Rozwój dolin w ujściowych odcinkach rzek na wyżynach lessowych w Polsce

Transkrypt

1 Rozwój dolin w ujściowych odcinkach rzek na wyżynach lessowych w Polsce

2

3 Uniwersytet Jagielloński Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej Anna Michno Rozwój dolin w ujściowych odcinkach rzek na wyżynach lessowych w Polsce Kraków 2013

4 Publikacja wydana ze środków Instytutu Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ Recenzent : dr hab. Wacław Florek, prof. Akademii Pomorskiej w Słupsku Adiustacja : Dorota Trzcinka Tłumaczenie na język angielski : Grzegorz Zębik, Dominika Wrońska-Wałach Makieta książki, skład tekstu i przygotowanie do druku : Małgorzata Ciemborowicz Pracownia Wydawnicza I G i G P U J Projekt okładki : Małgorzata Ciemborowicz Zdjęcia na okładce : doliny denudacyjne w zlewni Rudnika; dno doliny Szreniawy w rejonie Koszyc ( fot. Anna Michno ) Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ i Anna Michno Wydanie I Kraków 2013 ISBN Wydawca : Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ ul. Gronostajowa 7, Kraków, Polska tel. : (+48) , faks : (+48) Druk : Poligrafia Salezjańska ul. Bałuckiego 8, Kraków, Polska tel. : , faks :

5 Spis treści... 1.Wstęp Holoceńskie zmiany środowiska przyrodniczego i ich wpływ na ewolucję dolin Późnovistuliańska i holoceńska ewolucja dolin stan dotychczasowych badań Specyfika obszarów lessowych Cel badań Obszar badań Metody badań Środowisko przyrodnicze obszaru badań Budowa geologiczna Rzeźba terenu Warunki klimatyczne Charakterystyka hydrograficzna obszaru badań Gleby Szata roślinna Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Cechy litologiczne osadów Zróżnicowanie litofacjalne osadów w przekrojach poprzecznych i profilu podłużnym dna doliny Szreniawy Charakterystyka osadów budujących dno doliny Rudnika Cechy litologiczne osadów Zróżnicowanie litofacjalne osadów w przekrojach poprzecznych i profilu podłużnym dna doliny Rudnika

6 6. Rozwój doliny Szreniawy oraz doliny Rudnika na tle zmian klimatu i działalności człowieka Zarys rozwoju doliny Szreniawy pod koniec plejstocenu Rozwój doliny Szreniawy w holocenie Rozwój doliny Rudnika w późnym vistulianie i holocenie Lokalne i ponadregionalne uwarunkowania rozwoju doliny Szreniawy i doliny Rudnika Znaczenie dopływów rzek tranzytowych w ewolucji systemu fluwialnego Rozwój dolin w ujściowych odcinkach rzek na wyżynach lessowych Wnioski Podziękowania Bibliografia Development of valleys in the mouth river s reaches of loess uplands in Poland summary Spis rycin Spis tabel Spis fotografii

7 1. Wstęp 1.1. Holoceńskie zmiany środowiska przyrodniczego i ich wpływ na ewolucję dolin Holocen, ostatnia ciepła epoka w ewolucji środowiska przyrodniczego Ziemi, jest związany z ociepleniem klimatu, zanikiem wielkich lądolodów na półkuli północnej, podniesieniem poziomu oceanów, zmianą warunków obiegu wody i ewolucji gleb, z przesunięciem granic zbiorowisk roślinnych ( Starkel 1977b ). Istotnymi cechami holocenu są krótkookresowe zmiany klimatu oraz pojawienie się nowego czynnika kształtującego środowisko przyrodnicze gospodarczej działalności człowieka. Jej wpływ na środowisko był zróżnicowany w przestrzeni i zmieniał się w czasie wraz z doskonaleniem narzędzi pracy i struktur społecznych. Zmiany klimatyczne holocenu przejawiają się występowaniem wyraźnych faz względnie chłodnych i wilgotnych, które odzwierciedlają się wysokimi opadami, wyższą retencją i odpływem, a także większą częstością zdarzeń ekstremalnych. Fazy te, o różnej długości trwania ( lat ), oddzielone są od siebie okresami o większej stabilności klimatu, ciepłymi i suchymi ( m.in. : Starkel 1966, 1983b, 1995f, 2002, 2003; Khotinsky 1984; Berglund red. 1986; Ralska-Jasiewiczowa, Starkel 1988; Starkel i in. red. 1991; Nessje, Johannessen 1992; Magny 1993; Starkel i in. 1996a; Chambers i in. 1999; Issar 2003 ). Dotychczasowe badania wskazują na synchroniczność występowania tych faz w układzie równoleżnikowym w Europie i wyraźne różnice w profilu południkowym. Ma to związek ze strefową zmiennością cyrkulacji powietrza. Rytmiczne wahania klimatu holocenu są wiązane ze zmianami aktywności Słońca ( Stuiver i in. 1991; Stuiver, Braziunas 1993 ) i aktywnością wulkaniczną ( Hammer i in. 1980; Bryson 1989; Bryson, Bryson 1998; Starkel 1998b, 1999c ). Holoceńskie zmiany klimatu odzwierciedlone są w środowisku przyrodniczym w różny sposób, np. : w zmianie

8 1. Wstęp zasięgu lodowców górskich ( np. : Patzelt 1977; Karlen 1991; Nessje i in. 2001; Davis i in. 2009; Nessje 2009 ), w intensywności procesów fluwialnych ( m.in. : Starkel 1977a, 1985a, 1995a, 1999d, 2002; Knox 1983, 1984; Kalicki 1988, 1991b; Macklin, Lewin 1993, 2003; Starkel i in. 1996a, 2006; Howard i in. 2000; Lewin i in. 2005; Macklin i in. 2005, 2006; Johnstone i in. 2006; Thorndycraft, Benito 2006; Notebaert, Verstraeten 2010 ), aktywności procesów stokowych ( m.in. : Starkel 1985b, 1997a; Jonasson 1993; Alexandrowicz 1996a; Berrisford, Matthews 1997; Kotarba, Baumgart-Kotarba 1997; Margielewski 1997, 1998, 2000, 2006; Patzelt 1997; Borgatti, Soldati 2002 ) oraz w zmianie poziomu jezior ( m.in. : Gaillard 1985; Digerfeldt 1988; Harrison i in. 1993; Magny 1993; Pazdur i in. 1994; Starkel i in. 1996c; Ralska-Jasiewiczowa i in. red. 1998; Żurek, Pazdur 1999 ). Wyniki dotychczasowych badań wskazują, że wpływ zmian klimatycznych na ewolucję systemów dolinnych jest bardzo złożony i zróżnicowany w poszczególnych regionach. Jest to związane m.in. z wielkością doliny, reżimem hydrologicznym rzeki oraz budową geologiczną i rzeźbą jej zlewni. Również sedymentologiczny zapis ewolucji dolin jest bardzo zróżnicowany w ich profilach podłużnych oraz w różnych fragmentach den dolinnych ( Starkel 1990, 1995a, 2007a; Kalicki 2006 ). Większość autorów jest zgodna, że w starszym i środkowym holocenie ( eo- i mezoholocen ) fazy aktywności fluwialnej są wynikiem zmian klimatu. Fazy te są związane nie tylko z ochłodzeniem i ze wzrostem wilgotności klimatu, lecz także ze zgrupowaniem w krótkim czasie wielu zjawisk ekstremalnych. Fazy te przypadają na okresy : 8,5 7,8 tys. lat BP, 6,5 6,0 tys. lat B P, 5,4 4,9 tys. lat BP, 4,5 4,1 tys. lat BP, 3,3 3,0 tys. lat B P, 2,7 2,4 tys. lat B P, 2,2 1,8 tys. lat B P, V VI w., X XI w., XIV XVII w. ( Starkel 1983b, 1990, 1995a, d, e, 2000, 2001; Kalicki 1991b, 1996; Starkel i in. 1991, 1996a; Starkel, Gębica 1995 ). W młodszym holocenie ( neoholocen ) dynamika systemów fluwialnych jest efektem nakładania się uwarunkowań klimatycznych i antropopresji, chociaż w różnych i zmieniających się w czasie proporcjach ( m.in. : Chotinski, Starkel 1982; Starkel 1987, 2005a, b, 2007b, c; Klimek 1988, 2002, 2003, 2010; Macklin i in. 1992; Klimek, Łanczont 1998; Berglund 2003; Heine, Niller 2003; Klimek i in. 2006; Vanwalleghem i in. 2006; Reder i in ). Powszechnie uważa się, że czynnik antropogeniczny najsilniej oddziaływuje na małe zlewnie, wzmacniając odpowiedź środowiska na impuls klimatyczny ( m.in. : Hagedorn, Rother 1992; Kalicki 1997 ). Zdarza się także, że lokalne uwarunkowania ( np. reżim rzeki, rzeźba zlewni ) powodują, iż fazy agradacji czy erozji w różnych dolinach są asynchroniczne, a ich korelacja w regionach może być bardzo trudna ( Starkel 1985a; Lewin 1992 ). 8

9 1.2. Późnovistuliańska i holoceńska ewolucja dolin Późnovistuliańska i holoceńska ewolucja dolin stan dotychczasowych badań Ewolucja dolin rzecznych w strefie umiarkowanej podejmowana jest w badaniach geomorfologicznych od wielu lat. Wyniki dotychczasowych badań przedstawione są w licznych opracowaniach przeglądowych i monograficznych ( m.in. : Gregory red. 1983; Starkel 1985a, 2001, 2005b, 2007a; Starkel i in. red. 1991; Needham, Macklin red. 1992; Macklin, Lewin 1993, 2003; Schellmann red. 1994; Frenzel i in. red. 1995; Gregory i in. 1995; Gurnell, Petts red. 1995; Hagedor red. 1995; Schirmer 1995; Vandenberghe 1995, 2002, 2003; Brown 1997; Benito i in. red. 1998; Brown, Quine red. 1999; Bravard, Magny red. 2002; Gregory, Benito red. 2003; Kalicki 2006; Macklin i in. 2006; Starkel i in. 2006; Notebaert, Verstraeten 2010 ). Są one rezultatem wieloletnich geomorfologicznych i interdyscyplinarnych programów badawczych, a ich wyniki wciąż są uzupełniane i weryfikowane przez szczegółowe badania regionalne prowadzone w różnych krajach. Dotychczasowe badania ewolucji dolin w Europie Środkowej wskazują na dużą zbieżność faz aktywności fluwialnej w różnych typach dolin pomimo różnic środowiskowych i stopnia antropopresji. Wskazuje to zdaniem T. Kalickiego ( 2006 ) na klimatyczne uwarunkowanie tych faz i dominację czynnika klimatycznego w ewolucji dolin również tych, których środowisko było i jest znacznie zmienione wskutek gospodarczej działalności człowieka. Zmiany klimatu miały decydujące znaczenie w rozwoju dolin w obszarach ekstraglacjalnych; mniejszy ich wpływ stwierdzany jest w regionach, które były objęte najmłodszym zlodowaceniem. W rozwoju dużych dolin zmiany klimatyczne późnego vistulianu i holocenu odzwierciedliły się poprzez intensyfikację erozji, odcinanie meandrów lub awulsję koryt, akumulację nowych serii aluwialnych i czarnych dębów. W dolinach o niewielkim spadku dna wzrost wilgotności klimatu powodował zazwyczaj podniesienie poziomu wód gruntowych, co sprzyjało zabagnieniu równin zalewowych. Nieco odmiennie następował rozwój niewielkich dolin rzecznych, w których czytelne są głównie fazy aktywności fluwialnej z okresu późnego glacjału ( Houben 1997; Kalicki 1997 ). W eo- i mezoholocenie w dolinach tych praktycznie brak zmiany typu sedymentacji w dnach. Istotne zmiany w ewolucji niewielkich dolin rzecznych zaszły dopiero pod wpływem antropogenicznego wylesienia w neoholocenie. W Polsce badania ewolucji dolin w okresie późnego vistulianu i holocenu mają długą tradycję. Po raz pierwszy odrębność i złożoność serii aluwialnych górnego plejstocenu i holocenu opisano już na przełomie XIX i XX w. ( Zaręczny 1894; Friedberg 1903; Łomnicki 1903 ). W kolejnych pracach, które powstały w okresie międzywojennym ( np. : Smoleński 1918; Klimaszewski 1934, 1937 ) oraz po II wojnie światowej, omawiano liczbę i budowę rozpoznanych poziomów terasowych, pod- 9

10 1. Wstęp kreślając złożoność budujących je serii aluwialnych oraz nadbudowanie teras osadami stokowymi lub wydmami ( m.in. : Klimaszewski 1948, 1971; Środoń 1952; Jahn 1957; Stupnicka, Szumański 1957; Starkel 1960, 1968, 1977b; Dziewański, Starkel 1962; Laskowska-Wysoczańska 1971 ). W Polsce północnej liczbę i wykształcenie poziomów terasowych wiązano głównie z fazami deglacjacji i odpływu wód marginalnych ( m.in. : Galon 1934, 1953, 1961, 1967, 1968; Kozarski 1962; Różycki 1967; Niewiarowski 1968; Roszko 1968 ). Szczegółowe badania ewolucji systemów fluwialnych pod koniec vistulianu i w holocenie doprowadziły do opracowania koncepcji zmiany układu koryt rzecznych z roztokowych na meandrowe ( Falkowski 1975 ). Duży postęp w badaniach przyniosły analizy palinologiczne i wyniki datowań radiowęglowych ( Mamakowa, Starkel 1974; Ralska-Jasiewiczowa, Starkel 1975 ), jak również zastosowanie w badaniach fluwialnych dendrochronologii ( Krąpiec 1992 ) oraz analiz malakologicznych ( Alexandrowicz 1987a ). Pozwoliło to przeprowadzić kompleksowe studia paleogeograficzne w różnych regionach Polski. Dzięki wieloletnim badaniom geomorfologicznym i interdyscyplinarnym, realizowanym w poszczególnych systemach fluwialnych, powstały liczne prace przeglądowe i monograficzne ( m.in. : Rosa 1964; Galon 1968; Falkowski 1971, 1975; Sylwestrzak 1973, 1978; Nakonieczny 1975; Piasecki 1976, 1982; Kozarski, Rotnicki 1977, 1978; Lindner 1977; Starkel 1977a, 1988b, 1991a, d, 1994a, b, 1995a, b, f, g, 1997b, 1998a, 1999b, 2000, 2001; Kozarski 1983a; Turkowska 1984b, 1988, 1992, 1995, 1997, 2002; Brykczyński 1986; Florek 1991, 1993, 1996, 1997a; Rotnicki 1991a, b; Starkel, Gębica 1992, 1995; Śnieszko 1995; Starkel i in. 1996a, b, 1999, 2006, 2007; Harasimiuk i in. 2000, 2002a, b; Gębica 2004 ). Ich rezultaty są wciąż weryfikowane i uzupełniane wynikami badań realizowanych w różnych ośrodkach naukowych. W poszczególnych regionach Polski badaniami objęte zostały całe systemy dolinne lub ich fragmenty. Do ważniejszych opracowań regionalnych należą publikacje dotyczące ewolucji doliny Wisły ( szczegółowa literatura w pozycjach : Starkel red. 1982, 1987, 1990, 1991a, 1995, 1996; Starkel 2001 ) oraz dolin jej wybranych dopływów. Szczegółowe badania przeprowadzono m.in. w dolinach : Przemszy ( Klimek 1987; Panek 2008 ), Raby ( Alexandrowicz, Wyżga 1992 ), Dunajca ( Sokołowski 1995 ), Wisłoki ( Klimek 1974; Mamakowa, Starkel 1977; Niedziałkowska i in. 1977; Alexandrowicz i in. 1981; Starkel i in. 1982; Starkel 1995c; Starkel, Granoszewski 1995 ), Wisłoka ( Gębica, Superson 2003; Gębica, Płoskonka 2008; Gębica i in. 2009a ), Sanu ( Buraczyński, Wojtanowicz 1960; Szumański 1977, 1982, 1983, 1986; Wojtanowicz 1978; Klimek, Łanczont 1998; Gębica i in. 2009b ), Bugu ( Wojtanowicz 1995; Szwajgier 1999; Harasimiuk, Szwajgier 2004 ), Wieprza ( Maksiak 1966; Szumański 1981; Harasimiuk 1991; Buraczyński 1996; Kociuba, Brzezińska-Wójcik 1999 ), Wierzycy ( Błaszkiewicz, Gierszewski 1989; Błaszkiewicz 1998 ), Bzury i innych dopływów dolnej Wisły ( Andrzejewski 1984, 1985, 1986, 1991, 1994 ). Na szczególną uwagę ze względu na temat prezentowanej pracy zasługuje publikacja L. Andrzejewskiego ( 1994 ) poświęcona ewolucji doliny dolnej Wisły. Autor 10

11 1.2. Późnovistuliańska i holoceńska ewolucja dolin... ten objął badaniami kilka dolin dopływów Wisły różniących się wiekiem, morfogenezą i stopniem antropogenicznego przekształcenia. Zaprezentował mechanizm kształtowania się jednolitego systemu fluwialnego w dorzeczu dolnej Wisły podczas recesji ostatniego zlodowacenia oraz w późnym vistulianie i holocenie. Określił również wpływ zmian wspólnej dla badanych dolin bazy erozyjno-denudacyjnej na wykształcenie form i osadów w dolinach bocznych wzdłuż ich profili podłużnych. Dzięki objęciu badaniami bardzo różnie wykształconych dolin możliwe było także określenie roli uwarunkowań lokalnych ( środowiska przyrodniczego badanych dolin ) dla tendencji procesów fluwialnych w badanych dolinach. W Polsce północnej opracowano wybrane odcinki wielu dolin m.in. : Regi ( Cedro 2003, 2004a, b, 2007 ), Parsęty ( Zwoliński 1985, 1986 ), Wieprzy ( Kaczmarzyk 2008; Kaczmarzyk i in ), Słupi ( Florek, Florek 1986; Florek 1988a, b, 1989a, b; Alexandrowicz i in. 1989; Florek red. 1989; Orłowski 1989 ) i Łupawy ( Florek 1992; Czerniawska 2007 ). Wyniki przeprowadzonych badań wskazują, że doliny rzek uchodzących bezpośrednio do Bałtyku ( strefa Przymorza ) są stosunkowo młode, co jest efektem późnego ukształtowania się sieci odwodnienia tego obszaru dopiero na przełomie najstarszego dryasu i bøllingu ( Piasecki 1982; Florek 1997a, b ). Potwierdzeniem młodego wieku form dolinnych są ich profile podłużne, które wyrównane zostały dopiero w okresie atlantyckim. Wiele form dolinnych w strefie Przymorza jest znacznie starszych niż płynące w nich rzeki. Są to formy złożone, powstałe z połączenia przez rzeki różnych form wklęsłych zazwyczaj o genezie fluwioglacjalnej ( Piasecki 1976 ). Doliny te współcześnie charakteryzują się dużym zróżnicowaniem genetycznym, co odzwierciedla się w różnym stopniu fluwialnej modyfikacji cech ich aluwiów. Dotychczasowe badania późnovistuliańskiej i holoceńskiej ewolucji koryt i dolin rzecznych Pomorza oraz strefy nadbałtyckiej potwierdzają tezę o dominującym znaczeniu czynnika klimatycznego w ich ewolucji ( Florek 1997a, b ). W dolinach tych obszarów nie stwierdzono jednak występowania tzw. wielkich meandrów, charakterystycznych dla dużych rzek w obszarze ekstraglacjalnym. W niektórych odcinkach dolin strefy nadmorskiej w okresie subatlantyckim rozwinęły się także koryta anastomozujące ( np. w dolinie Słupi i w dolinie Wieprzy ). Badania zrealizowane w tym obszarze wykazały również, że wpływ litorynowych transgresji Bałtyku na ewolucję dolin ograniczał się jedynie do ich krótkich odcinków ( Florek 1997a, b ). Wpływ działalności człowieka na rozwój systemów dolinnych strefy nadbałtyckiej rozpoczął się dużo później niż w regionach południowej Polski, bo dopiero w średniowieczu, a w wielu dolinach aż do XX w. miał on ograniczony zasięg. W obszarze tym słabo udokumentowane jest także znaczenie ruchów glacjoizostatycznych i neotektonicznych dla kształtowania sieci dolinnej i rzecznej w późnym vistulianie i holocenie ( Florek 1997a, b ). Liczne są również opracowania późnovistuliańskiej i holoceńskiej ewolucji dolin w dorzeczu Odry. Badaniami objęto m.in. doliny : Warty ( m.in. : Kozarski, Rot- 11

12 1. Wstęp nicki 1977, 1978; Gonera 1986; Kozarski i in. 1988; Kozarski 1991; Forysiak, Petera 2004; Turkowska i in. 2004; Forysiak 2005 ), Liswarty ( Fajer 2004 ), Bobru ( Florek 1982, 1983, 1984 ), Prosny ( Kozarski, Rotnicki 1978; Rotnicki 1987; Rotnicki, Młynarczyk 1989 ), Obry ( Słowik 2007 ), górnej Odry i jej wybranych dopływów ( m.in. : Klimek 2000, 2002, 2010; Krąpiec i in. 2004; Traczyk 2007; Wójcicki 2010; Wójcicki i in ) oraz doliny w rejonie Łodzi ( m.in. : Turkowska 1984a, 1985, 1990, 2007; Kamiński 1993; Wachecka-Kotkowska 1996, 2004a, b; Kobojek 2000; Forysiak i in ). W większości dolin środkowej Polski w późnym vistulianie miała miejsce kilkuetapowa erozja wgłębna, której wynikiem są liczne poziomy terasowe. Był to także okres zmiany systemu koryt z roztokowych na meandrowe, a w niektórych dolinach współistniały w tym okresie obydwa typy rozwinięcia koryta ( Turkowska 1992 ). Oprócz warunków klimatycznych i rozwoju szaty roślinnej na zmianę systemu odpływu pod koniec vistulianu wpływały często warunki lokalne. Najszybciej z roztokowych na meandrowe zmieniały się koryta rzek, których dorzecza charakteryzują się mało urozmaiconą rzeźbą ( Turkowska 1988 ). Badania osadów budujących dna dolin w Polsce środkowej wskazują na złożoność trendów paleohydrologicznych i sedymentacyjnych od początku holocenu. W wielu dolinach osady eoholoceńskie przykryte są młodszymi aluwiami korytowymi i pozakorytowymi, a w niektórych tworzą współcześnie wyłącznie wyższe poziomy terasowe. Do ważnych zagadnień podejmowanych w badaniach systemów fluwialnych w środkowej Polsce należą także wpływ zmiany położenia bazy erozyjnej i młodych ruchów tektonicznych na ewolucję dolin i koryt oraz wpływ zmiany powiązań między systemem fluwialnym i stokowym w okresie późnego vistulianu i w holocenie ( Turkowska 2002 ). Stosunkowo liczne są także opracowania dotyczące ewolucji dolin różnej wielkości na obszarach lessowych w Polsce. Dotychczas badania obejmowały przeważnie niewielkie suche doliny denudacyjne ( m.in. : Alexandrowicz 1983; Śnieszko 1985, 1991, 1995, 1997; Śnieszko, Grygierczyk 1991; Zgłobicki i in. 2003; Zygmunt 2004a, b, 2009; Szwarczewski 2006, 2007, 2009a, b; Kołodyńska-Gawrysiak 2008; Rodzik i in ) lub wybrane odcinki den dolin rzecznych ( m.in. : Klatka 1958; Nakonieczny 1962; Grzybowski 1976; Bałaga, Maruszczak 1981; Kosmowska-Sufczyńska 1983a, b; Rutkowski 1984, 1989a, b, 1991; Alexandrowicz 1988, 1989, 1997; Kowalski, Swałdek 1991; Przybylski 1994; Superson, Warowna 1996; Gawrysiak i in. 1998; Ludwikowska-Kędzia 2000; Klimek 2002, 2010; Superson i in. 2003; Klimek i in. 2006; Kalicki, Krupa 2009; Krupa i in. 2009; Dobrowolski i in. 2010; Reder i in. 2010; Wójcicki 2010, 2012 ). W południowej części Wyżyny Małopolskiej, której dotyczą prezentowane w publikacji badania, opracowano dotychczas rozwój środkowego odcinka doliny Nidy ( Hakenberg, Lindner 1971, 1973 ), rozwój doliny Sancygniówki ( Śnieszko 1985 ), Małoszówki ( Michno i in. 1997; Michno 2000; Hajdukiewicz 2010 ) i wybranych odcinków doliny Nidzicy ( Śnieszko 1987; Michno 2004, 2005 ). Wyniki dotychczasowych badań wskazują, że nie ma takiego profilu 12

