Podstawowe facje sejsmiczne w jeziorze wigry

Transkrypt

1 VII Zjazd Geomorfologów Polskich kraków 2005 Podstawowe facje sejsmiczne w jeziorze wigry Wyniki badań późnoglacjalnych i holoceńskich osadów jeziora Wigry metodami sejsmiki wysokiej rozdzielczości (sejsmoakustyki) są bardzo zachęcające (Rudowski i in. 2000, Rutkowski i in. 2002, 2003, w druku; Król i in. w druku, w tym tomie) i skłaniają nas do propagowania tej metody w środowisku geomorfologicznym. Polega ona na emisji sygnału sejsmicznego o wysokiej częstotliwości, który odbija się od dna i niektórych warstw skalnych leżących pod dnem i powraca na powierzchnię, gdzie jest rejestrowany cyfrowo. Po cyfrowym przetworzeniu zapis przedstawiany jest w formie przekrojów sejsmicznych, na których widoczne są odbicia od dna i refleksy związane z granicami występujących poniżej warstw. Intensywność refleksów zależy od różnicy twardości akustycznej (iloczyn prędkości rozchodzenia się fali dźwiękowej i gęstości). Ułożenie refleksów odpowiada zazwyczaj rozkładowi warstw skalnych widocznemu w odsłonięciach na lądzie, stąd też zapis sejsmiczny powinien być interpretowany metodami z zakresu tektoniki i sedymentologii. Obraz niektórych form dna i silnie nachylonych stoków może zostać nieco zdeformowany, co wynika z zasad hydroakustyki (Kowalik i in. 1985). Jezioro Wigry o powierzchni 21,2 km 2, maksymalnej długości 17,5 km, szerokości 3,55 km i głębokości 73 m, dzieli się na kilka wyraźnie odseparowanych od siebie akwenów o charakterze głębokich rynien lub wytopisk i posiada bardzo skomplikowany zarys (ryc. 1). Pomiary sejsmiczne wykonał w latach Zakład Oceanografii Operacyjnej Instytutu Morskiego w Gdańsku, na zlecenie Zakładu Kartografii Geologicznej AGH. Wykonano 76 profili, głównie poprzecznych, o łącznej długości ok. 75 km (ok. 3,4 km profilu/km 2 ). Interpretacja zarejestrowanych profili sejsmicznych wskazuje, że w jeziorze Wigry występują cztery facje sejsmiczne: A, B, C i D różniące się charakterem i ułożeniem refleksów. Typowa facja A występująca w strefach głębszych jeziora od kilkunastu

2 410 Ryc. 1. Szkic rozmieszczenia facji geofizycznych A i C w jeziorze Wigry (Rutkowski i in. w druku) 1 facja sejsmiczna A, 2 facja sejsmiczna C, 3 punkty omawiane w tekście, 4 punkty omawiane przez Król i in. w tym tomie. metrów odznacza się równoległym przebiegiem refleksów. Bezstrukturalne są: facja B typowa dla płycizn i podwodnych wyniesień oraz facja C występująca przy głębokości wody od kilku do-15 m. Fację D (koluwia osuwisk) omawia K. Król i in. (w druku, w tym tomie). Facja A, występująca w strefach gdzie głębokość wody przekracza kilkanaście metrów pokrywa ok. 2/3 dna jeziora. Charakteryzuje się ona występowaniem równoległych do siebie refleksów (ryc. 2). W stropie widoczny jest zespół silnych refleksów (a) czasem przedzielony słabszym. Poniżej występuje szeroka strefa refleksów słabych (b), pod nią ponownie refleksy silne (c), a następnie szeroki pakiet refleksów słabych (d). Niekiedy

3 Podstawowe facje sejsmiczne w jeziorze Wigry 411 Ryc. 2. Facja sejsmiczna A (Rutkowski i in. w druku), (punkt 1 na ryc. 1) Ryc. 3. Facja sejsmiczna A zalegająca transgresywnie na wzniesieniach zbudowanych z facji B i wyrównująca podłoże (punkt 3 na ryc. 1)

4 412 Ryc. 4. Facja sejsmiczna B (Rutkowski i in. w druku), (punkt 2 na ryc. 1) Ryc. 5. Facja sejsmiczna C w typowym wykształceniu (punkt 5 na ryc. 1)

