JEDNOSTKI SEJSMOSTRATYGRAFICZNE MIERZEI DZIWNOWSKIEJ

Transkrypt

1 JEDNOSTKI SEJSMOSTRATYGRAFICZNE MIERZEI DZIWNOWSKIEJ Dr Leszek Józef Kaszubowski Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydział Budownictwa i Architektury Wstęp Badania geologiczne i badania sejsmiczne wykonano wzdłuż przekroju usytuowanego poprzecznie do brzegu morskiego Morza Bałtyckiego (rys.1) na wysokości Międzywodzia w pobliżu Jeziora Martwego. Należy zaznaczyć, że badania sejsmiczne wykonuje się już od dłuższego czasu [5, 6, 3, 4, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14] z dużym powodzeniem badając budowę geologiczną osadów neogeńskich (holocen, plejstocen, pliocen i miocen) a także ich podłoża w strefie brzegowej Morza Bałtyckiego i wybranych rejonów Pomorza Zachodniego. Przeprowadzone badania sejsmiczne o wysokiej rozdzielczości zostały wykonane aparaturą sejsmiczną typu CS-5G-1 gdzie zastosowano metodę refleksyjną. W badaniach terenowych zastosowano zakres pomiarowy Z = 100 ms, co pozwoliło na penetrację fal sejsmicznych utworów neogeńskich i ich podłoża do głębokości od m poniżej poziomu terenu. Fale sejsmiczne były rejestrowane przez 6 geofonów rozstawionych co 10 m. Tak określony zakres pomiarowy Z = 100 ms spowodował, że impulsy sejsmiczne uzyskiwały częstotliwość ZP = 5 khz. W czasie badań terenowych stosowano stałe wzmocnienie sygnałów sejsmicznych (66-72 db). Długość pojedynczego profilu sejsmicznego wynosiła 50 m, a odstęp pomiędzy profilami 40 m. Przeprowadzone badania geologiczne w postaci otworu wiertniczego 1L, który został zlokalizowany w pobliżu profilu 1 i 2 (rys.1) oraz wykonane badania sejsmiczne pozwoliły na wydzielenie określonych jednostek sejsmostratygraficznych plejstocenu i holocenu Mierzei Dziwnowskiej (rys.2).

2 Podłoże neogenu Wcześniejsze badania geologiczne [16], jak i otwór wiertniczy 1L wykonany przez Państwowy Instytut Geologiczny, Oddział Pomorski w Szczecinie wskazują, że osady neogenu na obszarze badań spoczywają na podłożu dolnej jury reprezentowanej w partiach stropowych przez piaski drobne i mułki. Warstwy te mogą być również zbudowane z piaskowców, mułowców i iłowców. Jak wykazuje R. Dobracki [2] strop utworów mezozoicznych opada ku wschodowi i w strefie ujścia Dziwny zalega 60 m p.p.m., gdzie występują wapniste, drobnoziarniste, rozsypliwe piaskowce toarsu. Rys. 1. Lokalizacja przekroju sejsmicznego na obszarze Mierzei Dziwnowskiej. 1 8 numer profili sejsmicznych Partie stropowe utworów mezozoicznych są tutaj dość urozmaicone, szczególnie tam, gdzie utwory jury dolnej są mniej odporne na niszczenie. Należy stwierdzić, że na obszarze Mierzei Dziwnowskiej podłoże osadów neogenu występuje bardzo płytko pod powierzchnią