13 1.2. Późnovistuliańska i holoceńska ewolucja dolin... litologicznego, który można by uznać za reperowy ( wzorcowy ) dla rozwoju dolin na wyżynach lessowych na przestrzeni ostatnich tys. lat. Po etapie późnovistuliańskiej erozji rozwój dolin w tych regionach był bardzo zróżnicowany. Również zapis zmian klimatu i antropogenicznych przemian środowiska jest zróżnicowany w poszczególnych dolinach ( Śnieszko 1995 ). Inaczej rozwijały się doliny denudacyjne, inaczej duże doliny rzeczne o szerokich akumulacyjnych dnach. Odmiennie, zwłaszcza w pierwszej połowie holocenu, następował rozwój dolin w obszarach, gdzie podłożem dla lessów są skały węglanowe. Charakterystyczne dla tych dolin było tworzenie się w tym okresie w dnach dolin martwic wapiennych. Ich wykształcenie oraz wiek w dużym stopniu uwarunkowane były rzeźbą konkretnego odcinka dna doliny i zmianą wypływu wód podziemnych ( Alexandrowicz, Szulc 1984; Śnieszko 1995 ). Dlatego też w obszarach węglanowych określenie relacji pomiędzy denudacją mechaniczną lessów a ich denudacją chemiczną jest szczególnie trudne. Stosunkowo dobrze wykształcone są w takich obszarach młodsze osady holocenu zarówno tzw. mada starsza, jak i mada młodsza związana głównie z okresem historycznym ( Alexandrowicz, Szulc 1984; Rutkowski 1984, 1989a, b ). Osady budujące dna niewielkich dolin denudacyjnych na wyżynach lessowych w Polsce wskazują na duży wpływ antropogenicznego przekształcenia środowiska oraz wykształcenia rzeźby na intensywność denudacji stoków i akumulację osadów deluwialnych. Doliny nieckowate charakteryzuje podobny rozwój. Jeszcze przed rozpoczęciem holocenu w dnach tych dolin formowane były bruzdy erozyjne, które szybko zapełniane były osadami denudacji późnovistuliańskiej ( Śnieszko 1995 ). Tylko niektóre z tych form zostały w młodszym okresie przekształcone w wąwozy. Badania dolin denudacyjnych na Roztoczu ( Śnieszko 1991 ), Wyżynie Sandomierskiej ( Alexandrowicz 1983 ) oraz Płaskowyżu Proszowickim ( Śnieszko 1983; Śnieszko, Grygierczyk 1991 ) i Garbie Wodzisławskim ( Śnieszko 1985 ) wskazują, że w pierwszej połowie holocenu natężenie denudacji mechanicznej na wyżynach lessowych w Polsce było niewielkie. Dopiero osady deluwialne występujące powyżej kopalnych gleb łąkowych związane są bezpośrednio z denudacją mechaniczną wywołaną gospodarczą działalnością człowieka. W większych dolinach denudacyjnych, które współcześnie odwadniane są epizodycznie, podstawową masę osadów budujących dna stanowią utwory związane z erozją wąwozową i gwałtownym przepływem wód. Starsze osady w większości zostały wyprzątnięte z den tych dolin, a ich zbocza rozczłonkowane są siecią wąwozów i parowów. Rozwój dużych dolin rzecznych w obszarach lessowych w Polsce wykazuje natomiast wyraźny związek z rzeźbą dorzecza oraz szerokością i spadkiem dna. W dnach tych dolin na różnej głębokości występują kopalne poziomy erozyjne, wskazujące na kilkuetapową erozję wgłębną. W większości dolin rzecznych na najniższym poziomie erozyjnym występują pozakorytowe osady węglanowe nawet kilkumetrowej miąższości, które przykryte są utworami organicznymi lub mineralno-organicznymi. 13

14 1. Wstęp Analiza wyników dotychczasowych badań ewolucji dolin w Polsce pozwala na sformułowanie głównych kierunków badawczych. Dotyczą one kilku zagadnień : zmian typu koryt rzecznych, ich geometrii oraz wieku i przyczyn tych zmian ( m.in. : Falkowski 1967, 1971, 1975; Mycielska-Dowgiałło 1972, 1978; Kozarski 1974, 1981, 1983a, b, 1991; Rotnicki 1974; Kozarski, Rotnicki 1977; Starkel 1977b, 1983b; Szumański 1977, 1982, 1983, 1986; Florek 1982, 1991 ); rekonstrukcji dawnych przepływów rzecznych ( m.in. : Starkel i in. 1982; Rotnicki 1983, 1991b; Antczak 1986; Gonera 1986; Gębica, Starkel 1987; Starkel red. 1990; Kalicki i in ); tendencji przebiegu procesów fluwialnych u schyłku vistulianu i w holocenie, odzwierciedlonych w fazach agradacji lub erozji w dolinach rzecznych ( m.in. : Starkel 1960, 1977a, 1983b; Kozarski, Rotnicki 1977; Alexandrowicz i in. 1981; Florek 1982, 1991; Kalicki 1987, 1991b; Kalicki, Starkel 1987; Turkowska 1988; Starkel i in ); sedymentologicznego zapisu ewolucji dolin na tle zmian klimatycznych i antropopresji w osadach budujących ich dna ( m.in. : Hakenberg, Lindner 1971, 1973; Śnieszko 1985, 1995; Kalicki 1988, 1997, 2000, 2006; Klimek 1988, 2002; Florek 1989a; Rotnicki, Młynarczyk 1989; Andrzejewski 1991, 1994; Starkel, Gębica 1992; Turkowska 1992; Gębica 1995a, 2004; Błaszkiewicz 1998; Kalicki, Pietrzak 1999, 2004; Ludwikowska-Kędzia 2000; Michno 2000, 2004, 2005; Harasimiuk i in. 2002a, b; Starkel 2002; Cedro 2004a, b; Gębica, Płoskonka 2008; Wójcicki 2010, 2012 ). Dotychczasowe badania późnoglacjalnej i holoceńskiej ewolucji dolin rzecznych w Polsce wskazują, że erozja wgłębna w niektórych dużych dolinach rozpoczęła się już w górnym plenivistulianie ( ok tys. lat BP ) lub w późnym vistulianie. Jej początek był jednak wyraźnie opóźniony w dolinach o niewielkim spadku dna ( Starkel i in ). Erozji wgłębnej w dolinach rzecznych sprzyjało ocieplenie klimatu. Jego aridyzacja rozpoczęła się znacznie wcześniej niż zmiany w systemach dolinnych, bo już ok. 25 tys. lat BP ( Maruszczak 1987, 1991; Harasimiuk 1991; Starkel 1994b ). Ocieplenie to zaznaczyło się także w zmianie typu roślinności ( Wasylikowa 1964 ) oraz powszechnej zmianie reżimu rzecznego, ale dopiero w bøllingu ( ok tys. lat BP ) ( Kozarski 1983a, b; Starkel 1983b, 1988b, 1995a, 2000; Starkel i in. 1996a ). Przemiany środowiska przyrodniczego związane ze zmianami klimatu w późnym vistulianie w zasadniczy sposób wpłynęły na warunki odpływu rzecznego i ograniczenie dostawy materiału klastycznego do den dolin. Efektem tego były zmiany w systemach fluwialnych, objawiające się zazwyczaj przemianą układu koryt z roztokowych na meandrowe o wielopromiennych zakolach. Szczególnie dobrze ten etap rozwoju dolin opisany jest w zlewni Wisły ( m.in. : Falkowski 1967, 1982; Mycielska-Dowgiałło 1978, 1987; Szumański 1982, 1983, 1986; Gębica, Starkel 1987; Kalicki 1987, 1991a, b; Kalicki, Starkel 1987; Klimek 1987; Rutkowski 1987; Gębica 1995a; Kalicki, Zernickaya 1995; Starkel, Gębica 1995; Starkel i in. 1996a, b, 2007; Starkel 2001; Gębica i in. 2009b ). Nie wszystkie rzeki zareagowały w tym samym czasie na zmiany klimatu w późnym vistulianie. Wisła na wschód od Krakowa jesz- 14

15 1.2. Późnovistuliańska i holoceńska ewolucja dolin... cze w bøllingu była rzeką roztokową i dopiero w allerødzie zmieniła swoje koryto na meandrowe ( Kalicki, Starkel 1987; Kalicki 1991a, 1992b ). Utworzone zostały zakola o dużych parametrach, nastąpiło poszerzenie dna doliny, a lokalnie rozcięte zostały także płytko zalegające iły mioceńskie ( Kalicki 1987; Kalicki, Zernickaya 1995 ). Zdaniem D. Nalepki ( 1994 ) swobodnej migracji koryta Wisły w dnie doliny sprzyjał w tym okresie brak zwartej szaty roślinnej. Również w dolinie Wisłoki duże paleokoryto funkcjonowało już w allerødzie ( Mamakowa, Starkel 1974 ). W Bieruniu Nowym koło Oświęcimia spąg wypełnienia dużego paleokoryta Wisły datowany jest na 12,5 tys. lat BP ( bølling ). W zlewniach, w których do den dolin dostarczana była znaczna ilość materiału klastycznego, zmiana układu koryt z roztokowych na meandrowe nastąpiła dużo później. Na przykład system roztokowy stożka Przemszy przetrwał do 11,9 tys. lat BP ( allerød ) ( Klimek 1987 ), w przypadku Dunajca do początku holocenu ( Sokołowski 1995 ), a Soły nawet dłużej ( Klimek 1987 ). Intensywna erozja wgłębna rzek w późnym vistulianie spowodowała głębokie wcięcie koryt oraz częściowe lub całkowite rozcięcie starszych osadów budujących dna dolin. Kopalne poziomy erozyjne ( 2 4 poziomy ) znane są także z dolin wyżyn lessowych w Polsce. Na przykład w dolinie górnej Nidzicy datowane są one jako starsze od allerødu, a w dolinie Rudawy w Rowie Krzeszowickim ( Rutkowski 1984 ) oraz Bystrzycy i Huczwy na Wyżynie Lubelskiej ( Nakonieczny 1967, 1975; Bałaga, Maruszczak 1981 ) na starsze od najmłodszego dryasu. W dolinie górnej Nidzicy do okresu allerødu rozcinanie osadów plenivistulianu następowało w dwóch etapach przed bøllingiem do głębokości ok. -1,5 m, a przed allerødem do głębokości ok. -8 m ( Śnieszko 1987, 1995 ). W dolinie Nidy główny etap erozji w późnym vistulianie datowany jest również na allerød, lecz zdaniem M. Hakenberga i L. Lindnera ( 1971, 1973 ) rozcinanie poziomu terasy plejstoceńskiej rozpoczęło się już w starszym dryasie. W niektórych dolinach w chłodniejszych okresach późnego vistulianu, przy zwiększonej dostawie materiału stokowego, mógł nastąpić ponownie rozwój koryt roztokowych ( Kalicki 1991b; Starkel i in ). Po okresie młodszego dryasu o stosunkowo chłodnym, kontynentalnym klimacie nastąpiło gwałtowne ocieplenie rozpoczynające holocen ( Starkel, Ralska-Jasiewiczowa 1991 ). Spowodowało to zmianę reżimu rzecznego i spadek ilości transportowanego w korytach materiału klastycznego. Na początku holocenu zmniejszyły się parametry zakoli w korytach meandrowych, w innych dolinach, w których krótko w młodszym dryasie funkcjonowały koryta roztokowe, nastąpił powrót do układu meandrowego ( Starkel 2001 ). Wyraźnemu ociepleniu na początku holocenu towarzyszył stopniowy rozwój roślinności. Wilgotny i ciepły klimat sprzyjał głębokiemu krążeniu wód i procesom ługowania. Do den dolin była dostarczana znaczna ilość węglanów. W pierwszej połowie holocenu w zależności od lokalnych warunków środowiskowych w dnach dolin tworzyły się martwice wapienne i torfy ( Jersak, Śnieszko 1983, 1987; Jersak i in ). Ograniczone w wielu dolinach na początku holocenu tempo agradacji zadecydo- 15

16 1. Wstęp wało o funkcjonowaniu w dolinach rzecznych w tym okresie równin zalewowych utworzonych w dużej mierze w okresie późnego vistulianu ( Starkel 1977b ). Wyraźna zmiana w rozwoju dolin nastąpiła dopiero pod koniec okresu atlantyckiego wraz z rozwojem stabilnego osadnictwa i upowszechnieniem rolnictwa. Początkowo we wczesnym neolicie ( kultura ceramiki wstęgowej rytej, osadnictwo cyklu lendzielsko-polgarskiego ) wpływ człowieka na środowisko był mało istotny i zazwyczaj ograniczony do niewielkich obszarów. Jednak już w środkowym neolicie wraz z rozwojem kultury pucharów lejkowatych ingerencja człowieka w środowisko stawała się coraz większa. Wiązało się to z upowszechnieniem ekstensywnego rolnictwa, które wymagało odlesienia dużych powierzchni w obrębie stoków i wierzchowin ( m.in. : Kruk 1972, 1987, 1991, 1993; Śnieszko 1985, 1995; Wasylikowa i in. 1985; Starkel 1988a, 2004, 2005a, b, 2007a, b; Kruk i in. 1996; Kruk, Śnieszko 1998; Michno 1998, 2000; Nogaj-Chachaj 1998, 2004, 2006; Dwucet, Śnieszko 2003; Poręba i in ). Pod koniec neolitu wraz z ekspansją pasterskiej ludności kultury ceramiki sznurowej ( rozwój hodowli, regres rolnictwa ) nastapiło ograniczenie procesów denudacyjnych na stokach. Rozwój tej kultury przypadał także na okres zmniejszenia częstości występowania powodzi w dolinach rzecznych. Jak wskazują dotychczasowe badania w poszczególnych regionach Polski, początek denudacji stoków w holocenie jest bardzo zróżnicowany. Zwykle uwarunkowana ona była lokalnymi cechami rzeźby, intensywnością opadów lub koncentracją osadnictwa i gospodarczej działalności człowieka na małym obszarze ( Śnieszko 1995; Kruk i in. 1996; Kruk, Śnieszko 1998; Michno 1998, 2000 ). W dolinie Wisły koło Krakowa najstarsze osady deluwialne są datowane w Pleszowie na lat BP i po 4750 lat BP ( Starkel i in. 1984; Wasylikowa i in. 1985; Godłowska i in ), w Śmiłowicach na 6240 lat BP, w Hebdowie na 6530 lat BP ( Gębica 1995a ). Również w Bronocicach w zlewni Nidzicy najstarsze deluwia rozpoznane u wylotu suchej doliny, będące efektem intensywnej erozji bruzdowej, powstały przed ekspansją osadnictwa środkowoneolitycznego ( Kruk i in ). Erozja gleb w neolicie zapisana jest także w osadach budujących dna suchych dolin oraz stożki proluwialne na Płaskowyżu Głubczyckim ( Klimek 2003, 2010; Zygmunt 2004a, b, 2009 ), w dolinie Nidy ( Szwarczewski 2006, 2007, 2009a, 2009b ), w dolinie Oławy na lessowym Przedgórzu Sudeckim ( Teisseyre 1994 ) i w niektórych dolinach na Wyżynie Lubelskiej ( Nogaj-Chachaj 2004; Kołodyńska- -Gawrysiak 2008; Rodzik i in. 2009; Reder i in. 2010; Superson i in. 2003, 2011 ). Również w innych regionach Europy początek intensywnej erozji gleb na stokach powszechnie wiązany jest z okresem neolitu ( m.in. : Semmel 1995; Lang, Hönscheidt 1999; Wunderlich 2000; Lang 2003; Bertran 2004; Fuchs i in ). Wyniki dotychczasowych badań wskazują, że intensywna denudacja stoków, erozja gleb i erozja wąwozowa zachodziły także we wczesnej fazie okresu rzymskiego i na początku epoki brązu, w X XI w. oraz w okresie małej epoki lodowej ( m.in. : Maruszczak 1973, 1988; Schirmer 1983; Jones i in. 1985; Cremaschi i in. 1994; Niewiarowski i in. 1995; 16

17 1.3. Specyfika obszarów lessowych Śnieszko 1995; Frenzel 2000; Superson i in. 2003; Zgłobicki i in. 2003; Starkel 2005a, b; Superson, Zgłobicki 2005; Gardziel i in. 2006; Vanwalleghem i in. 2006; Twardy 2008; Zgłobicki 2008; Wójcicki 2010 ) Specyfika obszarów lessowych Dla badań przemian środowiska przyrodniczego w holocenie szczególnie atrakcyjne są obszary lessowe. Decyduje o tym duże tempo ich denudacji i znaczna antropopresja, trwająca już ok. 6 tys. lat. Cechą charakterystyczną lessów jest ich duża porowatość, co przy obecności wody sprawia, że pokrywy te są szczególnie narażone na procesy erozyjne i denudację. Dogodne warunki orograficzne ( niewielkie nachylenia stoków, obecność szerokich zrównań denudacyjnych i powierzchni terasowych ) oraz urodzajne gleby zadecydowały o intensywnym i trwałym zagospodarowaniu tych obszarów. Rozwój stałego osadnictwa oraz rolnictwa od neolitu razem z wahaniami klimatu stały się więc przyczyną istotnych zmian typu i natężenia procesów morfogenetycznych w tych obszarach. Lessy występujące w Polsce stanowią fragment europejskiej strefy lessowej, rozciągającej się od atlantyckich wybrzeży Francji przez wyżyny Europy Środkowej do Uralu. Pokrywy te są zbudowane ze zróżnicowanych stratygraficznie warstw, wśród których pod względem powierzchni i miąższości dominują lessy vistulianu ( Jersak 1973 ). Istotnym zagadnieniem, które należy uwzględnić w rozważaniach paleogeograficznych nad dotychczasową ewolucją rzeźby obszarów lessowych, jest zakończenie akumulacji eolicznej pyłów oraz początek degradacji pokrywy lessowej. Zakończenie akumulacji lessów w Polsce jak dotąd jest słabo poznane. Zdaniem H. Maruszczaka ( 1985 ) akumulacja lessów zakończyła się ok tys. lat BP. Badania osadów jaskiniowych na Wyżynie Krakowsko-Częstochowskiej wskazują, że pyły były transportowane w atmosferze jeszcze pod koniec plenivistulianu tys. lat B P. Datowanie poziomu próchnicznego występującego poniżej stropu lessów na stanowisku Kraków-Spadzista informuje, że po tym okresie akumulacja eoliczna pyłów zdecydowanie osłabła ( Ginter i in ). Datowania muszli mięczaków w dolinie Szklarki koło Krakowa wskazują na koniec akumulacji pyłów ok. 14,8 tys. lat B P ( Alexandrowicz 1989 ). Wyniki badań fluwialnych w dnie doliny Wisły na wschód od Krakowa sugerują, że akumulacja lessów ustała przed co najmniej 13,5 tys. lat B P wtedy tzw. terasa lessowa ( czyli nadbudowana lessem ) była już rozcięta do poziomu współczesnego dna doliny ( Kalicki 1991b ). Zdaniem Z. Śnieszki ( 1995 ) nie ma podstaw, by twierdzić, że zakończenie akumulacji lessów w południowej Polsce było metachroniczne ( nastąpiło w tym samym czasie ). Przytoczone dane uściślają jednak początek degradacji pokrywy lessowej w Polsce, która rozpoczęła 17

18 1. Wstęp się wcześniej niż powszechnie przyjmowana granica vistulianu i holocenu ( Dwucet, Śnieszko 1995a ). Niewykluczone jest również, że degradacja pokrywy lessowej rozpoczęła się jeszcze przed całkowitym zakończeniem eolicznej akumulacji pyłów. Rezultatem degradacji pokrywy lessowej zachodzącej pod wpływem zmian klimatu oraz działalności gospodarczej jest transformacja pierwotnych cech lessu. Odzwierciedlają ją zazwyczaj : uziarnienie osadów, zmiana zawartości węglanu wapnia i substancji organicznej. Różnice tych składowych w osadach deponowanych w dnach dolin i u podnóży stoków, a tym samym czytelność sedymetologicznego zapisu przemian środowiska przyrodniczego wynikają zarówno z rodzaju transportu oraz tempa akumulacji, jak i z cech obszaru depozycji Cel badań Mimo licznych publikacji dotyczących późnovistuliańskiej i holoceńskiej ewolucji dolin wiele zagadnień pozostaje otwartych. Jednym z nich jest wpływ zmian klimatu i działalności człowieka na ewolucję dolin w ujściowych odcinkach rzek różnej wielkości w obszarach lessowych Europy Środkowej. Wciąż słabo jest poznany wpływ lokalnych czynników ( np. zróżnicowania środowiska przyrodniczego zlewni, spadku i szerokości dna doliny ) oraz zmiany położenia regionalnej bazy erozyjnej na sedymentologiczny zapis zmian klimatu i działalności człowieka w osadach budujących dna dolin rzecznych na wyżynach lessowych. Dotychczasowe badania w obszarach lessowych Europy Środkowej uwzględniały wpływ uwarunkowań lokalnych jedynie na rozwój niewielkich suchych dolin. Zagadnienie to nie jest natomiast opracowane dla dolin rzecznych o stałym odpływie. Istotnym, lecz słabo opracowanym zagadnieniem jest również znaczenie wielkości rzeki i zróżnicowania rzeźby jej zlewni dla transferu osadów pomiędzy stokami, dolinami bocznymi i równiną zalewową. Problem ten jest szczególnie ważny w kontekście kierunku dostawy osadów na równinę zalewową i tempa agradacji den dolin na wyżynach lessowych. Wiele trudności nasuwa też powiązanie faz rozwoju dużych tranzytowych dolin, stanowiących regionalne bazy erozyjne w systemie fluwialnym ( Schumm 1977 ), z ewolucją dolin w ujściowych odcinkach ich dopływów. Relacja ta jest obecnie dobrze rozpoznana jedynie w obszarach młodoglacjalnych lub na przedpolu gór. Brak jest takiego opracowania dla obszarów wyżynnych. Celem podjętych badań było poznanie ewolucji dolin w ujściowych odcinkach rzek różnej wielkości w obszarach lessowych Polski. W pracy zwróciłam szczególną uwagę na wpływ zmian klimatu i czynników lokalnych na ewolucję dolin i czytelność sedymentologicznego zapisu ich rozwoju w osadach budujących dna. 18

19 1.5. Obszar badań Rozpoznałam także czynniki decydujące o dostawie osadów do den dolin wyżyn lessowych i scharakteryzowałam tempo agradacji równin zalewowych w tych dolinach. W kontekście modelu systemu fluwialnego S. A. Schumma ( 1977 ) określiłam również wpływ późnovistuliańskiej i holoceńskiej ewolucji doliny Wisły, jako rzeki tranzytowej, na rozwój dolin jej wyżynnych dopływów. Scharakteryzowałam także znaczenie dolin wyżyn lessowych dla funkcjonowania systemu fluwialnego rzek tranzytowych Europy Środkowej Obszar badań Jako obszar szczegółowych badań wybrałam doliny ujściowych odcinków dwóch lewostronnych dopływów Wisły : Szreniawy ( długość badanego odcinka doliny : 7,6 km ) i Rudnika ( długość badanego odcinka doliny : 5,9 km ). Badane doliny położone są w obrębie kilku mezoregionów fizycznogeograficznych (tab. 1, ryc. 1.). Tabela 1. Regionalizacja fizycznogeograficzna zlewni Szreniawy i zlewni Rudnika ( na podstawie : Kondracki 1994 ) Table 1. Physicogegraphical regionalization of the Szreniawa and Rudnik catchments ( after Kondracki 1994 ) Zlewnia Szreniawy Prowincja Wyżyny Małopolskie ( 34 ) Podprowincja Wyżyna Śląsko-Krakowska ( 341 ) Makroregion Wyżyna Krakowsko-Częstochowska ( ) Mezoregion Wyżyna Częstochowska ( ) Wyżyna Olkuska ( ) Podprowincja Wyżyna Małopolska ( 342 ) Makroregion Niecka Nidziańska ( ) Mezoregion Wyżyna Miechowska ( ) Płaskowyż Proszowicki ( ) Podprowincja Północne Podkarpacie ( 512 ) Makroregion Kotlina Sandomierska ( ) Mezoregion Nizina Nadwiślańska ( ) Zlewnia Rudnika Prowincja Wyżyny Małopolskie ( 34 ) Podprowincja Wyżyna Małopolska ( 342 ) Makroregion Niecka Nidziańska ( ) Mezoregion Płaskowyż Proszowicki ( ) Podprowincja Północne Podkarpacie ( 512 ) Makroregion Kotlina Sandomierska ( ) Mezoregion Nizina Nadwiślańska ( ) 19