5 Podstawowe facje sejsmiczne w jeziorze Wigry 413 Ryc. 6. Facja sejsmiczna A przechodząca bocznie w fację C (punkt 4 na ryc.1) podściela go zespół refleksów silnych, a potem słabych. Zespoły refleksów, a szczególnie najwyższe są ważnymi reperami korelacyjnymi. Facja A jest jednolicie wykształcona prawie w całym jeziorze na gługości ok. 14 km. Różnice polegają na nieco mniejszej lub większej szerokości zespołów refleksów w różnych częściach jeziora. Zdaje się to wskazywać na szersze uwarunkowanie sedymentacji, być może sterowanej przez czynniki klimatyczne. Facja A pokrywa jednolitym płaszczem dno i wyniesienia (zaleganie oblekające), wyrównuje jego nierówności lub zalega transgresywnie na podwodnych pagórkach (ryc. 3). Miąższość facji A wynosi najczęściej kilka metrów, maksymalnie w zagłębieniach dna do 10 m. Fację tę budują osady drobnoziarniste: gytie węglanowe lub kreda jeziorna. Facja B jest bezstrukturalna (bezrefleksyjna) (ryc. 4). Niekiedy w jej stropie obserwuje się kilka silnych otulających ją refleksów. Występuje pod płyciznami, zbudowanymi najczęściej z gruboziarnistej kredy jeziornej, a lokalnie prawdopodobnie z piasków (np. ujście Wiatrołuży). Buduje ona także podwodne wyniesienia znajdujące się na głębokości jeziora do kilkunastu metrów (ryc. 3). Miąższość kredy jeziornej na płyciźnie na NW od wyspy Ostrów wynosi np. 6,6 m. Facja C jest także bezstrukturalna, choć w stropie wykazuje niekiedy silne, równoległe do dna refleksy (ryc. 5). Występuje pod płaskim dnem jeziora położonym w głębokości od kilku do kilkunastu metrów. Niewykluczone, że fację C można potraktować jako fację A, której obraz został zmodyfikowany na skutek zakłóceń (ryc. 6). Litologicznie reprezentują ją osady drobnoziarniste: gytie węglanowe i kreda jeziorna. Wykonane badania wskazują, że wysoko rozdzielcza sejsmika może być ważną metodą w badaniach jezior, która powinna wyprzedzać wiercenia. Szczególnie istotna

6 414 jest facja A, dostarczająca ważnych reperów korelacyjnych. Profile sejsmiczne należy lokalizować tak, aby przechodziły przez istniejące już i planowane wiercenia, co ułatwi interpretację i umożliwi dowiązanie rejestrowanych refleksów sejsmicznych do konkretnych granic litologicznych. Należy mieć jednak świadomość, że uzyskane wyniki zależą nie tylko od stosowanej metodyki badań i doświadczenia interpretatorów, ale również są jednoznacznie związane z parametrami sejsmicznymi badanego ośrodka geologicznego. Interpretator powinien pływać wraz z zespołem profilującym i na bieżąco śledzić i analizować obraz dna, co pozwala powtórzyć lub zagęścić obserwacje w ciekawszych miejscach. Badania finansowane przez Wydz. Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH (Dz. Stat J. Rutkowski i K. Król) Literatura Kowalik Z., Łęgowski S., Szymborski S., 1985, Podstawy hydroakustyki, Wyd. Morskie, Gdynia, ss Król K., Rutkowski J., Pietsch K., w druku, w tym tomie, Osuwiska podwodne w jeziorze Wigry w świetle badań sejsmicznych wysokiej rozdzielczości. Rudowski S., Rutkowski J., Król K., Krzysztofiak L., 2001, O niektórych strukturach sedymentacyjnych w osadach dennych jeziora Wigry w świetle badań sejsmoakustycznych, Spraw. z czyn. i pos. PAU, 64, (za 2000 r.), Rutkowski J., Rudowski S., Pietsch K., Król K., Krzysztofiak L., 2002, Sediments of Lake Wigry (NE Poland) in the light of high-resolution seismic (seismoacoustic) survey, Limnolog. Rev., 2, Rutkowski J., Rudowski S., Pietsch K., Król K., Krzysztofiak L., 2003, Odwzorowanie współczesnych osadów jeziora Wigry w obrazie sesjsmoakustycznym, Prace Kom. Paleogeograf. Czwartorzędu PAU, 1, Rutkowski J., Rudowski S., Pietsch K., Król K., Krzysztofiak L., w druku, High-resolution seismic survey in the Wigry Lake (NE Poland), Peribalticum. Jacek Rutkowski, Katarzyna Król Kaja Pietsch Wydział Geologii Geofizyki i Ochrony Środowiska Akademia Górniczo-Hutnicza Al. Mickiewicza Kraków