Rzeźba terenu oraz osady strefy marginalnej lodowca Russella (zachodnia Grenlandia)

Transkrypt

1 Rozwój zrównoważony regionów Polski Toruń 2011 Karol Tylmann Uniwersytet Mikołaja Kopernika ul. Gagarina 9, Toruń Rzeźba terenu oraz osady strefy marginalnej lodowca Russella (zachodnia Grenlandia) Słowa kluczowe: zachodnia Grenlandia, osady i formy glacjalne, procesy glacjalne, strefa marginalna Wstęp Badania stref objętych współczesnym zlodowaceniem są ważnym kierunkiem studiów z zakresu geomorfologii i geologii glacjalnej. Glacjalne procesy rzeźbotwórcze, zachodzące współcześnie w tych strefach, zazwyczaj podobne do procesów zachodzących niegdyś w obszarach pokrytych przez lądolody plejstoceńskie. Dlatego też badania stref marginalnych dzisiejszych lodowców pozwalają na bardziej wiarygodne rekonstruowanie warunków panujących podczas zlodowaceń plejstoceńskich i procesów formowania rzeźby polodowcowej rozległych obszarów Eurazji i Ameryki Północnej. Studia nad współczesnymi procesami tworzenia osadów i form glacjalnych prowadzone są w obszarach objętych zlodowaceniem górskim (m.in. Alpy, Góry Skandynawskie, Spitsbergen) lub w ob-

2 196 Karol Tylmann szarach objętych znacznie większym powierzchniowo zlodowaceniem kontynentalnym (m.in. Antarktyda, Grenlandia). Oczywiście ze względu na skalę oraz charakter zlodowacenia obszary objęte zlodowaceniem kontynentalnym stanowią lepszą analogię dla rozległych lądolodów plejstoceńskich niż obszary zlodowacenia górskiego. Największym obszarem współczesnego zlodowacenia kontynentalnego na półkuli północnej jest lądolód grenlandzki (ok. 1,7 mln km 2 ). Celem artykułu jest prezentacja oraz analiza osadów i form glacjalnych występujących w strefie marginalnej zachodniego sektora lądolodu grenlandzkiego w rejonie Søndre Strømfjord. Obszar Søndre Strømfjord charakterystyka W zachodniej części Grenlandii, pomiędzy miejscowością Kangerlussuaq a czołem lądolodu rozciąga się obszar zwany umownie Søndre Strømfjord (ryc. 1). W krajobrazie tego regionu dominują wygładzone przez lądolód grzbiety górskie (najwyższe partie przekraczają 500 m n.p.m.) oraz liczne formy morenowe. W obniżeniach pomiędzy grzbietami nierzadko zlokalizowane są wydłużone jeziora polodowcowe. W późnym plejstocenie, gdy lądolód przekroczył najprawdopodobniej swym zasięgiem obecną linię brzegową wyspy (Brink, Weidick 1974), cały omawiany obszar pokryty był lodem. Rzeźba terenu w tym rejonie była kształtowana głównie w wyniku procesów erozji glacjalnej twardego podłoża (tarcza grenlandzka) zachodzących pod lodem. Istotne znaczenie miały również procesy depozycji materiału morenowego podczas recesji lądolodu zachodniogrenlandzkiego z linii jego maksymalnego zasięgu w późnym plejstocenie (14 ka BP 10 ka BP) i podczas późniejszych fluktuacji zasięgu jego czoła w holocenie (Wiedick i in. 1990). Obecna krawędź lądolodu w rejonie Søndre Strømfjord wykształcona jest w postaci dwóch lodowców wypustowych: lodowca Russella i lodowca Leveretta (ryc. 1).

3 Rzeźba terenu oraz osady strefy marginalnej lodowca Russella (zachodnia Grenlandia) 197 Ryc. 1. Rejon Søndre Strømjord i lodowiec Russella (zachodnia Grenlandia) Źródło: opracowanie własne. Lodowiec Russella długości ok. 4 km wykazuje obecnie powolną recesję, a jego wody roztopowe spływają do fiordu doliną Sandflugtdalen, w której występują liczne powierzchnie akumulacji fluwioglacjalnej materiału żwirowego i piaszczystego (Baltrunas i in. 2009). Osady i formy glacjalne występujące w strefie marginalnej lodowca Russella oraz procesy ich formowania zostaną omówione w niniejszym artykule. Formy erozji glacjalnej na twardym podłożu Rzeźba przedpola lodowca Russella ma głównie cechy glacjalnej rzeźby erozyjnej. Pokrywa osadowa jest tutaj cienka i nieciągła, co jest wynikiem oddziaływania lądolodu na twarde podłoże tarczy grenlandzkiej zbudowanej z krystalicznych utworów prekambryjskich. Erozja twardego podłoża lądolodu polega na nieustannym