20 1. Wstęp Rycina 1. Położenie zlewni Szreniawy oraz zlewni Rudnika ( R ) na tle granic jednostek fizycznogeograficznych wg J. Kondrackiego (1994): 1 granice prowincji, 2 granice podprowincji, 3 granice makroregionów, 4 granice mezoregionów, 5 numery mezoregionów, 6 główne rzeki, 7 miejscowości, 8 zlewnia Szreniawy oraz zlewnia Rudnika Figure 1. Location of the Szreniawa and Rudnik ( R ) catchments against geographical region boundaries after J. Kondracki (1994): 1 boundaries of provinces, 2 boundaries of subprovinces, 3 boundaries of macroregions, 4 boundaries of microregions, 5 mesoregion numbers, 6 major rivers, 7 localities, 8 Szreniawa and Rudnik catchments Doliny te, różniące się między sobą cechami morfometrycznymi zlewni, budową geologiczną i rzeźbą, stanowią przykłady dwóch różnych typów dolin rzecznych wyżyn lessowych w Polsce. Dolina Szreniawy reprezentuje typ dużych płaskodennych dolin rzecznych. Jej zlewnia o powierzchni 713,4 km 2 charakteryzuje się odmiennie wykształconą budową geologiczną, a także rzeźbą w górnej i środkowej części oraz części dolnej. Źródła Szreniawy położone są na wysokości 376 m n.p.m. w obrębie Wyżyny Częstochowskiej, stanowiącej mezoregion Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej 20

21 1.5. Obszar badań ( Kondracki 1994 ). Niewielki fragment górnej części zlewni znajduje się także na Wyżynie Olkuskiej. Zasadnicza część zlewni Szreniawy jest położona w obrębie Wyżyny Miechowskiej i Płaskowyżu Proszowickiego, stanowiących mezoregiony Niecki Nidziańskiej. Szreniawa uchodzi do Wisły na wysokości 177,9 m n.p.m. w obrębie Kotliny Sandomierskiej, mezoregionu : Nizina Nadwiślańska. Zlewnia Szreniawy jest zlewnią wydłużoną o znacznych deniwelacjach ( tab. 2 ). Długość koryta Szreniawy wynosi 79,8 km, a średni spadek dna doliny 2,52. W odcinku ujściowym na długości ok. 2,3 km koryto rzeki jest uregulowane i obwałowane. W przeszłości, jak również obecnie, ten odcinek dna doliny kształtowany był pod dużym wpływem procesów fluwialnych zachodzących w dolinie Wisły. Tabela 2. Parametry morfometryczne zlewni Szreniawy i zlewni Rudnika ( opracowanie własne ) Table 2. Morphometric parameters for the Szreniawa and Rudnik catchments ( the author s own work ) Parametr Zlewnia Szreniawy Zlewnia Rudnika Powierzchnia zlewni [ km 2 ] 713,40 15,76 Wysokość źródła [ m n.p.m. ] 376,00 244,00 Wysokość ujścia [ m n.p.m. ] 177,90 185,00 Wysokość maksymalna zlewni [ m n.p.m. ] 491,20 262,20 Wysokość minimalna zlewni [ m n.p.m. ] 177,90 185,00 Deniwelacja terenu [ m ] 313,30 77,20 Średnia wysokość zlewni [ m n.p.m. ] 334,55 223,60 Długość zlewni [ km ] 64,30 6,86 Maksymalna długość zlewni [ km ] 81,10 8,91 Średnia szerokość zlewni [ km ] 8,80 1,77 Obwód zlewni [ km ] 181,98 23,08 Wskaźnik wydłużenia zlewni 0,47 0,65 Wskaźnik kolistości zlewni 0,27 0,37 Wskaźnik rzeźby Strahlera [ m km -1 ] 3,86 8,66 Długość koryta [ km ] 79,80 8,85 Spadek dna doliny [ ] 2,52 6,67 Wskaźnik rozwinięcia rzeki [%] 127,68 145,08 Gęstość sieci rzecznej [ km km -2 ] 0,54 0,33 Parametr badany odcinek doliny badany odcinek doliny Długość badanego odcinka doliny [ km ] 7,60 5,90 Średni spadek dna doliny [ ] 0,93 5,08 Spadek maksymalny dna doliny [ ] 2,00 13,02 Długość koryta [ km ] 10,17 6,12 Wskaźnik rozwinięcia rzeki [%] 128,41 115,90 Deniwelacje [ m ] Maksymalna szerokość dna doliny [ m ]

22 1. Wstęp Dolina Rudnika jest niewielką doliną rzeczną, której zlewnia obejmuje 15,76 km 2. Źródła Rudnika znajdują się na wysokości 244 m n.p.m., a jego ujście do Wisły na wysokości 185 m n.p.m. Dolina ta położona jest głównie w obrębie Płaskowyżu Proszowickiego, jedynie jej krótki odcinek ujściowy znajduje się w obrębie Niziny Nadwiślańskiej ( ryc. 1, tab. 1 ). Długość koryta Rudnika wynosi 8,85 km, a średni spadek dna doliny 6,67 ( tab. 2 ). W dolnej części zlewni dolina Rudnika na długości 1,2 km wykształcona jest w obrębie wysokiej plejstoceńskiej terasy Wisły ( terasa lessowa ), a w odcinku ujściowym ( mezoregion Nizina Nadwiślańska ) Rudnik na długości 0,6 km rozcina holoceńskie dno doliny Wisły. 22

23 2. Metody badań Realizacja postawionego celu oparta jest na poznaniu wpływu zróżnicowania środowiska przyrodniczego zlewni Szreniawy i Rudnika oraz ewolucji doliny Wisły na wykształcenie osadów budujących dna analizowanych dolin. Środowisko przyrodnicze obszaru badań scharakteryzowałam na podstawie dostępnej literatury i materiałów kartograficznych. Wykonałam także szczegółowe kartowanie geomorfologiczne fragmentów dolin wybranych do badań. Dla celów porównawczych obliczyłam również podstawowe wskaźniki morfometryczne charakteryzujące dolinę Szreniawy i dolinę Rudnika oraz parametry ich zlewni ( Pociask-Karteczka red ). W pracy wykorzystałam mapy topograficzne ( 1 : , 1 : , 1 : ) oraz wybrane arkusze Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski ( 1 : ). Materiały te udostępnione zostały ze Zbiorów Kartograficznych Instytutu Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytetu Jagiellońskiego. W celu poznania wykształcenia osadów budujących dna badanych dolin wykonałam łącznie 24 profile wierceń głębokości 5 8,5 m : 17 wierceń w dnie doliny Szreniawy oraz 7 wierceń w dnie doliny Rudnika. Wiercenia zlokalizowałam w nawiązaniu do zróżnicowania rzeźby den badanych dolin oraz potencjalnych warunków dostawy osadów na równinę zalewową. Uwzględniłam spadek den dolin w profilu podłużnym, obecność form starszej rzeźby fluwialnej ( wyższych poziomów terasowych, ostańców erozyjnych ), a także stożków napływowych dolin bocznych i spłaszczeń podstokowych nadbudowujących holoceńską równinę zalewową. Wiercenia wykonałam wiertnią spalinowo-udarową Cobra 248 firmy Eijkelkamp. Do szczegółowych analiz laboratoryjnych, w nawiązaniu do makroskopowego zróżnicowania tekstury i struktury osadów, pobrałam 402 próby osadów mineralnych i mineralno- -organicznych. Podczas makroskopowej analizy osadów w profilach poszczególnych wierceń określiłam barwę osadów wg skali Munsella, lecz na późniejszym etapie opracowywania wyników ze względu na niewielkie zróżnicowanie barwy symbole literowe zastąpiłam określeniami słownymi. W celu określenia wieku osadów pobrałam 19 prób do datowań radiowęglowych. Datowania te wykonano

24 2. Metody badań w Laboratorium Radiowęglowym w Kijowie ( tab. 3 ). Dla pobranych prób osadów mineralnych i mineralno-organicznych wykonałam analizę uziarnienia, zawartości węglanu wapnia i materii organicznej. Wszystkie analizy wykonałam w Laboratorium Geomorfologicznym Instytutu Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie. W analizie uziarnienia osadów o frakcji > 1 mm zastosowałam metodę sitową, natomiast uziarnienie osadów o frakcji < 1 mm określiłam metodą dyfrakcji laserowej przy użyciu laserowego miernika cząstek Analysette 22 Comfort firmy Fritsch. Uziarnienie osadów analizowałam w przedziałach co 0,5 phi. W wydzieleniach litologicznych posłużyłam się klasyfikacją uziarnienia wg C. K. Wentwortha z modyfikacją W. C. Krumbeina i E. W. Lana oraz uzupełnieniami U. Urbaniak-Biernackiej ( Mycielska-Dowgiałło 1995 ). Zawartości węglanu wapnia dla wszystkich prób wykonłam metodą objętościową przy użyciu aparatu Scheiblera Tabela 3. Zestawienie datowań 1 4 C osadów organicznych Table 3. Carbon-14 dating of organic sediments Numer próby Głębokość [cm] Numer laboratoryjny Data 14 C BP K-2/1 85 IGSB ± 100 K-2/2 105 IGSB ± 125 K-3/1 120 IGSB ± 100 K-4/1 175 IGSB ± 500 K-4/2 170 IGSB ± 110 K-4/3 240 IGSB ± 100 K-4/4 230 IGSB ± 110 K-4/5 260 IGSB ± 130 K-4/6 285 IGSB ± 150 K-5/1 103 IGSB ± 100 K-5/2 200 IGSB ± 115 K-8/1 206 IGSB ± 145 K-9/2 220 IGSB ± 980 K-12/1 115 IGSB ± 175 R 1/V 170 IGSB ± 110 R 3/II 255 IGSB ± 85 R 3/IV 287 IGSB ± 200 R 4/V 311 IGSB ± 80 R 4/XIII 445 IGSB ±

25 2. Metody badań ( oznaczyłam ilość CO 2 powstającą w wyniku reakcji CaCO 3 zawartego w osadach z 10% HCl ). Zawartość materii organicznej określiłam metodą Tiurina ( spalenie substancji organicznej na mokro przy użyciu silnego utleniacza ), lub metodą wagową ( spalanie ). Parametry statystyczne charakteryzujące rozkład uziarnienia ( Folk, Ward 1957 ) wyliczyłam metodą graficzną za pomocą programu komputerowego Gradistat Wyniki szczegółowych analiz laboratoryjnych oraz wartości wskaźników statystycznych zostały przedstawione w pracy w postaci graficznej dla każdego z wykonanych wierceń. W analizie osadów budujących dna badanych dolin uwzględniłam zróżnicowanie ich miąższości i uziarnienia, a także zawartości węglanów i materii organicznej. Cechy te przeanalizowałam w każdym z wykonanych wierceń ( rozdziały 4.1. i 5.1. ). Były one także podstawą do wyróżnienia litofacji scharakteryzowanych w pracy ( rozdziały 4.2. i 5.2. ). Ich miąższość i wykształcenie przeanalizowałam w profilach poprzecznych i podłużnych den badanych dolin ( zróżnicowanie litofacjalne osadów ). Zwróciłam szczególną uwagę na głębokość występowania osadów gruboziarnistych oraz zróżnicowanie drobnoziarnistych osadów mineralnych i mineralno- -organicznych. Istotnym zagadnieniem w tej analizie było także poznanie wpływu spadku i rzeźby den badanych dolin na sposób i tempo ich agradacji oraz znaczenie dostawy materiału klastycznego na równinę zalewową bezpośrednio z koryta lub ze stoków i dolin bocznych. Na podstawie analizy miąższości osadów oraz ich wieku oszacowałam średnie tempo ich akumulacji. Wskaźniki sedymentologiczne charakteryzujące wyróżnione litofacje zostały także przedstawione na diagramach C/M, obrazujących zależności pierwszego percentyla ( C ) i mediany ( M ) ( Passega 1957, 1964; Passega, Byramjee 1969 ). Mimo, iż metoda R. Passegi i R. Byramjee nie uwzględnia różnych warunków transportu, w jakich może się znajdować osad w zależności od przepływu, wykorzystałam ją w pracy, by określić predyspozycje osadów do transportu w określonym ładunku ( trakcja, saltacja, suspensja ). Ułatwiło mi to porównanie wyróżnionych litofacji, szczególnie w aspekcie wysortowania osadów. W przypadku niektórych litofacji bezładne rozrzucenie próbek osadów na diagramie C / M uniemożliwiło mi jednak jednoznaczne wyróżnienie tzw. S-kształtnego pola ( pola rozmieszczenia aluwiów ), lub jego konkretnych segmentów. Dlatego zastosowałam ogólną interpretację warunków depozycji osadów w nawiązaniu do wyróżnionych 9 pól diagramu C / M. Dotychczasowe badania wskazują na istotne różnice w interpretacji warunków transportu osadów fluwialnych w oparciu o analizy diagramów C / M i analizy krzywych kumulacyjnych. Wykonane były one jednak dla dużych piaskodennych lub żwirodennych rzek jedno- oraz wielokorytowych ( Szmańda 2007, 2011 ). Zagadnienie zastosowania różnych metod i wiarygodności dokonywanych na ich podstawie interpretacji paleogeograficznych nie zostało jednak dotychczas opracowane dla obszarów lessowych. Dużą trudność w takich pracach metodycznych stanowi 25

26 2. Metody badań niewielkie zróżnicowanie frakcjonalne osadów budujących równiny zalewowe oraz zazwyczaj brak klasycznie wykształconych form mikrorzeźby fluwialnej ( wały przykorytowe, stożki krewasowe itd. ) w dolinach obszarów lessowych. Ze względu na liczne wątpliwości i problemy metodyczne wynikające ze specyfiki badań w tych obszarach oraz biorąc pod uwagę paleogeograficzny charakter pracy, zrezygnowałam z zastosowania innych metod graficznej prezentacji wyników uziarnienia osadów. Zagadnienie zastosowania różnych metod interpretacji wyników analiz sedymentologicznych osadów budujących dna dolin w obszarach lessowych jest z pewnością ważne i wymaga w przyszłości opracowania z zakresu nie tylko metodyki badań fluwialnych w tych obszarach, lecz także interpretacji paleogeograficznych. Interpretując wyniki badań terenowych i laboratoryjnych, napotkałam także inne problemy metodyczne związane ze specyfiką osadów budujących dna dolin w obszarach lessowych. W dolinach tych wśród holoceńskich osadów klastycznych przeważają utwory pyłowe pochodzące z redeponowanego lessu. Nie pozwala to na jednoznaczne wyróżnienie znanych z literatury facji ( w sensie genetycznym ) charakterystycznych dla środowiska fluwialnego ( np. facje osadów korytowych, wałów brzegowych, stożków krewasowych ). Jest to szczególnie trudne, gdy analizowane osady pochodzą z wierceń. W analizie osadów, ze względu na złożony zespół procesów prowadzących do wykształcenia ich cech, zrezygnowałam więc z użycia pojęcia facja w sensie genetycznym. Pojęcie to używane jest w pracy w ujęciu klasycznym jako oblicze osadu, czyli jego charakterystyka odróżniająca go w jednej jednostce stratygraficznej. Pojęcie litofacja oznacza zaś pionowe zróżnicowanie osadów zależne od lateralnej różnorodności ich cech litologicznych, a więc również od zmiennych warunków ich depozycji ( Moore 1949; Krumbein, Sloss 1956 ). Pod względem chronologii zjawisk następstwo litofacjalne obserwowane w profilach geologicznych jest więc konsekwencją zmienności warunków akumulacji osadów, która mogła zachodzić zarówno w krótkich epizodach czasowych, jak i przez setki lub wiele tysięcy lat. Wspomniane wyżej ograniczenia i wątpliwości sprawiły, że podstawą przeprowadzonej klasyfikacji litofacjalnej osadów budujących dna badanych dolin były takie cechy osadu jak : uziarnienie, zawartość substancji organicznej i węglanów oraz barwa. Nawiązują one do tych cech pokrywy lessowej, które ulegają istotnej transformacji wskutek denudacji mechanicznej lub chemicznej. 26

27 3. Środowisko przyrodnicze obszaru badań 3.1. Budowa geologiczna Dolina Szreniawy i dolina Rudnika są położone w obrębie kilku dużych jednostek strukturalnych Polski : monokliny śląsko-krakowskiej, niecki miechowskiej i zapadliska przedkarpackiego ( Stupnicka 2007 ). Jednostki te charakteryzuje znaczne zróżnicowanie stylu tektonicznego oraz litologii budujących je utworów ( ryc. 2 ). Zróżnicowanie to odzwierciedlone jest także w rzeźbie analizowanego obszaru. Dolina Szreniawy i zlewnia tej rzeki są położone w obrębie wszystkich wymienionych wyżej jednostek strukturalnych. Źródłowy odcinek doliny znajduje się w obrębie monokliny śląsko-krakowskiej, która w kierunku wschodnim przechodzi w nieckę miechowską. Ujściowy odcinek Szreniawy położony jest w zapadlisku przedkarpackim. Konsekwencją takiego usytuowania badanej doliny jest znaczne zróżnicowanie litologiczne i stratygraficzne skał podłoża. W źródłowej części zlewni ( w obrębie mezoregionów : Wyżyna Olkuska, Wyżyna Częstochowska ) są to skały węglanowe górnej jury, a w obrębie Wyżyny Miechowskiej utwory górnej kredy. We wschodniej części zlewni ( w obrębie mezoregionów : Płaskowyż Proszowicki, Nizina Nadwiślańska ) podłoże geologiczne dla utworów czwartorzędu stanowią ilaste i piaszczyste osady miocenu, a lokalnie także seria witowska ( Bukowy 1968; Walczowski 1984; Wacławik 1991 ). W źródłowej części zlewni Szreniawy podłoże mezozoiczne monokliny śląskokrakowskiej ma bardzo skomplikowaną tektonikę. Występują tu liczne dyslokacje tektoniczne, wzdłuż których utworzyły się rozległe zręby i wąskie równoleżnikowe rowy ( ryc. 3 ). Jednym z takich rowów jest rów Wolbromia o szerokości ok. 2 km, ciągnący się na długości ok. 10 km. W kierunku wschodnim rów ten rozszerza się

28 3. Środowisko przyrodnicze obszaru badań Rycina 2. Szkic tektoniczny regionu ( na podstawie : Gradziński 1993; Krysiak 2000; Rauch-Włodarska i in. 2006; Stupnicka 2007 ): 1 monoklina śląsko-krakowska, 2 niecka miechowska, 3 zapadlisko przedkarpackie, 4 Karpaty, 5 miejscowości, 6 zlewnia Szreniawy oraz zlewnia Rudnika ( R ), 7 nasunięcie Karpat Zewnętrznych, 8 uskok normalny, 9 uskok przesuwczy Figure 2. Regional tectonics outline ( after Gradziński 1993; Krysiak 2000; Rauch-Włodarska et al. 2006; Stupnicka 2007 ): 1 Silesian Cracow Monocline, 2 Miechów Basin, 3 Carpathian Foredeep, 4 Carpathian Mountains, 5 localities, 6 Szreniawa and Rudnik ( R ) catchments, 7 Outer Carpathian thrust, 8 normal fault, 9 strike-slip fault i zanika. Wielkość zrzutu w stosunku do południowego zrębu Chełmu wynosi 80 m, a względem północnego zrębu Smolenia 30 m. Rów ten jest wypełniony utworami kredy ( senon, alb ) ( Bukowy 1968 ). We wschodniej części rów Wolbromia wykorzystywany jest przez górny odcinek Szreniawy. Innym przykładem jest rów Rzerzuśni, w którym założona jest dolina potoku o tej samej nazwie. Utwory kredy 28

29 3.1. Budowa geologiczna Rycina 3. Szkic tektoniczny górnej części zlewni Szreniawy ( na podstawie : Bukowy 1968 ): 1 granica zlewni Szreniawy, 2 uskoki, 3 główne rzeki, 4 miejscowości Figure 3. Local tectonic outline of the upper part of the Szreniawa catchment ( after Bukowy 1968 ): 1 boundary of the Szreniawa catchment, 2 faults, 3 major rivers, 4 localities w obrębie niecki miechowskiej są także silnie zdyslokowane i tworzą wiele poprzesuwanych względem siebie bloków ( m.in. : zrąb słomnicki, depresja działoszycka ) ( ryc. 2 ). Ich powstanie związane jest z utworzeniem we wczesnym paleocenie kilku stref uskokowych o prawie południkowym przebiegu ( Krysiak 2000 ). W miocenie cały południowy fragment niecki miechowskiej został objęty zalewem morza, które wkroczyło na ten obszar od południa, wykorzystując istniejące w podłożu kredowym depresje tektoniczne. Powstały wówczas miąższe serie osadów ilastych i piaszczystych, wapieni oraz ewaporaty ( Rutkowski 1986 ). Obszar objęty szczegółowymi badaniami ( południowa część Płaskowyżu Proszowickiego ) budują głównie 29

30 3. Środowisko przyrodnicze obszaru badań utwory ilaste i piaszczyste ( warstwy grabowieckie, warstwy jarosławskie ) ( Płonczyński 1993 ). Osady te zazwyczaj leżą poziomo i jedynie lokalnie są sfałdowane ( Rauch-Włodarska i in ). Ich miąższość jest zróżnicowana i wynosi od ok. 100 m w rejonie Rudna Dolnego do m w rejonie Nowego Brzeska ( Pawlak red. 1977a; Płonczyński 1993 ). W dnie doliny Szreniawy osady miocenu występują na głębokości m ( Walczowski 1984 ). Od południa cały mezoregion Płaskowyż Proszowicki ograniczony jest strefą tektoniczną Kurdwanów-Zawichost ( strefa uskoków przesuwczych ), która stanowi północną granicę zapadliska przedkarpackiego ( Lindner, Siennicka 1994 ). Miąższość osadów miocenu w zapadlisku u podnóża Płaskowyżu Proszowickiego wynosi od ok. 160 m w rejonie Grobli do > 600 m u wylotu doliny Szreniawy ( Pawlak red. 1977a, b ). Z okresem neogenu w analizowanym obszarze związane są osady tzw. serii witowskiej, które występują na wschód od Nowego Brzeska w międzyrzeczu Wisły i Szreniawy. Są to małozwięzłe piaskowce, piaski, żwiry i utwory pylaste leżące niezgodnie na osadach mioceńskich. Ich miąższość wynosi m. Są to utwory typu molasy słodkowodnej, akumulowane przez rzeki roztokowe płynące z Karpat. Wiek i geneza tej serii były przedmiotem wieloletnich badań ( m.in. : Łyczewska 1948; Gradziński, Unrug 1959; Kucia-Lubelska 1966; Dżułyński i in. 1968; Tyczyńska 1978; Krysiak 1987; Zuchiewicz 1995; Lindner, Nowakowski 1996; Rutkowski 1998; Brud i in. 2003a, b; Tokarski i in. 2004; Rauch-Włodarska i in ). Pozycja stratygraficzna tych osadów była określana na różne okresy od miocenu po interglacjał mazowiecki. Według najnowszych badań opartych na analizie makroszczątków, wiek serii witowskiej należy odnieść do przełomu miocenu i pliocenu ( Brud, Worobiec 2003; Brud 2004 ). W omawianej serii osadów występują nieciągłe deformacje tektoniczne : spękania ciosowe, uskoki synsedymentacyjne i uskoki prawoprzesuwcze. Ich geneza związana jest zarówno z kompakcją osadów, jak i z uaktywnieniem struktur głębszego podłoża geologicznego w analizowanym regionie ( Krysiak 1987; Zuchiewicz 1995; Brud i in. 2003b ). Współcześnie w zlewni Szreniawy utwory jurajskie i kredowe odsłaniają się na 18,49% powierzchni zlewni, głównie w jej zachodniej i środkowej części, natomiast we wschodniej części zlewni na niewielkiej powierzchni ( 1,7% ) odsłaniają się utwory miocenu oraz seria witowska ( ryc. 4, tab. 4 ). W zlewni Rudnika ( w północno-wschodniej części ) odsłaniają się jedynie osady miocenu; zajmują one 0,71 % jej powierzchni ( tab. 4, ryc. 5 ). Z okresem plejstocenu w południowej części Niecki Nidziańskiej, a więc także w obszarze szczegółowych badań, związane są osady glacjalne, fluwioglacjalne oraz lessy, a lokalnie także pokrywy soliflukcyjne wypełniające dna większych dolin. Dotychczas nie rozpoznano w tym regionie osadów i form, które jednoznacznie można by przypisać zlodowaceniom i okresom interglacjalnym starszego czwartorzędu ( Lindner 1988; Lindner, Siennicka 1994 ). W profilach geologicznych i odsło- 30