3 terenu. Rzędne stropu osadów dolnej jury [15] wahają się od m p.p.m (rys.3 6). Powierzchnia podłoża osadów neogenu występuje bardzo wysoko w obrębie tzw. mikrobloków neotektonicznych. Należy zaznaczyć, że utwory mezozoiczne są względem siebie poprzesuwane wzdłuż istniejących na tym obszarze uskoków. Występują tutaj obszary obniżone lub wydźwignięte pod względem neotektonicznym. Wzdłuż całego przekroju sejsmicznego osady dolnej jury są bardzo dobrze rozpoznawalne (rys.3-6) ze względu na ich charakterystyczny zapis sejsmiczny (F). Mała dynamika obrazu sejsmicznego osadów mezozoicznych jest spowodowana tutaj przez duże rozpraszanie fal sejsmicznych wywołane silnym zwietrzeniem stropowych partii osadów dolnej jury. Utwory dolnej jury w otworze 1L nawiercono na głębokości 23 m p.p.t i są reprezentowane przez piaski drobne o barwie jasno-szarej, ze zwęglonym bardzo drobnym detrytusem roślinnym. Pod tą warstwą o miąższości 2 m występuje piasek pylasty, drobno laminowany o podobnej barwie, słabo wapnisty. Na rzędnej 30 m p.p.m. nawiercono mułki wapniste jasno-szare z laminami iłu pylastego [15]. Jednostki sejsmostratygraficzne plejstocenu Podłoże mezozoiczne przykrywają osady plejstocenu. Plejstocen jest tutaj reprezentowany przez 4 jednostki sejsmostratygraficzne, które przedstawiają osady glacjalne, glacifluwialne i rzeczne. Przeprowadzone badania geologiczne [2] wykazały, że spąg osadów plejstocenu reprezentują gliny zwałowe zlodowacenia Warty. Osady glacigeniczne tego wieku zalegają głównie na obszarach obniżonych neotektoniczne. Badania sejsmiczne wskazują, że ich miąższość waha się od 3-10 m. Posiadają charakterystyczny dla glin zwałowych zapis sejsmiczny (E2), który jest dwudzielny mając niedużą amplitudę fali sejsmicznej i stosunkowo duży okres drgań impulsów sejsmicznych (rys.5,6). W rejonie brzegu morskiego, jak wykazały badania, pod glinami zlodowacenia Wisły zalegają miąższe osady rzeczne (D2) interglacjału eemskiego (rys.3) zalegające w głębokiej kopalnej dolinie uformowanej w strefie działania ruchów neotektonicznych. Występujący tutaj na rejestracjach charakterystyczny bardzo wysoko-amplitudowy zapis sejsmiczny został wcześniej bardzo dobrze udokumentowany w wykonanych badaniach obszaru Rzecina [1]. Kolejna jednostka sejsmostratygraficzna plejstocenu przykrywająca gliny zwałowe zlodowacenia Warty tworzy poziom osadów glacifluwialnych, prawdopodobnie należących do transgresji zlodowacenia Wisły (D1). Można oszacować, że miąższość tych osadów

4 Jednostki sejsmostra tygraficzne Przypuszczalne występowanie warstw geologicznych Litologia Stratygrafia N A utwory nasypowe piaski i żwiry współczesnej transgresji Morza Baltyckiego P Ó H O N A1 A2 A3 B1 C1 C2 D1 D2 E1 E2 piaski i żwiry mierzei wydm szarych z transgresji i regresji morza Mya piaski i żwiry mierzei wydm jasno-żółto-szarych z transgresji i regresji morza Limnaea (poziom górny) piaski mierzei wydm żółtych z regresji morza Limnaea mułki organiczne piaski i żwiry transgresji morza Limnaea i późnego morza litorynowego piaski i żwiry transgresji wczesnego morza litorynowego piaski i żwiry glacifluwialne z transgresji zlodowacenia Wisły piaski i żwiry rzeczne interglacjału eemskiego gliny zwałowe zlodowacenia Wisły gliny zwałowe zlodowacenia Warty Ź N Y Ś R O D K O W Y L O C E N P L E J S T O C E N E O G E N F mułowce, iłowce i piaskowce DOLNA JURA uskoki neotektoniczne 1/1 numer profilu/numer geofonu Rys. 2. Jednostki sejsmostratygraficzne Mierzei Dziwnowskiej.

