warta (or Toruń-Eberswalde) ice marginal streamway, Prace Geogr. IGiPZ PAN, 29, Galon R., 1972, Pojezierze Pomorskie i przyległe wysoczyzny jeziorne, [w:] R. Galon (red.), Geomorfologia Polski, Niż Polski, 2, PWN, Warszawa, Knighton D., 1984, Fluvial forms and Processes, E. Arnold, London, New York, Melbourne, Auckland, ss Kozarski S., 1962, Recesja ostatniego lądolodu z północnej części Wysoczyzny Gnieźnieńskiej a kształtowanie się pradoliny Noteci-Warty, Prace Kom. Geogr.-Geol., 2, 3, Leopold L.B., Wolman M.G., Miller J.P., 1964, Fluvial processes in geomorphology, W. H. Freeman and Company, San Francisco and London, Niewiarowski W., 1968, Morfologia i rozwój pradoliny i doliny dolnej Drwęcy, Studia Soc. Scien Torun., C, 6, 6, Niewiarowski W., 1969, The relation of the Drwęca valley to the Noteć-Warta (Toruń-Eberswalde) Pradolina and its role in the glacial and lateglacial drainage system, Geogr. Polon., 17, Niewiarowski W., Tomczak A. 1973, Morfologia i rozwój rzeźby obszaru miasta Torunia i jego okolic, Acta Univ. Nicolai Copernici, Geografia, 10, 32, Okołowicz W., 1952, Przyczynki do znajomości plejstocenu w okolicy Torunia, Biul. PIG 66, Z badań czwartorzędu w Polsce, 2, Schumm S. A., 1977, The fluvial system, John Wiley & Sons, New York-London-Sydney-Toronto, ss Tomczak A., 1962, Uwagi o genezie i wieku torfu występującego na górnej terasie doliny Wisły w Toruniu, Zeszyty Nauk. UMK, Geografia, 2, 5, Tomczak A., 1965, Mapa geomorfologiczna Polski 1:50 000, ark. Toruń, Inst. Geogr. PAN, Toruń. Weckwerth P., 2004, Morfogeneza wybranych obszarów Kotliny Toruńskiej a problem jej roli w układzie hydrograficznym podczas górnego plenivistulianu, maszynopis pracy doktorskiej, Instytut Geografii UMK, ss. 168.

6 506 Instytut Geografii Uniwersytet Mikołaja Kopernika ul. Fredry 6/ Toruń