31 3.1. Budowa geologiczna Rycina 4. Uproszczona mapa geologiczna zlewni Szreniawy ( na podstawie : Rühle 1949; Walczowski 1982; Radzki i in ) : skały podłoża podczwartorzędowego : 1 jura, 2 kreda, 3 miocen; 4 utwory czwartorzędowe, 5 główne rzeki, 6 dział wodny zlewni, 7 obszar szczegółowych badań, 8 miejscowości Figure 4. Simplified geological map of the Szreniawa catchment ( after Rühle 1949; Walczowski 1982; Radzki et al ) : sub-quaternary rocks : 1 Jura, 2 Cretaceous, 3 Miocene; 4 Quaternary formations, 5 major rivers, 6 drainage divide, 7 study area, 8 localities 31

32 3. Środowisko przyrodnicze obszaru badań Tabela 4. Udział wychodni utworów starszych od czwartorzędu w powierzchni zlewni Szreniawy i zlewni Rudnika ( na podstawie : Rühle 1949; Walczowski 1982; Radzki i in. 1989; Płonczyński 1990 ) Table 4. Percentage of pre-quaternary outcroppings in the Szreniawa and Rudnik catchment areas ( after Rühle 1949; Walczowski 1982; Radzki et al. 1989; Płonczyński 1990 ) Rodzaj i wiek skał Wychodnie skał jurajskich [ % powierzchni zlewni ] Zlewnia Szreniawy Zlewnia Rudnika margle ilaste i wapienie margliste, lokalnie w spągu zlepieńce wapienne ( kimeryd ) wapienie skaliste, margle wapniste, margle ilaste i wapienie cienkopłytowe ( oksford ) 1,16 Wychodnie skał kredowych [ % powierzchni zlewni ] margle z glaukonitem, w spągu zapiaszczone, margle wapniste, opoki, gezy ( mastrycht ) opoki wapienne, margle, wapienie z czertami, wapienie margliste, w spągu margle ilaste ( kampan ) margle ilaste z glaukonitem ( santon ) wapienie zapiaszczone, zlepieńce ( turon ) 17,33 Wychodnie skał neogeńskich [ % powierzchni zlewni ] iły krakowieckie i piaski ( sarmat ) 0,71 1,70 seria witowska ( miocen pliocen ) nięciach udokumentowane są dopiero utwory związane z okresem zlodowacenia san 2. Są to osady akumulacji fluwioglacjalnej i zastoiskowej oraz glina zwałowa lub jej residua. Pierwsze z tych osadów opisane są m.in. : w profilach w Szpitarach koło Nowego Brzeska ( Gębica 1998 ), w Witowie u ujścia Szreniawy oraz w Ławach ( Łyczewska 1948 ) i Kolosach na wschód od doliny Nidzicy ( Lindner 1988; Lindner, Siennicka-Chmielewska 1995 ). Glinę zwałową z okresu zlodowacenia san 2, a miejscami tylko jej residuum rozpoznano w odsłonięciach i profilach wierceń m.in. : w zlewni Nidzicy ( Bronocice, Kazimierza Wielka, Wielgus, Odonów, Ławy ), w Witowie ( Siennicka-Chmielewska 1997 ) i w Szpitarach ( Gębica 1998 ). Miąższość tej gliny wynosi do 10 m. W okresie zlodowaceń środkowopolskich ( zlodowacenie odry, zlodowacenie warty ) lądolód objął swym zasięgiem jedynie północne fragmenty Niecki Nidziańskiej. W regionie południowym miała miejsce wówczas głównie akumulacja zastoiskowa oraz akumulacja lessów. Utworzone w tym okresie lessy 32

33 3.1. Budowa geologiczna Rycina 5. Uproszczona mapa geologiczna zlewni Rudnika ( na podstawie : Płonczyński 1990 ): 1 utwory miocenu, 2 utwory czwartorzędowe, 3 główne rzeki, 4 dział wodny zlewni, 5 obszar szczegółowych badań, 6 miejscowości Figure 5. Simplified geological map of the Rudnik catchment ( after Płonczyński 1990 ): 1 Miocene formations, 2 Quaternary formations, 3 major rivers, 4 drainage divide, 5 study area, 6 localities starsze występują w analizowanym obszarze w płatach o niewielkiej miąższości. Scharakteryzowane są one m.in. w sąsiedniej względem Szreniawy zlewni Nidzicy : profil w Odonowie ( Jersak 1985; Dwucet, Śnieszko 1995a, b ), profile w Topoli i Donosach koło Kazimierzy Wielkiej ( Jersak 1973; Jersak i in ), w Słonowicach w dolinie Małoszówki ( Michno i in ) i w Szpitarach koło Nowego Brzeska ( Gębica 1998 ). W okresie vistulianu południowa część Płaskowyżu Proszowickiego również położona była poza zasięgiem bezpośredniego oddziaływania lądolodu. Następowała tu wówczas, w warunkach klimatu peryglacjalnego, akumulacja osadów fluwioglacjalnych i lessów młodszych. Zostały one scharakteryzowane w profilu w Odonowie ( Jersak 1985; Dwucet, Śnieszko 1995a, b ) i w rejonie Nowego Brzeska ( Gębica 1997, 1998 ), Hebdowa, Śmiłowic ( Gębica 1995a ) oraz w Słonowicach 33

34 3. Środowisko przyrodnicze obszaru badań ( Michno i in ). Obie analizowane doliny położone są w obrębie miechowskiego płata lessowego ( Jersak i in ). Budują go zróżnicowane stratygraficznie lessy o miąższości 2 30 m. Lessy te zaliczane są do formacji lessów przejściowych, a strefa odwapnienia sięga w nich do głębokości 4 m. Reprezentują one trzy facje lessowe : wysoczyznową ( subaeralną ), stokową oraz dolinną, która nadbudowuje wyższe poziomy terasowe ( Jersak 1973; Maruszczak 1991 ). Najmłodszą grupę osadów ( holocen ) w analizowanym obszarze stanowią pokrywy stokowe i osady aluwialne. Ich miąższość oraz wykształcenie zróżnicowane są w zależności od lokalnych cech rzeźby i warunków, w jakich następowała ich depozycja Rzeźba terenu Wyżyny lessowe w Polsce charakteryzują się rzeźbą erozyjno-denudacyjną, której rozwój jest uwarunkowany przede wszystkim niewielką odpornością pokrywy lessowej oraz znacznym, trwającym od neolitu, antropogenicznym przekształceniem środowiska przyrodniczego ( Śnieszko 1995; Kruk i in ). W analizowanym regionie powierzchnia utworów czwartorzędowych przeważnie odzwierciedla starsze przedczwartorzędowe formy rzeźby, niektóre z nich mają założenia tektoniczne ( Cabaj, Nowak 1986 ). Związek tektoniki podłoża z rzeźbą przejawia się m.in. w wyraźnym ukierunkowaniu większych dolin oraz w asymetrii ich zboczy. Tektoniczne założenia dolin w tym regionie wykazały badania m.in. : W. Kracha ( 1947 ), S. Bukowego ( 1956 ), S. Gilewskiej ( 1958 ), J. Rutkowskiego ( 1965 ), A. Walczowskiego ( 1983 ). Zdaniem tych autorów doliny o przebiegu W N W-E S E oraz NNW-S S E nawiązują do głównych kierunków spękań podłoża kredowego. Kierunek E S E jest charakterystyczny szczególnie dla dolin przedmioceńskich. Doliny te na wczesnym etapie rozwoju zostały w różnym stopniu odpreparowane spod utworów miocenu, a nawet starszego czwartorzędu ( Tyczyńska 1959 ). Zlewnia Szreniawy ze względu na swoje położenie charakteryzuje się bardzo zróżnicowaną rzeźbą. W jej górnej i środkowej części podłożem dla osadów czwartorzędowych są skały węglanowe jury i kredy, natomiast we wschodniej i południowej części zlewni ilaste i piaszczyste utwory miocenu oraz seria witowska. Najwyższe wzniesienia w zlewni Szreniawy znajdują się w zachodniej i północnej części zlewni ( np. : Dębiniec 491,2 m n.p.m., Poręba Górna 474 m n.p.m., Jeżówka 421 m n.p.m., Biała Góra 415 m n.p.m. ). Są to zazwyczaj twardzielcowe wzniesienia wododzielne, zbudowane z odpornych opok górnej kredy. Szerokie, lecz krótkie grzbiety pod względem wysokości nawiązują do paleogeńskiej powierzchni zrównania zachowanej fragmentarycznie w wysokości m n.p.m. lub niższej neogeńskiej powierzchni zrównania o wysokości m n.p.m. Lokalnie wysokości 34

35 3.2. Rzeźba terenu względne są duże ( > 100 m ), zwłaszcza tam, gdzie głębokie i wąskie doliny rozcinają odporne skały górnej kredy ( np. rejon Miechowa i Słomnik ). Obszary o tak dużych deniwelacjach, które rozcięte są gęstą siecią dolin denudacyjnych ( > 2 km km -2 ), zdaniem J. Rodzika ( 2009 ) reprezentują erozyjny podtyp rzeźby wyżyn lessowych. Wykształcenie stoków w zachodnim i północnym fragmencie zlewni Szreniawy nawiązuje do zróżnicowania litologicznego skał mezozoicznych i miąższości lessów, a lokalnie także do tektoniki podłoża. Stoki o ekspozycji zachodniej i południowej odznaczają się nachyleniami do 20, natomiast stoki o ekspozycji wschodniej i północnej nachylone są maksymalnie do 10. Stoki o wypukło-wklęsłym lub prostym profilu podłużnym rozcięte są dolinami różnej wielkości i różnego wieku. Dolina górnej Szreniawy oraz doliny jej większych dopływów ( np. Gołczanka i Cicha ) zlokalizowane są w niewielkich rowach tektonicznych utworzonych w obrębie podłoża mezozoicznego lub wzdłuż mniejszych dyslokacji. Większe doliny o przedmioceńskich założeniach zazwyczaj są długie i w różnym stopniu odpreparowane spod pokrywy mioceńskiej lub nawet czwartorzędowej ( Gilewska 1958 ). M. Tyczyńska ( 1959 ) uważa, że doliny te powstały w oligocenie i są efektem odmłodzenia rzeźby ( rozcięcia paleogeńskiej powierzchni zrównania ) podczas ruchów tektonicznych. Do dolin całkowicie odpreparowanych spod utworów mioceńskich zalicza ta autorka np. dolinę Ścieklca i odcinek doliny Szreniawy na południe od Słomnik. Natomiast za częściowo odpreparowany uznaje górny i środkowy odcinek doliny Goszczy. Zbocza tych dolin wycięte są w zróżnicowanych litologicznie skałach górnej kredy, co warunkuje ich cechy morfometryczne. Odcinki dolin wycięte w wapieniach i opokach są głębokie ( m ) i mają stosunkowo wąskie dno ( kilkadziesiąt metrów szerokości ). Natomiast odcinki dolin wycięte w małoodpornych marglach zazwyczaj są szersze ( m szerokości dna ) i płytsze ( do 30 m głębokości ). Dna większych dolin budują osady soliflukcyjne i proluwialne ( osady lessopochodne ) o miąższości kilku metrów. Z dolnym miocenem związane jest powstanie na Wyżynie Miechowskiej padołów ( np. Padół Słomnicki, Padół Ksiąski ) ( Tyczyńska 1959 ). Są to niewielkie ( 2 8 km długości, 1 2 km szerokości ) płaskodenne i prostolinijne formy o założeniach tektonicznych. W ich dnach zachowane są lokalnie osady miocenu ( Gilewska 1958 ). Drugą grupę form dolinnych stanowią doliny, które powstały w plejstocenie. Zazwyczaj wykształcone są one jako doliny płaskodenne lub rozległe niecki o długości blisko 1,5 km. Trzecią grupę stanowią niewielkie doliny holoceńskie, wykształcone jako wąwozy i parowy lub płytkie niecki ablacyjne. Są one zazwyczaj wycięte w pokrywie lessowej, jednak w najwyżej położonych regionach docinają się także do podłoża kredowego. Najwięcej wąwozów występuje w rejonie Miechowa i Słomnik, gdzie deniwelacje przekraczają lokalnie nawet 100 m ( Dynowska 1964 ). Liczba holoceńskich dolin denudacyjnych jest zdecydowanie mniejsza w obszarach, które charakteryzuje niewielka miąższość pokrywy lessowej ( 1 3 m ), a lokalne deniwelacje nie przekraczają 50 m. Potwierdza to prawidłowość opisywaną przez H. Maruszczaka ( 1973 ), 35

36 3. Środowisko przyrodnicze obszaru badań który stwierdził, że wąwozy powszechnie występują w tych regionach, gdzie lessy mają miąższość > 10 m, a deniwelacje są większe niż m. Zdaniem R. Wolnika ( 1981 ) wiele mniejszych wąwozów zostało zasypanych lub ich górne odcinki poprzez zaoranie zostały przekształcone w płytkie niecki i zajęte są współcześnie pod uprawę. W obrębie stoków i zboczy większych dolin powszechnie występują także formy antropogeniczne, głównie holwegi ( wcięcia dróg polnych ) i terasy rolne. Dolina Szreniawy w górnym i środkowym odcinku ma zróżnicowany przebieg i nawiązuje do kierunku dyslokacji tektonicznych podłoża mezozoicznego. Jej dno osiąga szerokość od ok. 150 m ( w odcinku na wschód od Wolbromia ) do ok. 500 m ( w odcinku na północ od Słomnik ). Dno doliny Szreniawy jest płaskie, akumulacyjne. Na jej zboczach zachowały się fragmenty wyższych teras o wysokości m oraz m ( Tyczyńska 1959 ). Poziomy te zbudowane są z piasków i żwirów fluwioglacjalnych, nadbudowanych zazwyczaj kilkumetrową serią lessów i pokryw deluwialnych. W górnym i środkowym odcinku doliny Szreniawy najmłodsze osady plejstoceńskie ( vistulian ) nie zachowały się na powierzchni. Zdaniem M. Tyczyńskiej ( 1959 ) zagrzebane są one pod osadami holoceńskimi ( na głębokości 3 6 m ), które budują współczesne dno doliny. Spadek dna doliny Szreniawy w jej górnym i środkowym odcinku wynosi 2,52 ( lokalnie wzrasta do 5 ). We wschodniej części zlewni Szreniawy, położonej w obrębie Płaskowyżu Proszowickiego, rzeźba terenu jest odmiennie wykształcona. Zostanie ona szczegółowo scharakteryzowana na podstawie badań przeprowadzonych w obszarze położonym na wschód od Biskupic ( ryc. 6 ). Powierzchnie wierzchowinowe w tym fragmencie zlewni tworzą szerokie, krótkie garby, zbudowane głównie z neogeńskich osadów ilastych i piaszczystych. Utwory te nadbudowane są miąższą pokrywą lessów ( do 30 m w rejonie Koszyc ), lokalnie także gliną zwałową, osadami fluwioglacjalnymi lub serią witowską ( Izmaiłow, Michno 2009 ). Niewielka odporność utworów neogeńskich uwarunkowała powstanie obniżeń terenu, spłaszczeń w obrębie działów międzydolinnych i niewielkie nachylenia stoków. W analizowanym fragmencie zlewni najwyższe wzniesienia występują w obszarach wododzielnych zlewni Wisły i Szreniawy oraz Szreniawy i Nidzicy. Ich wysokości bezwzględne wynoszą od m n.p.m. do m n.p.m. i obniżają się w kierunku wschodnim. Wzniesienia te nawiązują do neogeńskiej powierzchni zrównania ( Gilewska, Starkel 1980 ). Ponad szerokie i płaskie wierzchowiny wznosi się szereg niewielkich kopulastych ostańców denudacyjnych, zbudowanych zazwyczaj ze żwirów serii witowskiej ( Łyczewska 1948 ). Niższy poziom spłaszczeń zaznacza się w obrębie zboczy doliny Szreniawy i dolin jej dopływów. Poziom ten obniża się z biegiem doliny głównej od m n.p.m. na zachodzie do m n.p.m. na wschodzie. Wysokości względne w analizowanym fragmencie zlewni wynoszą m, a gęstość dolin denudacyjnych nie przekracza 2 km km -2. Ten fragment zlewni Szreniawy reprezentuje więc erozyjno- -denudacyjny podtyp rzeźby obszarów lessowych ( Rodzik 2009 ). 36

37 3.2. Rzeźba terenu Zbocza doliny Szreniawy cechują się niewielkim nachyleniem ( 2 35 ), przeważnie 7 15, oraz asymetrią nachyleń. Bardziej strome są zbocza o ekspozycji północnej i północno-wschodniej. Rozcina je gęsta sieć dolin różnego wieku, które są odwadniane stale lub okresowo. Większe doliny boczne, np. dolina w rejonie Łapszowa ( Łapszowianka ) i dolina na wschód od Koszyc, mają prawdopodobnie przedczwartorzędowe założenia. Zdaniem A. Walczowskiego ( 1983 ) w dolnym pliocenie w osadach mioceńskich utworzone zostały szerokie nieckowate doliny, które następnie w górnym pliocenie zostały pogłębione. Osie istniejących w tym regionie przed czwartorzędem dolin widoczne są na mapie przedstawiającej głębokość położenia stropu podłoża mioceńskiego ( ryc. 7 ). Doliny te współcześnie wykształcone są zazwyczaj w postaci rozległych niecek i dolin płaskodennych. Doliny nieckowate o długości 1,5 km są asymetryczne i charakteryzują się nachyleniem zboczy Większe nachylenia ( > 15 ) cechują zbocza o ekspozycji wschodniej lub północnowschodniej, które zbudowane są z osadów mioceńskich, gliny zwałowej lub serii witowskiej. Zbocza przeciwległe o mniejszym nachyleniu ( 3 6 ) nadbudowane są zazwyczaj miąższą pokrywą lessów. Dna rozległych dolin nieckowatych są wyścielone osadami soliflukcyjnymi i proluwialnymi o miąższości do 4 m ( Śnieszko 1995 ). Większe spośród tych form w dolnych odcinkach przechodzą w doliny płaskodenne ( szerokość dna do 150 m ) z okresowymi lub stałymi ciekami. Ich dna budują drobnoziarniste osady mineralne oraz organiczne o łącznej miąższości 1 6,5 m ( Stachowicz 2010 ). U wylotu tych dolin występują rozległe ( do 800 m szerokości ) stożki napływowe lub proluwialne. Drugą grupę form dolinnych stanowią niewielkie doliny holoceńskie, wycięte w zboczach starszych form. Wykształcone są one głównie jako niecki ablacyjne o głębokości od 2 m do kilkunastu metrów, długości do ok. 500 m i nachyleniu zboczy 3 7. W obszarach wododzielnych te niewielkie doliny denudacyjne podcinają poziomy zrównań trzeciorzędowych. Na zboczach większych dolin oraz na nierozczłonkowanych zboczach doliny Szreniawy występują holwegi. Osiągają one niejednokrotnie długość kilkuset metrów i głębokość do 12 m. Formy te wycięte są w lessach i charakteryzują je wąskie dna ( do 2,5 m szerokości ) i strome zbocza ( ). W obrębie stoków liczne są również terasy rolne o wysokości 0,5 5 m i długości kilkuset metrów. Dolina Szreniawy w analizowanym odcinku jest formą płaskodenną o sterasowanym dnie, którego szerokość wynosi maksymalnie 2,05 km. W analizowanym obszarze występują dwa poziomy wyższych teras : wyższy w wysokości m nad dno doliny oraz niższy osiągający wysokość względną m. Zbudowane są z piasków i żwirów fluwioglacjalnych nadbudowanych lessem i osadami deluwialnymi ( 9 11 m miąższości ). Niemal całą szerokość współczesnego dna doliny Szreniawy zajmuje powierzchnia terasy nadzalewowej wznosząca się 2 6 m nad równinę zalewową. Terasa ta zbudowana jest w stropie z ilasto-piaszczystych osadów holoceńskich, niżej ( na głębokości 4 6,6 m ) budują ją piaski i żwiry. Łączna miąż- 37

38 3. Środowisko przyrodnicze obszaru badań 38

39 3.2. Rzeźba terenu szość utworów aluwialnych w dnie doliny Szreniawy dochodzi do 10 m ( Śnieszko 1995 ). U wylotu bocznych dolin terasa nadzalewowa jest nadbudowana stożkami napływowymi ( fot. 1 ) i proluwialnymi, lokalnie także deluwiami tworzącymi spłaszczenia podstokowe. Powierzchnię terasy nadzalewowej na całej długości badanego odcinka doliny rozcinają liczne rowy odwadniające. W dolinie Szreniawy na wschód od Koszyc występują głębokie starorzecza, które funkcjonowały jeszcze jako zakola koryta w latach 30. XX w. W odcinku tym zachowane są także niewysokie ostańce erozyjne ( wysokość względna 0,8 2,1 m ) związane z rozwojem meandrowego koryta Szreniawy. W badanym odcinku doliny, poniżej terasy nadzalewowej, fragmentarycznie po północnej stronie koryta występuje wąska równina zalewowa. Wznosi się ona na wysokość 0,5 2 m nad koryto i budują ją pyłowe utwory lessopo- Rycina 6. Mapa geomorfologiczna wschodniej części zlewni Szreniawy ( na podstawie : badania własne oraz Izmaiłow, Michno 2009 ): 1 fragmenty neogeńskiej powierzchni zrównania, 2 fragmenty spłaszczeń stokowych, 3 wierzchołki kopulaste, 4 szerokie garby wododzielne, 5 7 stoki neogeńskie : 5 : > 35, 6 : 15 35, 7 : 7 15 ; stoki plejstoceńskie : 8 : 7 15, 9 : ; 10 powierzchnia terasy z okresu zlodowacenia san 2, 11 powierzchnia terasy z okresu zlodowaceń środkowopolskich, 12 niecki plejstoceńskie, 13 terasa nadzalewowa, 14 równina zalewowa, 15 równiny proluwialne, 16 suche, holoceńskie doliny denudacyjne, 17 koryta rzeczne, 18 starorzecza, 19 krawędzie terasy nadzalewowej, 20 ostańce erozyjne, 21 holoceńskie stożki napływowe, 22 stożki proluwialne, 23 rowy melioracyjne, 24 wały przeciwpowodziowe, 25 terasy rolne i holwegi, 26 miejscowości, 27 wodowskaz w Biskupicach, 28 przekroje poprzeczne Figure 6. Geomorphological map of the eastern part of the Szreniawa catchment ( based on author s own research and after Izmaiłow and Michno 2009 ): 1 fragments of Neogene plain, 2 flat fragments of slopes, 3 dome summits, 4 wide drainage divide ridges, 5 7 Neogene slope gradients : 5 : > 35, 6 : 15 35, 7 : 7 15, 8 9 Pleistocene slope gradients : 8 : 7 15, 9 : 15 35, 10 San 2 ice age terrace, 11 Middle Polish ice age terrace, 12 dry Pleistocene denudation valleys, 13 flood terrace, 14 floodplain, 15 proluvial plains, 16 dry Holocene denudation valleys, 17 river channels, 18 oxbow lakes, 19 edge of flood terrace, 20 erosion outcrops, 21 Holocene alluvial fans, 22 proluvial fans, 23 drainage ditches, 24 levees, 25 agricultural terraces and hollow ways, 26 localities, 27 water gauge at Biskupice, 28 cross sections 39