4 198 Karol Tylmann ścieraniu (egzaracja) i szlifowaniu (detersja) powierzchni skalnej przez materiał okruchowy wleczony w stopie lądolodu, a także na odkuwaniu (detrakcja) większych fragmentów skalnych z podłoża. Występują tutaj liczne formy erozji glacjalnej na twardym podłożu, będące zapisem wyżej wymienionych procesów. Podstawowymi formami rzeźby tego typu są wygłady lodowcowe zwane również mutonami lub barańcami. Formy te licznie występują na przedpolu lodowca Russella i mają postać wydłużonych pagórków skalnych o wygładzonej powierzchni (ryc. 2A). Mogą mieć różną wielkość, jednak najczęściej ich długość wynosi od kilku do kilkudziesięciu metrów, a wysokość dochodzi do kilku metrów. Cechuje je asymetria profilu podłużnego z łagodnie nachylonymi stokami proksymalnymi (przeciwnie do kierunku ruchu lodu) oraz stromo nachylonymi stokami dystalnymi (zgodnie z kierunkiem ruchu lodu). Ryc. 2. Przykłady form erozji glacjalnej wykształconych na twardym podłożu. (A) Powierzchnia wygładu lodowcowego. (B) Żłobki glacjalne na wygładzonej powierzchni skalnej. (C) System ryc lodowcowych. (D) Zadzior lodowcowy. Strzałki wskazują kierunek ruchu lodu podczas tworzenia form Źródło: opracowanie własne. Formami mniejszej skali związanymi z procesami egzaracji oraz detrakcji są żłobki, rysy oraz zadziory lodowcowe, występujące na wygładzonych powierzchniach skalnych. Żłobki egzaracyjne maja postać wydłużonych obniżeń wyerodowanych w powierzchni

5 Rzeźba terenu oraz osady strefy marginalnej lodowca Russella (zachodnia Grenlandia) 199 skalnej w wyniku oddziaływania na nią lodu bazalnego zawierającego materiał okruchowy (ryc. 2B). Rysy lodowcowe są formami o mniejszej szerokości i powstają zwykle poprzez zarysowanie podłoża przez pojedynczy okruch skalny wleczony w podeszwie lodu (ryc. 2C). Zadziory lodowcowe, będące efektem odkuwania fragmentów skalnych od podłoża, charakteryzują się półksiężycowatym kształtem oraz asymetrią profilu poprzecznego (ryc. 2D). Wszystkie formy erozyjne tego typu są dobrymi wskaźnikami kierunku ruchu lodu, na podstawie których można przeprowadzać rekonstrukcje kierunków transgresji lądolodu w analizowanym obszarze (ryc. 2). W literaturze anglojęzycznej formy erozji glacjalnej na twardym podłożu nazywane są w skrócie P-forms (plastically moulded forms). Depozycja glacimarginalna i formy morenowe Efektem akumulacji materiału morenowego przy krawędzi lodowca Russella są marginalne wały morenowe. Procesy depozycji glacimarginalnej polegają tu głównie na wytapianiu oraz spływaniu materiału morenowego w czołowej części lodowca (ryc. 3B). Jest on wynoszony na powierzchnię lodu ze strefy lodu bazalnego wzdłuż płaszczyzn ślizgu, powstających w lodzie w wyniku jego kompresji w strefie krawędziowej (ryc. 3A). Wały morenowe akumulowane w ten sposób mają postać moren bocznych o znacznych długościach (do kilkuset metrów) oraz moren czołowych otaczających pierścieniem czoło lodowca Russella (ryc. 3C) (Sinkunas i in. 2009). Ich szerokość wynosi zazwyczaj kilkanaście metrów, a wysokość względna może dochodzić do kilkudziesięciu metrów. Formy te zbudowane są z bestrukturalnego diamiktonu żwirowo-piaszczystego o luźnej teksturze. Są to typowe formy recesyjne, związane z etapami postoju lodowca w trakcie jego generalnej recesji. W strefie marginalnej lodowca Russella nie obserwuje się moren spiętrzonych, mogących świadczyć o aktywnych awansach czoła lądolodu i deformacji osadów przedpola. Młodsze formy wałów morenowych mogą zawierać w swoim wnętrzu martwy lód lodowcowy (rdzeń lodowy), który nie uległ jeszcze wytopieniu. W takich przypadkach możemy zatem mówić