5 Rys. 3. Przekrój sejsmiczny przez Mierzeję Dziwnowską (objaśnienia jak na rys.2; profil 1).

6 wynosi od 3-15 m. Osady te zalegają głównie na obszarach obniżonych neotektonicznie (rys.6). Utwory tego typu zostały nawiercone w otworze 1L na głębokości 15.8 m p.p.m.(rys.4). Poziom ten jest reprezentowany przez piaski średnioziarniste z domieszką żwiru i piaski drobnoziarniste. Występują tutaj charakterystyczne dla osadów glacifluwialnych stosunkowo duże amplitudy fali sejsmicznej (rys.6). Kolejna jednostka sejsmostratygraficzna plejstocenu jest reprezentowana przez gliny zwałowe zlodowacenia Wisły (E1). Należy zaznaczyć, że na obszarze badań utwory tego typu występują sporadycznie (rys.3) w postaci odizolowanych płatów o niedużej miąższości (od 2-3 m). Badania sejsmiczne wykazały [15], że jedynie w strefie plaży miąższość glin zwałowych tego zlodowacenia osiąga wartość 10 m (rys.3). Należy stwierdzić, że płatowe występowanie glin zwałowych tego zlodowacenia trzeba wiązać z procesami transgresji morza litorynowego [15], które w wielu miejscach tego obszaru całkowicie zniszczyło te utwory. Obraz sejsmiczny glin zwałowych jest tutaj również charakterystyczny. Amplituda fali sejsmicznej jest tutaj bardzo mała, a zapis jest dwudzielny. Natomiast okres drgań impulsów sejsmicznych jest dość znaczny i w porównaniu z osadami glacifluwialnymi wyraźnie mniejszy. Jednostki sejsmostratygraficzne holocenu Osady holoceńskie są tutaj reprezentowane przez 7 jednostek sejsmostratygraficznych o zróżnicowanej miąższości. Najstarsza jednostka jest reprezentowana prawdopodobnie przez osady morza wczesnolitorynowego (C2). Miąższość tego poziomu można oszacować na 3-6 m (rys.4,5,6). Osady tego typu zwiększają swoją miąższość na obszarach obniżeń neotektonicznych. Następna jednostka sejsmostratygraficzna holocenu jest reprezentowana przez poziom mułków organicznych (B1) o dość znacznej miąższości od 4-6 m pochodzenia jeziornego. Należy zaznaczyć, ze mułki jeziorne występują na całej długości przekroju sejsmicznego i zostały udokumentowane w otworze wiertniczym 1L (rys.4). Utwory te prawdopodobnie utworzyły się w środkowym holocenie. Występuje tutaj charakterystyczny zapis sejsmiczny, który jest niemy pod względem sejsmoakustycznym (w wielu miejscach występuje brak zaznaczonej amplitudy fali sejsmicznej, albo jest to bardzo małych rozmiarów fala sejsmiczna).