40 3. Środowisko przyrodnicze obszaru badań Rycina 7. Rzeźba stropu osadów mioceńskich we wschodniej części zlewni Szreniawy ( na podstawie : Pawlak red. 1977a, b ): 1 wysokość stropu osadów mioceńskich ( m n.p.m. ), 2 dział wodny zlewni, 3 współczesna sieć rzeczna, 4 miejscowości Figure 7. Relief of the Miocene sediments top in the eastern part of the Szreniawa catchment ( after Pawlak ed. 1977a, b ): 1 altitude of the Miocene sediments top ( m a.s.l. ), 2 catchment divide, 3 present-day river network, 4 localities chodne z materiałem piaszczystym i organicznym. W analizowanym odcinku doliny koryto Szreniawy ma długość 10,17 km i charakteryzuje się znaczną krętością. Spadek dna doliny w analizowanym odcinku wynosi 0,93, jest jednak wyraźnie zróżnicowany : w odcinku Biskupice Koszyce ( 5,6 km ) wynosi on 0,45, a następnie wzrasta do 2 w odcinku ujściowym ( 2,3 km ) ( ryc. 8 ). W ujściowym odcinku koryto Szreniawy jest uregulowane ( fot. 2 ) i obwałowane, wał prawobrzeżny jest dwukrotnie dłuższy od lewobrzeżnego i sięga aż do Koszyc. Ten odcinek koryta i dna doliny kształtowany jest w dużym stopniu pod wpływem procesów fluwialnych zachodzących w dolinie Wisły ( cofka fali wezbraniowej ). Współcześnie stoki we wschodniej części zlewni Szreniawy modelowane są przez spłukiwanie, erozję linijną i sufozję. U podnóży stoków, na spłaszczeniach wyższych teras oraz w dnach suchych niecek ablacyjnych, zachodzi okresowo akumulacja osadów deluwialnych. Dynamika procesów denudacyjnych jest bardzo zróżnicowana zależnie od kształtu stoku, kierunku orki, sposobu użytkowania i mikrorzeźby. 40

41 3.2. Rzeźba terenu Fotografia 1. Krawędź stożka napływowego doliny Łapszowianki nadbudowującego dno doliny Szreniawy w rejonie Książnic Wielkich (fot. A. Michno) Photo 1. Edge of the alluvial fan in the Łapszowianka Valley that builds up the Szreniawa Valley near Książnice Wielkie (photo by A. Michno) Do najszybciej przekształcanych form w analizowanym obszarze należą holwegi. Związane jest to ze znacznym spadkiem ich dna, co sprzyja szybkiej koncentracji wody opadowej. Wśród procesów fluwialnych największe znaczenie ma erozja. Erozja boczna zachodzi na wklęsłych brzegach zakoli koryta Szreniawy i jej dopływów. Ograniczeniu erozji bocznej sprzyja w wielu odcinkach umocnienie brzegów koryt przez system korzeniowy drzew. Erozja wgłębna ze względu na niewielki spadek koryt nie ma większego znaczenia w ich rozwoju. Jedynie w odcinku koryta Szreniawy położonym na wschód od Koszyc okresowo może mieć większe znaczenie. Lokalnie na poziomie równiny zalewowej zachodzi również akumulacja osadów, które ulegają redepozycji podczas kolejnych wezbrań. Przeciętny roczny transport materiału klastycznego w korycie Szreniawy ( dane za lata ) określony dla punktu hydrometrycznego w Biskupicach wynosi 9,44 t ( Klimek, Łajczak 1991 ). Współcześnie podczas większości wezbrań woda mieści się w głęboko wciętym korycie jedynie podczas największych zdarzeń zachodzi akumulacja osadów na dnie doliny. 41

42 3. Środowisko przyrodnicze obszaru badań Rycina 8. Profil podłużny i wybrane profile poprzeczne doliny Szreniawy : 1 odcinek doliny objęty szczegółowymi badaniami, 2 profil podłużny doliny, 3 profil podłużny doliny w badanym odcinku, 4 lokalizacja profili poprzecznych, 5 lokalizacja wierceń Figure 8. Longitudinal profile and selected cross sections of the Szreniawa Valley : 1 study area, 2 longitudinal profile of valley, 3 longitudinal profile of valley in the study area, 4 location of cross sections, 5 location of drillings 42

43 3.2. Rzeźba terenu Fotografia 2. Koryto Szreniawy w okolicach Koszyc ( fot. A. Michno ) Photo 2. The Szreniawa river channel near Koszyce ( photo by A. Michno ) Zlewnię Rudnika, ze względu na mniejsze deniwelacje i względnie jednorodne pokrywy, charakteryzuje dużo mniejsze zróżnicowanie rzeźby niż zlewnię Szreniawy. Deniwelacja zlewni Rudnika wynosi 77,2 m, a średnia jej wysokość 223,6 m n.p.m. ( tab. 2 ). Największe wysokości bezwzględne ( lokalnie > 250 m n.p.m. ) osiągają wzniesienia wododziałowe w północnej i północno-wschodniej części zlewni ( ryc. 9 ). Charakterystyczną ich cechą jest płaska wierzchowina występująca na wysokości m n.p.m. Powierzchnia ta zanika w kierunku południowo- -wschodnim, gdzie występują krótkie grzbiety, a nad nimi wznoszą się niewielkie kopulaste ostańce denudacyjne. Wysokości względne w zlewni Rudnika wynoszą od m w odcinku źródłowym do m w rejonie Rudna Dolnego ( ryc. 10 ). Dolina Rudnika oraz większe doliny boczne ( np. w rejonie Dobranowic ) prawdopodobnie mają starsze przedczwartorzędowe założenia ( ryc. 11 ). Zlewnia Rudnika reprezentuje w większości denudacyjny podtyp rzeźby obszarów lessowych ( Rodzik 2009 ). Stoki o zróżnicowanym nachyleniu ( 2 35 ) rozcina gęsta sieć plejstoceńskich dolin denudacyjnych. Doliny te rozpoczynają się złożonym systemem płytkich niecek o niewielkim spadku, które lokalnie podcinają spłaszczenia wierzchowinowe 43

44 3. Środowisko przyrodnicze obszaru badań Rycina 9. Mapa geomorfologiczna badanego fragmentu zlewni Rudnika ( na podstawie : badania własne ): 1 fragmenty neogeńskiej powierzchni zrównania, 2 wierzchołki kopulaste, 3 szerokie garby wododzielne, 4 5 stoki plejstoceńskie : 4 : 7 15, 5 : ; 6 niecki plejstoceńskie, 7 suche, holoceńskie doliny denudacyjne, 8 terasa nadzalewowa, 9 równina zalewowa, 10 równiny proluwialne, 11 koryta rzeczne, 12 krawędzie terasy nadzalewowej, 13 holoceńskie stożki napływowe, 14 stożki proluwialne, 15 rowy melioracyjne, 16 terasy rolne i holwegi, 17 miejscowości, 18 przekroje poprzeczne Figure 9. Geomorphological map of the study area in the Rudnik catchment ( based on author s own research ): 1 flat fragments of Neogene plain, 2 dome summits, 3 wide drainage divide ridges, 4 5 Pleistocene slope gradients : 4 : 7 15, 5 : 15 35, 6 dry Pleistocene denudation valleys, 7 dry Holocene denudation valleys, 8 flood terrace, 9 floodplain, 10 proluvial plains, 11 river channels, 12 edge of flood terrace, 13 Holocene alluvial fans, 14 proluvial fans, 15 drainage ditches, 16 agricultural terraces and hollow ways, 17 localities, 18 cross sections 44

45 3.2. Rzeźba terenu Rycina 10. Profil podłużny i wybrane profile poprzeczne doliny Rudnika : 1 odcinek doliny objęty szczegółowymi badaniami, 2 profil podłużny doliny, 3 profil podłużny doliny w badanym odcinku, 4 lokalizacja profili poprzecznych, 5 lokalizacja wierceń Figure 10. Longitudinal profile and selected cross sections of the Rudnik Valley : 1 study area, 2 longitudinal profile of valley, 3 longitudinal profile of valley in the study area, 4 location of cross sections, 5 location of drillings 45

46 3. Środowisko przyrodnicze obszaru badań Rycina 11. Rzeźba stropu osadów mioceńskich w zlewni Rudnika ( na podstawie : Pawlak red. 1977a, b ): 1 wysokość stropu osadów mioceńskich ( m n.p.m. ), 2 dział wodny zlewni, 3 współczesna sieć rzeczna, 4 miejscowości Figure 11. Relief of the Miocene sediments top in the Rudnik catchment ( after Pawlak ed. 1977a, b ): 1 altitude of the Miocene sediments top ( m a.s.l. ), 2 catchment divide, 3 present-day river network, 4 localities ( fot. 3 ). W niżej położonym odcinku doliny te wykształcone są jako formy płaskodenne o długości 1 3,8 km i spadku Dna tych dolin o szerokości m nadbudowane są osadami stokowymi o miąższości do 1,5 m ( Pałka 2010 ). W dolnych odcinkach doliny płaskodenne są stale lub okresowo odwadniane ( spadek dna 3 6 ), a u ich wylotu występują niewielkie i płaskie stożki napływowe ( szerokość do 180 m, spadek ok. 4 ), nadbudowujące dno doliny Rudnika. Młodsze holoceńskie niecki ablacyjne rozcinają stoki oraz zbocza dolin płaskodennych i plejstoceńskich niecek. Są to formy płytkie o głębokości do 5 m i niewielkim nachyleniu zboczy ( 2 5 ). Ich długość jest zróżnicowana i wynosi od 100 m do ok. 1 km. W obrębie stoków występują również formy antropogeniczne : holwegi i terasy rolne ( do 1,7 m wysokości ). Holwegi o długości m i głębokości wynoszącej maksymalnie 4 m zazwyczaj poprowadzone są wzdłuż osi dolin denudacyjnych lub rozczłonkowują stoki, dochodząc bezpośrednio do den dolin płaskodennych lub dna doliny Rudnika. 46

47 3.2. Rzeźba terenu Fotografia 3. Doliny denudacyjne rozcinające stoki w zlewni Rudnika w okolicach Dobranowic ( fot. A. Michno ) Photo 3. Denudation valleys fragmenting slopes in the Rudnik Valley catchment near Dobranowice ( photo by A. Michno ) W analizowanym odcinku doliny Rudnika nie występują wyższe plejstoceńskie poziomy terasowe, co wyraźnie odróżnia tę dolinę od większej doliny Szreniawy. Brak wyższych poziomów terasowych sprzyja w wielu odcinkach bezpośredniej dostawie osadów ze stoków do dna doliny głównej. Dno doliny Rudnika tworzy terasa nadzalewowa zbudowana z osadów drobnoziarnistych. Jej szerokość wynosi m. W odcinku ujściowym Rudnik na długości ok. 1,2 km rozcina na głębokość 6,5 10 m plejstoceńską terasę Wisły ( terasa lessowa ). Następnie na długości 0,6 km ( w obrębie Niziny Nadwiślańskiej ) jego koryto wykształcone jest w obrębie równiny zalewowej doliny Wisły. W dnie doliny Rudnika w odcinku ujściowym wykształcony jest niższy poziom terasowy, którego wysokość względna sięga 3 m. Szerokość dna doliny w tym odcinku wynosi 2 10 m, a jego spadek 13,02. Jest on zdecydowanie większy niż w wyżej położonym odcinku doliny ( 4,68 w rejonie Dobranowic ), a nawet niż w odcinku źródłowym doliny ( 9,83 ). W obrębie holoceńskiej równiny zalewowej doliny Wisły ( odcinek o długości 0,6 km ) koryto Rudnika wcięte jest na głębokość do 1 m, a jego spadek wynosi 2,08. 47

48 3. Środowisko przyrodnicze obszaru badań Współcześnie rozwój rzeźby zlewni Rudnika jest związany z procesami denudacyjnymi na stokach, a w odcinku ujściowym doliny także z intensywną erozją wgłębną w nawiązaniu do bazy erozyjnej, jaką stanowi dolina i koryto Wisły w zapadlisku przedkarpackim. Stoki o wypukło-wklęsłym profilu podłużnym modelowane są głównie przez spłukiwanie i erozję linijną ( fot. 4 ). W niewielkich nieckach ablacyjnych przeważa poprzeczny transport materiału, który jest akumulowany w ich dnach, a podczas większych opadów transportowany do niżej położonych dolin płaskodennych. Dostawie materiału klastycznego do den dolin sprzyja także brak wyższych poziomów terasowych oraz ukierunkowanie holwegów. Lokalne bazy denudacyjne na stokach stanowią natomiast terasy rolne, granice upraw oraz drogi. Duże znaczenie dla intensywności współczesnych procesów stokowych ma rolnicze użytkowanie tego obszaru. W zlewni Rudnika powszechny jest wzdłużstokowy układ pól, który sprzyja intensywnej denudacji stoku. Jedynie w przypadku poprzecznostokowego układu pól i występowania teras rolniczych transfer osadów Fotografia 4. Akumulacja osadów deluwialnych u podnóży stoków w dolinie Rudnika ( fot. A. Michno ) Photo 4. Accumulation of deluvial sediments at the slope foot in the Rudnik Valley ( photo by A. Michno ) 48

49 3.3. Warunki klimatyczne do den dolin jest ograniczony. Na krawędziach holwegów i teras rolnych zachodzą procesy sufozji, natomiast płaskie wierzchowiny i stoki o niewielkim nachyleniu modelowane są przez spłukiwanie rozproszone. W krótkich okresach w ciągu roku, przy suchym podłożu i braku roślinności, potencjalnie mogą zachodzić również procesy eoliczne Warunki klimatyczne Analizowany w pracy obszar wg regionalizacji klimatyczno-opadowej T. Niedźwiedzia i B. Obrębskiej-Starklowej ( 1991 ) jest położony w obrębie dwóch regionów klimatycznych. Górna i środkowa cześć zlewni Szreniawy znajduje się w obrębie regionu klimatu wyżyn ( podregion Niecka Nidziańska ), natomiast ujściowy odcinek Szreniawy i jej dolina oraz zlewnia Rudnika są położone w regionie klimatu kotlin podgórskich ( podregion Doliny Wisły ). Obszar objęty szczegółowymi badaniami charakteryzuje się najniższymi opadami w dorzeczu górnej Wisły. Jest to spowodowane jego położeniem w cieniu opadowym Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej. Średnia liczba dni z opadem >1 mm wynosi tu mniej niż 140 dni w roku ( Niedźwiedź, Obrębska-Starklowa 1991 ). Średnia roczna suma opadów w tym regionie wynosi od 539 mm ( Kazimierza Mała ) do 645 mm ( Miechów ) ( ryc. 12, tab. 5 ). Najwyższe opady występują w miesiącach letnich z maksimum w lipcu, najniższe zaś w styczniu lub lutym ( Paszyński, Kluge 1986 ). Liczba dni z pokrywą śnieżną wynosi od 64 dni w południowej części obszaru do 80 dni w północnej części zlewni Szreniawy. Średnia roczna temperatura powietrza wynosi 7 8 C, a średnia miesięczna od -3 C w styczniu do +18 C w lipcu ( Dynowska 1964 ). Długość okresu wegetacyjnego wynosi od ok. 200 dni w północnej części rozpatrywanego obszaru do 220 dni w jego części południowej ( Paszyński, Kluge 1986 ). Istotny wpływ na kształtowanie rzeźby obszarów lessowych mają krótkotrwałe ulewy o dużym natężeniu opadu ( >1 mm min -1 ). W dorzeczu górnej Wisły duże opady dobowe mogą wystąpić zarówno w jednorodnych masach powietrznych, jak i na frontach atmosferycznych. Opady te obejmują swym zasięgiem zwykle niewielki obszar ( do kilkudziesięciu kilometrów kwadratowych ), lecz odgrywają podstawową rolę w przekształcaniu stoków i den dolin. Cechą takich zdarzeń jest koncentracja opadu o dużym natężeniu w krótkim czasie, dlatego też główną składową odpływu podczas takich zdarzeń jest spływ powierzchniowy. Jest on przyspieszony na stokach odlesionych, rozciętych gęstą siecią dróg polnych i dolin denudacyjnych ( Starkel 1998c ). W Miechowie we wrześniu 1995 r. w ciągu 190 minut spadł opad o wysokości 68 mm, co stanowi 138% średniej sumy opadów we wrześniu ( Bryndal i in ). Większe ulewy powodujące lokalne powodzie ( ryc. 13, tab. 6 ) w bada- 49

50 3. Środowisko przyrodnicze obszaru badań Rycina 12. Rozmieszczenie posterunków opadowych ( por. tabela 5 ): 1 8 objaśnienia jak na rycinie 1; 9 posterunki opadowe Figure 12. Location of precipitation gauging stations ( see Table 5 ): 1 8 see Figure 1; 9 precipitation gauging stations Tabela 5. Średnie miesięczne sumy opadów ( mm ) na wybranych posterunkach opadowych ( ) ( na podstawie : Paszyński, Kluge 1986 ) Table 5. Mean monthly precipitation totals ( mm ) on selected gauging stations ( ) ( after Paszyński, Kluge 1986 ) Miejscowości I II II IV V VI VII VIII IX X XI XII Rok Kazimierza Mała Miechów Radziemice Skrzeszowice

51 3.3. Warunki klimatyczne Rycina 13. Rozmieszczenie posterunków opadowych, dla których odnotowano opady ulewne wybrane przykłady ( por. tabela 6 ): 1 8 objaśnienia jak na rycinie 1; 9 posterunki opadowe Figure 13. Location of precipitation gauging stations at which downpours were recorded examples ( see Table 6 ): 1 8 see Figure 1; 9 precipitation gauging stations Tabela 6. Daty wystąpienia lokalnych powodzi na Wyżynie Miechowskiej i Płaskowyżu Proszowickim ( na podstawie : Bryndal i in ) Table 6. Examples of local floods in the Miechów Upland and the Proszowice Plateau ( after Bryndal et al ) Miejscowość Data Działoszyce 22 V 1937 Kalina Wielka 23 V 1937, 15 IX 1995 Krępe VIII 1998 Miechów 22 V 1937, 15 IX 1995 Pałecznica 25 IV 2000, 20 IX 2006 Podleśna Wola 19 V 2004 Radziemice 20 IX 2006 Ulina Wielka VIII

52 3. Środowisko przyrodnicze obszaru badań nym regionie zdarzały się również w innych latach. Na duże znaczenie silnych opadów w denudacji obszarów lessowych wskazują także badania dotyczące wynoszonej ze zlewni zawiesiny ( Sadurska 1964, 1982; Sadurska, Maruszczak 1982 ). W ujęciu bilansowym pomijane są jednak produkty denudacji, które pozostają w zlewni ( na spłaszczeniach wyższych teras, w dnach dolin bocznych ). Również badania realizowane w dolinie Rudnika i Szreniawy wskazują, że podczas jednej ulewy u podnóży stoków oraz w dnach dolin denudacyjnych mogą być deponowane pokrywy nawet o kilkudziesięciocentymetrowej miąższości. Tak znaczny przyrost miąższości deluwiów związany z silnymi opadami jest jednak zjawiskiem lokalnym Charakterystyka hydrograficzna obszaru badań Szreniawa ( długość koryta 79,8 km ) oraz Rudnik ( długość koryta 8,85 km ) są lewostronnymi dopływami Wisły. Rzeki te charakteryzują się gruntowo-deszczowo- -śnieżnym reżimem z wyrównanymi stanami wód i przepływami. Szczegółowe dane hydrologiczne dostępne są jedynie dla Szreniawy ( wodowskaz w Biskupicach ). Obszar źródliskowy Szreniawy jest położony na Wyżynie Olkuskiej w okolicach Wolbromia. Jej główne źródło o wydajności 40 l s -1 zlokalizowane jest na wysokości 376 m n.p.m. w miejscowości Wierzchowisko ( Dynowska 1986a; Baścik, Partyka 2011 ). Głównymi dopływami Szreniawy na Wyżynie Miechowskiej są : Gołczanka ( 7,8 km długości ), Cicha ( 8,0 km długości ), Piotrówka ( 9,2 km długości ) i Ścieklec ( 22,4 km długości ). W obrębie Płaskowyżu Proszowickiego jest to kilka bezimiennych cieków uchodzących do Szreniawy w rejonie Proszowic i Koszyc. Gęstość sieci rzecznej w zlewni Szreniawy wynosi 0,54 km km -2. Zlewnia ta charakteryzuje się występowaniem wydajnych źródeł o wysokich walorach przyrodniczych i poznawczych. Aż dziewiętnaście dużych źródeł, stanowi pomniki przyrody nieożywionej, a ich wydajność wynosi l s -1 ( Baścik, Partyka 2011 ). Szreniawa oraz jej większe dopływy od średniowiecza odgrywały istotną rolę w rozwoju osadnictwa i gospodarki regionu. Powstające tu młyny wodne były wykorzystywane do mielenia zboża, a także do obróbki drewna. Obecnie niektóre z nich służą do produkcji energii elektrycznej na niewielką skalę. W zlewni Szreniawy tylko część tych młynów przetrwała do dziś ( 37 starych młynów lub ich reliktów ). Na początku XX w. działało tu jeszcze ok. 20 młynów, dziś zaledwie tylko kilka ( np. Przesławice, Szreniawa ). W 2003 r. wytyczony został szlak turystyczny Młyny Doliny Szreniawy wpisany na listę kulturowych szlaków tematycznych Narodowego Instytutu Dziedzictwa ( Młyny Doliny Szreniawy 2003 ). 52

53 3.5. Gleby Dzięki stałej dostawie wód podziemnych z wydajnych źródeł charakterystyczny dla Szreniawy jest brak niżówek. Średni roczny przepływ tej rzeki ( dane za lata ) wynosi w Biskupicach 3,37 m 3 s -1, a średni odpływ jednostkowy 4,9 l s -1 km -2. Najniższe średnie miesięczne przepływy występują we wrześniu, a najwyższe w marcu lub kwietniu. Udział zasilania podziemnego wynosi ok. 63 % ( Dynowska 1964, 1978, 1983, 1986b ). Nawet podczas dużych wezbrań woda mieści się w korycie Szreniawy, więc rzadko występują sytuacje powodziowe ( Soja 2003 ). Zakres wahań stanów wody jest stosunkowo niewielki i wynosi 220 cm ( Dynowska 1986a ). Podczas większych wezbrań dolinę Szreniawy w odcinku na wschód od Koszyc obejmuje cofka fali wezbraniowej z koryta Wisły ( np. lipiec 1997, maj i czerwiec 2010 r. ). Górna część zlewni Szreniawy wg L. Starkla ( 1991b ) jest zaliczana do regionów o nadwyżce wody i przyspieszonym odpływie wód. Jej dolna część, zbudowana z ilastych utworów miocenu, należy do regionów o przyspieszonym odpływie wód i deficycie wody. Rudnik jest niewielkim ciekiem, dla którego brak szczegółowych danych hydrologicznych. Głównym jego dopływem jest niewielki potok położony w rejonie Dobranowic długość jego koryta wynosi ok. 3 km. Budowa geologiczna zlewni wpływa na niewielką gęstość sieci rzecznej jest ona mniejsza niż w zlewni Szreniawy i wynosi 0,33 km km -2 ( por. tab. 2 ). Zlewnia Rudnika, podobnie jak dolna część zlewni Szreniawy, zaliczana jest do regionów o przyspieszonym odpływie wód i deficycie wody ( Starkel 1991b ) Gleby Pokrywa glebowa jest wielofunkcyjnym elementem środowiska przyrodniczego, ponieważ pełni ważne funkcje m.in. funkcję produkcyjną, krajobrazową, sanitarną i jest ważnym elementem obiegu wody w zlewni. Zróżnicowanie pokrywy glebowej uzależnione jest głównie od budowy geologicznej, warunków klimatycznych, szaty roślinnej oraz intensywności procesów morfogenetycznych. Rzeźba terenu warunkuje rozmieszczenie i tempo procesów erozji oraz akumulacji materiału glebowego. Prowadzi tym samym do zróżnicowania pokrywy glebowej przez usuwanie poziomów powierzchniowych gleb oraz nadbudowywanie gleb w obszarach akumulacji deluwialnej. W miejscach objętych erozją występuje charakterystyczna plamistość pokrywy glebowej związana z różnicami rzeźby w mezo- i mikroskali. W analizowanym obszarze skałami macierzystymi dla pokrywy glebowej są głównie lessy, lokalnie skały węglanowe jury i kredy, a także osady ilaste miocenu oraz holoceńskie pokrywy deluwialne, proluwia i aluwia. Na skałach węglanowych wykształcone są rędziny i pararędziny, charakteryzujące się znaczną szkieletowo- 53