6 200 Karol Tylmann o tzw. wałach lodowo-morenowych, które dość licznie spotykane są w bliskim sąsiedztwie czoła omawianego lodowca (ryc. 3D). Ryc. 3. Procesy formowania marginalnych wałów morenowych i lodowo-morenowych oraz przykłady moren czołowych i bocznych lodowca Russella. (A) Schemat transportu i depozycji materiału morenowego w strefie czołowej. (B) Przykład wytapiania i depozycji marginalnej materiału morenowego. (C) Wały marginalne otaczające czoło lodowca Russella. (D) Dwie generacje moren czołowych; starszy wał został najprawdopodobniej uformowany podczas schyłku małej epoki lodowej (1880), zaś młodszy był tworzony w 2003 roku i ma on postać wału lodowo-morenowego Źródło: opracowanie własne. Procesy i formy depozycji subglacjalnej Lądolód grenlandzki w rejonie Søndre Strømjord funkcjonuje w główniej mierze na twardym podłożu, dlatego też osady i formy akumulacji subglacjalnej są tu raczej rzadkością (Baltrunas i in. 2009). Jednak w niektórych obszarach jego strefy marginalnej można zaobserwować formy rzeźby o wydłużonym kształcie, zbudowane z pagórka skalnego pokrytego gliną subglacjalną (ryc. 4).

7 Rzeźba terenu oraz osady strefy marginalnej lodowca Russella (zachodnia Grenlandia) 201 Ryc. 4. Formy drumlinowe z rdzeniem skalnym na przedpolu lodowca Russella. (A) Przykład kilku form drumlinowych. (B) Widok z boku na jeden z pagórków drumlinowych. (C) Schemat budowy wewnętrznej drumlina ze skalnym rdzeniem. Strzałki wskazują kierunek ruchu lodu podczas tworzenia form Źródło: opracowanie własne. Formy takie można sklasyfikować jako drumliny z rdzeniem skalnym, powstające w wyniku akumulacji gliny bazalnej (najczęściej gliny z odłożenia lodgement till) na skalnych wygładach lodowcowych. W określonych warunkach subglacjalnych procesy erozji wygładów skalnych pod lodem mogą przechodzić w procesy depozycji bazalnego materiału morenowego poprzez jego nakładanie na powierzchnię skalną np. wtedy gdy siła tarcia okruchów o podłoże przekroczy siłę ich wleczenia w lodzie (Evans i in. 2006). Formy tego typu są dobrym wskaźnikiem kierunku ruchu lodu, ponieważ ich dłuższa oś zorientowana jest zawsze równolegle do tego kierunku (ryc. 4). Wnioski Procesy formowania rzeźby polodowcowej we współcześnie aktywnej strefie marginalnej lodowca Russella mają zapewne wiele wspólnego z glacjalnymi procesami rzeźbotwórczymi działającymi w strefach marginalnych lądolodów plejstoceńskich. Należy jednak pamiętać, iż lądolody plejstoceńskie w swych brzeżnych częściach funkcjonowały na miękkim (nieskonsolidowanym) podłożu, co wa-

8 202 Karol Tylmann runkowało nieco inny przebieg procesów glacjalnych niż w przypadku pokrywającego twarde podłoże lądolodu grenlandzkiego, w tym lodowca Russella. Autor pragnie złożyć podziękowania dr. hab. Wojciechowi Wysocie, prof. UMK oraz prof. dr. hab. Janowi A. Piotrowskiemu (Uniwersytet w Aarhus), za umożliwienie udziału w kursie terenowym geologii glacjalnej w rejonie Søndre Strømfjord na Grenlandii, organizowanym przez Uniwersytet w Aarhus w sierpniu 2010 r. Literatura Baltrunas V., Sikunas P., Karmaza B., Cesnulevicius A., Sinkune E., 2009, The sedimentology of debris within basa lice, the source of material for the formation of lodgement till: an example from the Russell Glacier, West Greenland, Geologija, Vol. 51, s Brink N. W. T, Weidick A., 1974, Greenland Ice Sheet history since Last Glaciation, Quaternary Research, Vol. 4, s Evans D. J. A., Phillips E.R., Hiemstra J. F, Auton C.A., 2006, Subglacial till: Formation, sedimentary characteristics and classification, Earth-Science Reviews, Vol. 78, s Sikunas P., Cesnulevicius A., Karmaza B., Baltrunas V., 2009, Glacigenic landform features in marginal zone of Russell and Leverett glaciers, West Greenland, Geologija, Vol. 51, s Weidick A., Oerter H., Reeh N., Thomsen H. H., Thorning L., 1990, The recession of the Inland Ice margin during the Holocene climatic optimum in the Jacobshavn Isfjord area of West Greenland, Paleogeography, Paleoclimatology, Paleoecology, Vol. 82, s