7 Rys. 4. Przekrój geologiczny przez otwór 1L na obszarze Mierzei Dziwnowskiej (objaśnienia jak na rys. 2).

8 Rys. 5. Przekrój sejsmiczny przez Mierzeję Dziwnowską (objaśnienia jak na rys.2, profil 4 i 5).

9 Kolejna jednostka sejsmostratygraficzna dotyczy najprawdopodobniej utworów morza poźnolitorynowego i osadów morza Limnaea (C1). Największe miąższości dochodzące do 8 m występują na obszarach obniżeń neotektonicznych. Poziom tych osadów ulega wyraźnej redukcji w rejonie występowania mikrobloków tektonicznych, a na niektórych obszarach nawet jej brak (rys.5). W rejonie brzegu morskiego miąższość tych utworów wynosi od 4-5 m (rys. 3). W profilu wiertniczym 1L poziom ten został nawiercony na rzędnych od m p.p.m.(rys.4). Najmłodsze jednostki sejsmostratygraficzne holocenu dotyczą utworów eolicznych, które są usytuowane najwyżej w profilu geologicznym. Jednostka (A3) jest reprezentowana przez osady eoliczne mierzei wydm żółtych. Mierzeja wydm żółtych jest efektem regresji wczesnego morza Limnaea i występuje w południowej części Mierzei Dziwnowskiej (rys.6). Kolejna jednostka (A2), którą tworzą osady mierzei wydm jasno-żółto-szarych jest wynikiem regresji późnego morza Limnaea i występuje w środkowej części analizowanego obszaru (rys.5). Natomiast jednostka sejsmostratygraficzna (A1) utworzona przez osady eoliczne mierzei wydm szarych jest wynikiem regresji morza Mya i występuje w północnej części obszaru badań (rys.3). Wyróżnia się w morfologii obszaru przybrzeżnego urozmaiconą rzeźbą terenu i dość znaczną miąższością osadów (od 3-10 m). Zapisy sejsmiczne osadów eolicznych są bardzo niskoamplitudowe. Charakterystyczne jest to, że zasięg mierzei wydm szarych kończy się w strefie uskoku neotektonicznego, co sugeruje, że procesy neotektoniczne wywarły ogromny wpływ na przemiany morfogenetyczne strefy brzegowej tego obszaru podczas transgresji Bałtyku w okresie subatlantyckim [15]. Lokalnie na osadach mierzejowych występują utwory nasypowe (N) jako materiał drogowy. Należy podkreślić, że obraz sejsmiczny holoceńskich osadów morskich jest bardzo dynamiczny, co wskazuje na duże zróżnicowanie uziarnienia osadów.

10 Rys. 6. Przekrój sejsmiczny przez Mierzeję Dziwnowską (objaśnienia jak na rys. 2, profil 7 i 8).

11 Jeżeli chodzi o analizę przebiegu ruchów neotektonicznych na obszarze Mierzei Dziwnowskiej, to należy stwierdzić, że prawdopodobnie w południowej części tego obszaru ruchy neotektoniczne wygasły z końcem okresu subborealnego. Natomiast jak wykazały badania sejsmiczne, w strefie brzegu morskiego, ruchy neotektoniczne trwają do dzisiaj i wpływają na przebieg procesów morfogenetycznych strefy brzegowej tej części obszaru mierzejowego. WNIOSKI 1. Analiza wyników badań sejsmicznych pozwoliła na bardziej szczegółowe przedstawienie obrazu budowy geologicznej górnego neogenu (plejstocen, holocen) Mierzei Dziwnowskiej, gdzie wydzielono szereg jednostek sejsmostratygraficznych (rys. 2). 2. Wykonane badania sejsmiczne na obszarze Mierzei Dziwnowskiej pokazały, podobnie jak na innych obszarach [15], że istniejące tutaj struktury neotektoniczne są również bardzo głębokie i zapewne mają swoje powiązania z odpowiednimi strukturami tektonicznymi w obrębie kompleksu permo-mezozoicznego i paleozoicznego. 3. Przypuszcza się, że w południowej części obszaru mierzejowego, ruchy neotektoniczne wygasły z końcem okresu subborealnego. Natomiast w części północnej Mierzei Dziwnowskiej występowały nadal ruchy neotektoniczne, które wpływały wyraźnie na zasięg transgresji w okresie subatlantyckim morza Mya (rys.3). Potwierdza to zasięg mierzei wydm szarych. 4. Przeprowadzone badania sejsmiczne wykazały, że w strefie brzegu morskiego, ruchy neotektoniczne działają współcześnie i chociaż powolne, wpływają na przebieg procesów morfogenetycznych strefy brzegowej tej części obszaru mierzejowego.