54 3. Środowisko przyrodnicze obszaru badań ścią profilu glebowego. Na pokrywie lessowej, która występuje powszechnie w obu analizowanych zlewniach, są to różnego typu czarnoziemy, gleby inicjalne płowe i gleby brunatne. W dnach dolin powszechne są mady, gleby glejowe, lokalnie również gleby deluwialne, torfowe lub torfowo-murszowe ( Żyła 2007 ). Początek procesu glebotwórczego na lessach należy wiązać z zakończeniem ich akumulacji. Według A. Środonia ( 1959 ) naturalne warunki dla rozwoju czarnoziemów wystąpiły w młodszym dryasie i preboreale. J. Jersak i Z. Śnieszko ( 1987 ) umiejscawiają początek procesu czarnoziemnego w fazie preborealnej i borealnej. Również wg J. Borowca ( 1972 ) proces czarnoziemny rozpoczął się w okresie borealnym. W literaturze pojawiają się też poglądy łączące początek formowania pokrywy czarnoziemów dopiero z okresem atlantyckim ( Turski 1985 ). Badania S. Skiby i M. Kołodziejczyka ( 2004 ) na stanowisku archeologicznym w Słonowicach koło Kazimierzy Wielkiej ( grobowce trapezowate datowane na schyłek IV lub przełom IV i III tysiąclecia p.n.e. ) wskazują jednak, że w okresie rozwoju osadnictwa kultur pucharów lejkowatych badany tam profil czarnoziemu był już w pełni wykształcony. Potwierdza to koncepcję rozwoju czarnoziemów przed okresem optimum klimatycznego holocenu. W analizowanym obszarze wśród czarnoziemów wyróżnione zostały jednostki glebowe w randze podtypów : czarnoziemy typowe, czarnoziemy z poziomem cambic, czarnoziemy z poziomem argillic, czarnoziemy z poziomem agric oraz czarnoziemy zerodowane ( Żyła 2007 ). Pierwsze trzy podtypy występują w postaci niewielkich płatów na wierzchowinach i spłaszczeniach denudacyjnych w obrębie stoków. Wspólną cechą tych gleb jest pełna sekwencja poziomów genetycznych wykształconych w wyniku naturalnych procesów glebotwórczych oraz wysoka zawartość materii organicznej w poziomach próchnicznych ( 1,94 3,38% ). Gleby te odznaczają się miąższym poziomem próchnicznym, który np. w czarnoziemach typowych razem z poziomem A/C sięga do głębokości co najmniej 70 cm ( Żyła 2007 ). Występowanie czarnoziemów z poziomem agric uwarunkowane jest działalnością człowieka ( długotrwała intensywna uprawa ). W glebach tych poniżej poziomu ornego występuje iluwialny poziom agric powstały w wyniku orki, który zawiera znaczne ilości iluwialnego iłu i pyłu oraz próchnicy. Lokalnie występujące czarnoziemy zerodowane uznawane są za stadium przejściowe pomiędzy czarnoziemami typowymi a glebami inicjalnymi zerodowanymi ( Żyła 2007 ). Istotnymi cechami różnicującymi pokrywę czarnoziemów są : morfologia ich profilu glebowego, głębokość wyługowania węglanów, stopień zaawansowania procesów glebotwórczych i stopień zerodowania profilu. W czarnoziemach strefa wyługowania węglanów występuje w górnej części profilu glebowego. Obejmuje ona poziomy próchniczne oraz poziomy mieszane i przejściowe do skały macierzystej. W czarnoziemach typowych strefa wyługowania sięga do głębokości cm ( Żyła 2007 ). Poniżej w profilach tych gleb występuje poziom nagromadzenia węgla- 54

55 3.6. Szata roślinna nów, których zawartość sięga nawet 18 %. W głąb profilu glebowego ich zawartość zmniejsza się do ok. 7 %, co uznaje się za wartość typową dla skały macierzystej ( lessów ) w tym regionie. W czarnoziemach z poziomem cambic i z poziomem argillic strefa wyługowania jest znacznie głębsza i może sięgać do głębokości ok. 160 cm. Na pokrywach lessowych omawianego obszaru powszechnie występują też gleby inicjalne płowe, których charakterystyczną cechą jest prosta budowa profilu glebowego z ostro odcinającym się ornym poziomem próchnicznym, poniżej którego występuje bezpośrednio poziom skały macierzystej ( na głębokości cm ). Ich poziom próchniczny jest też zdecydowanie jaśniejszy w porównaniu z poziomami próchnicznymi czarnoziemów. Drugą ważną cechą tych gleb jest występowanie węglanów już w poziomie próchnicznym ( nawet ok. 10 % CaCO 3 ). Cechy te wskazują na inicjalność omawianych jednostek glebowych ( Żyła 2007 ). Gleby płowe zajmują strome odcinki stoków oraz stoki wypukłe. Na stokach o większym nachyleniu lokalnie występują również gleby brunatne właściwe lub brunatne wyługowane Szata roślinna Zlewnia Szreniawy oraz zlewnia Rudnika wg podziału geobotanicznego Polski wchodzą w skład Krainy Miechowsko-Sandomierskiej, Okręgu Miechowsko-Pińczowskiego ( Szafer, Zarzycki red ). W zlewniach tych, podobnie jak w całym pasie wyżyn środkowopolskich, naturalna roślinność została w znacznym stopniu zniszczona ( Towpasz, Kotańska 2002 ). Współcześnie w zlewni Szreniawy na bardzo małej powierzchni ( 6% ) występują zbiorowiska leśne ( Smoroń i in ) ( ryc. 14 ). Zachowały się one głównie na stokach i wierzchowinach rozległych wzniesień. Dominującym zbiorowiskiem leśnym na żyznych glebach brunatnych o podłożu lessowym jest grąd ( Tilio-Carpinetum ). W dnach dolin występują łęgi olszowo-jesionowe ( Fraxino-Alnetum ), łęgi wierzbowo-topolowe ( Populetum albae ) lub pasy wiklin ( Salicetum triandro-viminalis ). W głębokich wąwozach i na stokach o ekspozycji północnej występują reliktowe drzewostany buczyny karpackiej ( Fagetum carpaticum ), z kolei na stokach o ekspozycji południowej o płytkich i szkieletowych glebach na podłożu wapiennym rosną ciepłolubne buczyny storczykowe ( Carici- -Fagetum ) ( Kotańska i in. 2001; Towpasz, Kotańska 2004 ). W zlewni Rudnika na stokach i wierzchowinach nie występują zwarte powierzchnie leśne; jedynie niewielkie fragmenty dna doliny Rudnika zajęte są przez zbiorowiska lasów łęgowych. Lasy w przeszłości zajmowały większą powierzchnię w analizowanym obszarze. Świadczy o tym rozproszone występowanie poszczególnych gatunków charakterystycznych dla tych zbiorowisk. Współcześnie otoczone są one gatunkami ruderalnymi i zazwyczaj nie tworzą już osobnych zespołów leśnych ( Trzcińska-Tacik i in ). 55

56 3. Środowisko przyrodnicze obszaru badań Rycina 14. Struktura użytkowania ziemi w zlewni Szreniawy i w zlewni Rudnika ( opracowanie własne ) Figure 14. Land-use structure in the Szreniawa and Rudnik catchments ( author s own analysis ) Na stromych stokach, na krawędziach wyższych teras rzecznych i teras rolniczych występują murawy kserotermiczne ( Peucedano cervariae-coryletum, Prunetalia ). Ich zróżnicowanie związane jest przede wszystkim z budową geologiczną podłoża ( lessy, margle kredowe ) i z wykształconymi na nim glebami ( Kotańska i in. 2001; Towpasz, Kotańska 2004 ). W obrębie płaskich den dolin powszechnie występują łąki lub pastwiska, które przeplatają się z zaroślami szuwarów i torfowisk niskich ( Różański 1987; Michalik 1991 ). W obu analizowanych zlewniach struktura użytkowania ziemi jest podobna ( ryc. 14 ). Dominującą formą są grunty orne w zlewni Szreniawy zajmują one 76,24 %, a w zlewni Rudnika ok. 88 %. Uprawiane są tu głównie : pszenica, jęczmień, rośliny okopowe i przemysłowe ( tytoń, buraki cukrowe ), a także warzywa. Łąki i pastwiska w analizowanych zlewniach zajmują po ok. 6 7 % powierzchni, a jeszcze mniejszą sady ( < 1 % ). 56

57 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy 4.1. Cechy litologiczne osadów W badanym odcinku doliny Szreniawy wykonałam 17 wierceń o głębokości od 5 m do 7,5 m : 7 wierceń w rejonie Książnic Wielkich, 5 wierceń w rejonie Koszyc oraz 5 wierceń w odcinku doliny położonym na wschód od Koszyc ( ryc. 15 ). W rejonie Książnic Wielkich 4 profile zlokalizowane są po prawej stronie koryta ( K-1, K-2, K-3, K-4 ) oraz 3 po jego lewej stronie ( K-5, K-6, K-7 ). Profil K-1 o głębokości 6,5 m jest położony na wysokości ok. 183 m n.p.m. na niewielkim spłaszczeniu podstokowym. Profil litologiczny tego wiercenia jest mało zróżnicowany. Wyróżnić w nim można dwie zasadnicze części : poniżej głębokości 5,4 m występują osady piaszczyste, a powyżej pyły ( ryc. 16 ). Osady piaszczyste tworzą dwa ogniwa piasek bardzo gruby o miąższości 0,2 m oraz piasek drobny o miąższości 1,1 m. Piasek bardzo gruby jest bardzo słabo wysortowany ( δ 1 : 2,65 ), zawiera do 43,61% osadów o frakcji żwiru, w tym także okruchy skał węglanowych o średnicy do 2,6 mm oraz materiał skandynawski. Ujemne wartości skośności ( Sk : -0,13 ) wskazują, że w ogniwie tym przeważają osady o frakcji grubszej niż frakcja o maksymalnej częstości. Piasek drobny o popielatej barwie ( Mz : 2,80 2,68 ) jest słabo wysortowany ( δ 1 : 1,6 1,97 ), zawiera <1 % osadów o frakcji żwiru i do 21 % pyłu. Słabe lub bardzo słabe wysortowanie utworów piaszczystych może wskazywać na duże zróżnicowanie energii ich środowiska depozycyjnego lub jest efektem niejednorodności genetycznej utworów. Tworzące wyższą część profilu K-1 osady pylaste o łącznej miąższości 5,4 m wykształcone są jako naprzemianległe ogniwa pyłu bardzo grubego oraz pyłu grubego. Pył gruby występujący na głębokości

58 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy 58

59 4.1. Cechy litologiczne osadów 4,5 5,4 m zawiera znaczną ilość węglanów ( do 10 % CaCO 3 ) i charakteryzuje się szarą barwą. Osady pylaste występujące wyżej w profilu są żółte i tylko w najwyższej części odznaczają się ciemniejszą, brązową barwą i zawierają do 2,4 % materii organicznej. Do głębokości 2 m są one też bezwęglanowe. Pyły są słabo lub bardzo słabo wysortowane ( δ 1 : 1,59 2,39 ), zawierają 11,45 37,07 % utworów o frakcji piasku. Osady piaszczyste i pylaste budujące profil litologiczny wiercenia K-1 wyraźnie różnicuje też związek między średnią średnicą ziarn a wysortowaniem ( ryc. 17 ). Profil K-2 o głębokości 5 m jest zlokalizowany w odległości 406 m od koryta Szreniawy na wysokości ok. 181,5 m n.p.m. ( ryc. 15 ). W spągu profilu litologicznego tego wiercenia ( na głębokości poniżej 3,4 m ) występują osady gruboziarniste o szarej barwie wykształcone jako żwir drobny ( Mz : -2,17 ) o miąższości 1 m oraz żwir bardzo drobny ( Mz : -1,63 ) o miąższości 0,6 m ( ryc. 18 ). Te dwa ogniwa różnicuje przede wszystkim zawartość osadów o frakcji piaszczystej : żwir drobny zawiera do 29,8% piasku, a żwir bardzo drobny do 44,5%. Żwir drobny zawiera także ok. 10 % więcej osadów o frakcji żwiru grubego ( f > 16 mm ). Konsekwencją zróżnicowania uziarnienia osadów w tych dwóch ogniwach jest słabe ( δ 1 : 1,5 ) lub bardzo słabe ( δ 1 : 2,4 2,6 ) ich wysortowanie. Osady żwirowe zawierają okruchy skał węglanowych ( f mm ) i skał skandynawskich ( f < 10 mm ). Powyżej utworów gruboziarnistych w profilu wiercenia K-2 występuje słabo wysortowany piasek średni o jasnoszarej barwie ( Mz : 1,08; δ 1 : 1,56 ) i miąższości 0,52 m, a następnie szary pył gruby ( Mz : 5,13; miąższość ogniwa : 0,28 m ). Osady te charakteryzuje znaczna zawartość węglanów ( do 9,71 % CaCO 3 ). Piasek średni, jako jedyny osad w całym profilu, charakteryzuje się ujemną wartością skośności ( Sk : -0,2 ). Powyżej tych dwóch ogniw w profilu litologicznym wiercenia K-2 występuje piasek drobny ( Mz : 2,63; miąższość ogniwa : 0,15 m ) zawierający 3% materii organicznej, co podkreślone jest jego czarno-brązową barwą. Wyżej występują osady pylaste ( Mz : 4,89 7,03 ) o łącznej miąższości 2,45 m. Poszczególne ogniwa pyłów różnicuje barwa oraz udział osadów o frakcji piaszczystej ( 0,61 31% ) i ilastej ( 4,91 14,76 % ). Osady pylaste występujące Rycina 15. Lokalizacja wierceń wykonanych w dnie doliny Szreniawy : 1 27 objaśnienia jak na rycinie 6; 28 profile wykonanych wierceń Figure 15. Location of drillings in the Szreniawa Valley : 1 27 see Figure 6; 28 profiles of sampled cores 59

60 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Rycina 16. Zróżnicowanie osadów dna doliny Szreniawy w profilu K-1 Figure 16. Sediment differentiation in the floor of the Szreniawa Valley in the K-1 profile 60

61 4.1. Cechy litologiczne osadów Rycina 17. Zróżnicowanie średniej średnicy ziarn ( Mz ) i odchylenia standardowego ( δ 1 ) osadów w profilu K-1 Figure 17. Differentiation of the average grain diameter ( Mz ) and standard deviation ( δ 1 ) for sediments in the K-1 profile na głębokości 0,7 2,45 m charakteryzują się czarną lub czarno-brązową barwą i zawierają 1,8 8 % materii organicznej oraz do 19 % CaCO 3 ( w spągu ogniwa ). W osadach tych występują też przewarstwienia silnie rozłożonych torfów lub pylastych osadów węglanowych o szaro-niebieskiej barwie. Występujący w stropie wiercenia pył średni ( 0,7 m miąższości ) o jasnobrązowej barwie charakteryzuje odwrócona sekwencja uziarnienia ( osady grubieją ku stropowi ). Zróżnicowanie osadów w profilu K-2 dobrze odzwierciedla też relacja średniej średnicy ziarn i odchylenia standardowego będącego wyrazem zmienności dynamiki transportu. Większość osadów w analizowanym profilu charakteryzuje słabe ( δ 1 : 1 2 ) lub bardzo słabe ( δ 1 : 2 4 ) wysortowanie ( ryc. 19 ). Najsłabiej wysortowane są osady dwóch ogniw żwirowych występujących w spągu profilu litologicznego. Profil K-3 o głębokości 5,5 m jest zlokalizowany w odległości 162 m od koryta Szreniawy na wysokości ok. 181 m n.p.m. ( ryc. 15 ). W spągu profilu litologicznego ( poniżej 4,35 m ) występują osady piaszczyste i żwirowe ( ryc. 20 ). Najniżej położony jest piasek bardzo gruby ( Mz : -035; miąższość ogniwa : 0,65 m ), nad nim występuje piasek średni o miąższości 0,35 m ( Mz : 1,54 ), a następnie żwir bardzo drobny 61

62 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Rycina 18. Zróżnicowanie osadów dna doliny Szreniawy w profilu K-2 Figure 18. Sediment differentiation in the floor of the Szreniawa Valley in the K-2 profile 62

63 4.1. Cechy litologiczne osadów Rycina 19. Zróżnicowanie średniej średnicy ziarn ( Mz ) i odchylenia standardowego ( δ 1 ) osadów w profilu K-2 Figure 19. Differentiation of the average grain diameter ( Mz ) and standard deviation ( δ 1 ) for sediments in the K-2 profile ( Mz : -1,35; miąższość ogniwa : 0,15 m ). Osady tworzące ogniwo piasku bardzo grubego oraz żwiru bardzo drobnego są bardzo słabo wysortowane ( δ 1 : 2,23 2,69 ); lepszym wysortowaniem charakteryzuje się natomiast piasek średni ( δ 1 : 0,86 ) ( ryc. 21 ). We wszystkich trzech ogniwach osadów gruboziarnistych występują otoczaki lub okruchy skał węglanowych ( f < 50 mm ) oraz materiał północny ( f > 2 mm ). W analizowanym profilu litologicznym powyżej głębokości 4,35 m występują głównie pyły, jedynie na głębokości 4 m przewarstwione są one piaskiem średnim. Osady pylaste wykształcone są jako pył średni, pył gruby lub pył bardzo gruby. Miąższość poszczególnych ogniw pylastych wynosi 0,10 1,20 m. Pyły te zazwyczaj są słabo wysortowane ( δ 1 : 1,69 1,89 ); bardzo słabym wysortowaniem ( δ 1 : 2,35 ) charakteryzuje się jedynie pył bardzo gruby występujący na głębokości 2,3 3,5 m, który zawiera 30,6% piasku oraz pojedyncze ziarna o frakcji żwiru ( f > 2 mm ). Osady pylaste charakteryzują się znaczną, chociaż zróżnicowaną w profilu pionowym, zawartością materii organicznej ( 1,6 20,7% ) i węglanów ( 0 14,96% CaCO 3 ). Najwyższa zawartość 63

64 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Rycina 20. Zróżnicowanie osadów dna doliny Szreniawy w profilu K-3 Figure 20. Sediment differentiation in the floor of the Szreniawa Valley in the K-3 profile 64

65 4.1. Cechy litologiczne osadów Rycina 21. Zróżnicowanie średniej średnicy ziarn ( Mz ) i odchylenia standardowego ( δ 1 ) osadów w profilu K-3 Figure 21. Differentiation of the average grain diameter ( Mz ) and standard deviation ( δ 1 ) for sediments in the K-3 profile materii organicznej charakteryzuje pył gruby występujący na głębokości 1,1 3,5 m. Odznacza się on czarną barwą i zawiera pojedyncze makroszczątki. Osady te przewarstwione są również kilkoma laminami szaro-niebieskich pyłów węglanowych. Osady pylaste występujące w stropie wiercenia K-3 ( 0 1,1 m ) charakteryzuje, podobnie jak w poprzednim profilu, brązowa barwa i odwrócona sekwencja uziarnienia. Profil K-4 o głębokości 6 m jest zlokalizowany w odległości 13 m od koryta Szreniawy, na wysokości ok. 181 m n.p.m. ( ryc. 15 ). W spągu tego profilu na głębokości 5,2 m występuje bezwęglanowy pył średni ( Mz : 6,20 6,92; miąższość ogniwa : 0,8 m ). Osady w dolnej części ogniwa są bardzo słabo wysortowane ( zawierają do 17,34 % piasku ), nieco lepszym wysortowaniem charakteryzują się osady w górnej części ogniwa ( ryc. 22 ). Wyżej w profilu występują osady piaszczysto-żwirowe wykształcone jako : żwir bardzo drobny ( Mz : -1,57, miąższość ogniwa : 0,4 m ), piasek drobny ( Mz : 2,37; miąższość ogniwa : 0,4 m ), piasek bardzo gruby ( Mz : -0,7; 65

66 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Rycina 22. Zróżnicowanie osadów dna doliny Szreniawy w profilu K-4 Figure 22. Sediment differentiation in the floor of the Szreniawa Valley in the K-4 profile 66

67 4.1. Cechy litologiczne osadów miąższość ogniwa : 0,7 m ) oraz piasek bardzo drobny ( Mz : 3,81; miąższość ogniwa : 0,1 m ), nad którym występuje ponownie ogniwo piasku bardzo grubego ( Mz : -0,7; miąższość ogniwa : 0,2 m ). Utwory piaszczysto-żwirowe we wszystkich wymienionych wyżej ogniwach charakteryzują się bardzo słabym wysortowaniem ( δ 1 : 2,17 2,65 ) ( ryc. 23 ) zawierają one od kilku do ponad 20% osadów o frakcji żwiru grubego ( f >16 mm ). Zróżnicowanie wartości kurtozy ( K G ) wskazuje na dużą zmienność dynamiki ich transportu. Osady gruboziarniste zawierają otoczaki lub ostrokrawędziste okruchy skał węglanowych ( f <3 0 mm ) i materiału północnego ( f < 10 mm ). Powyżej utworów piaszczysto-żwirowych w profilu litologicznym wiercenia K-4 występują wyłącznie osady pylaste o łącznej miąższości 3,4 m. Poszczególne ogniwa zróżnicowane są pod względem wysortowania oraz zawartości osadów o frakcji piaszczystej ( 5,86 28,01 % ). Pył gruby występujący na głębokości 2,2 2,4 m zawiera także 3,8 % utworów o frakcji drobnego żwiru ( f 4 5,6 mm ). Osady pylaste występujące w stropowej części profilu litologicznego ( 0 1,7 m ) charakteryzuje Rycina 23. Zróżnicowanie średniej średnicy ziarn ( Mz ) i odchylenia standardowego ( δ 1 ) osadów w profilu K-4 Figure 23. Differentiation of the average grain diameter ( Mz ) and standard deviation ( δ 1 ) for sediments in the K-4 profile 67

68 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy odwrócona sekwencja uziarnienia. We wszystkich ogniwach osady pylaste zawierają znaczną ilość węglanów ( maksymalnie 17,29 % CaCO 3 ). Pyły występujące na głębokości 1,7 3,4 m charakteryzują się także dość dużą zawartością materii organicznej ( 2,1 20,7 % ) i czarną barwą. Profil K-5 o głębokości 5,5 m jest zlokalizowany na wysokości ok. 181 m n.p.m. w odległości 60 m od koryta Szreniawy ( ryc. 15 ). Profil litologiczny tego wiercenia jest dwudzielny : poniżej głębokości 3,74 m występują piaski, a powyżej pyły ( ryc. 24 ). Osady piaszczyste wykształcone są jako miąższe ogniwo piasku grubego ( Mz : 0,6 1,0; miąższość ogniwa : 1,51 m ) oraz piasek średni ( Mz : 1,86; miąższość ogniwa : 0,24 m ). Piasek gruby jest bardzo słabo wysortowany ( δ 1 : 2,80 2,97 ) zawiera % osadów o frakcji żwiru. Charakteryzują go też ujemne wartości skośności ( Sk : -0,2 ). Piasek średni jest najlepiej wysortowany ( δ 1 : 1,08 ) spośród wszystkich osadów w całym profilu wiercenia K-5 ( ryc. 25 ). Powyżej utworów piaszczystych w profilu litologicznym występują pyły o łącznej miąższości 3,74 m. Poszczególne ich ogniwa różnią się między sobą zawartością osadów o frakcji piaszczystej, zawartością węglanów ( 4,4 20,16 % CaCO 3 ) i materii organicznej ( 0,5 13,8 % ) oraz barwą. Najgorszym wysortowaniem charakteryzuje się pył bardzo gruby występujący na głębokości 2,7 3,1 m. Zawiera on prawie 38 % osadów o frakcji piasku. Pyły o miąższości 1,7 m tworzące strop profilu K-5 charakteryzują się brązową barwą, natomiast leżący poniżej ( na głębokości 1,7 2,7 m ) pył gruby jest bezwęglanowy i ma czarną lub ciemnobrązową barwę. Charakteryzuje go również najwyższa w profilu zawartość materii organicznej. Pyły występujące bezpośrednio powyżej ogniw piaszczystych ( na głębokości 2,7 3,74 m ) charakteryzuje jasnoszara barwa i znaczna zawartość węglanów najwyższa w całym profilu litologicznym wiercenia K-5. Profil K-6 o głębokości 6 m jest zlokalizowany na wysokości 182,0 m n.p.m. w odległości 122 m od koryta Szreniawy oraz 15 m od krawędzi rozległego stożka napływowego doliny bocznej Łapszowianki ( ryc. 15 ). Profil litologiczny tego wiercenia tworzą osady o znacznym zróżnicowaniu uziarnienia. W spągu wiercenia poniżej głębokości 3,7 m występują osady piaszczyste ( ryc. 26 ), wykształcone jako : piasek bardzo gruby ( Mz : -0,98; miąższość ogniwa : 0,3 m ) i piasek gruby ( Mz : 0,99; miąższość ogniwa : 2 m ). Bardzo słabo wysortowany jest piasek bardzo gruby ( δ 1 : 2,58 ) zawiera do 49 % osadów o frakcji żwiru ( f > 2 mm ). Lepszym wysortowaniem charakteryzuje się piasek gruby ( δ 1 : 1,88 ). W obu omawianych ogniwach piaszczystych występują otoczaki lub okruchy skał wapiennych ( f mm ) i materiał północny ( f < 20 mm ). Powyżej piasków w profilu K-6 występuje słabo wysortowany pył gruby ( Mz : 5,09; δ 1 : 1,71 ) o miąższości 0,55 m. Utwory te zawierają ok. 23 % osadów o frakcji piasku. Charakteryzują się szarą barwą i zawierają do 10 % węglanu wapnia. Powyżej w analizowanym profilu występuje kilka ogniw osadów piaszczystych, które przedzielone są ogniwem pyłu bardzo grubego o niewielkiej 68

69 4.1. Cechy litologiczne osadów Rycina 24. Zróżnicowanie osadów dna doliny Szreniawy w profilu K-5 Figure 24. Sediment differentiation in the floor of the Szreniawa Valley in the K-5 profile 69

70 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Rycina 25. Zróżnicowanie średniej średnicy ziarn ( Mz ) i odchylenia standardowego ( δ 1 ) osadów w profilu K-5 Figure 25. Differentiation of the average grain diameter ( Mz ) and standard deviation ( δ 1 ) for sediments in the K-5 profile miąższości ( 0,1 m ). Poszczególne ogniwa osadów piaszczystych wykształcone są jako : piasek średni, piasek drobny lub piasek bardzo drobny. Najlepszym wysortowaniem charakteryzuje się piasek średni ( δ 1 : 1,37; osady na głębokości 2,8 2,9 m ), najgorszym zaś piasek bardzo drobny ( δ 1 : 2,13 ) ( ryc. 27 ). Osady piaszczyste zawierają 5,6 9,8% CaCO 3, a w niektórych ogniwach także do 0,6 % materii organicznej. Powyżej kompleksu osadów piaszczystych w profilu litologicznym wiercenia K-6 występują słabo ( δ 1 : 1,58 1,85 ) lub bardzo słabo ( δ 1 : 2,43 ) wysortowane pyły o łącznej miąższości 2,4 m. Bezpośrednio powyżej piasków jest to szary, węglanowy pył bardzo gruby ( 9,83 % CaCO 3 ), zawierający ok. 1,6 % materii organicznej ( Mz : 4,2; miąższość ogniwa : 0,4 m ). Występujący wyżej w profilu pył gruby ( miąższość ogniwa : 1 m ) charakteryzuje się czarną lub ciemnobrązową barwą i zawiera do 14,2 % materii organicznej ( liczne makroszczątki ), a w spągu ogniwa do 3,2 % CaCO 3. Stropową część profilu litologicznego analizowanego wiercenia tworzą pył średni ( Mz : 6,44 6,48 ) i pył bardzo gruby ( Mz : 4,67 ) o łącznej miąższości 1 m. Osady te charakteryzuje brązowa barwa i niewielka zawartość materii organicznej ( do 2,9 % ) oraz węglanów ( do 2 % CaCO 3 ). 70

71 4.1. Cechy litologiczne osadów Rycina 26. Zróżnicowanie osadów dna doliny Szreniawy w profilu K-6 Figure 26. Sediment differentiation in the floor of the Szreniawa Valley in the K-6 profile 71

72 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Rycina 27. Zróżnicowanie średniej średnicy ziarn ( Mz ) i odchylenia standardowego ( δ 1 ) osadów w profilu K-6 Figure 27. Differentiation of the average grain diameter ( Mz ) and standard deviation ( δ 1 ) for sediments in the K-6 profile Wiercenie K-7 o głębokości 7,5 m jest zlokalizowane na wysokości 184,5 m n.p.m. na powierzchni rozległego stożka napływowego nadbudowującego dno doliny Szreniawy ( ryc. 15 ). W całym profilu litologicznym tego wiercenia duży jest udział osadów o frakcji piasku ( ryc. 28 ). W spągu profilu na głębokości 6,95 m występują żwiry bardzo drobne ( Mz : -1,97; miąższość ogniwa : 0,55 m ), zawierające okruchy skał północnych ( f < 25 mm ) oraz skał węglanowych ( f < 35 mm ). Zróżnicowane wartości skośności ( Sk ) oraz spłaszczenia ( K G ) wskazują na dużą zmienność dynamiki transportu tych utworów. Osady żwirowe nadbudowane są kompleksem utworów piaszczystych ( ogniwa piasku drobnego i bardzo drobnego ) oraz pylastych ( ogniwa pyłu grubego i bardzo grubego ). Charakterystyczne jest dla nich słabe lub bardzo słabe wysortowanie ( ryc. 29 ) oraz znaczna zawartość węglanu wapnia ( 4,6 12,8 % CaCO 3 ). Zarówno w ogniwach piaszczystych, jak i w ogniwach pylastych, znajdujących się poniżej głębokości 0,9 m, występują drobne okruchy materiału północnego ( f < 10 mm ) oraz skał węglanowych ( f < 18 mm ). Pył gruby wystę- 72

73 4.1. Cechy litologiczne osadów Rycina 28. Zróżnicowanie osadów dna doliny Szreniawy w profilu K-7 Figure 28. Sediment differentiation in the floor of the Szreniawa Valley in the K-7 profile 73

74 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Rycina 29. Zróżnicowanie średniej średnicy ziarn ( Mz ) i odchylenia standardowego (δ 1 ) osadów w profilu K-7 Figure 29. Differentiation of the average grain diameter ( Mz ) and standard deviation (δ 1 ) for sediments in the K-7 profile pujący w stropie profilu litologicznego charakteryzuje się podwyższoną zawartością materii organicznej ( do 2,2 % ). Odzwierciedlone jest to w jego ciemniejszej, brązowej barwie w górnej części ognia ( poziom próchniczny ) w przeciwieństwie do żółtej lub jasnobrązowej barwy pozostałych osadów piaszczystych i pylastych tworzących profil litologiczny wiercenia K-7. W rejonie Koszyc wykonanych zostało 5 wierceń : 3 profile po lewej stronie koryta Szreniawy ( K-8, K-9, K-10 ) i 2 po jego prawej stronie ( K-11, K-12 ). Wiercenie K-8 o głębokości 5,5 m jest zlokalizowane w obrębie niewysokiego ostańca erozyjnego w odległości 175 m od współczesnego koryta Szreniawy ( ryc. 15 ). Profil litologiczny tego wiercenia jest dwudzielny : dolną jego część ( poniżej 2,08 m ) tworzą osady piaszczysto-żwirowe, a górną osady pylaste ( ryc. 30 ). Najgłębiej położony jest żwir bardzo gruby ( Mz : -1,61; miąższość ogniwa : 0,8 m ), zawierający do 39% osadów o frakcji piasku i tylko 3,5 % osadów o frakcji pyłu. Powyżej w profilu litologicznym występuje bardzo słabo wysortowany piasek bardzo gruby ( Mz : -0,28; 74

75 4.1. Cechy litologiczne osadów Rycina 30. Zróżnicowanie osadów dna doliny Szreniawy w profilu K-8 Figure 30. Sediment differentiation in the floor of the Szreniawa Valley in the K-8 profile 75

76 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy miąższość ogniwa : 0,37 m ), zawierający do 30% utworów o frakcji żwiru, a następnie żwir bardzo drobny ( Mz : -1,97; miąższość ogniwa : 0,6 m ). Ogniwo żwiru bardzo drobnego przykrywają piaski bardzo grube ( Mz : -0,40; miąższość ogniwa : 0,2 m ). Wyżej w profilu występują piaski średnie ( Mz : 1,35 1,98; miąższość ogniwa : 0,85 m ) oraz węglanowe piaski drobne ( Mz : 3,02; miąższość ogniwa : 0,6 m ). Osady piaszczysto-żwirowe tworzące wszystkie wymienione powyżej ogniwa są słabo lub bardzo słabo wysortowane ( δ 1 : 1,0 2,62 ) i zawierają otoczaki lub okruchy skał węglanowych ( f < 35 mm ) oraz skał skandynawskich ( f < 40 mm ). Najlepszym wysortowaniem charakteryzuje się piasek średni ( ryc. 31 ). Pyły tworzące górną część profilu litologicznego ( powyżej głębokości 2,08 m ) różnicuje barwa i zawartość materii organicznej. Pyły występujące na głębokości 1,90 2,08 m są węglanowe, charakteryzują się ciemną barwą i zawierają do 8,3% materii organicznej. Pyły tworzące stropową część profilu ( 0 1,9 m ) charakteryzuje brązowa barwa i zdecydowanie mniejsza zawartość materii organicznej ( do 2 % ) i węglanów ( do 1,6 % CaCO 3 ). Rycina 31. Zróżnicowanie średniej średnicy ziarn ( Mz ) i odchylenia standardowego (δ 1 ) osadów w profilu K-8 Figure 31. Differentiation of the average grain diameter ( Mz ) and standard deviation (δ 1 ) for sediments in the K-8 profile 76

77 4.1. Cechy litologiczne osadów Wiercenie K-9 o głębokości 5,5 m jest zlokalizowane na wysokości 179,4 m n.p.m. w odległości 20 m od koryta Szreniawy ( ryc. 15 ). W jego profilu litologicznym poniżej głębokości 2,6 m występują osady piaszczyste o zróżnicowanym uziarnieniu. Są to bardzo słabo wysortowane piaski bardzo grube ( Mz : -0,79 ), piaski grube ( Mz : 0,01 0,31 ) i piaski bardzo drobne ( Mz : 3,23 ) ( ryc. 32 ). Ogniwa piasków grubych i bardzo grubych charakteryzują ujemne wartości skośności, wskazujące na przewagę w danym ogniwie osadów o frakcji grubszej niż frakcja o maksymalnej częstości. Ogniwa piasków zawierają okruchy skał węglanowych ( f < 36 mm ) oraz drobne otoczaki skał skandynawskich ( f <12 mm ). Powyżej osadów piaszczystych ( powyżej głębokości 2,6 m ) w profilu litologicznym wiercenia K-9 występują zróżnicowane osady pylaste, które na głębokości 1,2 m przewarstwione są trzema niewielkiej miąższości ( 5 25 cm ) ogniwami piaszczystymi : piasku drobnego ( Mz : 2,15 2,96 ) oraz piasku grubego ( Mz : 0,95 ). Piasek drobny charakteryzuje się najgorszym wysortowaniem ( δ 1 : 3,28 3,35 ) spośród wszystkich osadów tworzących profil litologiczny tego wiercenia, z kolei piasek gruby jest średnio wysortowany ( δ 1 : 0,90 ) ( ryc. 33 ). Osady pylaste charakteryzują się lepszym wysortowaniem w stosunku do przewarstwień piaszczystych, oraz zróżnicowaną barwą. Pył gruby występujący na głębokości 2,22 2,60 m odznacza się niebiesko-szarą barwą i zawiera do 8,9 % CaCO 3. Występujący powyżej pył średni ( na głębokości 1,65 2,22 m ) ma zaś ciemną brązowo-czarną barwę i zawiera do 8,7% materii organicznej. Pyły budujące stropową część profilu litologicznego wiercenia K-9 ( 0 1,65 m ) poza poziomem próchnicznym zawierają zdecydowanie mniej materii organicznej i charakteryzują się jasną, beżową barwą. Profil K-10 o głębokości 6 m jest zlokalizowany na wysokości 178,7 m n.p.m., w odległości 168 m od koryta Szreniawy ( ryc. 15 ). W profilu litologicznym tego wiercenia, poniżej głębokości 1,85 m, występują wyłącznie osady piaszczysto-żwirowe o łącznej miąższości 4,15 m ( ryc. 34 ). Osady te charakteryzuje zróżnicowane uziarnienie ( od piasku bardzo drobnego do żwiru drobnego ) oraz różny stopień wysortowania ( ryc. 35 ). Wszystkie ogniwa osadów piaszczystych i żwirowych zawierają materiał skandynawski ( f < 28 mm ) oraz otoczaki lub okruchy skał węglanowych ( f mm ). Piasek bardzo drobny jest węglanowy zawiera do 7,8 % CaCO 3. Powyżej osadów piaszczysto-żwirowych w profilu litologicznym wiercenia K-10 występuje pył średni ( Mz : 5,13 6,81 ), który charakteryzuje słabe wysortowanie ( δ 1 : 1,58 1,94 ) oraz miąższość 1,85 m. Do głębokości 1 m odznacza się on także brązową, jasną barwą, natomiast poniżej jest czarny lub ciemnobrązowy i zawiera do 13,5% materii organicznej. Osady pylaste w profilu K-10 charakteryzuje także zróżnicowana zawartość węglanów ( 0 12 % CaCO 3 ) i odwrócona sekwencja uziarnienia ( w stropie profilu ). Profile K-11 ( głębokość 5,5 m ) oraz K-12 ( głębokość 5,5 m ) zlokalizowane są na wysokości 182,5 m n.p.m. w rejonie mostu drogowego w Koszycach, w odległości odpowiednio 182 m i 61 m od koryta Szreniawy ( ryc. 15 ). 77

78 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Rycina 32. Zróżnicowanie osadów dna doliny Szreniawy w profilu K-9 Figure 32. Sediment differentiation in the floor of the Szreniawa Valley in the K-9 profile 78

79 4.1. Cechy litologiczne osadów Rycina 33. Zróżnicowanie średniej średnicy ziarn ( Mz ) i odchylenia standardowego ( δ 1 ) osadów w profilu K-9 Figure 33. Differentiation of the average grain diameter ( Mz ) and standard deviation (δ 1 ) for sediments in the K-9 profile Profil litologiczny wiercenia K-11 rozpoczynają utwory piaszczyste o zróżnicowanym uziarnieniu ( ryc. 36 ). Są to osady słabo lub bardzo słabo wysortowane (δ 1 : 1,49 3,71 ); tylko piasek średni ( Mz : 1,36 ), występujący na głębokości 3,5 4,0 m, jest średnio wysortowany ( δ 1 : 0,76 ) ( ryc. 37 ). Ogniwa piasku bardzo grubego ( Mz : -0,73-0,08 ) zawierają % osadów o frakcji żwiru i charakteryzują się najgorszym wysortowaniem spośród wszystkich osadów w tym profilu. Ujemne wartości skośności potwierdzają przeważający udział w tych ogniwach utworów o frakcji grubszej niż frakcja o maksymalnej częstości. We wszystkich ogniwach piaszczystych występują otoczaki lub okruchy skał węglanowych ( f mm ). Materiał skandynawski ( f < 8 mm ) natomiast występuje tylko sporadycznie w ogniwie piasku średniego ( na głębokości 2,92 3,62 m ). W omawianym profilu litologicznym powyżej piasków występują utwory pylaste ( pył średni oraz pył gruby ) o łącznej miąższości 2,38 m. Charakteryzuje je zróżnicowana barwa oraz zawartość węglanów ( 2 9 % CaCO 3 ). Pył średni występujący na głębokości 1,74 2,38 m charakteryzuje czarna barwa i zawiera 79

80 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Rycina 34. Zróżnicowanie osadów dna doliny Szreniawy w profilu K-10 Figure 34. Sediment differentiation in the floor of the Szreniawa Valley in the K-10 profile 80

81 4.1. Cechy litologiczne osadów Rycina 35. Zróżnicowanie średniej średnicy ziarn ( Mz ) i odchylenia standardowego ( δ 1 ) osadów w profilu K-10 Figure 35. Differentiation of the average grain diameter ( Mz ) and standard deviation ( δ 1 ) for sediments in the K-10 profile on do 4 % materii organicznej. Z kolei osady pylaste występujące w stropie profilu ( z wyjątkiem poziomu próchnicznego ) charakteryzuje barwa żółta lub jasnobrązowa. Profil K-12 charakteryzuje się podobnym zróżnicowaniem osadów jak profil K-11. Dolną jego część ( poniżej głębokości 2,92 m ) tworzą osady piaszczyste : piasek średni ( Mz : 1,41 1,49 ) oraz piasek bardzo gruby ( Mz : -1,04 ) o łącznej miąższości 2,58 m ( ryc. 38 ). Są to osady słabo wysortowane ( δ 1 : 1,32 1,96 ). Utwory piaszczyste zawierają pojedyncze otoczaki skał węglanowych i piaskowców, a także drobne okruchy materiału północnego. Powyżej osadów piaszczystych w profilu litologicznym K-12 występują pyły o łącznej miąższości 2,92 m. Charakteryzują się one zróżnicowanym stopniem wysortowania nawet w obrębie jednego wyróżnianego ogniwa ( ryc. 39 ). Najgorzej wysortowany jest pył bardzo gruby występujący bezpośrednio powyżej utworów piaszczystych zawiera on do 47 % osadów o frakcji piasku oraz pojedyncze, drobne otoczaki skał węglanowych i północnych. Osady pylaste zazwyczaj 81

82 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Rycina 36. Zróżnicowanie osadów dna doliny Szreniawy w profilu K-11 Figure 36. Sediment differentiation in the floor of the Szreniawa Valley in the K-11 profile 82

83 4.1. Cechy litologiczne osadów Rycina 37. Zróżnicowanie średniej średnicy ziarn ( Mz ) i odchylenia standardowego ( δ 1 ) osadów w profilu K-11 Figure 37. Differentiation of the average grain diameter ( Mz ) and standard deviation ( δ 1 ) for sediments in the K-11 profile są węglanowe i zawierają do 18 % CaCO 3. Pyły średnie występujące na głębokości 0,75 1,18 m charakteryzuje czarna barwa i znaczna zawartość materii organicznej ( do 8% ). Pozostałe ogniwa osadów pylastych, podobnie jak w sąsiednim wierceniu, charakteryzuje barwa żółta lub jasnobrązowa. Profil K-13, o głębokości 5,4 m jest położony po lewej stronie koryta Szreniawy na niewielkim spłaszczeniu podstokowym o wysokości 180,5 m n.p.m. ( ryc. 15 ). Dolną część profilu ( poniżej głębokości 2,68 m ) tworzą ogniwa różnie wykształconych piasków, które przewarstwione są utworami pylastymi ( pył bardzo gruby, pył gruby ). Osady piaszczyste wykształcone są jako : piaski bardzo grube ( Mz : -0,40; miąższość ogniwa : 0,2 m ), piaski grube ( Mz : 0,83; miąższość ogniwa : 0,5 m ), piaski średnie ( Mz : 1,44; miąższość ogniwa : 1,05 m ) oraz piaski bardzo drobne ( Mz : 3,10 3,30; miąższość ogniw : 0,12 0,20 m ). Przewarstwienia pylaste charakteryzuje miąższość cm ( ryc. 40 ). Osady piaszczyste są słabo lub bardzo słabo wysortowane ( δ 1 : 1,38 2,7 ). Brak wysortowania charakteryzuje piasek bardzo drobny ( δ 1 : 4,21 ) występujący na głębokości 5,0 5,2 m; zawiera on do 19 % osadów o frakcji żwiru oraz 83

84 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Rycina 38. Zróżnicowanie osadów dna doliny Szreniawy w profilu K-12 Figure 38. Sediment differentiation in the floor of the Szreniawa Valley in the K-12 profile 84

85 4.1. Cechy litologiczne osadów Rycina 39. Zróżnicowanie średniej średnicy ziarn ( Mz ) i odchylenia standardowego ( δ 1 ) osadów w profilu K-12 Figure 39. Differentiation of the average grain diameter ( Mz ) and standard deviation ( δ 1 ) for sediments in the K-12 profile ok. 60 % osadów o frakcji pyłu ( ryc. 41 ). Brak lub niski stopień wysortowania piasku potwierdzają ujemne wartości skośności ( Sk : -0,44-0,04 ). Wyjątek stanowią dwa ogniwa : piasek bardzo gruby ( na głębokości 5,2 5,4 m ) i piasek bardzo drobny ( na głębokości 2,68 2,8 m ). Piaski tworzące opisywane ogniwa charakteryzuje ciemna barwa; jedynie najgłębiej występujący piasek bardzo gruby jest żółty. Osady piaszczyste zawierają otoczaki skał węglanowych, piaskowców ( f mm ) i drobne okruchy skał północnych ( f < 10 mm ). Występujące pomiędzy ogniwami piasku przewarstwienia pylaste charakteryzuje ciemnoszara barwa oraz podwyższona zawartość węglanów ( do 4 % CaCO 3 ) i materii organicznej ( do 2,8 % ). Powyżej kompleksu osadów piaszczystych ( powyżej głębokości 2,68 m ) w analizowanym profilu litologicznym występują pyły o żółto-brązowej barwie. W stropie profilu jest to pył gruby ( Mz : 5,32 5,87; miąższość ogniwa : 1,2 m ) a poniżej pył średni ( Mz : 6,33 6,62; miąższość ogniwa : 1,48 m ). Utwory pylaste są słabo wysortowane ( δ 1 : 1,73 1,98 ) zawierają 2 24 % osadów o frakcji piasku. Charakteryzuje je też niewielka zawartość materii organicznej ( do 1,4 % ) i węglanów ( do 3 % CaCO 3 ). 85

86 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Rycina 40. Zróżnicowanie osadów dna doliny Szreniawy w profilu K-13 Figure 40. Sediment differentiation in the floor of the Szreniawa Valley in the K-13 profile 86

87 4.1. Cechy litologiczne osadów Rycina 41. Zróżnicowanie średniej średnicy ziarn ( Mz ) i odchylenia standardowego ( δ 1 ) osadów w profilu K-13 Figure 41. Differentiation of the average grain diameter ( Mz ) and standard deviation ( δ 1 ) for sediments in the K-13 profile Profil K-14 o głębokości 5,2 m jest położony poza wałem przeciwpowodziowym w niewielkim zagłębieniu dekantacyjnym ( basen powodziowy ) ( ryc. 15 ). Osady tworzące profil litologiczny tego wiercenia charakteryzują się bardzo dużym zróżnicowaniem uziarnienia, największym spośród wszystkich profili wierceń wykonanych w dnie doliny Szreniawy. Zróżnicowanie to jest szczególnie duże wśród osadów położonych poniżej głębokości 1,45 m ( ryc. 42 ). Również wartości współczynników sedymentologicznych wskazują na duże zróżnicowanie dynamiki ich środowiska depozycyjnego. Dolną część profilu tworzą osady żwirowe ( żwir drobny, żwir bardzo drobny ) o łącznej miąższości 2,98 m, przewarstwione są one kilkoma ogniwami osadów drobniejszych ( piasek bardzo gruby, piasek gruby, pył bardzo gruby ). Osady żwirowe są bardzo słabo wysortowane ( δ 1 : 2,11 2,76 ) zawierają 6 39 % utworów o frakcji żwiru grubego ( f > 16 mm ), a jednocześnie % piasku. Ogniwa żwirowe i piaszczyste zawierają drobne otoczaki i okruchy skał północnych ( f < 23 mm ) oraz skał węglanowych ( f mm ). Materiał ten nie występuje 87