12 LITERATURA 1. Dobracka E., Winter H.: Stanowisko osadów interglaciału eemskiego w profilu otworu Rzecino (Wysoczyzna Łobeska). W: Serie rzeczne i lodowcowe południowej Opolszczyzny. VIII Konferencja Naukowa nt. Stratygrafia Plejstocenu Polski. 3-7 września, Jamołtówek Dobracki R.: Mapa geodynamiczna strefy brzegowej Baltyku w skali 1 : , arkusz Międzywodzie, Wyd. Państwowego Instytutu Geologicznego, Warszawa Dobracki R., Kaszubowski L.J.: Wyniki wierceń i badań mikrosejsmicznych na mierzejach jezior Jamno i Bukowo, Kwartalnik Geologiczny, Warszawa Dobracki R., Kaszubowski L.j.: Budowa geologiczna osadów czwartorzędowych na obszarze mierzei jezior Bukowo i Wicko w świetle wyników wierceń i badań sejsmicznych. W: Materiały IX Konferencji Naukowej Stratygrafia plejstocenu Polski, Borne Sulinowo Kaszubowski L.J.: Badania sejsmiczne z wykorzystaniem aparatury CS-5G-1, Prace Naukowe Politechniki Szczecińskiej nr 408, Szczecin Kaszubowski L.J.: Eksperymentalne badania sejsmiczne w rejonie Mierzei Dziwnowskiej, Inżynieria Morska i Geotechnika nr 3, Gdańsk Kaszubowski L.J.: Przekrój mikrosejsmiczny Międzywodzie-Wschód, Archiwum Państwowego Instytutu Geologicznego, Oddziału Pomorskiego, Szczecin Kaszubowski L.J., Dobracki R.: Zapis ruchów neotektonicznych w profilach osadów mierzei jezior Kopań i Wicko w świetle badań geologicznych i sejsmicznych, Wydawnictwo Pomorskiej Akademii Pedagogicznej, Słupsk 2005a. 9. Kaszubowski L.J., Dobracki R.: Obraz sejsmiczny mierzei jeziora Kopań, Wydawnictwo Pomorskiej Akademii Pedagogicznej, Słupsk 2005b. 10. Kaszubowski L.J., Dobracki R.: Obraz sejsmiczny mierzei jeziora Wicko, Wydawnictwo Pomorskiej Akademii Pedagogicznej, Słupsk 2005c. 11. Kaszubowski L.J., Dobracki R.: Seismic records of the Kopań Lake spit, Materials of the International Conference on Morphotectonics of the European Lowland, August, Poland, Cedynia 2006a. 12. Kaszubowski L.J., Dobracki R.: Seismic records of the Liwia Łuża Lake spit, Materials of the International Conference on Morphotectonics of the European Lowland, August,Poland, Cedynia 2006b.

13 13. Kaszubowski L.J., Dobracki R.: Seismic records of the Wicko Lake spit, Materials of the International Conference on Morphotectonics of the European Lowland, August, Poland, Cedynia 2006c. 14. Kaszubowski L.J., Dobracki R.: Seismic records of the Dziwnów Spit, Materials of the International Conference on Morphotectonics of the European Lowland, August, Poland, Cedynia 2006d. 15. Kaszubowski L.J., Dobracki R.: Budowa geologiczna Mierzei Dziwnowskiej okolic Międzywodzia w świetle badań geologicznych i sejsmicznych. Materiały XV Seminarium Naukowego - Regionalne Problemy Ochrony Środowiska pt. Geotechnika w projektach wspieranych przez Unię Europejską na Pomorzu Zachodnim, Szczecin- Tuczno Ruszała M.: Szczegółowa mapa geologiczna Polski w skali 1 : , arkusz Wolin i Międzywodzie, Wyd. Państwowego Instytutu Geologicznego, Warszawa STRESZCZENIE: Na podstawie przeprowadzonych badań geologicznych i sejsmicznych w rejonie Mierzei Dziwnowskiej w utworach neogeńskich wydzielono szereg jednostek sejsmostratygraficznych plejstocenu i holocenu. Scharakteryzowano poszczególne jednostki sejsmostratygraficzne i zwrócono uwagę na występowanie tam ruchów neotektonicznych. Seismostratigraphic units of the Dziwnów Spit On the base of geological and seismic research in the region of Dziwnów Spit in the Neogene deposits have been discerned the determine seismostratygraphic units of the Pleistocene and Holocene. There, have been characterized of these seismostratygraphic units and also have been analyzed the neotectonic movements.