88 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Rycina 42. Zróżnicowanie osadów dna doliny Szreniawy w profilu K-14 Figure 42. Sediment differentiation in the floor of the Szreniawa Valley in the K-14 profile 88

89 4.1. Cechy litologiczne osadów w przewarstwieniach pylastych. Osady piaszczysto-żwirowe oraz przewarstwiające je piaski i pyły charakteryzują się ciemnoszarą barwą. Zawierają one także drobne makroszczątki i do 2 % materii organicznej. Górną część omawianego profilu litologicznego ( powyżej głębokości 1,45 m ) tworzą osady pylaste ( pył gruby i pył średni ). Charakteryzuje je jasnobrązowa brawa i słabe wysortowanie ( ryc. 43 ), nieznacznie lepsze niż wysortowanie przewarstwień pylastych w dolnej części profilu. Rycina 43. Zróżnicowanie średniej średnicy ziarn ( Mz ) i odchylenia standardowego ( δ 1 ) osadów w profilu K-14 Figure 43. Differentiation of the average grain diameter ( Mz ) and standard deviation ( δ 1 ) for sediments in the K-14 profile Wiercenie K-15 o głębokości 5,5 m jest położone na wysokości 179,5 m n.p.m. poza wałem przeciwpowodziowym ( ryc. 15 ). Jego profil litologiczny można podzielić na trzy części. Poniżej głębokości 4,7 m występuje żwir bardzo drobny ( Mz : -1,61; miąższość ogniwa : 0,8 m ), wyżej wystepują zróżnicowane osady piaszczyste o łącznej miąższości 2,96 m, natomiast górną część profilu tworzą osady pylaste o łącznej miąższości 1,74 m ( ryc. 44 ). Osady żwirowe są bardzo słabo wysortowane ( δ 1 : 2,83 ). Charakteryzują się żółtą lub szarą barwą. Zawierają także pojedyncze okruchy lub 89

90 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Rycina 44. Zróżnicowanie osadów dna doliny Szreniawy w profilu K-15 Figure 44. Sediment differentiation in the floor of the Szreniawa Valley in the K-15 profile 90

91 4.1. Cechy litologiczne osadów otoczaki skał węglanowych i północnych oraz piaskowców. Piaski występujące powyżej żwiru bardzo drobnego charakteryzują się żółtą barwą i wykształcone są jako piasek średni ( Mz : 1,2 1,51; miąższość ogniw : 2,2 m oraz 0,48 m ) i piasek gruby ( Mz : 0,87, miąższość ogniwa : 0,24 m ). Piaski średnie zawierają drobne przewarstwienia pylaste ( pył średni ) o szarej barwie ( miąższość warstw : 1 2 cm ). Osady piaszczyste charakteryzują się średnim wysortowaniem jest ono najwyższe w całym profilu litologicznym ( ryc. 45 ). Powyżej osadów piaszczystych występują jasnobrązowe pyły ( pył bardzo gruby, pył gruby, pył średni ). Charakteryzują się one słabym i bardzo słabym wysortowaniem. Osady w całym profilu litologicznym wiercenia K-15 są bezwęglanowe i tylko w stropowej części ( poziom próchniczny ) zawierają do 1,9 % materii organicznej. Profil K-16 o głębokości 5,5 m jest położony w strefie międzywala w odległości 35 m od koryta Szreniawy ( ryc. 15 ). Budujące go osady charakteryzuje duże zróżnicowanie uziarnienia. Poniżej głębokości 2,23 m występują wyłącznie osady żwirowe i piaszczyste o łącznej miąższości 3,27 m ( ryc. 46 ). Wykształcone są one jako : żwir bardzo drobny ( Mz : -0,50-1,73 ), piasek bardzo gruby ( Mz : -0,02-0,25 ), Rycina 45. Zróżnicowanie średniej średnicy ziarn ( Mz ) i odchylenia standardowego ( δ 1 ) osadów w profilu K-15 Figure 45. Differentiation of the average grain diameter ( Mz ) and standard deviation ( δ 1 ) for sediments in the K-15 profile 91

92 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Rycina 46. Zróżnicowanie osadów dna doliny Szreniawy w profilu K-16 Figure 46. Sediment differentiation in the floor of the Szreniawa Valley in the K-16 profile 92

93 4.1. Cechy litologiczne osadów piasek gruby ( Mz : 0,8 0,95 ), piasek średni ( Mz : 1,14 1,44 ) i piasek bardzo drobny ( Mz : 3,71 4,05 ). Osady piaszczysto-żwirowe charakteryzuje zróżnicowany stopień wysortowania ( ryc. 47 ). Najlepiej wysortowany jest piasek średni ( δ 1 : 0,62 0,94 ), najsłabiej żwir bardzo drobny ( δ 1 : 2,78 ). Osady piaszczysto-żwirowe charakteryzuje ciemna szara barwa i podobnie jak w wyżej omówionych profilach zawierają one otoczaki skał węglanowych, piaskowców oraz materiał północny. Powyżej ogniw piaszczystych i żwirowych w profilu litologicznym wiercenia K-16 występują pyły o miąższości 2,23 m. Wykształcone są one jako pył gruby i pył średni o jasnobrązowej barwie. Charakteryzują się słabym i bardzo słabym wysortowaniem; gorszym stopniem wysortowania charakteryzuje się pył gruby zawierający do 34 % osadów o frakcji piasku. Wszystkie osady tworzące profil K-16 są bezwęglanowe i jedynie w stropie ( poziom próchniczny ) zawierają podwyższoną ilość materii organicznej ( do 1,6 % ). Profil K-17 o głębokości 6 m jest położony najbliżej ujścia Szreniawy do Wisły ( ryc. 15, 48 ). W spągu wiercenia poniżej głębokości 5,5 m występują pył drobny ( Mz : 7,15 ) i pył średni ( Mz : 6,87 ) o łącznej miąższości 0,5 m. Osady te są słabo Rycina 47. Zróżnicowanie średniej średnicy ziarn ( Mz ) i odchylenia standardowego ( δ 1 ) osadów w profilu K-16 Figure 47. Differentiation of the average grain diameter ( Mz ) and standard deviation ( δ 1 ) for sediments in the K-16 profile 93

94 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Rycina 48. Zróżnicowanie osadów dna doliny Szreniawy w profilu K-17 Figure 48. Sediment differentiation in the floor of the Szreniawa Valley in the K-17 profile 94

95 4.1. Cechy litologiczne osadów wysortowane, zawierają do 4 % piasku, a pył gruby także do 1,6 % drobnego żwiru. Występujące powyżej w profilu litologicznym utwory piaszczyste to piasek bardzo gruby ( Mz : -0,13 ) o miąższości 0,43 m oraz piasek średni ( Mz : 1,03 1,55 ) o miąższości 3,57 m. Piasek bardzo gruby charakteryzuje brak wysortowania ( δ 1 : 4,13 ), natomiast piasek średni o żółtej barwie jest średnio wysortowany ( δ 1 : 0,63 0,84 ). Skrajnie różny stopień wysortowania osadów w tych dwóch ogniwach wyróżnia je w całym profilu litologicznym K-17 ( ryc. 49 ). Powyżej w profilu występują pyły o miąższości 1,5 m, wykształcone są one jako pył bardzo gruby ( Mz : 4,34 ) oraz pył średni ( Mz : 6,38 6,94 ) i pył drobny ( Mz : 7,01 ). Utwory pylaste, podobnie jak niżej leżące piaski, są bezwęglanowe i charakteryzują się żółtą barwą. W stropie analizowanego profilu ( współczesny poziom glebowy ) zawierają do 2,7 % materii organicznej. Pył średni występujący w najwyższej części profilu K-17 zawiera także do 6% osadów o frakcji piasku, a nawet pojedyncze ziarna drobnego żwiru. Jest także gorzej wysortowany niż niżej leżące ogniwa pyłu średniego. Charakteryzuje go również odwrócona sekwencja uziarnienia. Rycina 49. Zróżnicowanie średniej średnicy ziarn ( Mz ) i odchylenia standardowego ( δ 1 ) osadów w profilu K-17 Figure 49. Differentiation of the average grain diameter ( Mz ) and standard deviation ( δ 1 ) for sediments in the K-17 profile 95

96 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy 4.2. Zróżnicowanie litofacjalne osadów w przekrojach poprzecznych i profilu podłużnym dna doliny Szreniawy Dolina Szreniawy jest względnie dużą doliną rzeczną o zróżnicowanej rzeźbie, szerokości i spadku dna. Cechy te mają istotny wpływ na wykształcenie osadów budujących dno oraz ich zróżnicowanie w profilu poprzecznym i podłużnym tej doliny. Szczegółowa analiza osadów w poszczególnych profilach wierceń pozwoliła mi wyróżnić cztery litofacje budujące dno doliny w analizowanym odcinku. Są to : piaski różnoziarniste i żwiry, drobnoziarniste osady węglanowe, osady mineralno-organiczne oraz pyły masywne. Najpełniej zróżnicowanie litofacjalne osadów dna doliny Szreniawy przedstawia seria wierceń wykonanych w rejonie Książnic Wielkich ( ryc. 15 ). W tym odcinku dno doliny budują osady gruboziarniste ( litofacja : piaski różnoziarniste i żwiry ) oraz zróżnicowane osady pylaste, często przewarstwione drobnymi ogniwami piasków ( litofacje : drobnoziarniste osady węglanowe, osady mineralno- -organiczne, pyły masywne ). Osady gruboziarniste występują na zróżnicowanej głębokości poniżej współczesnego dna doliny od 3,40 m ( profile : K-2, K-5 ) do 4,35 m ( profil K-3 ). Zróżnicowanie rozkładu prób osadów tworzących omawianą litofację w polach diagramu zależności C / M ( Passega 1957, 1964; Passega, Byramjee 1969 ) wskazuje, że utwory te były deponowane w środowisku o dużej dynamice jako materiał transportowany głównie poprzez trakcję. Jedynie w profilach K-6 i K-7 są to także osady zawiesiny gradacyjnej lub transportowane poprzez saltację ( ryc. 50 ). Objaśnienia do ryciny 50 : I, II, III, IX osady transportowane w środowisku o dużej dynamice ( trakcja ) bez udziału warunków do depozycji materiału z zawiesiny, IV osady zdeponowane z zawiesiny gradacyjnej transportowanej w warunkach dużej turbulencji oraz saltacji, przy udziale trakcji, V osady zdeponowane z zawiesiny gradacyjnej transportowanej w warunkach umiarkowanej turbulencji, VI osady zdeponowane z zawiesiny gradacyjnej transportowanej w warunkach niskiej turbulencji, VII osady zawiesiny jednorodnej, VIII osady powstające w środowisku o najniższej dynamice, deponowane z drobnoziarnistej zawiesiny jednorodnej. Explanations figure 50 : I, II, III, IX fast-moving sediments ( traction ) without the right conditions for the deposition of suspended matter, IV sediments deposited by gradation suspension transported under highly turbulent conditions and saltation, with traction, V sediments deposited from gradation suspension transported under moderately turbulent conditions, VI sediments deposited from gradation suspension transported under weakly turbulent conditions, VII sediments generated by homogeneous suspended matter, VIII sediments produced under relatively non-turbulent conditions by homogenous fine-grained suspended matter. 96

97 4.2. Zróżnicowanie litofacjalne osadów... Utwory piaszczysto-żwirowe zazwyczaj wykształcone są jako drobne i bardzo drobne żwiry lub piaski o zróżnicowanym uziarnieniu. Osady te charakteryzują się zwykle bardzo słabym ( δ 1 : 2,17 2,97 ) lub słabym ( δ 1 : 1,37 1,97 ) stopniem wysortowania. Dużą, lecz zróżnicowaną dynamikę środowiska depozycji utworów piaszczy- Rycina 50. Rozmieszczenie prób osadów piaszczysto-żwirowych w profilach K-1 K-7 na diagramie zależności C / M Figure 50. Distribution of sand and gravel sediment samples in the K-1 K-7 profiles on the C / M dependence diagram 97

98 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy sto-żwirowych potwierdzają niskie wartości kurtozy ( K G ). W niektórych ogniwach omawianej litofacji występują także osady o ujemnej wartości skośności ( profile : K-1, K-5 ). Może to pośrednio wskazywać na ich rozmywanie i redepozycję w dnie doliny. Utwory piaszczysto-żwirowe zawierają otoczaki lub okruchy materiału północnego ( f < 20 mm ) i skał węglanowych ( f mm ). W dnie doliny Szreniawy zazwyczaj powyżej litofacji piasków różnoziarnistych i żwirów występują drobnoziarniste osady węglanowe o miąższości 0,8 1,3 m. W większości są to utwory lessopochodne o jasnej, biało-szarej barwie i masywnej strukturze ( fot. 5 ). Osady te zawierają do 20,16% CaCO 3, a zawartość w nich materii organicznej nie przekracza 0,6%. Są to utwory prawdopodobnie związane z depozycją pozakorytową. Takie warunki akumulacji tych osadów potwierdza procentowy udział prób w poszczególnych polach diagramu zależności C / M ( ryc. 51 ). Litofację tę w analizowanym przekroju dna doliny tworzą utwory zawiesiny jednorodnej przy dużym, lecz zróżnicowanym w poszczególnych profilach, udziale osadów o większej frakcji, które transportowane były w środowisku bardziej dynamicznym. Największe zróżnicowanie uziarnienia, w tym także udział osadów o grubszej frakcji, charakteryzuje omawianą litofację w profilu K-6 zlokalizowanym u podstawy stożka napływowego doliny bocznej. W dnie doliny Szreniawy powyżej litofacji drobnoziarnistych osadów węglanowych występują utwory mineralno-organiczne o czarnej lub ciemnobrązowej barwie. Zawierają one drobne przewarstwienia dobrze rozłożonych torfów ( fot. 6 ), a w niektórych profilach także węglanowych osadów pylastych lub piasków. Omawianą litofację tworzą osady o niewidocznej makroskopowo strukturze, składające się z lessopochodnych utworów powodziowych lub Fotografia 5. Drobnoziarniste osady węglanowe w profilu K-2 ( fot. A. Michno ) stokowych ( na wtórnym złożu ), amorficznej substancji organicznej oraz Photo 5. Fine-grained carbonate sediments in the K-1 profile ( photo by A. Michno ) pelitycznego węglanu wapnia ( do 19 % 98

99 4.2. Zróżnicowanie litofacjalne osadów... Rycina 51. Rozmieszczenie prób drobnoziarnistych osadów węglanowych w profilach : K-1, K-2, K-3, K-5, K-6 na diagramie zależności C / M : I IX objaśnienia jak na rycinie 50 Figure 51. Distribution of fine-grained carbonate sediment samples in the; K-1, K-2, K-3, K-5 and K-6 profiles on the C / M dependence diagram : I IX see Figure 50 99

100 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy CaCO 3 ). Proporcje między tymi składnikami są zróżnicowane, jednak udział materiału klastycznego zazwyczaj przekracza 50 %. Osady mineralno-organiczne w analizowanym przekroju dna doliny Szreniawy charakteryzuje miąższość od 1 m ( profil K-5 ) do 2,4 m ( profil K-3 ). Są to osady transportowane głównie w zawiesinie ( ryc. 52 ). Powyżej litofacji osadów mineralno-organicznych w dnie doliny Szreniawy występują pyły masywne. Tworzą one pokrywę na całej szerokości współczesnego dna doliny. Ich miąższość jest największa w pobliżu koryta ( profile : K-4, K-5 ), a najmniejsza w brzeżnej części dna doliny. Pyły masywne charakteryzuje zazwyczaj brązowa barwa ( fot. 7 ); jedynie w spągu wykazują one cechy oglejenia. Litofację pyłów masywnych tworzą głównie zawiesinowe osady pozakorytowe ( ryc. 53 ). Ten ostatni typ osadów tworzy w całości omawianą litofację w profilu K-2 ( profil zlokalizowany Fotografia 6. Osady mineralno-organiczne w profilu K-5 ( fot. A. Michno ) Photo 6. Mineral and organic deposits in the K-5 profile ( photo by A. Michno ) Fotografia 7. Pyły masywne w profilu K-5 (fot. A. Michno) Photo 7. Massive silts in the K-5 profile (photo by A. Michno) 100

101 4.2. Zróżnicowanie litofacjalne osadów... Rycina 52. Rozmieszczenie prób osadów mineralno-organicznych w profilach K-2 K-6 na diagramie zależności C / M : I IX objaśnienia jak na rycinie 50 Figure 52. Distribution of mineral and organic sediment samples in the K-2 K-6 profiles on the C/M dependence diagram : I IX see Figure

102 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy Rycina 53. Rozmieszczenie prób pyłów masywnych w profilach K-2 K-6 na diagramie zależności C / M : I IX objaśnienia jak na rycinie 50 Figure 53. Distribution of massive silt samples in the K-2 K-6 profiles on the C/M dependence diagram : I IX see Figure

103 4.2. Zróżnicowanie litofacjalne osadów... w brzeżnej części dna doliny ) oraz spągową jej część w profilach K-5 i K-6. Pyły masywne charakteryzuje odwrócona sekwencja uziarnienia w spągu zawierają od 0,61 % ( profil K-2 ) do 9 % ( profil K-4 ) piasku, a w stropie 4,81 28 %. Litofację pyłów masywnych charakteryzuje jednocześnie coraz drobniejsza frakcja osadów wraz ze wzrostem odległości od koryta. Związane jest zapewne ze zmniejszaniem się energii przepływów wezbraniowych w dystalnej części dna doliny. Odmiennie wykształcone są osady w profilach K-1 i K-7. Profil K-1 zlokalizowany jest na spłaszczeniu podstokowym. Miąższość osadów pylastych nadbudowujących utwory gruboziarniste występujące w spągu wiercenia ( litofacja : piaski różnoziarniste i żwiry ) wynosi 5,4 m. Z kolei wyżej leżące pyły o znacznej zawartości węglanów tworzą litofację drobnoziarnistych osadów węglanowych. Natomiast wyżej leżące w tym profilu osady to prawdopodobnie utwory lessopochodne związane z denudacją mechaniczną pokrywy lessowej, które nadbudowane są w stropie deluwiami o miąższości ok. 2 m. Cechy tych deluwiów takie jak : barwa, zawartość materii organicznej oraz bezwęglanowość mają związek ze spłukiwaniem, które zachodziło na stokach lessowych, już wcześniej objętych procesami glebowymi. Deluwia w profilu K-1 charakteryzuje więc pierwotne odwapnienie osadu i podwyższona zawartość próchnicy. Prawdopodobnie równocześnie z ich akumulacją u podnóża stoku zachodziły procesy glebowe, które zatarły struktury depozycyjne charakterystyczne dla spłukiwania. W profilu K-7 osady gruboziarniste występują na głębokości 6,95 m. Nadbudowane są utworami piaszczystymi i pylastymi, które prawie w całym profilu litologicznym zawierają drobne okruchy skał węglanowych i materiału północnego. Profil ten zlokalizowany jest na powierzchni stożka napływowego doliny bocznej ( Łapszowianki ), którego krawędź wznosi się współcześnie 2 3,5 m nad dno doliny Szreniawy. Prawidłowości dotyczące wykształcenia osadów budujących dno doliny Szreniawy opisane z rejonu Książnic Wielkich stwierdzono także w przekroju dna tej doliny w okolicach Koszyc ( profile : K-8 K-10 ). W odcinku tym zaobserwować można także wpływ starszej rzeźby fluwialnej dna doliny na zróżnicowanie wykształcenia budujących go osadów. Profil K-8 zlokalizowany jest w obrębie niewielkiego ostańca erozyjnego ( wysokość względna ok. 0,8 m ), profil K-9 blisko współczesnego koryta Szreniawy, a profil K-10 bliżej stoków za ostańcem erozyjnym ( ryc. 15 ). Osady gruboziarniste ( litofacja : piaski różnoziarniste i żwiry ) występują w tych profilach na zróżnicowanej głębokości 2,3 3,1 m. Najpłycej osady tej litofacji występują w profilu K-10, najgłębiej w profilu K-9. W obrębie ostańca erozyjnego ( profil K-8 ) oraz w profilu K-10 osady gruboziarniste są bardzo zróżnicowane pod względem uziarnienia i stopnia wysortowania ( od żwiru bardzo grubego, po piasek bardzo drobny ). Tylko w profilu K-8 spośród wszystkich wykonanych w dnie doliny Szreniawy występują osady wykształcone jako żwir bardzo gruby ( fot. 8 ). Dla profilu K-10 charakterystyczne jest natomiast występowanie osadów piaszczysto-żwirowych w licz- 103

104 4. Charakterystyka osadów budujących dno doliny Szreniawy nych różniących się pomiędzy sobą ogniwach litologicznych, o niewielkiej zazwyczaj miąższości. Duże zróżnicowanie tych osadów, a pośrednio zmienną dynamikę ich akumulacji potwierdzają także wartości wskaźników sedymentologicznych. Bardziej jednorodne są osady gruboziarniste w profilu położonym najbliżej koryta ( K-9 ). Są one wykształcone jako piaski różnoziarniste, transportowane głównie poprzez trakcje, z niewielkim udziałem zawiesiny gradacyjnej ( ryc. 54 ). Podobnie wykształ- Rycina 54. Rozmieszczenie prób osadów piaszczysto-żwirowych w profilach K-8 K-12 na diagramie zależności C /M: I IX objaśnienia jak na rycinie 50 Figure 54. Distribution of sand and gravel sediment samples in the K-8 K-12 profiles on the C / M dependence diagram : I IX see Figure

105 4.2. Zróżnicowanie litofacjalne osadów... cone są osady piaszczysto-żwirowe w profilach K-11 i K-12. W profilach tych osady tej litofacji występują na głębokości 2,92 3,12 m. W omawianym odcinku doliny Szreniawy koło Koszyc litofacja piasków różnoziarnistych i żwirów nadbudowana jest utworami pylastymi wykształconymi podobnie jak w rejonie Książnic Wielkich. Charakteryzuje je jednak bardziej zróżnicowana miąższość. Litofacja drobnoziarnistych osadów węglanowych nie występuje w profilu K-11. W pozostałych profilach są to osady o miąższości 0,10 0,88 m. Są to utwory głównie zawiesinowe, bardziej zróżnicowane pod względem uziarnienia i warunków transportu w profilu K-12 ( ryc. 55 ). Litofację osadów mineralno-organicznych charakteryzuje miąższość 0,10 0,57 m. Fotografia 8. Piaski różnoziarniste i żwiry w profilu K-8 (fot. A. Michno) W profilu K-11 występuje ona bezpośrednio powyżej litofacji piasków różnoziarnistych i żwirów; charakteryzuje ją także K-8 profile (photo by A. Michno) Photo 8. Sands and gravels of variable size in the znaczna zawartość węglanów ( do 12 % CaCO 3 ). Największym zróżnicowaniem osady te charakteryzują się w profilach K-10 i K-12, natomiast w profilu K-9 są to wyłącznie osady zawiesinowe ( ryc. 56 ). W profilu K-10 te dwie litofacje osadów drobnoziarnistych występują naprzemiennie powyżej litofacji piasków różnoziarnistych i żwirów. Powierzchnię dna doliny w omawianym odcinku tworzą pyły masywne ( głównie osady zawiesinowe ), charakteryzujące się bardzo zróżnicowaną miąższością od 0,75 m ( profil K-12 ) do 1,90 m ( profil K-8 ). Niewielką miąższość ( 1 m ) litofacja ta osiąga także w profilu K-10, który jest znacznie oddalony od stoków, a jednocześnie zapewne rzadziej bywa współcześnie nadbudowywany osadami powodziowymi Szreniawy. W profilu tym omawianą litofację stanowią wyłącznie bardzo drobne osady zawiesinowe ( ryc. 57 ). W profilu K-9 pyły masywne spoczywają na warstwie piasków o miąższości 45 cm, które przykrywają osady mineralno-organiczne. Piaski te jako osady gruboziarniste transportowane były głównie poprzez trakcję. Odmiennie natomiast w stosunku do omówionych wierceń wykształcone są osady w profilach położonych na wschód od Koszyc ( profile : K-13 K-17 ). W pro- 105